Trong các ứng dụng thông tin di động, OFDMA có ưu điểm rất lớn về khả năng đề kháng đối với ảnh hưởng của truyền tín hiệu đa đường. Khả năng đề kháng này đạt được nhờ việc hệ thống OFDM phát thông tin trên N sóng mang con băng hẹp trực giao với mỗi sóng mang con hoạt động tại tốc độ bit chỉ bằng 1/N tốc độ bit của thông tin cần truyền. Tuy nhiên dạng sóng của OFDM thể hiện sự thăng giáng đường bao rất lớn dẫn đến PAPR cao. Tín hiệu với PAPR cao đòi hỏi các bộ khuyếch đại công suất có tính tuyến tính cao để tránh làm méo tín hiệu. Để đạt được mức độ tuyến tính này, bộ khuyếch đại phải làm việc ở chế độ công tác với độ lùi (so với điểm bão hoà) cao. Điều này dẫn đến hiệu suất sử dụng công suất (tỷ số công suất phát với công suất tiêu thụ một chiều) thấp vì thế đặc biệt ảnh hưởng đối với các thiết bị cầm tay. Một vấn đề khác gặp phải ở OFDMA trong các hệ thống thông tin di động là cần dịch các tần số tham khảo đối với các đầu cuối phát đồng thời. Dịch tần phá hoại tính trực giao của các cuộc truyền dẫn đến nhiễu đa truy nhập.
Để khắc phục nhược điểm này, 3GPP đã nghiên cứu sử dụng phương pháp đa truy nhập đường lên sử dụng DFTS-OFDM với tên gọi là SC-FDMA và áp dụng cho LTE. Giống như trong OFDMA, các máy phát trong hệ thống SC-FDMA sử dụng các tần số trực giao khác nhau (các sóng mang con) để phát đi các ký hiệu thông tin. Tuy nhiên các ký hiệu này được phát đi lần lượt chứ không phải song song. Vì thế không như OFDMA, cách sắp xếp này làm giảm đáng kể sự thăng giáng của đường bao tín hiệu của dạng sóng phát. Vì thế các tín hiệu SC-FDMA có PAPR thấp hơn các tín hiệu OFDMA. Tuy nhiên trong các hệ thống thông tin di động bị ảnh hưởng của truyền dẫn đa đường, SC-FDMA được thu tại BTS bị nhiễu giữa các ký hiệu khá lớn. BTS sử dụng bộ cần bằng thích ứng miền tần số đệ loại bỏ nhiễu này. Cách tổ chức này phù hợp cho các hệ thống thông tin di động nó cho phép giảm yêu cầu đối với khuyếch đại tuyến tính trong máy cầm tay với trả giá bằng bộ cần bằng thích ứng miền tần số phức tạp trong BTS. Hình 2.15 Mô tả
nguyên lý SC-FDMA.
a) Ấn định băng thông bằng nhau b) Ấn định băng thông không bằng nhau
Hình 2.15. SC-FDMA trên cơ sở DFTS-OFDM
Hình 2.15a mô tả trường hợp đa truy nhập của hai đầu cuối được ấn định băng thông bằng nhau (có cùng M), còn hình 2.15b mô tả trựờng hợp đa truy nhập đa truy nhập của hai đầu cuối được ấn định băng thông khác nhau.
Bằng cách dịch các đầu ra của DFT đến các đầu vào thích hợp của IFFT, hệ thống có thể phát tín hiệu vào đúng vị trí miền tần số được quy định theo lập biểu.
Giống như OFDMA, thông lượng SC-FDMA phụ thuộc vào cách sắp đặt các ký hiệu thông tin lên các sóng mang con. Có hai cách phân lô các sóng mang con giữa các máy đầu cuối. Trong SC-FDMA khoanh vùng (LFDMA :Localized SC- FDMA) hay còn gọi là DFTS-OFDM khoanh vùng, mỗi đầu cuối sử dụng một tập sóng mang Cồn liền kề để phát ký hiệu của mình. Vì thế băng thông truyền dẫn LFDMA bằng một phần băng thông hệ thống. Trong SC-OFDM phân bố (DFDMA: Distributed FDMA) hay còn gọi là DTFS-OFDM phân bổ, các sóng mang dành cho một đầu cuối được phân bố trên toàn bộ băng tần tín hiệu. Một phương án của SC- FDMA phân bố được gọi là SC-FDMA đan xen (IFDMA: Interleaved SC-ÍDMA), trong đó các sóng mang con được chiếm bởi một đầu cuối cách đều nhau và các sóng mang con giữa chúng để rỗng dành cho các đầu cuối khác. Hình 2.16 cho thấy hai cách sắp xếp nói trên, trong đó có ba đầu cuối.
a) Chế độ khoanh vùng (LFDMA) b) Chế độ phân bố (IFDMA)
Hình 2.16. Các phương pháp ấn định sóng mang con cho nhiều người sử dụng
Hình 2.17. cho thấy sơ đồ thực hiện sắp xếp LFDMA và IFDMA a)
Hình 2.17. Sơđồ sắp xếp: a) LFDMA và b) IFDMA
Xét về khả năng đề kháng đối với lỗi truyền dẫn (điều này ảnh hưởng lên thông lượng), SC-FDMA phân bố có khả năng đề kháng phadinh chọn lọc tần số tốt hom SC-FDMA khoanh vùng vì thông tin cần truyền được trải rộng trên toàn bộ băng tần tín hiệu. Do vậy nó sẽ cung cấp khả năng phân tập tần số. Trái lại LFDMA cho phép đạt được phân tập đa người sử dụng khi xẩy ra phadinh chọn lọc tần số nếu nó ấn định cho từng người sử dụng phần băng tần trong đó người sử dụng này có đặc trưng truyền dẫn tốt nhất (độ lợi kênh cao). Phân tập đa người sử dụng dựa trên việc phadinh độc lập đối với các máy phát khác nhau. Hệ thống cần có bộ lập biểu theo kênh (CDS: Channel Dependent Scheduler) cho các sóng mang. CDS đòi hỏi hệ thống giám sát chất lượng kênh truyền phụ thuộc tần số cho từng đầu cuối và thích ứng ấn định sóng mang con để thay đổi đáp ứng tần số kênh của tất cả các đầu cuối.
CHƯƠNG III: KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN LTE