hiện tượng biến động trễ gõy ra nhiễu giữa cỏc ký tự gọi là nhiễu xuyờn ký tự (ISI).
Một trong những hệ số giới hạn trong hiệu năng của cỏc hệ thống truyền thụng vụ tuyến di động là nhiễu xuyờn ký tự gõy ra bởi hiện tượng đa đường. Trong cỏc hệ thống súng mang đơn, chiều dài ký tự (cho hệ thống dung lượng lớn) là rất nhỏ và độ rộng băng tần trong miền tần số là rất lớn, khi cú nhiều đường đến ở cỏc thời điểm khỏc nhau sẽ cú sự chồng lấn giữa cỏc ký tự và dẫn đến ISI. Hỡnh 2.7 mụ tả biến động trễ tại mỏy thu.
Hỡnh 2.7 Ảnh hưởng của NLOS
d) Ghộp kờnh phõn chia theo tần số trực giao OFDM
OFDM là một phương thức truyền dẫn được gọi là điều chế đa súng mang, dựa trờn ý tưởng chia luồng dữ liệu tốc độ cao thành cỏc luồng dữ liệu tốc độ thấp song song và điều chế mỗi luồng dữ liệu này trờn cỏc súng mang riờng - thường gọi là súng mang con. Cỏc phương thức điều chế đa súng mang hạn chế nhiễu ISI bằng
0 0 τ biến động trễ
Tớn hiệu x(t) tại mỏy thu thu 0 biến động trễ τ+∆τ Tớn hiệu x(t+τ) tại mỏy thu Đườngư1
XXX
cỏch ấn định độ rộng khoảng thời gian ký tự vỡ vậy mà sự biến động trễ được hạn chế.
Do đú, trong cỏc hệ thống mà khoảng thời gian ký tự là nhỏ, việc phõn chia luồng dữ liệu thành nhiều luồng song song làm tăng khoảng thời gian ký tự của mỗi luồng như vậy sự biến động trễ được phõn nhỏ vào cỏc khoảng thời gian ký tự.
OFDM là một phương thức điều chế với cỏc súng mang con được lựa chọn cú tớnh trực giao với nhau trong khoảng thời gian ký tự do đú ngăn chặn cỏc kờnh súng mang con chồng lấn nhau để hạn chế nhiễu giữa cỏc súng mang con. Lựa chọn súng mang con đầu tiờn cú tần số là một số lặp nguyờn lần trong một chu kỳ ký tự, và đặt độ rộng băng tần súng mang con là BSC = B/L.
Trong đú B là độ rộng băng (bằng với tốc độ bớt), và L là số súng mang con, đảm bảo rằng tất cả cỏc tần số được trực giao với nhau trong chu kỳ tớn hiệu. Tớn hiệu OFDM với việc biến đổi Fourier rời rạc ngược IDFT. Tuy nhiờn để dễ dàng thực hiện và giảm bớt cỏc phộp tớnh sử dụng IFFT, FFT tại cỏc mỏy phỏt và mỏy thu.
Để hoàn toàn hạn chế ISI, khoảng thời gian bảo vệ được sử dụng giữa cỏc ký tự OFDM, bằng cỏch tạo ra khoảng thời gian bảo vệ rộng hơn với sự biến động trễ đa đường, ISI cú thể hoàn toàn được ngăn chặn. Tuy nhiờn, thờm vào khoảng thời gian bảo vệ là lóng phớ cụng suất phỏt và giảm hiệu quả sử dụng băng tần. Tổng cụng suất lóng phớ phụ thuộc vào khoảng thời gian bảo vệ và khoảng thời gian ký tự. Do đú chu kỳ ký tự lớn hớn, với tốc độ dữ liệu lớn hơn, cần sử dụng nhiều súng mang con hơn. Sự mất mỏt cụng suất nhỏ hơn và tăng hiệu quả sử dụng băng tần.
Kớch cỡ FFT trong thiết kế OFDM phải được lựa chọn cẩn thận cõn đối giữa việc chống lại hiện tượng đa đường, dịch doppler và giỏ thành thiết kế/độ phức tạp.
Với một băng tần được lựa chọn một kớch cỡ FFT lớn sẽ giảm khụng gian súng mang con và tăng thời gian ký tự. Điều này giỳp dễ dàng bảo vệ chống lại hiện tượng biến động trễ đa đường.
Cỏc thụng số OFDM trong Wimax:
Cỏc phiờn bản cố định và di động của WiMAX cú sự khỏc nhau trong lớp vật lý.
WiMAX cố định, dựa trờn chuẩn 802.16-2004, sử dụng 256 FFT tại lớp vật lý OFDM. WiMAX di động dựa trờn chuẩn 802.16e, sử dụng OFDMA làm cơ sở lớp
XXXI
vật lý. Trong trường hợp WiMAX di động kớch cỡ FFT cú thể thay đổi từ 128bit đến 2,048 bớt.
Bảng sau chỉ ra cỏc thụng số liờn quan OFDM cho cả OFDM và OFDMA.
Thụng số Wimax cố
định Wimax di động
Cỡ FFT 256 128 512 1024 2048
Số súng mang con sử dụng 192 72 360 720 1440
Số súng mang con hoa tiờu 8 12 60 120 240
Số súng mang con bảo vệ 56 44 92 184 386
Thời gian bảo vệ (Tg/Tb) 1/32, 1/16, 1/8, 1/4
Chồng lấn khung (Fs/BW) Phụ thuộc vào độ rộng băng : 7/6 cho 256 OFDM, 8/7 cho 1.75Mhz, 28/25 cho 1.25Mhz, 1.5Mhz, 2Mhz, 2.75Mhz Độ rộng kờnh (Mhz) 3.5 1.25 5 10 20 Khoảng cỏch giữa cỏc súng mang con (Khz) 15.625 10.94
Thời gian lấy mẫu (às) 64 9.4
Thời gian bảo vệ đưa ra
12% (às) 8 11.4
Thời gian của 1 mẫu (às) 72 102.9
Số mẫu OFDM trong
khung 5ms 69 48
Bảng 2.1 Cỏc thụng số của OFDM sử dụng trong Wimax
Trong Wimax cố định với kớch cỡ FFT cố định là 256. Trong đú 192 súng mang con được sử dụng để mang dữ liệu, 8 được sử dụng như cỏc súng mang con hoa tiờu dựng cho việc tớnh toỏn kờnh và mục đớch đồng bộ, và phần cũn lại sử dụng cho cỏc súng mang con nằm trong khoảng bảo vệ. Khi kớch cỡ FFT được cố định, độ rộng súng mang con thay đổi theo độ rộng băng tần kờnh. Khi độ rộng băng tần lớn hơn được sử dụng, độ rộng súng mang con tăng lờn, và thời gian ký tự giảm đi. Việc giảm thời gian ký tự dẫn đến cần cú một khoảng thời gian bảo vệ đủ lớn để trỏnh biến động trễ. Bảng 2.1 chỉ ra WiMAX cho phộp một khoảng thời gian rộng để cho phộp cỏc nhà thiết kế hệ thống đảm bảo việc cõn bằng giữa sự biến động trễ và hiệu quả phổ tần.
XXXII
Trong Wimax di động Trong WiMAX di động, kớch cỡ FFT trong dải từ 128 đến 2048. Ở đõy khi băng tần khả dụng tăng lờn, Kớch cỡ FFT cũng tăng lờn với độ lớn súng mang con luụn là 10.94 KHz, khoảng thời gian ký tự được xem như là một đơn vị cơ bản. Dải tần súng mang con được lựa chọn là 10.94 KHz với sự cõn bằng giữa cỏc yờu cầu biến động trễ và doppler cho hoạt động của hệ thống trong mụi trường cố định hoặc di động. Với dải tần súng mang con này cho phộp cỏc giỏ trị biến động trễ lờn đến 20 ms và tốc độ di chuyển lờn đến 125 km/h khi hệ thống hoạt động ở dải tần 3.5 GHz. Dải tần súng mang con là 10.94 KHz với 128, 512, 1024 và 2048 FFT được sử dụng khi độ rộng băng tần kờnh tương ứng là 1.25 MHz, 5 MHz, 10 MHz và 20 MHz.