Nhiệm vụ cơ bản trong truyền thông không dây là truyền một thông điệp từ phía phát đến phía thu.Trong hệ thống truyền thông hiện đại, thông điệp được mã hóa thành một tín hiệu truyền đi mà sau đó được truyền từ một hay vài anten thông qua sóng điện từ. Ở phía thu, một hay vài anten nhận một phiên bản có nhiễu của tín hiệu truyền, từ đó bên nhận cố gắng giải mã thông điệp gốc.
Hiện nay, thông tin thường được số hóa (nếu nó là tương tự) và nén để có thể áp dụng các công cụ toán học như mã sửa lỗi để làm cho liên kết dữ liệu đáng tin cậy hơn, được gọi là mã hóa nguồn. Sau đó, bit thông tin được mã hóa sử dụng mã xoắn (convolution code) hay mã khối (block code),được gọi là mã kênh. Tiếp theo bộ điều chế ánh xạ bit đã được mã hóa thành ký tự truyền đi (transmit symbols), mà thông thường được lấy từ bộ chữ cái giới hạn .Các phương án sử
[56]
dụng thường là khóa dịch pha (PSK), khóa dịch biên độ (ASK), và khóa dịch tần số (FSK), với pha, biên độ và tần số của tín hiệu gốc (thường là tín hiệu sin) tương ứng được biến đổi để thể hiện kí tự dữ liệu, hoặc điều chế biên độ cầu phương (QAM), có thể được xem là sự kết hợp của PSK và ASK.
Trong phần tiếp theo, ta mô tả lược đồ điều chế đa sóng mang (MC- multicarrier), thường được sử dụng trong hệ thống thông tin không dây băng rộng bởi ích lợi của nó so với điều chế đơn sóng mang. Với cách điều chế đa sóng mang, độ rộng băng tần B0 có thể truyền được chia thành K băng con (sóng mang con) với độ rộng .
Tín hiệu truyền đi rời rạc theo thời gian có thể được viết thành:
(3.1)
Với kí hiệu kí tự truyền thứ ở sóng mang con thứ
là xung dịch thời gian - tần số của xung truyền rời rạc , với biểu thị độ dài kí tự. Ở đây, chúng ta sử dụng ngoặc vuông nếu là rời rạc và ngoặc tròn trong trường hợp liên tục. Sau đó, được biến đổi thành tín hiệu truyền liên tục theo thời gian:
(3.2)
sử dụng một bộ lọc nội suy với đáp ứng xung và khoảng lấy mẫu . Tín hiệu băng cơ sở này, tức là tín hiệu bị giới hạn tần số với tần số bắt đầu gần 0, sau đó được dịch tần lên tín hiệu dải thông trong băng tần mong muốn,
với biểu thị tần số trung tâm, cuối cùng được truyền đi.
Ở bên nhận, tín hiệu thu được được dịch tần lại về tín hiệu cơ sở
, và biến đổi thành tín hiệu rời rạc theo thời gian:
[57]
sử dụng một bộ lọc chống rối loạn với đáp ứng xung f t2( ). Sau đó, bộ giải điều chế MC tính toán kí tự giải điều chế:
(3.4)
cho mỗi và ,với
là xung dịch thời gian-tần số của xung nhận . Việc thiết kế xung truyền và nhận là rất quan trọng, bời chúng cần phải bảo vệ những kí tự truyền đi từ giao thoa (tức nhiễu liên kí tự (ISI-intersymbol interference) được nêu ra trong phần 3.3.1).Kí tự giải điều chế sau đó được cân bằng, tức là loại bỏ ảnh hưởng của kênh và lượng tử theo bộ kí tự A. Cuối cùng, kí tự được ánh xạ trở lại bit tương ứng,sau đó được giải mã và giải nén.
Trong hệ thống thực tế, điều quan trọng là làm sao bộ điều chế và giải điều chế cho phép triển khai tính toán một cách hiệu quả.Một giải pháp điều chế MC được sử dụng rộng rãi là ghép kênh phân chia tần số trực giao (OFDM- orthogonal frequency-division multiplexing), hay một cách chính xác hơn là tiền tố lặp (CP- Cyclic Prefix) OFDM. Lúc này, xung truyền và nhận được chọn là xung chữ nhật:
(3.5)
Và
(3.6)
Có biểu thị độ dài của khoảng bảo vệ được sử dụng để tránh nhiễu ISI. Sau đó, tín hiệu truyền đi rời rạc theo thời gian (3.1) có thể được viết là
với (3.7)
[58]
Định nghĩa với , do đó ta có với , với biểu thị IDFT, và biểu thị phép toán module K. Ở đây, chuỗi bảo vệ ở đầu của được lấp đầy với Lcp ký tự cuối của như tiền tố lặp, được giải thích với ví dụ ở [13]. Cho nên, bộ điều chế có thể triển khai sử dụng FFT, hay chính xác hơn là FFT ngược (IFFT) mà độ phức tạp tính toán rất thấp (xem phần 2.4). Ở phía thu, cyclic prefix được loại bỏ vì trong chuỗi bảo vệ , và kí tự giải điều chế (3.4) có thể được viết thành:
(3.8)
Với và F biểu thị DFT, mà có thể triển khai sử dụng FFT. Vì IDFT và DFT tương ứng là bộ điều chế và giải điều chế với chiều dài K, số lượng sóng mang con thường được chọn là bội số mũ của 2 để triển khai nhanh nhất có thể. Như là một sự lựa chọn khác của cyclic prefix, ta cũng có thể dùng zerro padding ở phía cuối của . Chi tiết hơn có thể xem trong ví dụ [12].