Đa truy nhập là một khâu trong hệ thống thông tin (HTTT) như mô tả trong hình dưới đây.
26
Tùy từng HTTT mà phát triển những công nghệ đa truy nhâp phù hợp nhằm đạt được những yêu cầu mong muốn trong truyền tải tin tức, ví dụ như việc sử dụng hiệu quả phổ tần… Các công nghệ này cho phép các hệ thống đa truy nhập vô tuyến phân bổ tài nguyên một cách hiệu quả cho user. Tuỳ thuộc vào việc sử dụng tài nguyên để phân bổ cho các user mà các công nghệ này được phân chia thành: đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA), đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA), đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA), đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA). OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) là phương thức đa truy nhập kết hợp kỹ thuật OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) và phương thức đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA.
Kỹ thuật OFDM là một kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao. Hệ thống điều chế OFDM được mô tả như hình 2.2.
Nguồn bit được điều chế ở băng tần cơ sở thông qua các phương pháp điều chế như PSK (Phase Shift Keying), M-QAM (M_ary QAM). Tín hiệu dẫn đường được chèn vào mẫu tín hiệu, sau đó được điều chế thành tín hiệu OFDM thông qua bộ biến đổi IFFT và chèn chuỗi bảo vệ. Luồng tín hiệu số sẽ được chuyển thành luồng tín hiệu tương tự qua bộ chuyển đổi số- tương tự trước khi truyền trên kênh vô tuyến qua anten phát. Tín hiệu truyền qua kênh vô tuyến bị ảnh hưởng bởi fading và nhiễu trắng.
Tín hiệu dẫn đường là tín hiệu biết trước ở cả phía phát và phía thu, và được phát cùng với tín hiệu có ích với mục đích khác nhau như việc khôi phục kênh truyền và đồng bộ hệ thống. Máy thu thực hiện các chức năng ngược lại như đã thực hiện ở máy phát.
Sau khi nhận được dòng frame OFDM từ phía phát gửi tới, phía thu sẽ thực hiện đồng bộ để thu được chính xác frame OFDM đã gửi. Sau đó sẽ tới công đoạn loại bỏ chuỗi bảo vệ rồi FFT kết quả thu được. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của nhiễu nên kênh truyền lúc này sẽ bị thay đổi và tín hiệu nhận được sẽ bị biến dạng.
27
Do vậy để khôi phục được tín hiệu phát thì hàm truyền của kênh vô tuyến cũng phải được khôi phục. Việc thực hiện khôi phục hàm truyền của kênh vô tuyến được thực hiện thông qua mẫu tin dẫn đường nhận được ở phía thu. Tín hiệu nhận được sau khi giải điều chế OFDM được chia thành hai luồng tín hiệu.
Luồng tín hiệu thứ nhất là luồng tín hiệu có ích được đưa đến bộ cân bằng kênh. Luồng tín hiệu thứ hai là mẫu tin dẫn đường được đưa vào bộ ước lượng kênh truyền và đồng bộ thời gian/ tần số. Kênh truyền sau khi được khôi phục cũng sẽ được đưa vào bộ cân bằng kênh để khôi phục lại tín hiệu ban đầu. Tín hiệu sau khi được khôi phục là dòng tín hiệu QAM. Bởi vậy, ta tiếp tục giải điều chế ở băng tần cơ sở (QAM demodulation) để thu được dòng bít đã truyền đi ban đầu.
Ƣu- nhƣợc điểm của hệ thống thông tin sử dụng điều chế OFDM
Ưu điểm:
Giảm được Fading chọn lọc tần số >> Làm cho Ts tăng nên tránh ảnh hưởng được của độ trải trễ
Loại bỏ được nhiễu I.S.I
Tốc độ bits tăng
Thực hiện việc điều chế và giải điều chế bằng phương pháp IFFT, FFT nên dễ dàng thực hiện được bằng vi xử lý
Nhược điểm:
Ts xảy ra fading nhanh (kênh phụ thuộc thời gian)
Nhạnh cảm với dịch tần Doppler
Hiệu xuất luồng data không cao. Phải chèn them các khoảng bảo vệ và mẫu tin dẫn đường plot
Đường bao biên độ của tín hiệu phát không bằng phẳng, nên gây ra méo phi tuyến.
Điều kiện trực giao của từng song mang phải đảm bảo nên tính phức tạp của hệ thống tăng.
28 Điều chế ở baseband Chèn Pilot FFT IFFT Cân bằng kênh Tách chuỗi bảo vệ Giải điều chế ở baseband ADC DAC Chèn chuỗi bảo vệ Tách mẫu tin dẫn đường Khôi phục kênh + AWGN
Kênh vô tuyến
S/P MOD IFFT Chèn khoảng bảo vệ DAC Khuếch đại Kênh ADC Tách khoảng bảo vệ MOD MOD P/S DeMOD DeMOD DeMOD FFT : : : : : : : : Data Data
Điều chế ở băng cơ sở QAM,BPSK
, QPSK...
Khử ISI,...
Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống thông tin sử dụng điều chế OFDM
Trong OFDMA, tín hiệu gửi tới các thiết bị đầu cuối được điều chế trên các kênh truyền (sóng mang phụ) và các khe thời gian (time slot) trực giao nhằm mục đích tránh nhiễu sóng.
29
Hình 2.3 Dải băng tần sử dụng trong OFDMA
Dải băng tần trong hệ thống OFDMA được chia làm 3 phần chính: Dải băng tần bảo vệ
Sóng mang con dùng để mang kí tự dẫn đường (pilot): có 2 loại pilot subcarrier là kí tự pilot có vị trí cố định và kí tự pilot có vị trí thay đổi. Các kí tự dẫn đường được dùng để ước lượng kênh truyền tại phía thu. Các sóng mang được sử dụng bởi các user, được dùng để mang dữ liệu
của user [8].
30
Dữ liệu người dùng được ánh xạ vào miền chữ nhật. Miền chữ nhật với tung độ là subchannel (mỗi nó là tổ hợp các subcarriers theo qui luật nào đó). Còn trục hoành là các kí hiệu OFDM. Đơn vị trong OFDM là Slot, mỗi Slot là một Sub-channel với 1, 2 hay 3 kí hiệu OFDM tùy thuộc chế độ hoán vị khác nhau (hoán vị phân tán và liền kề).