Hình 1.2: Công nghệ OFDM
Công nghệ OFDM chia luồng dữ liệu ra thành nhiều đường truyền băng hẹp trong vùng
tần số sử dụng các ong mang con trực giao với một ong mang con khác.
Những ong mang con này sau đó ghép thành các kênh tần số để truyền vô tuyến.
Hình 1.3 : Lược đồ các ong mang con trong OFDM.
Các đường truyền băng hẹp này sử dụng các kí tự có khoảng thời gian dài (Long-
Duration-Sysbol) trong miền thời gian để làm cho các kí tự không bị méo do hiện
tượng đa đường dẫn.
Bằng cách sử dụng các khoảng thời gian của kí tự xấp xỉ 100 ms với khoảng bảo vệ
khoảng 10 ms, công nghệ OFDM cho phép khắc phục được các tác động của hiện
tượng đa đường .
Hình 1.4 : Sự nguyên vẹn của kí tự được sử dụng làm chậm trễ hiện tượng đa đường
dẫn với khoảng bảo vệ thời gian.
Để đảm bảo khả năng trực giao, khoảng dãn cách giữa các ong mang con phải được
chọn lựa sao ong đảo ngược với khoảng thời gian của kí tự .
Hình 1.5 : Khoảng dãn cách giữa các ong mang con được lựa chọn để mỗi ong
mang con trực giao với các ong mang con khác. Độ dãn cách giữa các ong mang
con phải cân bằng với sự đảo ngược các khoảng thời gian của kí tự .
Số lượng các ong mang con phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ rộng kênh và mức độ
nhiễu. Con số này tương ứng với kích thước FFT ( Fast-Fourier-Transformer ).
Chuẩn giao tiếp vô tuyến 802.16-2004 xác định rõ 256 sóng mang con, tương ứng với
kích cỡ FFT từ 512 đến 2048 phù hợp với các độ rộng kênh từ 5 tới 20 Mhz để duy trì
tương đối khoảng thời gian không đổi của kí tự và khoảng dãn cách giữa các ong
mang con độc lập với độ rộng kênh .
Vì thế với công nghệ OFDM, sự kết hợp của các ong mang con trực giao truyền song
song với các kí tự có khoảng thời gian dài đảm bảo rằng lưu lượng băng thông rộng
không bị hạn chế do môi trường bị che chắn tầm nhìn (NLOS) và nhiễu do hiện tượng
đa đường dẫn.
1.4.1.2 Công nghệ OFDMA:
Truy cập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA ) là công nghệ đa ong mang phát
triển từ công nghệ OFDM, ứng dụng như một công nghệ đa truy cập. Được diễn tả như
biểu đồ dưới đây, OFDMA hỗ trợ các nhiệm vụ của các ong mang con đối với các
thuê bao nhất định.
Mỗi một nhóm ong mang con được biểu thị như một kênh con (sub-channel), và mỗi
thuê bao được chỉ định một hoặc nhiều kênh con để truyền phát dựa trên mỗi yêu cầu
cụ thể và lưu lượng của mỗi thuê bao.
Hình 1.6 : Công nghệ OFDM và OFDMA
OFDMA có một số ưu điểm như khả năng linh hoạt tăng, thông lượng và tính ổn định
được cải tiến. Bằng việc ấn định các kênh con cho các thuê bao cụ thể, việc truyền phát
của các thuê bao có thể xảy ra đồng thời mà không cần sự can thiệp nào, do đó sẽ giảm
thiểu tác động như ảnh hưởng đa truy cập –MAI (Multiplex Access interference).
Hơn nữa, hiện tượng các kênh con cho phép tập trung công suất phát qua một số lượng
các ong mang con ít hơn. Kết quả này làm tăng số đường truyền dẫn đến tăng phạm
vi và khả năng phủ ong .
Việc sửa đổi bổ sung chuẩn IEEE 802.16e-2005 được triển khai nhằm mở rộng chuẩn
vô tuyến 802.16 đáp ứng các ứng dụng di động. Sự bổ sung này cho phép công nghệ
OFDMA đáp ứng nhiều tính năng sử dụng một cách linh hoạt và các thách thức về việc
các thuê bao di động di chuyển nhanh trong môi trường NLOS. Chuẩn 802.16e-2005
hỗ trợ 3 tuỳ chọn phân phối kênh con, tùy theo tình huống sử dụng như sau :
Các ong mang con có thể được tán xạ thông qua kênh tần số. Điều này liên
quan đến việc sử dụng phân hoá kênh con (sub-channelization) hoặc FUSC.
Một số nhóm ong mang con tán xạ có thể được sử dụng để tạo thành một kênh
con. Điều này liên quan 1 phần đến việc sử dụng phân hoá kênh con (sub-
channelization) hoặc PUSC.
Các kênh con có thể được tạo ra bởi các nhóm ong mang con tiếp theo. Điều
này liên quan đến sự điều biến và mã hoá tuỳ ứng hoặc AMC.
Với PUSC hoặc FUSC, việc phân phối các ong mang con tới các kênh con được thực
hiện theo mô hình giả ngẫu nhiên mà ở đó các ong mang con của một kênh con nhất
định trong một cell nhất định khác với các ong mang con tại cùng một kênh con đó
trong một cell khác (VD : ong mang con trong kênh con 1 của cell 1 sẽ hoàn toàn
khác với ong mang con của kênh con 1 trong cell 2). Sự hoán đổi giả ngẫu nhiên này
có ảnh hưởng tương đối đến nhiễu.
Điều này làm giảm tác động đối nghịch của hiện tượng nhiễu giữa các cell. Nhìn
chung, FUSC và PUSC là 2 tuỳ chọn tốt nhất cho các ứng dụng di động, trong khi
AMC hoàn toàn phù hợp cho các ứng dụng cố định, mang xách hoặc di chuyển chậm.
1.4.1.3 Công nghệ SOFDMA:
Việc mở rộng OFDMA (SOFDMA) hỗ trợ khả năng điều chỉnh OFDMA cho phù hợp
với độ rộng kênh đang được sử dụng. Theo nguyên tắc khi ấn định số lượng dải phổ
dành cho các nhà cung cấp dịch vụ khác, các thông số công nghệ OFDMA có thể được
tối ưu hóa sao cho tỷ lệ với dải băng tần cấp cho một nhà cung cấp dịch vụ cụ thể.
Với S-OFDMA, kích cỡ FFT khác với độ rộng kênh dựa trên các thông số theo chuẩn
802.16e-2005. Trong kênh tần số 5Ghz một FFT kích cỡ 512 sóng mang con được xác
định còn một kênh 10Mhz, một FFT kích cỡ 1024 được xác định. Điều đó đảm bảo
rằng cả 2 hệ thống 5Mhz và 10Mhz có cùng khoảng thời gian của kí tự và do đó có
cùng khả năng chống méo đa đường kể cả khi 2 hệ thống khác nhau về kích cỡ.
1.4.1.4 Các công nghệ anten sử dụng trong WIMAX:
1.4.1.4.1 Hệ thống anten thông minh:
Hệ thống công nghệ anten thông minh có liên quan đến loại anten được thiết kế để tăng
cường độ tín hiệu nhận được trong mạng truy cập không dây. Mục đích để làm tăng
CINR (Carrier-to-interference plus noise radio).
Sử dụng công nghệ anten thông minh có thể vừa làm tăng cường độ tín hiệu nhận được
và làm giảm mức độ nhiễu để tăng phần lớn công dụng của một mạng giao tiếp di
động.
Cường độ tín hiệu nhận được dao động khi các thuê bao di động trong vùng phủ ong
và việc sử dụng nhiều anten hoặc anten thông minh để tăng chất lượng đường truyền đã
được nghiên cứu ngay từ khi các hệ thống di động đầu tiên mới ra đời. Bước đầu tiên là
sử dụng nhiều anten để cung cấp độ phân tập thu “receiver diversity ”.
Hệ thống này hoặc lựa chọn một anten với cường độ tín hiệu mạnh nhất hoặc tối ưu
phối hợp các tín hiệu nhận được từ tất cả các anten. Chuẩn WIMAX hỗ trợ nhiều loại
công nghệ anten thông minh, bao gồm đa cổng vào ra ( MIMO ) và hệ thống anten
thông minh cải tiến (hoặc thích nghi) (ASS) trên cả hai loại thiết bị đầu cuối khách
ong và trạm gốc.
Trong khi MIMO đề cập đến việc sử dụng nhiều anten và kết quả quá trình yêu cầu các
tín hiệu bổ sung, ASS tùy thuộc hoặc vào công nghệ “ mã hóa không gian-thời gian ”
(Space-time coding) hoặc tạo chum tia “ beam-forming ”.
Với beam-forming, tín hiệu với năng lượng phát đi, sẽ định hình theo dạng vật lý và
truyền phát trực tiếp đến một thuê bao cụ thể dẫn đến độ lợi cao hơn, thông lượng cao
hơn và khả năng chống nhiễu tốt hơn. Do công nghệ OFDMA chuyển một kênh dài tần
rộng thành nhiều ong mang con phẳng và độ rộng kênh hẹp, ASS có thể được hỗ trợ
với độ phức tạp ít hơn nhiều so với yêu cầu của các hệ thống băng rộng không dây
khác.
1.4.1.4.2 Công nghệ đa cổng vào ra :
Công nghệ đa cổng vào ra (MIMO) miêu tả các hệ thống sử dụng nhiều hơn 1 radio và
hệ thống anten tại một điểm cuối của các đường kết nối không dây. Trước đây, chi phí
để kết hợp nhiều anten và các radio trong một đầu cuối khách ong là rất cao.
Các cải tiến gần đây trong công nghệ tích hợp và triển khai quy mô nhỏ cho hệ thống
vô tuyến làm tăng tính khả thi và chi phí hiệu quả. Phối hợp nhiều tín hiệu nhận được
sẽ đạt được các lợi ích tức thời khi tăng cường độ tín hiệu nhận được, tuy nhiên công
nghệ MIMO cũng cho phép truyền phát các luồng dữ liệu song song để đạt được thông
lượng lớn hơn.
Ví dụ, trong một MIMO 2x2 (tức là gồm 2 phần tử phát và thu) với hệ thống điểm-
điểm 2 phân cực, các tần số cấp cho carrier có thể được sử dụng 2 lần, làm tăng tốc độ
truyền dữ liệu gấp 2 lần.
Trong hệ thống điểm-đa điểm sử dụng MIMO, mỗi anten trạm gốc phát đi luồng dữ
liệu khác nhau và mỗi thiết bị đầu cuối khách ong nhận nhiều thành phần của tín hiệu
phát khác nhau với mỗi anten thiết bị thuê bao khách ong được minh họa trong hình
dưới đây. Bằng cách sử dụng thuật toán thích hợp, thiết bị đầu cuối khách ong có thể
phân chia và giải mã các luồng dữ liệu nhận được trong cùng một lúc. Chuẩn WIMAX
di động bao gồm công nghệ mã hóa MIMO cho tới 4 anten tại mỗi điểm cuối đường
kết nối (4x4 MIMO).
