Trong một tín hiệu OFDM, biên độ và pha của một sóng mang con phải đ−ợc giữ không đổi trong suốt thời gian truyền một symbol nhằm duy trì đ−ợc sự trực giao giữa các sóng mang con. Nếu biên độ và pha của sóng mang con bị biến đổi trong thời gian truyền của symbol thì dạng phổ của sóng mang con không còn là dạng sinc nữa, dẫn đến các điểm 0 trong dạng phổ sẽ không xuất hiện tại các tần số trung tâm của các sóng mang con, gây ra nhiễu giữa các sóng mang con (ICI). Tại biên giới giữa các symbol, biên độ và pha thay đổi đột ngột tới giá trị mới t−ơng ứng với symbol mới. Trong môi tr−ờng đa đ−ờng, ISI sẽ gây ra sự phân tán năng l−ợng giữa các symbol với nhau, do đó sẽ có sự thay đổi nhất thời của pha và biên độ sóng mang con tại thời điểm bắt đầu của symbol. Có nghĩa là biên độ và pha của sóng mang con tại thời điểm bắt đầu symbol sẽ nhỏ hơn hoặc lớn hơn biên độ và pha thực sự của nó. Biên độ và pha này sẽ liên tục thay đổi d−ới sự tác động của các thành phần đa đ−ờng. Thời gian tồn tại của sự thay đổi nhất thời này tỷ lệ với trễ truyền dẫn của kênh truyền. Nếu trễ truyền dẫn không v−ợt quá dải bảo vệ thì khi thực hiện FFT biên độ và pha của sóng mang đã đi vào ổn định, do đó không gây ra lỗi nhận diện pha và biên độ sóng mang. Các ảnh h−ởng khác của hiện t−ợng đa đ−ờng nh− : sự quay pha của các sóng mang, sự giảm biên độ sóng mang đều có thể đ−ợc hiệu chỉnh bởi b−ớc cân bằng kênh truyền. Việc chèn thêm dải bảo vệ đã giải quyết đ−ợc phần lớn các ảnh h−ởng do ISI gây ra với tín hiệu thu, nh−ng dải bảo vệ chỉ phát huy hiệu quả khi trễ truyền dẫn không v−ợt quá phạm vi của nó. Trong thực tế, các thành phần đa đ−ờng suy giảm rất chậm theo thời gian, trong khi dải bảo vệ lại không thể lớn một cách tuỳ ý (dải bảo vệ càng lớn thì hiệu suất sử dụng phổ tần số càng thấp), do đó không thể
loại bỏ triệt để ảnh h−ởng của ISI lên tín hiệu thu.
Hình 2-8 Hiệu quả loại bỏ ISI của dải bảo vệ
Hình trên cho thấykết quả mô phỏng của một hệ thống OFDM làm việc trong môi tr−ờng đa đ−ờng. Giả thiết đáp ứng xung của các thành phần đa đ−ờng suy giảm sau 8 mẫu, trễ truyền dẫn là 3.5 mẫu. Quan sát trong khoảng thời gian 16 mẫu, t−ơng đ−ơng với 99% tổng năng l−ợng của các đáp ứng xung thu nhận đ−ợc. Hình trên cho thấy t−ơng quan giữa tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N) hiệu dụng và tỷ số tín hiệu trên tạp âm kênh truyền. S/N hiệu dụng là tỷ số tín hiệu trên tạp âm tại máy thu sau b−ớc giải điều chế. Nói một cách ngắn gọn, S/N hiệu dụng đại diện cho chất l−ợng thông tin thu nhận, S/N kênh truyền đại diện cho chất l−ợng kênh truyền. Dễ thấy là S/N hiệu dụng bao giờ cũng nhỏ hơn S/N kênh truyền, do S/N hiệu dụng còn phải chịu các ảnh h−ởng do hiện t−ợng đa đ−ờng gây ra. Ng−ời ta th−ờng dùng tỷ số lỗi bit (BER) để đánh giá chất l−ợng thông tin của một hệ thống. Tuy nhiên ở đây ta xem xét hệ thống OFDM một cách tổng thể, độc lập với ph−ơng thức điều chế sóng mang nên ta dùng S/N để đánh giá chất l−ợng thông tin của hệ thống. BER ứng với một ph−ơng thức điều chế cụ thể sẽ đ−ợc suy ra từ S/N hiệu dụng.
Kết quả mô phỏng cho thấy, S/N hiệu dụng tỷ lệ với S/N kênh truyền. Điều này là hợp lý bởi nếu chất l−ợng kênh truyền đ−ợc cải thiện thì chất l−ợng thông tin thu đ−ợc cũng sẽ đ−ợc cải thiện. Ta có thể nhận thấy, dải bảo
vệ càng lớn thì S/N hiệu dụng càng đ−ợc cải thiện. Với S/N kênh truyền bằng
45dB, nếu dải bảo vệ chỉ dài 4 mẫu thì S/N hiệu dụng bằng 15dB, trong khi nếu tăng dải bảo vệ lên 16 mẫu thì S/N hiệu dụng đạt tới 25dB. Nh− vậy dải bảo vệ càng lớn thì năng l−ợng ISI bị lọc bỏ càng lớn. Tuy nhiên với độ dài dải bảo vệ là 16 mẫu nh− trên thì ảnh h−ởng của ISI vẫn còn rất đáng kể. Với cùng điều kiện về trễ truyền dẫn và độ dài dải bảo vệ, S/N hiệu dụng còn có thể đ−ợc cải thiện bằng cách sử dụng các ph−ơng thức điều chế sóng mang đơn giản nh− BPSK, QPSK. Nh−ng nh− thế đồng nghĩa với việc hiệu quả sử dụng phổ tần số sẽ thấp hơn là dùng các ph−ơng thức điều chế cấp cao khác. Để đạt đ−ợc hiệu quả sử dụng phổ tần số cao, trong khi S/N hiệu dụng đạt mức
35dB thì độ dài tối thiểu của dải bảo vệ phải là 64 mẫu.
Trên cùng là kết quả mô phỏng của 2 hệ thống có cùng độ dài dải bảo vệ là 64 mẫu, một hệ thống chạy 80 sóng mang với số điểm thực hiện IFFT là
128, và hệ thống còn lại chạy 320 sóng mang với số điểm thực hiện IFFT là
512. Nh− vậy 2 hệ thống có cùng một băng thông. Đáp ứng kênh truyền với hệ thống 320 sóng mang bằng phẳng hơn nên cho SNR hiệu dụng cũng tốt hơn. Tăng số sóng mang con sẽ cải thiện chất l−ợng thông tin của toàn hệ thống. Tuy nhiên, đến một mức độ nào đó thì tăng số sóng mang con lại làm giảm chất l−ợng thông tin. Vấn đề này ta đã đề cập đến ở các mục tr−ớc và sẽ còn tiếp tục đ−ợc làm rõ ở các mục sau.