Để đạt đ−ợc tốc độ truyền dẫn sấp xỉ 100Mbps ở môi tr−ờng ngoài trời và 2Gbps ở môi tr−ờng trong nhà, và để mạng truy cập vô tuyến t−ơng thích với hệ thống mạng có kiến trúc phân cấp dựa trên nền IP, các công nghệ truyền dẫn sau đã đ−ợc nghiên cứu và phát triển:
- Ghép kênh phân chia theo mã và tần số trực giao có hệ số trải phổ thay đổi: VSF-OFCDM (Variable Spreading Factor – Orthogonal Frequency and Code Division Multiplexing).
- Đa truy cập phân chia theo mã đa sóng mang có lựa chọn sóng mang con: SCS-MC-CDMA (Subcarrier Selecting Multi Carrier Code Division Multi Access).
- Đa truy cập phân chia theo tần số trực giao: OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multi Access).
- Đa truy cập phân chia theo tần số đan xen: IFDMA (Interleaved Frequency Division Multi Access).
VSF-OFCDM (Variable Spreading Factor – Orthogonal Frequency and Code Division Multiplexing) :
VSF-OFCDM là một hệ thống truy cập vô tuyến có thể cung cấp thông l−ợng lớn tốc độ cao trong nhiều môi tr−ờng và điều kiện lan truyền khác nhau qua một vùng phủ rộng. Để triển khai đ−ợc truyền dẫn dung l−ợng lớn, hệ
thống này đã sử dụng hệ số trải phổ hai chiều thay đổi thích hợp trong miền thời gian và tần số tùy thuộc vào cấu hình ô, điều kiện lan truyền, tải trên kênh [9]. Công nghệ này v−ợt trội hơn công nghệ OFCDM dựa theo tốc độ ký hiệu thấp MC-CDMA sử dụng nhiều sóng mang con trong cùng giao diện vô tuyến. Ưu thế của VSF-OFCDM là khả năng đạt đ−ợc hiệu quả sử dụng phổ tần cao, truyền dẫn dung l−ợng lớn, tốc độ cao nhờ việc kế thừa hệ số trải phổ tối
−u tùy thuộc điều kiện lan truyền cụ thể trong cả môi tr−ờng nhiều ô (tế bào) và môi tr−ờng tế bào độc lập, sử dụng cùng giao diện vô tuyến. Đặc tính truyền dẫn của VSF-OFCDM đã đ−ợc thử nghiệm cả ở môi tr−ờng trong nhà và ngoài trời. Báo cáo thử nghiệm cho kết quả 100Mbps ở môi tr−ờng ngoại ô, khoảng cách giữa trạm gốc và trạm di động là 80m-100m, tần số sóng mang 4,635 GHz, băng thông 101,5 MHz, số sóng mang con 768, hệ số trải phổ thời gian 16, tốc độ di chuyển của thiết bị di động 30km/h, điều chế 16QAM.
SCS-MC-CDMA (Subcarrier Selecting Multi Carrier Code Division Multi Access):
SCS-MC-CDMA là một l−ợc đồ truy cập vô tuyến dựa trên công nghệ MC-CDMA, là ph−ơng pháp truyền dẫn ký hiệu trải phổ sử dụng nhiều sóng mạng con trực giao trong miền tần số. Lợi dụng đặc tính của MC-CDMA là sử dụng nhiều sóng mang con, SCS-MC-CDMA gán nhiều sóng mang con cho mỗi ng−ời sử dụng tùy theo tốc độ dữ liệu của ng−ời dùng đó [9].
Bộ thu không yêu cầu bộ xử lý tín hiệu tốc độ cao để điều chế tất cả sóng mang con, nh−ng truyền thông vẫn đ−ợc thực thi bằng khả năng xử lý tín hiệu dựa vào số sóng mang con đ−ợc lựa chọn nhờ bộ lọc lựa chọn sóng mang con. SCS-MC-CDMA có thể thay đổi tốc độ dữ liệu tối đa gán cho một ng−ời sử dụng tùy theo khoảng cách giữa trạm gốc và thiết bị di động bằng việc điều chỉnh số sóng mang con và công suất phát cho mỗi sóng mang con.
SCS-MC-CDMA gán số sóng mang con dựa theo tốc độ dữ liệu của ng−ời sử dụng. Hơn nữa, tính trực giao giữa các sóng mang con đ−ợc đảm bảo, nên cấu hình của máy phát không có sự khác biệt với máy phát của các hệ thống MC-CDMA. Trong hệ thống SCS-MC-CDMA, máy thu sử dụng bộ lọc lựa chọn sóng mang con nên hệ thống sẽ cung cấp tốc độ dữ liệu cho ng−ời dùng một cách linh động. Thậm chí trong các hệ thống sử dụng băng tần lớn, không cần phải thực hiện xử lý tín hiệu tốc độ cao cho cả băng tần mọi lúc mà chỉ cần mức độ xử lý tín hiệu và công suất phát t−ơng ứng với tốc độ dữ liệu của ng−ời sử dụng [9]. Do đó, với hệ thống này có thể giảm đ−ợc tải cho xử lý tín hiệu và công suất tiêu thụ của thiết bị đầu cuối so với các hệ thống khác sử dụng cả băng tần.
SCS-MC-CDMA có thể thực hiện giải điều chế bằng khả năng xử lý tín hiệu t−ơng ứng với tốc độ dữ liệu ng−ời sử dụng do đó có thể phát triển một cách linh động các thiết bị đầu cuối giá rẻ có khả năng xử lý thấp, công suất tiêu thụ thấp, thiết bị đầu cuối đắt tiền có khả năng xử lý cao, công suất tiêu thụ cao tùy theo sở thích, yêu cầu dịch vụ của ng−ời dùng.
SCS-MC-CDMA có thể điều khiển tốc độ dữ liệu tối đa và khoảng cách truyền dẫn bằng việc điều chỉnh số sóng mang con và công suất phát cho mỗi sóng mang con. Nói cách khác, cấu trúc tế bào hiệu quả nhất (best-effort) có thể đ−ợc triển khai. Cấu trúc này cho phép tăng tốc độ dữ liệu khi thiết bị đầu cuối gần trạm gốc hơn và giảm khi thiết bị đầu cuối di chuyển ra biên của tế bào. Nếu cấu trúc này đ−ợc chấp nhận thì nó có thể đáp ứng đ−ợc cho nhiều ng−ời sử dụng có yêu cầu dịch vụ khác nhau và đạt đ−ợc hiệu quả sử dụng phổ tần cao bằng việc linh động thay đổi số sóng mang con và gán mã t−ơng ứng số ng−ời dùng nằm trong tế bào, và thay đổi tốc độ dữ liệu, khoảng cách liên lạc của mỗi ng−ời sử dụng.
High data rate: tốc độ cao
Middle data rate: tốc độ trung bình Low data rate: tốc độ thấp
Short range user: ng−ời dùng ở gần Mid range user: ng−ời dùng trong phạm vi trung bình
Long range user: ng−ời dùng ở xa
Transmitter power: c/s phát Frequency: tần số
Hình 3.16. Cấu trúc tế bào tối −u của SCS-MC-CDMA [9]
OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multi Access):
Hệ thống OFDM đạt đ−ợc khả năng dung lỗi (chống nhiễu) đa đ−ờng rất tốt và thực hiện đ−ợc truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao trong môi tr−ờng chuyển động, nh−ng hệ thống này th−ờng đ−ợc sử dụng kết hợp với các hệ thống đa
truy cập khác nh−: FDMA, TDMA. OFDMA là một ph−ơng thức triển khai đa truy cập trong đó tất cả ng−ời dùng chia sẻ tất cả các sóng mang con. Một số sóng mang con tùy ý đ−ợc đặt cho các kênh con và cho mỗi ng−ời dùng ở những khe thời gian tùy ý [6] [7].
Hình 3.17. Phân bổ kênh con [9]
Nhờ việc phân bổ sóng mang con cho mỗi ng−ời sử dụng, hệ thống OFDMA đạt đ−ợc hiệu quả sử dụng phổ tần cao ở môi tr−ờng ngoại ô nhiều tế bào và dung l−ợng của toàn hệ thống có thể mở rộng. Tuy nhiên, hệ thống này cũng có nhiều nh−ợc điểm:
- Mào đầu mở rộng cho thông tin điều khiển truyền dẫn trở lên rất phức tạp.
- Để tăng dung l−ợng hệ thống thì điều kiện kênh phải đ−ợc biết dựa trên cơ sở thời gian thực và phải thực hiện đ−ợc sự sắp xếp phân bổ kênh một cách chính xác cao.
- Do số l−ợng sóng mang con lớn (1024 đến 2048) và FFT/IFFT có tỷ lệ lớn nên ảnh h−ởng không tốt đến kích th−ớc của mạch điện và công suất tiêu thụ.
- Hệ thống yêu cầu sự đồng bộ về định thời có độ chính xác cao để đảm bảo tính trực giao giữa các sóng mang con.
- Phân bổ theo kênh dẫn tới hạn chế tốc độ dữ liệu của ng−ời dùng.