Chương 3 : Nguyên lý hoạt động của WiMAX
3.6.11 Công nghệ ghép kênh
WiMAX sử dụng OFDM (Orthogonal Frenquency Division Multiplexing – ghép kênh phân chia theo tần số trực giao), một kỹ thuật đa sóng mang cho phép
truyền dẫn băng rộng trong môi trường di động với ảnh hưởng đa đường ít hơn tín hiệu đơn với điều chế băng thơng rộng.
Hình 3.5 – Dạng sóng OFDM
OFDM phát dữ liệu theo cách song song bằng cách phân phối nó trên một số lượng lớn sóng mang (tone). Để duy trì sự trực giao giữa các tone, các tone này được phân biệt bởi một tần số chính xác. Một tiền tố tuần hồn được thêm vào, có độ dài lớn hơn khoảng trễ được mong đợi. Tone với mã thích hợp và tần số xen kẽ, được trực giao với mỗi tone khác qua khoảng ký tự OFDM trong khi đa đường trở thành một hệ thống OFDM, có ưu điểm của việc phân tập tần số.
OFDM có thể được thực thi hiệu quả bằng cách sử dụng biến đổi Fourier nhanh (FFTs) ở đầu phát và đầu nhận. Ở đầu nhận, biến đổi Fourier nhanh giảm đáp ứng kênh trong một hằng số nhân lên trên cơ sở tone-by-tone. Với MIMO, đáp ứng kênh trở thành một ma trận. Kể từ khi mỗi tone có thể được cân bằng một cách độc lập, độ phức tạp của bộ cân bằng không gian-thời gian bị huỷ bỏ. Đa đường vẫn còn một ưu điểm khi việc lựa chọn tần số gây ra bởi đa đường cải thiện việc phân phối hàng ngũ các ma trận kênh xuyên qua các tone tần số, do đó làm tăng dung lượng.
Điều chế/giải điều chế một cách đồng thời của dữ liệu trên các sóng mang này được thực hiện hiệu quả bởi IFFT/FFT, được thực hiện bằng cách sử dụng các bộ xử
Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM)
Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) là một kỹ thuật truyền dẫn đa sóng mang đã được cơng nhận gần đây như một phương pháp thông minh cho truyền thông dữ liệu không dây hai hướng tốc độ cao.
Đa truy cập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA) cho phép sóng mang con được ấn định đến những người sử dụng khác nhau. Các nhóm này của sóng mang con được biết như kênh con. OFDMA tỉ lệ cho phép kích thước FFT nhỏ hơn để cải thiện công suất (hiệu suất) cho các kênh băng thông thấp hơn. Điều này ứng dụng cho IEEE 802.16-2004, hiện nay có thể giảm kích thước FFT từ 2048 đến 128 để xử lý băng thông kênh trong dải từ 1.25-20 MHz. Điều này cho phép khoảng cách sóng mang con vẫn cịn là một hằng số độc lập của băng thơng, nó làm giảm độ phức tạp trong khi cũng cho phép FFT lớn hơn cho công suất được tăng với các kênh rộng.
OFDM và FDM
OFDM tương tự như FDM. OFDM dựa trên ghép kênh phân chia theo tần số (FDM) nhưng OFDM có hiệu quả phổ hơn. FDM là một công nghệ sử dụng nhiều tần số để truyền đồng thời nhiều tín hiệu song song. Mỗi tín hiệu có dải tần số riêng của nó (sóng mang con), nó sau đó được điều chế bởi dữ liệu. Mỗi sóng mang con được phân biệt bởi một băng tần bảo vệ để đảm bảo chúng không bị trùng lấp. Các sóng mang con này sau đó được giải điều chế ở đầu nhận bằng cách sử dụng bộ lọc để phân biệt các băng tần.
OFDM có hiệu quả phổ hơn FDM được tạo ra bởi khoảng cách của các kênh con có thể chồng lên nhau (cho đến khi chúng thật sự chống lấp lên nhau). Điều này tạo ra bởi việc tìm kiếm các tần số mà ở đó chúng trực giao, điều này có nghĩa là chúng vng góc theo nghĩa tốn học, cho phép phổ của mỗi kênh con chồng lấp lên kênh con khác mà khơng nhiễu với nó. Điều này làm băng thông được yêu cầu giảm một cách đáng kể bởi việc loại bỏ băng tần bảo vệ và cho phép tín hiệu chồng lên nhau. Để giải điều chế tín hiệu, một biến đổi Fourier rời rạc (DFT) thì cần thiết. Các chip biến đổi Fourier nhanh (FFT) thì có giá trị về mặt thương mại.
Hình 3.6 – Kênh OFDM
Sự lựa chọn OFDM như một công nghệ truy cập dựa trên cả nghiên cứu lớp vật lý và MAC, yêu cầu lớp liên kết và lớp mạng. OFDM cho phép tạo ra kiến trúc hệ thống linh hoạt, nó có thể được sử dụng một cách hiệu quả cho phạm vi rộng của dịch vụ, bao gồm cả thoại và dữ liệu.
OFDM chống lại phađing lựa chọn tầ nsố bằng cách chia kênh thành nhiều kênh con nhỏ hơn. Các băng thông kênh con hẹp làm cho mỗi kênh con này trải qua phading phẵng trong phương tiện truyền dẫn.
Ưu điểm chính của việc sử dụng OFDM là do tính trực giao, hệ thống khơng chịu nhiễu liên sóng mang (ICI-inter carrier interference) và nhiễu liên ký tự (ISI – Inter symbol interference). OFDM nén một cách hiệu quả nhiều sóng mang được điều chế một cách chặt chẽ với nhau, làm giảm băng thông yêu cầu nhưng giữ tín hiệu điều chế trực giao để chúng không bị nhiễu lẫn nhau. Người sử dụng được phân phát dung lượng trong một hoặc nhiều hơn một nhóm các tone, mỗi người sử dụng có số định rõ các tone.
động, trong khi hiệu quả phổ cao của OFDM làm nó là một cơng nghệ vơ cùng phù hợp để đáp ứng nhu cầu lưu lượng dữ liệu không dây.
