Đối với IFDMA, LFDMA, và DFDMA, quỏ trỡnh xử lý tớn hiệu cũng là quỏ trỡnh xử lý tớn hiệu cơ bản của SC-FDMA nhƣ đó biểu diễn ở hỡnh hỡnh 4.9, đõy là một hệ thống tuyến tớnh điều chế chuỗi ký tự { . Do đú mỗi phần tử đầu ra của chuỗi : n = 0,1,2…,N-1} là tổng trọng số của chuỗi đầu vào, cỏc trọng số này là cỏc số phức. Trong trƣờng hợp của IFDMA, tất cả cỏc trọng số này sẽ mang giỏ trị 0 khi chỉ cú một phần tử đầu chuỗi đầu vào. Cỏch thiết lập này nhằm giảm số phộp nhõn của ký tự đầu vào với một số phức với cƣờng độ và khoảng lặp lại chuỗi đầu vào với dịch pha chớnh xỏc là Q lần, Q là hệ số dón nở băng tần.
4.5.3.1 Ký tự trong miền thời gian của IFDMA
Đối với IFDMA, sự kết hợp giữa DFT và IDFT trong khối truyền phỏt ở hỡnh 4.1 và hỡnh 4.9 nhằm rỳt gọn một cỏch đơn giản cỏc quỏ trỡnh xử lý tớn hiệu của phộp nhõn giữa ký tự đầu vào với số phức cựng cƣờng độ và khoảng lặp lại chuỗi đầu vào với số lần dịch pha chớnh xỏc là Q lần, Q là hệ số dón nở tần số. Mỗi một phộp nhõn sẽ tƣơng ứng với một chuyển đổi của một ký tự điều chế phức trong khối truyền phỏt.
Để xỏc mỡnh điều này, chỳng ta xem xột hai thuộc tớnh của DFT và IDFT: (a) mẫu khỏc 0 cỏch đều nhau trong một miền tƣơng ứng với chuỗi tuần hoàn trong một miền khỏc; (b) sự thay đổi của r trong miền tần số tƣơng ứng với sự dịch pha của mẫu trong miền thời gian. Sự dịch pha đƣợc thực hiện bằng phộp nhõn mỗi mẫu với
Đồ ỏn tốt nghiệp đại học Chƣơng 4 Truy nhập vụ truyến trong LTE
Nguyễn Cụng Long – Lớp D08VT2 Trang 62
exp(j2πrn/N), với N là số điểm biến đổi IDFT, r là đại lƣợng dịch tần, n là số mẫu đầu ra trong miền thời gian. Phần dƣới sẽ là biểu diễn toỏn học chi tiết cho những đặc tớnh trờn.
Hỡnh 4.15 minh họa cho vớ dụ với M = 4 ký tự trờn một khối, Q = 3 thiết bị đầu cuối, và N = Q ì M = 12 súng mang.
Cho một tớn hiệu đầu vào, {Yl: l = 0,1,2,…, N -1} là phổ biểu diễn của khối dữ liệu { xm: m = 0,1,…, M-1}. Trong IFDMA, phổ của M ký tự khỏc khụng cỏch đều nhau, đƣợc xếp cỏch nhau những khoảng riờng biệt cỏch nhau Q-1 mẫu trong miền tần số. Tƣơng ứng tớn hiệu trong miền thời gian {yn: n = 0,1,2,…,N-1} tuần hoàn với Q lần lặp lại phõn bổ trờn khoảng n = 0,1,2,…, M-1 (= N/Q -1) và dịch pha khoảng
exp(j2πrn/N). Với đầu vào tớn hiệu {xm: m = 0,1,…,M-1} chiếm dụng cỏc súng mang l = 0,Q,2Q,…,(M-1)Q. Chu kỳ truyền tải tớn hiệu tƣơng ứng với việc trải phổ chuỗi tớn hiệu {x0/Q, x1/Q, …, xM-1/Q}, lặp lại Q lần ( dịch từ 0 radian). Bõy giờ xem xột tớn hiệu từ thiết bị đầu cuối khỏc {um: m = 0,1,…,M -1} đƣợc điều chế thiết lập vào những khoảng súng mang cỏch đều nhau n =1, Q+1, 2Q+1,…, (M-1).Q +1. Phổ của tớn hiệu {Vl: l = 0,1,2,…,N-1} giống với phổ của Yl, nhƣng với những thành phần khỏc 0 sẽ dịch một súng mang. Đú là sự dịch chuyển trong miền tần số tƣơng ứng trong miền thời gian là nhõn với exp(j2πrn/N). Do đú chuyển đổi chuỗi về miền tần số sẽ là u0/Q, u1 exp(j2πrn/N)/Q,…, uM-1 exp(j2πrn(M-1)/N)/Q, lặp lại Q lần với độ dịch pha thớch hợp. Nhỡn chung, chỳng ta cú tớn hiệu đầu vào là { xm: m = 0,1,…, M-1} đƣợc điều chế
Đồ ỏn tốt nghiệp đại học Chƣơng 4 Truy nhập vụ truyến trong LTE
Nguyễn Cụng Long – Lớp D08VT2 Trang 63
vào súng mang n = r, Q + r, 2Q + r,…, (M-1)Q + r, chuyển đổi tớn hiệu { xm: m = 0,1,…, M-1} đƣợc lặp lại Q lần với hệ số dịch pha exp(j2πrn/N).
Hàm toỏn học tƣơng ứng miờu tả Yl trong miền tấn số.
{ (4.6) Với 0 và N Q M Cho n= M . q + m (0 Kh đú (4.7) ∑ ∑ ∑ ∑ ( ∑ )
Kết quả là chuỗi ký tự {yn}thƣờng là sự lặp lại của chuỗi ký tự đầu vào {xm} với hệ số dón nở 1/Q trong miền tần số nhƣ đó miờu tả.
Khi phõn bố súng mang bắt đầu từ súng mang thứ r(0 < r ≤ Q-1), khi đú,
{ ⁄ (4.8)
Kết hợp với cụng thức 4.8, ta cú thể suy ra chuỗi ký tự {yn}
Đồ ỏn tốt nghiệp đại học Chƣơng 4 Truy nhập vụ truyến trong LTE
Nguyễn Cụng Long – Lớp D08VT2 Trang 64
Từ cụng thức 4.9, ta cú thế thấy sự dịch pha exp(j2πrn/N) nhƣ đó núi trƣớc đú, sự phõn bổ súng mang bắt đầu từ súng mang thứ r thay vỡ súng mang 0. Sự dịch pha này cũng đƣợc ỏp dụng cho cỏc hệ thống ỏnh xạ súng mang khỏc.
4.5.3.2 Ký tự trong miền thời gian của LFDMA
Hỡnh 4.16 biểu diễn cỏch ỏnh xạ súng mang của LFDMA. Nú biểu diễn quỏ trỡnh điều chế chiếm dụng 12 súng mang {Yl}.
Hỡnh 4.16 Mụ tả quỏ trỡnh ỏnh xạ súng mang của LFDMA với M = 4 ký tự / khối, Q = 3 thiết bị đầu cuối, và N = Q ì M = 12 súng mang.
Mẫu tớn hiệu trong miền tần số cú thể biểu diễn nhƣ sau:
{ ( ) ∑ , - (4.10)
Đồ ỏn tốt nghiệp đại học Chƣơng 4 Truy nhập vụ truyến trong LTE
Nguyễn Cụng Long – Lớp D08VT2 Trang 65
4.5.3.3 Ký hiệu trong miền tần số của DFDMA
Hỡnh 4.17 miờu tả sự ỏnh xạ súng mang của DFDMA. Biểu diễn quỏ trỡnh điều chế tớn hiệu chiếm dụng 12 súng mang.
Hỡnh 4.17 Biểu diễn quỏ trỡnh ỏnh xạ súng mang DFDMA với M=4 ký tự/khối, Q = 3 thiết bị đầu cuối và N = MìN súng mang
Mẫu tớn hiệu trong miền thời gian của DFDMA đƣợc biểu diễn nhƣ sau:
{ ̃ . ̃ / ∑ { ( ̃ ) ̃ } (4.11)
Với ̃ (1≤ ̃ là hệ số trải. Trong miền thời gian cỏc mẫu của DFDMA cũng cú phổ giống nhƣ LFDMA.
4.5.3.4 So sỏnh cỏc hệ thống ỏnh xạ súng mang
Hỡnh 4.18 biểu diễn một vớ dụ ỏnh xạ súng mang trong miền thời gian miờu tả cỏc phƣơng phỏp ỏnh xạ súng mang trƣớc đú. Tớn hiệu đầu vào của IFDMA đƣợc giữ nguyờn cỏc mẫu trong khi đú LFDMA và DFDMA cú tớn hiệu đầu vào là cỏc mẫu phức tạp hơn bởi vỡ ký tự đầu vào là tổng trọng sốbao gồm cả cỏc giỏ trị phức. Điều này sẽ làm cho cụng suất đỉnh cao hơn ở tớn hiệu của LFDMA và DFDMA.
Đồ ỏn tốt nghiệp đại học Chƣơng 4 Truy nhập vụ truyến trong LTE
Nguyễn Cụng Long – Lớp D08VT2 Trang 66
Hỡnh 4.18 Cỏc mẫu trong miền thời gian của cỏc hệ thống ỏnh xạ súng mang khỏc nhau
Hỡnh 4.19 biểu diễn một vớ dụ về biờn độ của cỏc mẫu trong quỏ trỡnh ỏnh xạ súng mang cho trƣờng hợp N = 64 súng mang, M = 16 súng mang / khối và hệ số trải IFDMA là Q = 4 với 4 thiết bị đầu cuối, và hệ số trải trong DFDMA là ̃ với 3 thiết bị đầu cuối. Trong hỡnh 3.12 là biểu diễn hệ thống khống cú khổi tạo xung. Để so sỏnh trong hỡnh 3.12 cũng biểu diễn dạng súng tƣơng ứng của OFDMA. Cỏc ký tự đầu vào cựa SC-FDMA sử dụng điều chế QPSK. Trong trƣờng hợp IFDMA, chỳng ta cú thể quan sỏt thấy biờn độ giữ nguyờn giỏ trị và khụng thay đổi cỏc đặc tớnh của đƣờng bao quanh của QPSK. Trong trƣờng hợp LFDMA và DFDMA chỳng ta cú thể thấy sự dao động nhiều hơn và điểm đỉnh cao hơn. Tuy nhiờn, cả ba hệ thống ỏnh xạ đơn súng mang đều cho cụng suất đỉnh thấp hơn so với OFDMA.
Đồ ỏn tốt nghiệp đại học Chƣơng 4 Truy nhập vụ truyến trong LTE
Nguyễn Cụng Long – Lớp D08VT2 Trang 67
Hỡnh 4.19 Biờn độ của cỏc mẫu SC-FDMA và OFDMA với điều chế QPSK khi khụng cú bộ tạo xung với N = 64 súng mang, M = 16 súng mang trờn một khối, Q = 4 là hệ số trải của IFDMA với 4 thiết bị đầu cuối.
Đồ ỏn tốt nghiệp đại học Chƣơng 4 Truy nhập vụ truyến trong LTE
Nguyễn Cụng Long – Lớp D08VT2 Trang 68