Tài nguyên thời gian - tần số được chia nhỏ theo cấu trúc sau: 1 radio frame có chiều dài là 10ms, trong đó chia thành nhiều subframe nhỏ có chiều dài là 1ms, và mỗi subframe nhỏ lại được chia thành 2 slot với chiều dài của mỗi slot là 0.5ms. Mỗi slot sẽ bao gồm 7 ký tự OFDM trong trường hợp chiều dài CP thông thường và 6 ký tự OFDM trong trường hợp CP mở rộng.
Trong OFDMA, việc chỉ định số sóng mang con cho người dùng không dựa vào từng sóng mang con riêng lẻ mà dựa vào các khối tài nguyên (Resource Block). Mỗi khối tài nguyên bao gồm 12 sóng mang con cho khoảng thời gian 1 slot và khoảng cách giữa các sóng mang con là 15KHz dẫn đến kết quả băng thông tối thiểu của nó là 180 KHz. Đơn vị nhỏ nhất của tài nguyên là thành phần tài nguyên (RE), nó bao gồm một sóng mang con đối với khoảng thời gian của một ký tự OFDM. Một RB bao gồm 84 RE (tức 7 x12) trong trường hợp chiều dài CP thông thường và 72 RE (6x12) trong trường hợp chiều dài CP mở rộng.
Bảng 2.3. Số khối tài nguyên theo băng thông kênh truyền.
Băng thông kênh truyền (MHz) 1.4 3 5 10 15 20
Số khối tài nguyên 6 15 25 50 75 100
2.5.2. Kỹ thuật đa truy nhập cho đường lên SC-FDMA
Đối với việc truyền dữ liệu ở hướng lên, 3GPP đã chọn một phương thức điều chế hơi khác một chút. Việc truyền OFDMA phải chịu một PAPR (Peak to
Average Power Ratio _ tỷ lệ công suất đỉnh so với trung bình) cao, điều này có thể dẫn đến những hệ quả tiêu cực đối với việc thiết kế một bộ phát sóng nhúng trong UE; đó là, khi truyền dữ liệu từ UE đến mạng, cần có một bộ khuếch đại công suất để nâng tín hiệu đến lên một mức đủ cao để mạng bắt được (pick up). Bộ khuếch đại công suất là một trong những thành phần tiêu thụ năng lượng lớn nhất trong một thiết bị, và vì thế nên có hiệu quả công suất cao càng cao càng tốt để làm tăng tuổi thọ pin của máy. Tính hiệu quả của bộ khuếch đại công suất phụ thuộc vào hai yếu tố:
- Bộ khuếch đại đó phải có khả năng khuếch đại giá trị đỉnh cao nhất của sóng. Do những ràng buộc trong chất bán dẫn, giá trị đỉnh này quyết định mức tiêu thụ năng lượng của bộ khuếch đại.
- Tuy nhiên, các giá trị đỉnh của sóng không mang nhiều thông tin hơn chút nào so với công suất trung bình của tín hiệu trong thời gian truyền nhận. Vì thế, tốc độ truyền không phụ thuộc vào mức công suất ngõ ra cần thiết cho các giá trị đỉnh mà phụ thuộc vào mức công suất trung bình của sóng.
Bởi vì cả mức tiêu thụ năng lượng lẫn tốc độ truyền đều quan trọng đối với các nhà thiết kế UE, cho nên bộ khuếch đại công suất nên tiêu thụ càng ít năng lượng càng tốt. Như vậy, UE nào sử dụng phương thức điều chế có tỉ lệ PAPR càng thấp thì thời gian hoạt động của nó ở một tốc độ truyền nhất định càng dài.
Một phương thức điều chế tương tự với OFDMA cơ bản, nhưng có một PAPR tốt (thấp) hơn, là SC-FDMA (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access _ Đa truy nhập phân chia theo tần số đơn sóng mang). Do PAPR của nó tốt hơn, nó được 3GPP chọn để truyền dữ liệu ở hướng lên. Tuy mang cái tên như vậy song SC-FDMA cũng truyền dữ liệu qua giao tiếp vô tuyến trong nhiều kênh con, nhưng bổ sung thêm một bước xử lý nữa, như được minh họa trong Hình. Thay vì đặt 2, 4 hoặc 6 bit với nhau như trong ví dụ OFDM để tạo thành tín hiệu cho một kênh con, khối xử lý bổ sung trong SC-FDMA trải thông tin của mỗi bit ra trên tất cả các kênh con. Điều này được thực hiện như sau: Cũng một số bit (ví dụ như 4 đối với điều chế 16-QAM) được nhóm lại với nhau, nhưng trong OFDM, các nhóm bit này là dữ liệu nhập cho hàm IFFT, còn trong SC-FDMA, các bit này được đưa vào một hàm FFT (Fast Fourier Transformation) trước đã. Dữ liệu xuất
của quá trình này là cơ sở cho việc tạo ra các kênh truyền con cho hàm IFFT theo sau. Bởi vì không phải tất cả các kênh con đều được dùng bởi UE, nên nhiều kênh được đặt ở mức không (0) trong đồ thị. Những kênh này có thể được dùng bởi các UE khác hoặc không.
Ở phía máy thu, tín hiệu được giải điều chế, được khuếch đại và được xử lý bởi hàm FFT theo cách giống như trong OFDMA. Nhưng biểu đồ biên độ kết quả không được phân tích thẳng ra để có được dòng dữ liệu ban đầu, mà được nạp vào một hàm IFFT để gỡ bỏ tác dụng của quá trình xử lý tín hiệu bổ sung đã được thực hiện ở phía máy phát. Ra khỏi hàm IFFT này, tín hiệu lại trở thành tín hiệu miền thời gian. Tiếp đến, tín hiệu miền thời gian này được cung cấp cho một khối phát hiện (detector), khối này tái tạo lại các bit dữ liệu ban đầu. Như vậy, thay vì phát hiện các bit trên nhiều kênh con khác nhau, người ta chỉ dùng một hàm phát hiện duy nhất trên một kênh truyền duy nhất.