Nguyên lý cơ bản của hệ thống OFDM là phân chia luồng dữ liệu tốc độ cao (Băng thông W) thành N luồng dữ liệu tốc độ thấp và sau đó truyền chúng đồng thời qua nhiều sóng mang con. Một giá trị đủ lớn của N tạo ra băng thông đơn lẻ (W/N) của các sóng mang con hẹp hơn băng thông nhất quán của kênh (Bc). Các sóng mang đơn lẻ chỉ có fading phẳng và điều này có thể được bù đắp cho việc sử dụng một bộ cân bằng phân nhánh đơn lẻ miền tần số thông thường. Sự lựa chọn sóng mang con đơn lẻ sao cho chúng trực giao với nhau cho phép các sóng mang con có thể chồng lấn lên nhau bởi vì tính trực giao đảm bảo sự riêng rẽ của các sóng mang con tại đầu cuối máy thu. Phương pháp này đem lại hiệu quả phổ tần tốt hơn so với các hệ thống FDM – không cho phép chồng lấn phổ giữa các sóng mang con.
Ch. 1 Ch. 10
Tần số (a)
Tần số (b)
Tiết kiệm băng thông
Băng tần bảo vệ
Hình 2.1. Đa sóng mang trực giao (a) và đa sóng mang thông thường (b)
Hiệu quả phổ tần của một hệ thống OFDM được chỉ ra trong Hình 2.1, trong đó minh họa sự khác nhau giữa kỹ thuật đa sóng mang không chồng lấn thông thường (như FDMA) và kỹ thuật điều chế đa sóng mang chồng lấn (như DMT, OFDM, …). Như chỉ ra trong Hình 2.1 việc sử dụng kỹ thuật điều chế đa sóng mang chồng lấn có thể đạt được hiệu quả phổ tần cao hơn. Tuy nhiên, việc chấp nhận các lợi ích của kỹ thuật đa sóng mang chồng lấn đồng nghĩa với yêu cầu phải giảm xuyên nhiễu giữa chúng, đó là lý do ta sử dụng tính trực giao giữa các sóng mang con đã điều chế.
Thuật ngữ “trực giao” chỉ một quan hệ toán học đặc biệt giữa các tần số của các sóng mang con trong các hệ thống OFDM cơ sở. Trong hệ thống ghép kênh phân chia theo tần số thông thường, các sóng mang được tách biệt về mặt không gian sao cho các tín hiệu có thể được thu bằng cách sử dụng các bộ lọc và các bộ giải điều chế thông thường. Trong các máy thu như vậy, các băng tần bảo vệ được đặt giữa các sóng mang con khác nhau trong miền thời gian, dẫn tới sự lãng phí hiệu quả phổ tần. Tuy nhiên, có thể sắp xếp các sóng mang con trong một hệ thống OFDM sao cho các cạnh bên của phổ chồng lấn lên nhau và các tín hiệu vẫn nhận được mà không có nhiễu sóng mang lân cận. Máy thu OFDM vì thế có thể được cấu trúc như một tập các bộ giải điều chế, chuyển mỗi sóng mang xuống bộ DC và sau đó lấy tích phân trong một chu kỳ ký hiệu để khôi phục dữ liệu được phát. Những sóng mang con này có thể được tạo ra độc lập tuyến tính (ví dụ trực giao) nếu khoảng cách sóng mang là bội số của 1/T (T là chu kỳ ký hiệu).
Tính trực giao của các sóng mang con được duy trì cả trong trường hợp kênh phân tán bằng cách sử dụng tiền tố vòng (CP). CP là phần cuối cùng của một hệ thống OFDM.
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 1.0 0.8 0.6 0.4 0 0.2 -0.2 -0.4 -6 -7 6 7
Hình 2.2. Phổ của một sóng mang con OFDM đơn lẻ
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 1.0 0.8 0.6 0.4 0 0.2 -0.2 -0.4 -6 -7 6 7 0
Hình 2.3 Phổ của ký hiệu OFDM
Hình 2.2 mô tả phổ của một sóng mang đơn lẻ và Hình 2.3 mô tả phổ của một ký hiệu OFDM. Tín hiệu OFDM được ghép kênh bởi các phổ riêng lẻ với một khoảng cách tần số tương đương với băng thông truyền dẫn của mỗi sóng mang con như trên Hình 2.2. Hình 2.3 chỉ ra tại tần số trung tâm của mỗi sóng mang con không có xuyên nhiễu từ các kênh khác. Bởi vậy, nếu máy thu hoạt động tương quan với tần số trung tâm của mỗi sóng mang con, nó có thể khôi phục lại dữ liệu truyền mà không bị nhiễu.
theo tần số được thực hiện bởi việc xử lý băng gốc đơn giản hơn xử lý thông dải tốn kém.