Kỹ thuật điều chế/giải điều chế thích nghi hiệu suất cao kế thừa từ kỹ thuật điều chế biên độ cầu ph−ơng đa mức của hệ thống truyền dẫn vô tuyến tốc độ cao cho phép sử dụng hiệu quả tài nguyên tần số. Nhờ có sự truyền thông thích nghi theo môi tr−ờng kênh mà hiệu quả sử dụng phổ tần và chất l−ợng truyền thông đ−ợc cải tiến. Các kỹ thuật này gồm: các kỹ thuật điều chế, kỹ thuật lập mã, kỹ thuật điều khiển thích nghi, kỹ thuật đánh giá kênh. ở phần này trình bày hai kỹ thuật sau:
+ Kỹ thuật điều chế/giải điều chế thích nghi sóng mang con.
+ Kỹ thuật điều chế thích nghi OFDM tốc độ lập mã có thể thay đổi.
- Kỹ thuật điều chế/giải điều chế thích nghi sóng mang con (Subcarrier Adaptive Modulation/Demodulation Techniques)
Kỹ thuật điều chế/giải điều chế thích nghi là kỹ thuật có khuynh h−ớng cải thiện dung l−ợng hệ thống và thông l−ợng d−ới môi tr−ờng lan truyền có sự thay đổi là hằng số trong các hệ thống thông tin di động mặt đất.
Kỹ thuật điều chế thích nghi sử dụng nhiều mức điều chế và tốc độ lập mã làm tham số đã đ−ợc triển khai trong hệ thống 3,5G HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) và đã nâng cao đ−ợc tổng thông l−ợng.
Điều chế thích nghi sóng mang con thực thi tối −u hóa điều chế cho mỗi đơn vị sóng mang con và mỗi đơn vị khối (gồm một số sóng mang con) trong các hệ thống gồm nhiều sóng mang con nh− OFDM.
Hình 3.18. Điều chế thích nghi sóng mang con [9]
Ưu điểm của kỹ thuật này là: băng thông sử dụng cho mỗi ng−ời dùng tăng trong hệ thống di động 4G do đó sự khác nhau về công suất thu trên mỗi sóng mang con gây ra từ fading lựa chọn tần số trở thành một lợi thế.
Ngoài ra, nhờ sự lựa chọn tốc độ điều chế tối −u cho mỗi sóng mang con mà số bit đ−ợc truyền trong một gói OFDM sẽ tăng so với các hệ thống khác sử dụng l−ợc đồ điều chế đơn cho tất cả các sóng mang con. Và các sóng mang con có tỷ số tín hiệu trên tạp âm (SNR: Signal-to-Noise Ratio) cao sẽ không đ−ợc sử dụng để truyền dữ liệu, các sóng mang con có tốc độ lỗi cao sẽ bị loại bỏ, do đó nâng cao đ−ợc thông l−ợng.
Tuy nhiên, kỹ thuật này cải thiện đ−ợc thông l−ợng nếu điều chế thích nghi đ−ợc điều khiển một cách chính xác theo các điều kiện kênh. Để đạt đ−ợc điều này, các đặc tr−ng của kênh và thu tín hiệu phải đ−ợc hiểu kỹ l−ỡng.
Trong các hệ thống thực, đặc biệt trong các hệ thống ghép kênh phân chia theo tần số (FDD systems) điều đó là thánh thức lớn nhất.
- Kỹ thuật điều chế thích nghi OFDM tốc độ lập mã có thể thay đổi (Variable Coding Rate OFDM Adaptive Modulation)
Đây là l−ợc đồ thực hiện một cách hiệu quả ph−ơng thức điều chế thích nghi cho mỗi sóng mang con của hệ thống OFDM. Trong hệ thống điều chế thích nghi OFDM có điều khiển công suất phát đa mức (OFDM AMS/MTPC), tham số điều chế và công suất phát cho sóng mang con OFDM đ−ợc thiết lập một cách thích hợp theo SINR (tỷ số tín hiệu/nhiễu+tạp âm) thu đ−ợc. Điều này yêu cầu sự thông báo về sự biến đổi kênh fading và sự tăng giảm mức nhiễu trong các đơn vị sóng mang con [6] [7]. Tuy nhiên nó cũng gây ra kết quả là có số l−ợng lớn thông tin thông báo.
Hình 3.19. L−ợc đồ điều chế OFDM tốc độ lập mã có thể biến đổi [9] L−ợc đồ giới thiệu ở phần này không thực hiện điều khiển công suất phát (TPC: Transmit Power Control) trên mỗi sóng mang con cơ sở mà thực hiện phân bố công suất này đồng đều trên tất cả các sóng mang con. Sau đó tùy theo tỷ số SINR thu đo đ−ợc, các tham số điều chế có thể phân phối tốc độ truyền dẫn tối đa đ−ợc lựa chọn cho mỗi sóng mang con. Tuy nhiên, công suất
phát thiết lập bởi TPC sử dụng giá trị trung bình cho tất cả sóng mang con do đó chênh lệch giữa tỷ số SINR đánh giá đ−ợc và SINR yêu cầu của các tham số điều chế lớn hơn. Do đó, số các tham số điều chế tăng lên.
Cả hai l−ợc đồ ở hình 3.19 đều đặt các tham số điều chế tối −u theo tỷ số SINR thu đo đ−ợc cho mỗi sóng mang con. Sự chênh lệch giữa tỷ số SINR yêu cầu và tỷ số SINR thu đo đ−ợc bằng với công suất phát v−ợt mức. Hình bên trái có công suất phát v−ợt mức lớn hơn do sự hạn chế của tập các tham số điều chế. Hình bên phải có thể không quan tâm đến công suất phát v−ợt mức vì nhiều tập tham số điều chế hơn đ−ợc sử dụng.
Bảng 3.1 cho thấy sự −ớc l−ợng các các tham số lập mã và điều chế, bảng 3.2 trình bày các tham số mô phỏng [9].
Bảng 3.1. Các tham số lập mã và điều chế r=1/2 2/3 3/4 4/5 5/6 6/7 7/8 64QAM - y y - - - - 16QAM y ° y ° - ° ° QPSK y ° y - ° - - BPSK y - ° - - - - 1/2-rate BPSK y - - - - - -
Tập tham số sử dụng trong OFDM AMS/MTPC (set 1) đ−ợc chỉ ra bằng các dấu chấm màu đen, còn tập thêm vào trong l−ợc đồ đề xuất thể hiện bằng dấu chấm màu trắng.
Kỹ thuật này cho phép đạt đ−ợc sự nâng cao hiệu quả truyền dẫn vì tập tham số lập mã và điều chế tối −u đ−ợc lựa chọn cho mỗi sóng mang tùy theo SINR giữa tế bào nhiễu và tế bào thu. Ngoài ra, vì TPC không đ−ợc thiết lập bởi mỗi sóng mang con nh−ng thay vào đó là một giá trị trung bình cho tất cả
sóng mang con, điều đó có thể giúp giảm l−ợng thông tin để thông báo mức nhiễu.
Bảng 3.2. Các tham số mô phỏng Sysbol rate 200ksps Num. of subcarriers 128
Channel model 8 spike Rayleigh model Target QoS BER 10-5
Frame length Tf 0.13msec Cell Radius 100m
Cell model 3 sector cell sites wrapping Max. Tx Power 30 dBm