Trong cỏc ứng dụng thụng tin di động, OFDMA cú ưu điểm quan trọng là đề khỏng đối với ảnh hưởng của truyền dẫn đa đường. Khả năng đề khỏng này đạt được nhờ sử dụng OFDM phỏt thụng tin trờn N súng mang con hoạt động tại tốc độ bit chỉ bằng 1/N tốc độ bit của thụng tin cần truyền, tuy nhiờn cú nhược điểm là PAPR cao. Một nhược điểm nữa của OFDM trong hệ thống thụng tin di động là cần dịch cỏc tần số hoa tiờu đối với cỏc đầu cuối phỏt đồng thời. Dịch tần phỏ hoại tớnh trực giao của cỏc cuộc truyền dẫn OFDMA, nghĩa là xảy ra nhiễu đa truy nhập.
Để khắc phục nhược điểm này, 3GPP đó đề xuất sử dụng phương phỏp đa truy nhập đường lờn trong truyền dẫn DFTS – OFDM và được gọi là “đa truy nhập phõn chia theo tần số đơn súng mang” (SC – FDMA: Single Carrier – Frequency Division Multiple Access) và được ỏp dụng cho LTE. Tương tự OFDMA, cỏc mỏy phỏt trong hệ thống SC – FDMA sử dụng cỏc tần số trực giao khỏc nhau (cỏc súng mang con) để phỏt cỏc ký hiệu thụng tin, nhưng cỏc ký hiệu này khụng phỏt song song mà phỏt lần lượt. Vỡ thế, khụng như OFDMA, cỏch sắp xếp này làm giảm đỏng kể sự thay đổi đường bao của tớn hiệu của dạng súng phỏt. Như vậy, cỏc tớn hiệu SC – FDMA cú PAPR thấp hơn cỏc tớn hiệu OFDMA đó xột trước. Tuy nhiờn, trong hệ thống thụng tin di động bị ảnh hưởng của truyền dẫn đa đường, nờn tớn hiệu FDMA nhận tại trạm thu phỏt gốc (BTS) bị nhiễu giữa cỏc ký hiệu khỏ lớn. BTS sử dụng bộ cõn bằng thớch ứng miền tần số để loại bỏ nhiễu này. Cỏch tổ chức này phự hợp cho cỏc hệ thống thụng tin di động, nú cho phộp giảm yờu cầu đối với bộ khuếch đại cụng suất tuyến tớnh trong cỏc mỏy di động (MS) với việc trả giỏ bằng thớch ứng miền tần số phức tạp tại BTS. Hỡnh 2.9 mụ tả nguyờn lý hoạt động của SC – FDMA.
Hỡnh 2.9 – SC – FDMA trờn cơ sở DFTS – OFDM
a – ấn định băng thụng bằng nhau; b – ấn định băng thụng khỏc nhau
Hỡnh 2.9-a mụ tả trường hợp đa truy nhập của hai đầu cuối được ấn định băng thụng bằng nhau (P1=P2), cũn hỡnh 2.9-b mụ tả trường hợp đa truy nhập của hai đầu cuối được ấn định băng thụng khỏc nhau (P ≠ P ). Bằng
cỏch dịch cỏc đầu ra của DFT đến cỏc đầu vào thớch hợp của IFFT, hệ thống cú thể phỏt tớn hiệu vào đỳng vị trớ miền tần số được quy định theo lập biểu.
Hỡnh 2.10 – Thớ dụ minh họa sự khỏc nhau trong việc truyền cỏc ký hiệu số liệu theo thời gian đối với OFDMA và SC – FDMA
(OFDMA truyền song song; cũn SC – FDMA truyền nối tiếp)
Hỡnh 2.10 cho thấy sự khỏc nhau trong quỏ trỡnh truyền cỏc ký hiệu số liệu theo thời gian. Trờn hỡnh này ta giả thiết rằng, mỗi người sử dụng được phõn bốn súng mang con (P=4) với băng thụng bằng 15KHz, trong đú mỗi ký hiệu OFDMA hoặc SC – FDMA truyền bốn ký hiệu số liệu được điều biến QPSK cho mỗi người sử dụng. Hỡnh 2.10 bờn trỏi cho thấy đối với OFDMA, bốn ký hiệu số liệu này được truyền đồng thời với băng con cho mỗi ký hiệu bằng 15KHz trong khoảng thời gian hiệu dụng TFFT của một ký hiệu OFDMA, cũn đối với SC – FDMA (bờn phải) 4 ký hiệu số liệu này được truyền lần lượt trong khoảng thời gian bằng 1/P (1/4) thời gian hiệu dụng ký hiệu SC – FDMA với băng thụng bằng Pì15KHz=4ì15KHz cho mỗi ký hiệu.
Giống như OFDMA, thụng lượng SC – FDMA phụ thuộc vào cỏch sắp xếp cỏc ký hiệu thụng tin lờn cỏc súng mang con. Cú hai cỏch phõn bố súng mang con giữa cỏc mỏy đầu cuối như sau:
SC – FDMA khoanh vựng (LFDMA: Locallized SC – FDMA) hay cũn được gọi là DFTS – OFDM khoanh vựng (Locallized DFTS - OFDM): mỗi đầu cuối sử dụng một tập súng mang con liền kề để phỏt đi ký hiệu của mỡnh. Vỡ thế băng thụng truyền dẫn của LFDMA bằng một phần băng thụng hệ thống.
b. SC – FDMA phõn bố (DFDMA):
SC – FDMA phõn bố (DFDMA: Distrubuted FDMA) hay cũn gọi là DFTS – OFDM phõn bố (Distrubuted DFTS – OFDM): cỏc súng mang con dành cho một đầu cuối được phõn bố trờn toàn bộ băng tần tớn hiệu. Một phương ỏn của SC – FDMA phõn bố được gọi là SC – FDMA đan xen (IFDMA: Interleaved SC – FDMA), trong đú cỏc súng mang được chiếm bởi một đầu cuối cỏch đều nhau và cỏc súng mang con giữa chỳng để rỗng dành cho cỏc đầu cuối khỏc. Hỡnh 2.11 cho thấy hai cỏch sắp xếp núi trờn với ba đầu cuối, mỗi đầu cuối phỏt đi cỏc ký hiệu trờn 4 súng mang con trong một hệ thống cú 12 súng mang con: Hỡnh 2.11-a với cỏch sắp xếp IFDMA (đầu cuối 1 sử dụng 4 súng mang con gồm 0,3,6 và 9; đầu cuối 2 gồm 1,4,7 và 10; đầu cuối 3 gồm 2,5,8 và 11); Trong cỏch sắp xếp LFDMA, như hỡnh 2.11-b (đầu cuối 1 sử dụng cỏc súng mang con 0,1,2,3; đầu cuối 2 sử dụng cỏc súng mang con 4,5,6,7; và đầu cuối 3 sử dụng cỏc súng mang con 8,9,10,11).
Hỡnh 2.11 – Cỏc phương phỏp ấn định súng mang con cho nhiều người sử dụng (đa truy nhập) b) Chế độ khoanh vựng (LFDMA) a) Chế độ phõn bố (IFDMA) Cỏc súng mang con Cỏc súng mang con Đầu cuối 3 Đầu cuối 2 Đầu cuối 1
Hỡnh 2.12 là sơ đồ thực hiện sắp xếp theo hai kiểu LFDMA (SC – FDMA khoanh vựng) và IFDMA (SC – FDMA đan xen).
Hỡnh 2.12 – Hai kiểu sắp xếp cỏch phõn bố súng mang con a – LFDMA; b – IFDMA
Xột về khả năng đề khỏng đối với lỗi truyền dẫn (điều này ảnh hưởng lờn thụng lượng), SC – FDMA phõn bố (DFDMA) cú khả năng đề khỏng phading chọn lọc tần số tốt hơn SC – FDMA khoanh vựng (LFDMA), vỡ thụng tin cần truyền được trải rộng trờn toàn bộ băng tần tớn hiệu phỏt. Do vậy, nú cung cấp khả năng phõn tập tần số tốt. Trỏi lại, SC – FDMA khoanh vựng (LFDMA) cho phộp đạt được phõn tập đa người sử dụng khi xảy ra phading chọn lọc tần số nếu nú ấn định cho từng người sử dụng phần băng tần, trong đú người sử dụng này cú đặc trưng truyền dẫn tốt nhất (độ lợi kờnh cao). Phõn tập đa người sử dụng dựa trờn việc phading độc lập đối với cỏc mỏy phỏt khỏc nhau. Hệ thống cũng cần cú bộ lập biểu theo kờnh (CDS: Channel Dependent Scheduler) cho cỏc súng mang. CDS đũi hỏi hệ thống giỏm sỏt chất lượng kờnh truyền phụ thuộc tần số cho từng đầu cuối và thớch ứng ấn định súng mang con để thay đổi đỏp ứng tần số kờnh của tất cả cỏc đầu cuối.