NGHIÊN CỨU MỘT SỐ MÔ HÌNH OFDMA ÁP DỤNG CHO 4G

MỤC LỤC
Trang
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI I V
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII I V
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII I V
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI I V
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI V
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII V
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII V
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI V
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI I V
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII I V
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII I V
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI I V
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI I IV V
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII I IV V
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII I IV V
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI I IV V
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI IV VI
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII IV VI
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII IV VI
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI IV VI
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXII VI
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIV VI
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIV VI

3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVII VI
VI
Chương I : TỔNG QUAN VỀ OFDM, OFDMA VIII
1.3.1. Mô hình băng gốc của một hệ thống phát thu OFDM XI
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXII
2.1.1. Sự cần thiết ra đời hệ thống thế hệ 4 XXII
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIV
- II -
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên XXXIV
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVII
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
TÓM TẮT LUẬN VĂN VÀ 5 TỪ KHÓA
DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU
4G Fourth Generation Mobile
Communication System
Hệ thống thông tin di động thế hệ bốn
3GPP 3
rd
Generation Partnership Project Đề án của các đối tác thế hệ ba
3GPP2 3rd Generation Partnership Project 2 Đề án thứ 2 của các đối tác thế hệ ba
AAS Adaptive Atenna System Hệ thống anten thích ứng
ACK Acknowledge Công nhận
ACE Active Constellation Extension Mở rộng chùm tín hiệu tích cực
ACI Adjacent Channel Interference Nhiễu kênh lân cận
AMC Adaptive Modulation and Codding Điều chế và mã hóa thích ứng
ARQ Automatic Repeat reQuest Yêu cầu phát lặp tự động
ASP Application Service Network Mạng dịch vụ ứng dụng
AWGN Additive White Gaussian Noise Tạp âm Gauss trắng cộng

BCH Broardcast Channel Kênh quảng bá
BER Bit Error Rate Tỷ số bit lỗi
BPSK Binary Phase Shift Keying Modulation Điều chế khóa dịch pha hai trạng thái
CCI Co-Channel Interference Nhiễu đồng kênh
CP Cyclic Prefix Tiền tố chu trình
CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh
CSI Channel State Information Thông tin trạng thái kênh
DL Downlink Đường xuống
DL-SCH Down Link Shared Channel Kênh đường xuống được chia sẻ
DSL Digital Subcriber Line Đường thuê bao số
DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc
DFTS-
OFDM
DFT Spread OFDM OFDM trải phổ
FBSS Fast Base Station Switching Chuyển mạch trạm gốc nhanh
FCH Frame Control Header Tiêu đề điều khiển khung
FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo tần số
FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh
FUSC Fully Used Sub-Channel Kênh con sử dụng toàn bộ
GSM Global System for Mobile
communications
Hệ thống mạng thông tin di động toàn
cầu
HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest Yêu cầu phát lại tự động lai ghép
IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc ngược
- III -
IE Information Element Phần tử thông tin
IETF Internet Engineering Task Force Lực lượng đặc trách kỹ thuật Internet
IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh ngược
ISI Inter-Symbol Interference Nhiễu giữa các ký hiệu

LTE Long Term Evolved Phát triển dài hạn
LOS Line of Sight Trực xạ (Tầm nhìn thẳng)
MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập môi trường
MAI Multiple Access Interference Nhiễu đa truy nhập
MBS Multicast Broadcast Service Dịch vụ đa phương và quảng bá
MBSFN Multicast Broadcast over Single
Frequency Network
Đa phương quảng bá trên mạng đơn tần
MCH Multicast Channel Kênh đa phương
MIMO Multiple Input Multiple Output Đa đầu vào đa đầu ra
MMSE Minimum Mean Squared Error Sai số trung bình quân phương cực tiểu
NACK Not Acknowledge Không công nhận nhận
NAP Network Access Provider Nhà cung cấp truy nhập mạng
NLOS Non Line of Sight Không trực xạ (Tầm nhìn không thẳng)
OFDM Orthogonal Frequency Division
Multiplex
Ghép kênh phân chia theo tần số trực
giao
OFDMA Orthogonal Frequency Division
Multiplex Access
Đa truy nhập phân chia theo tần số trực
giao
OQAM Offset QAM QAM dịch thời
PTS Partial Transmit Sequence Chuỗi phát phân đoạn
PS Pulse Shaping Tạo dạng xung
PUSC Partially Used Sub-Channel Kênh con sử dụng một phần
QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc
QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha vuông góc
QPP Quadrature Permutation Polynomial Sự thay đổi đa thức vuông góc
RTG Receiver/Transmit Transition Gap Khoảng trống để chuyển thu sang phát

SAE System Architecture Elvoved Phát triển kiến trúc hệ thống
SDMA Space Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo không gian
SFN Single Frequency Network Mạng tần số đơn
SIM Subscriber Indentify Module Phần nhận dạng thuê bao
SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên tạp âm
S-
OFDMA
Scalable Orthogonal Frequency
Division Multiplex Access
Đa truy nhập phân chia theo tần số trực
giao khả định cỡ
SSRTG SS Receive /Transmit Transit Gap Khoảng thời gian chuyển đổi
SSTRG SS Transmit/Receive Transit Gap Khoảng thời gian chuyển đổi phát sang
thu của SS
STC Space Time Coding Mã hóa thời gian không gian
TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian
TTG Transmit/receive Transition Gap Khoảng trống chuyển phát sang thu
TTI Transmission Time Interval Khoảng thời gian truyền dẫn
- IV -
UMB Ultra Mobile Broadband Thông tin di động siêu băng rộng
UMTS Universal Mobile Telephone System Hệ thống viễn thông di động toàn cầu
UTRAN
UMTS Terrestrial Radio Access
Network
Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS
WiMAX Worldwide Interoperability for
Microwave Access
Khả năng tương hợp toàn cầu đối với
truy nhập vi ba
KÝ HIỆU

 Biên độ đỉnh của tín hiệu truyền thẳng
 Băng thông tổng


Băng thông nhất quán


Độ rộng băng tần của số liệu hay thông tin


Trải Doppler


Độ rộng băng tần tín hiệu mang thông tin
ƒ

Tần số trung tâm
i chỉ số về sóng mang con
k là chỉ số về ký hiệu được truyền
 Số điểm bảo vệ
 Mức điều chế
 Số sóng mang con trong hệ thống OFDM


Số băng con trong hệ thống OFDM


Mật độ phổ công suất AWGN (W/Hz)



Xác suất lỗi


Công suất thu


Công suất phát


Tốc độ bit


Tỷ lệ mã
 Trải trễ trung bình quân phương


Tốc độ bit tổng của hệ thống


Tốc độ ký hiệu


Thời gian bit


Thời gian nhất quán


Thời gian truyền dẫn hiệu dụng trong một ký hiệu OFDM - thời gian
FFT



Khoảng bảo vệ trong một ký hiệu OFDM


Chu kỳ ký hiệu


Thời gian cửa sổ trong một ký hiệu OFDM
τ

Trải trễ cực đại
 Băng thông sóng mang con của hệ thống OFDM
η
(t)
Tạp âm Gauss trắng cộng
- V -
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI I V I
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII I V I
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII I V I
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI I V I
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI V I
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII V I
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII V I
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI V I
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI I V I
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII I V I

Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII I V I
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI I V I
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI I IV V I
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII I IV V I
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII I IV V I
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI I IV V I
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI IV VI I
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII IV VI I
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII IV VI I
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI IV VI I
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXII VI I
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIV VI I
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIV VI I
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVII VI I
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXII I
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIV I
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIV II
- VI -
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVII II
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI I VII
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII I VII
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII I VII
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI I VII
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI I IV VII

3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII I IV VII
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII I IV VII
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI I IV VII
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI IV VII
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII IV VII
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII IV VII
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI IV VII
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXII VII
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIV VII
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIV VII
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVII VII
VIII
Chương I : TỔNG QUAN VỀ OFDM, OFDMA X
1.3.1. Mô hình băng gốc của một hệ thống phát thu OFDM XIII
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXIV
2.1.1. Sự cần thiết ra đời hệ thống thế hệ 4 XXIV
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXVI
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên XXXVI
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLIX
68
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
- VII -
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI I V I
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII I V I
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII I V I

3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI I V I
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI V I
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII V I
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII V I
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI V I
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI I V I
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII I V I
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII I V I
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI I V I
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI I IV V I
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII I IV V I
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII I IV V I
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI I IV V I
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI IV VI I
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII IV VI I
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII IV VI I
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI IV VI I
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXII VI I
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIV VI I
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIV VI I
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVII VI I
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXII I
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIV I
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIV II

3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVII II
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI I V I V
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII I V I V
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII I V I V
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI I V I V
- VIII -
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI V I V
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII V I V
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII V I V
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI V I V
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI I V I V
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII I V I V
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII I V I V
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI I V I V
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI I IV V I V
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII I IV V I V
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII I IV V I V
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI I IV V I V
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI IV VI I V
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII IV VI I V
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII IV VI I V
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI IV VI I V
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXII VI I V
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIV VI I V
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường

xuống và đường lên . XXXIV VI I V
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVII VI I V
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXII I V
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIV I V
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIV II V
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVII II VI
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI I VII VI
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII I VII VI
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII I VII VI
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI I VII VI
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI I IV VII VI
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII I IV VII VI
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII I IV VII VI
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI I IV VII VI
- IX -
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXI IV VII VI
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIII IV VII VI
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIII IV VII VI
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVI IV VII VI
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXII VII VI
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXIV VII VI
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXIV VII VI
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLVII VII VI
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXIV VI
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXVI VI

Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên . XXXVI VI
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE XLIX VI
X
Chương I : TỔNG QUAN VỀ OFDM, OFDMA XII
1.3.1. Mô hình băng gốc của một hệ thống phát thu OFDM XV
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G XXVI
2.1.1. Sự cần thiết ra đời hệ thống thế hệ 4 XXVI
3.1. MÔ HÌNH OFDMA TRONG WiMAX XXXVIII
Trong WiMAX sử dụng OFDM cho ghép kênh và đa truy nhập cho cả đường
xuống và đường lên XXXVIII
3.2. MÔ HÌNH OFDMA TRONG LTE LI
- X -

- XI -
Hình 1.1: MỞ ĐẦU
Trong thời đại ngày nay khoa học và công nghệ phát triển như vũ bão, cùng với
nó hàng loạt công nghệ mới được ra đời để đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cầu về đa
phương tiện và phù hợp với “ tính di động ” ngày càng cao của xã hội hiện đại.
Hiện nay có rất nhiều công nghệ vô tuyến mới và tiềm năng đang được nghiên
cứu để đưa vào ứng dụng trong các mạng 4G tương lai như: OFDMA, công nghệ băng
cực rộng UWB (Ultra-Wide-Band) và MIMO…
Những năm gần đây, phương thức ghép kênh phân chia theo tần số trực giao
OFDM( ! "#$%&' $"(") không ngừng được nghiên cứu và
mở rộng phạm vi ứng dụng bởi những ưu điểm của nó trong tiết kiệm băng tần và khả
năng chống lại pha đinh chọn lọc theo tần số cũng như xuyên nhiễu băng hẹp.
Cùng với sự tiến bộ của công nghệ tích hợp điện tử, OFDM đã được ứng dụng
rộng rãi trong các hệ thống thông tin vô tuyến thế hệ mới và OFDMA là ứng cử viên
có triển vọng nhất cho thế hệ thông tin 4G .
Theo nguyên lý cơ bản của OFDM là chia dòng dữ liệu tốc độ cao thành các

dòng dữ liệu tốc độ thấp hơn và phát đồng thời trên một số các sóng mang, trong một
số điều kiện cụ thể, có thể tăng dung lượng đáng kể cho hệ thống OFDM bằng cách
làm thích nghi tốc độ dữ liệu trên mỗi sóng mang tùy theo tỷ số tín trên tạp âm (SNR)
của sóng mang đó.
Đa truy nhập phân chia tần số trực giao OFDMA ) ! " #$%
&' $"("'') được xây dựng trên cơ sở nguyên lý ghép kênh phân chia
theo tần số trực giao OFDM. OFDM cung cấp liên kết và chất lượng băng thông
tốt .OFDM thường được kết hợp với TDMA ,CDMA và điều biến OFDMA sẽ là
thành phần chủ chốt của 4G [11].
Trong khi các công nghệ di động thế hệ thứ 3 (3G) vẫn đang tìm kiếm các thị
trường để đưa vào ứng dụng rộng rãi thì các nhà nghiên cứu đã bắt tay vào việc nghiên
cứu công nghệ di động băng rộng thế hệ thứ tư (4G). 4G có khả năng truyền tải các dữ
liệu, âm thanh và hình ảnh với chất lượng cao. Với 4G, các nhà thiết kế kỳ vọng sẽ có
thể cho phép các thiết bị di động chuyển vùng (roaming) tự động qua các công nghệ
không dây khác nhau.
Hệ thống vô tuyến băng rộng 4G trong tương lai sẽ mở ra một phương thức
truyền thông mới hoàn toàn dựa trên IP, đem lại nhiều tiện ích cho người sử dụng. Các
hãng viễn thông hàng đầu trên thế giới đang cùng nhau nghiên cứu để đưa một tiêu
chuẩn toàn cầu cho hệ thống 4G. Chuẩn 4G đã được thử nghiệm vào năm 2007. Hãng
DoCoMo cho biết họ sẽ đưa vào khai thác thương mại công nghệ này trong năm 2009.
- XII -
Tuy nhiên, để có thể trở thành những hệ thống thương mại, còn có rất nhiều vấn
đề cần nghiên cứu và thử nghiệm. Tại Việt nam, các nhà khai thác mạng di động đang
gấp rút các mạng thông tin di động 2G, 2,5G lên mạng 3G (đã được chuẩn hóa trong
IMT-2000). Mạng 3G đã phát triển một cách nhanh chóng và đóng một vai trò quan
trọng trong việc phát triển các loại dịch vụ đa phương tiện .
Chính vì lý do này, thế hệ thông tin di động mới, thế hệ 4G, cần phải có những
tính năng vượt trội hơn so với khả năng của IMT-2000. Nghiên cứu, nắm bắt và phát
triển hệ thống thông tin di động 4G là một yêu cầu cần thiết hiện nay, phù hợp với xu
thế phát triển chung của ngành viễn thông. Trong lộ trình tiến đến 4G có một số mô

hình khả dụng như một số mô hình của LTE, WiMAX, UMB… Nhưng trong luận văn
này do thời gian hạn chế, cũng như UMB vẫn là một thị trường nhỏ hơn và có nhiều
bất lợi về quy mô thị trường, đến thời điểm này không còn nhà khai thác số một nào là
khách hàng tiềm năng của UMB ngoài KDDI của Nhật. Do đó luận văn này tập chung
nghiên cứu mô hình khả dụng của LTE, WiMAX và chỉ trình bày sơ lược về UMB.
Việc “Nghiên cứu một số mô hình OFDMA áp dụng cho 4G” là rất cần thiết, nhằm
đón đầu các xu hướng công nghệ của thế giới
Để đạt được mục tiêu trên, luận văn được trình bày thành 4 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về OFDM, OFDMA.
Trong chương này sẽ trình bày tổng quan về kỹ thuật ghép kênh phân chia theo
tần số trực giao(OFDM), đa thâm nhập phân chia theo tần số trực giao(OFDMA).
Chương 2 : Mạng thông tin di động thế hệ 4 (4G), xu hướng phát triển và lộ trình
tiến đến 4G.
Chương này sẽ trình bày tổng quan về mạng thông tin di động thế hệ 4 (4G),
những vấn đề cơ bản trong cấu hình hệ thống 4G và lộ trình phát triển đến 4G .
Chương 3: Một số mô hình OFDMA khả dụng cho 4G .
Trong chương này sẽ trình bày một số mô hình OFDMA, mô hình lớp vật lý
cho cả đường xuống và đường lên sử dụng trong WiMAX và LTE.
Chương 4: Đánh giá, so sánh một số mô hình OFDMA khả dụng cho 4G, hiệu
năng WiMAX và LTE.
Trên cơ sở phân tích đánh giá công nghệ đã đã trình bày ở chương 1, chương 2,
chương 3 và dựa trên các kết quả mô phỏng khả dụng cho 4G, chúng ta thực hiện
đánh giá, so sánh các mô hình OFDMA áp dụng cho 4G cũng như hiệu năng của
WiMAX và LTE.
Chương I : TỔNG QUAN VỀ OFDM, OFDMA
1.1. GIỚI THIỆU
- XIII -
Trong chương này trước hết ta sẽ xét: Khái niệm về OFDM, OFDMA, tổng quan
phương pháp điều chế OFDM, mô hình ước tính kênh OFDM và tín hiệu tham khảo,
công thức tính toán dung lượng kênh cho các hệ thống OFDM. Sau đó xét một số các

giải pháp xử lý tín hiệu số nhằm tăng hiệu quả của OFDM. Để điều chế và giải điều
chế hiệu quả, cần phải xét thêm việc thực hiện một số giải pháp xử lý tín hiệu số trước
và sau điều chế. như: Đồng bộ tần số, ước tính kênh, bù trừ tạp âm pha, bù trừ cân
bằng I/Q, giảm tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình PAPR (Xem thêm ở
phần phụ lục).
1.2. KHÁI NIỆM OFDM, OFDMA
OFDM là một kỹ thuật được phát triển từ hai kỹ thuật quan trọng là ghép kênh
phân chia theo tần số FDM (Frequency Division Multiplexing) và truyền thông đa
sóng mang. OFDM là một trường hợp đặc biệt của phương thức FDM đa sóng mang
theo nguyên lý chia dòng dữ liệu tốc độ cao thành các dòng dữ liệu tốc độ thấp hơn và
phát đồng thời trên một số các sóng mang được phân bổ một cách trực giao (Trực giao
có nghĩa là các tần số mang được chọn sao cho đỉnh của một tần số này trùng hợp với
điểm có giá trị bằng “0” của tần số cận kề ). Điều này cho phép các sóng mang con
chồng lấn lên nhau và tiết kiệm băng tần. Do đó, OFDM đạt được cả tốc độ dữ liệu
cao và hiệu suất trải phổ cao
Nhờ thực hiện biến đổi chuỗi dữ liệu từ nối tiếp sang song song nên thời gian cho
một ký hiệu ('% "*tăng lên. Do đó sự phân tán theo thời gian gây bởi trải trễ do
truyền dẫn đa đường giảm xuống .
OFDM cũng là công nghệ đa truy nhập vì một sóng mang con riêng hoặc một
nhóm sóng mang con được chỉ định cho các user khác nhau. Nhiều user chia sẻ dùng
một băng tần, nên hệ thống thông tin này được gọi là OFDMA. Mỗi user có thể được
dùng một số sóng mang con đã định trước hoặc một user có thể dùng một số sóng con
thay đổi tùy theo lượng thông tin cần truyền. Sự chỉ định này được điều khiển bằng
MAC (Media Access Control) nhờ lớp điều khiển đa truy nhập MAC (Multi-access
control) mà nhiều người sử dụng (user) được phân chia đường truyền.
Như chúng ta đã biết OFDM có thể hỗ trợ việc truyền một người dùng hoặc truy
nhập nhiều người dùng. Khi OFDM kết hợp với FDMA thì tạo ra OFDMA (đa truy
nhập phân chia theo tần số trực giao).
OFDMA được xây dựng trên cơ sở nguyên lý ghép kênh phân chia theo tần số
trực giao OFDM. OFDMA là kỹ thuật trải phổ dựa trên sự điều biến trải rộng đa sóng

mang. OFDMA chia các phổ thành nhóm các sóng mang con gọi là các kênh con. Các
sóng mang con OFDMA được trải phổ ngẫu nhiên trên toàn bộ phổ của dải tần được
- XIV -
phân bổ. OFDMA bao gồm phối hợp cả FDMA và TDMA. OFDMA chia tài nguyên
băng thông giữa các người sử dụng bằng việc đăng ký bởi nhiều kênh sóng mang con
và nhiều khe thời gian cho mỗi người sử dụng.
OFDMA cho phép nhiều người dùng truy nhập các sóng mang con cùng một lúc.
Ở mỗi đơn vị thời gian, tất cả các người dùng có thể truy nhập. Việc ấn định các sóng
mang con cho một người dùng có thể thay đổi ở mỗi đơn vị thời gian.
OFDMA cho phép một số các sóng mang con được gán cho các người dùng khác
nhau. Ví dụ, sóng mang con 1, 3 và 7 có thể được gán cho người dùng thứ nhất và
sóng mang con 2, 5 và 9 cho người dùng thứ hai. Các nhóm sóng mang con này được
xem như các kênh con.
Kênh con hóa định nghĩa các kênh con mà có thể cấp phát cho các thuê bao khác
nhau tùy thuộc vào điều kiện kênh truyền và các yêu cầu dữ liệu khác. Điều này mang
lại cho các nhà khai thác tính mềm dẻo cao hơn trong quản lý băng tần và công suất
phát đồng thời sử dụng tài nguyên hiệu quả hơn.
Ví dụ trong cùng một khe thời gian mà công suất phát lớn hơn có thể được cấp
phát cho người dùng khi điều kiện kênh truyền kém thuận lợi hơn, trong khi công suất
thấp hơn cho các người dùng trong các vị trí tốt hơn. Cải thiện độ bao phủ trong các
tòa nhà có thể đạt được bằng cách cấp phát công suất cao hơn cho các kênh con được
ấn định cho các thiết bị người dùng bên trong.
Kênh con hóa trong đường lên mang lại sự cải thiện hiệu năng, khi công suất
phát từ thiết bị người dùng có nhiều hạn chế. OFDMA hỗ trợ đa truy nhập, cho phép
các thiết bị người dùng phát chỉ qua một kênh con được cấp phát cho chúng.
OFDMA khai thác tính đa dạng tần số của kênh truyền đa đường bằng cách mã
hóa và đan xen thông tin qua các sóng mang con trước khi truyền. Điều chế OFDMA
có thể được thực hiện với chuyển đổi Fourier ngược nhanh với hiệu suất cao, điều này
cho phép số lượng lớn sóng mang con (lên tới 2048) với độ phức tạp thấp. Trong một
hệ thống OFDMA, tài nguyên là có sẵn trong miền thời gian bởi các ký hiệu OFDMA

và trong miền tần số bởi các sóng mang con (Các kênh con được xác định trong miền
tần số còn các ký hiệu OFDMA được xác định trong miền thời gian). Các tài nguyên
tần số và thời gian có thể được sắp xếp trong một kênh con để cung cấp đến các người
dùng cụ thể.
1.3. NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHẾ OFDM
- XV -
Nguyên lý của OFDM là phân chia tổng băng thông cần truyền vào một số sóng
mang con để có thể truyền đồng thời các sóng mang này. Bằng cách này luồng số tốc
độ cao có thể được chia thành nhiều luồng tốc độ thấp hơn Vì thế có thể giảm ảnh
hưởng của trễ đa đường và chuyển đổi kênh pha đinh chọn lọc thành kênh pha đinh
phẳng.
Theo nguyên lý này, dòng dữ liệu tốc độ cao được chia thành các dòng dữ liệu tốc
độ thấp hơn và phát đồng thời trên một số các sóng mang, trong một số điều kiện cụ
thể, có thể tăng dung lượng đáng kể cho hệ thống OFDM bằng cách làm thích nghi tốc
độ dữ liệu trên mỗi sóng mang tùy theo tỷ số tín trên tạp SNR của sóng mang đó.
Việc chia tổng băng thông thành nhiều băng con với các sóng mang con dẫn đến
giảm độ rộng băng con trong miền tần số và vì thế tăng độ dài ký hiệu. Số sóng mang
con càng lớn thì độ dài ký hiệu càng lớn. Điều này có nghĩa là độ dài ký hiệu lớn hơn
so với thời gian trải rộng trễ của kênh pha đinh phân tán theo thời gian, hay độ rộng
băng tần tín hiệu nhỏ hơn độ rộng băng tần nhất quán của kênh [1].
1.3.1. Mô hình băng gốc của một hệ thống phát thu OFDM
Hình 1.1 cho thấy sơ đồ điều chế và giải điều chế OFDM điển hình. Không giống
như các sơ đồ điều chế và giải điều chế thông thường, bộ điều chế và giải điều chế
OFDM thực hiện xử lý tín hiệu theo từng khối. Tại máy phát, một khối các ký hiệu
mang thông tin, trước hết được chuyển đổi từ nối tiếp vào song song và được đặt lên N
sóng mang con. Điều chế sóng trực giao được thực hiện bằng bộ biến đổi Fourrier
nhanh ngược IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) và bộ biến đổi song song vào nối
tiếp [2].

Hình 1.1: Mô hình băng gốc của một hệ thống phát thu OFDM

Sau bộ biến đổi song song vào nối tiếp, N sóng mang con của một ký hiệu
OFDM được gán tiền tố chu trình (CP-Cycle Prefix) để tránh nhiễu giữa các ký hiệu
- XVI -
ISI (Inter Symbol Interference). Dựa theo các CP, máy thu sẽ định được thứ tự của các
sóng mang con, tức là đảm bảo được tính trực giao.
Thời gian của một ký hiệu OFDM bao gồm thời gian hiệu dụng (T
FFT
) và thời gian
của CP (Thời gian dành cho khoảng bảo vệ T
Gard
ký hiệu là T
GD
): T = T
FFT
+ T
GD
.
Máy thu thực hiện quá trình xử lý ngược: biến đổi Fourier nhanh (FFT). Trước hết
nó xử lý các mẫu tín hiệu để xác định điểm khởi đầu một khối và cửa sổ giải điều chế
phù hợp. Sau loại bỏ CP (chứa ISI), chuỗi N điểm được biến đổi từ nối tiếp vào song
song và được đưa đến bộ FFT. Đầu ra của FFT là các ký hiệu được điều chế trên N
sóng mang con. Phụ thuộc vào khả năng có được thông tin kênh, các sơ đồ điều
chế/giải mã khác nhau sẽ được sử dụng để khôi phục lại luồng bit.
Ta xét sơ đồ OFDM có N sóng mang con với tốc độ lấy mẫu trong miền thời gian
là 1/Ts (T
s
=T
FFT
/N) tương ứng với tần số lấy mẫu f
s

= N/T
FFT
= Nf
i
, trong đó f
i
là
khoảng cách giữa các sóng mang con. Ký hiệu OFDM được trình bầy theo tần số và
thời gian như trên hình 1.2. [7] .

Hình 1.2: Trình bầy OFDM trong miền thời gian và tần số
Bây giờ ta sẽ biểu diễn hoạt động cuả bộ điều chế và giải điều chế bằng biểu thức
toán học. Tín hiệu đầu ra của bộ IFFT được biểu diễn như sau:

N-1
i,k
FFT
i=0
k CP FFT
i
exp j2π (t - kT)
T
(t - kT) = kT - T t kT + T
0,
X
x ≤ ≤

 
 
 ÷


 
 
 







∑
,
nÕu kh¸c
(1.1)
Trong đó T = T
FFT
+ T
GD
là thời gian ký hiệu OFDM.
.
Để xử lý số ta lấy mẫu tín hiệu OFDM với tần số lấy mẫu 1/T
s
= N/T
FFT
= Nf
i
hay
T
s

=T
FFT
/N. Khi này đặt t = Kt + mT
FFT
/N, trong đó m = 0,1, , N+L-1, ta được:
- XVII -
x
k
=
i.m
N 1
j2
N
i,k
i 0
X e
-
p
=
å
(1.2)
Ta ký hiệu:
X
k
=[X
0,k
X
1,k
X
P-1,k

]
T
(1.3)
cho khối số liệu được điều chế thông thường (QPSK chẳng hạn) thứ k cần truyền. Số
sóng mang con được sử dụng P có thể ít hơn số sóng mang con khả dụng N (P
≤
N).
Điều chế OFDM được thực hiện bằng cách thực hiện phép biến đổi IFFT đối với
luồng số liệu X
k
. Áp dụng ma trận, ta có thể trình bầy tín hiệu trong miền thời gian vào
dạng N điểm như sau:
x
k
=[x
0,k
x
1,k
x
N-1,k
]
T
= W
p
X
k
(1.4)
Trong đó : x
i,k
là sóng mang con thứ i của ký hiệu OFDM thứ k trong miền thời

gian được xác định rời rạc như sau:
x
i,k
(m) = X
i,k
i.m
j2
N
e
p
W
p
là ma trận con N x P của ma trận lấy mẫu miền thời gian W; trong đó N là số
điểm lấy mẫu và P là số sóng mang con sẽ được điều chế bởi số liệu.
Đối với FFT-OFDM, CP được gắn thêm vào đầu ra ghép kênh của IFFT để tạo
nên một ký hiệu OFDM trước khi nó được truyền vào không gian. Tín hiệu đầu ra
kênh truyền vô tuyến được xác định như sau:
Y
k
=x
k
H
k
, k=1,2, , N-1, (1.5)
Trong đó X
k
, Y
k
, H
k

là các tín hiệu đầu vào kênh, đầu ra kênh và đáp ứng kênh
tương ứng đối với ký hiệu OFDM thứ k. Tốc độ lấy mẫu N/T
FFT
=1/T
s
; N=K; T
s
là thời
gian lấy mẫu bằng T
FFT
/N .
Tín hiệu sau giải điều chế OFDM có thể được viết như sau:
y
k
= [y
0,k
y
1,k
y
P-1,k
]
T
= W
p
Hx
k
=
1
P
H 0

0 H
é ù
ê ú
ê ú
ê ú
ë û
k
x
O
P
w
(1.6)
Trong đó đáp ứng kênh H
i
= H(j2f
i
) =
i
j2 f
h( )e d
¥
- p t
- ¥
t t
ò
(i=0,1,2 , P-1;
f
i
= 1/T
FFT

và h(τ) là đáp ứng xung kim) là DFT của đáp ứng kênh. Nói một cách khác,
mỗi kênh con có thể được khôi phục lại bằng cách áp dụng DFT cho y
k
:
- XVIII -
T
0,k 1,k p,k
k
x x x x
Ù Ù Ù Ù
é ù
ê ú
=
ê ú
ê ú
ë û
k
y
H
P
w =
(1.7)
Trong đó :
k
x
Ù
là ước tính ký hiệu OFDM thứ k tại máy thu và
0,k
x
Ù

là ước tính mẫu
thứ m trong ký hiệu OFDM thứ k trong miền thời gian .
Trong thực tế tại máy phát và máy thu ta cần một số thao tác bổ sung như:
• Tiền tố và hậu tố chu trình:
Tiền tố cung cấp khoảng bảo vệ đối với tất cả các đường truyền đến sau đường
truyền đầu tiên. Nhờ vậy có thể giảm nhẹ yêu cầu định thời (dung sai đến τ
max
). Mặt
khác định thời thường dựa trên tín hiệu đa đường có cường độ cao nhất và trong một
số trường hợp đây không phải là tín hiệu đến đầu tiên. Để tăng độ bền chống phađinh
của máy thu khoảng bảo vệ thường được chia thành tiền tố và hậu tố chu trình như
trên hình 1.3 để chống lại tín hiệu đến sớm hơn và muộn hơn.
Hình 1.3: Các ký hiệu OFDM với tiền tố và hậu tố chu trình
• Các sóng mang rỗng (ảo)
Để bảo vệ chống nhiễu các kênh lân cận và phát xạ ngoài băng, một bộ phận các
sóng mang tại hai đầu băng sẽ không được điều chế. Các sóng mang không được sử
dụng này thường được gọi là các sóng mang ảo hay các sóng mang con rỗng. Khái
niệm này được minh họa trên hình 1.4. Kết quả là số sóng mang con mang thông tin
nói chung nhỏ hơn kích thước của khối FFT, nghĩa là P < N. Các kênh ảo đảm bảo
khoảng bảo vệ đối với các kênh lân cận. Khi không có nhiễu kênh lân cận ACI
(Adjacent Channel Interference) các kênh ảo có thể bằng không. Để đơn giản ta sẽ sử
dụng các chỉ số logic từ 1 đến P để biểu thị các sóng mang con tích cực và chỉ số P+1
đến N để biểu thị chỉ số các sóng mang con rỗng (ảo).
- XIX -

Hình 1.4: Các sóng mang con của OFDM
Truyền dẫn OFDM có thể biểu diễn trong không gian hai chiều: Tần số (số thứ tự
sóng mang con) và thời gian (số thứ tự ký hiệu OFDM) như hình 1.5

Hình 1.5: Truyền dẫn OFDM biểu diễn trong không gian hai chiều(tần số - thời gian).

1.3.2. Mã hóa kênh và phân tập tần số bằng OFDM
Chất lượng kênh vô tuyến bị pha đinh chọn lọc tần số luôn thay đổi trong miền tần
số. Hình 1.6a và 1.6b cho thấy sự phụ thuộc của chất lượng kênh vô tuyến(công suất
tín hiệu thu hoặc tỷ số tín hiệu trên tạp âm) vào tần số cho trường hợp đơn sóng mang.
Mỗi ký hiệu điều chế được truyền trên một băng thông rộng, trong đó do ảnh hưởng
của pha đinh chọn lọc tần số, băng thông này có thể bao gồm cả vùng truyền dẫn có
chất lượng truyền dẫn cao và vùng truyền dẫn có chất lượng truyền dẫn thấp. Việc
truyền dẫn thông tin trên một băng tần rộng gồm nhiều dải băng với chất lượng khác
nhau gọi là phân tập tần số. Trái lại trong trường hợp OFDM, mỗi ký hiệu chỉ được
truyền trên một băng thông hẹp. Vì thế một số ký hiệu có thể rơi vào vùng kênh có
chất lượng kênh rất thấp. Do vậy từng ký hiệu đơn lẻ thông thường sẽ không nhận
được phân tập tần số ngay cả khi kênh mang tính chọn lọc tần số cao. Kết quả là tỷ lệ
lỗi bít cơ sở của truyền dẫn OFDM trên kênh chọn lọc tần số tương đối kém và kém
hơn nhiều so với tỷ số lỗi bít cơ sở trong trường hợp truyền dẫn đơn sóng mang băng
rộng.
Tuy nhiên trong thực tế mã hóa kênh đã được sử dụng trong hầu hết các hệ thống
thông tin số nhất là trong thông tin di động. Trong mã hóa kênh, mỗi bít thông tin
- XX -
được truyền phân tán trên nhiều bít mã. Nếu sau đó các bít mã này thông qua các ký
hiệu điều chế được sắp xếp lên các sóng mang con và các sóng mang con này được
phân bố hợp lý trên toàn bộ băng thông truyền dẫn của tín hiệu OFDM (Hình 1.6c) thì
mỗi bít thông tin sẽ nhận được phần phân tập tần số (nghĩa là mỗi bít này được truyền
trên các băng tần có chất lượng khác nhau của kênh). Mặc dù các sóng mang con và
các bít mã không nhận được phân tập tần số.
Phân bố các bít mã như trên hình 1.6c đôi khi được gọi là đan xen tần số. Đan
xen tần số trong trường hợp này giống như đan xen trong miền thời gian được sử dụng
kết hợp với mã hóa kênh để chống pha đinh thay đổi trong thời gian [5].
Hình 1.6: Giải thích vai trò của mã hóa kênh trong OFDM: Mã hóa kênh kết
hợp với đan xen tần số để cung cấp phân tập tần số cho truyền dẫn OFDM .
Như vậy, tương phản với truyền dẫn đơn sóng mang băng rộng (mã hóa kênh kết

hợp với đan xen tần số) là khâu quan trọng để truyền dẫn OFDM nhận được lợi ích từ
phân tập tần số trong kênh chọn lọc tần số. Vì mã hóa kênh thường được sử dụng
- XXI -
trong thông tin di động, nên đây không phải là nhược điểm qua nghiêm trọng của
OFDM .Ngoài ra cũng cần nhấn mạnh rằng ngay cả khi tỷ lệ mã khá cao, hệ thống vẫn
nhận được một lượng phân tập tần số sẵn có.
1.4. MÔ HÌNH ƯỚC TÍNH KÊNH VÀ TÍN HIỆU THAM KHẢO
1.4.1. Mô hình ước tính kênh trong OFDM
Kênh OFDM bao gồm tổ hợp điều chế OFDM (xử lý IFFT), kênh vô tuyến tán
thời và giải điều chế OFDM (xử lý FFT) được mô tả ở dạng kênh miền tần số trên
hình 1.7. Nếu coi rằng CP đủ lớn (khi này tích chập kênh vô tuyến tán thời trong
khoảng thời gian lấy tích phân T
FFT
của bộ giải điều chế có thể coi là tích chập dịch
vòng tuyến tính, thì các nhánh kênh miền tần số H
0
,……H
P-1
có thể được rút ra trực
tiếp từ các đáp ứng xung kim như trên hình 1.7 (hình vẽ phía dưới) [4].

Hình 1.7: Mô hình kênh OFDM trong miền tần số
Tín hiệu đầu vào máy thu (đầu ra kênh) có dạng sau:
Y(t) =x(t) h(t) + η (t) (1.8)
Trong đó h(t) là độ lợi kênh và η (t) là tạp âm Gauss trắng cộng
Tín hiệu đầu ra kênh băng gốc rời rạc theo thời gian y
k
(m) có thể biểu diễn dưới dạng :
Y
k

(m) =
L 1
k
0
X (m )h (m)
-
=
- +h
å
l
l
l
(1.9)
Trong đó x
k
(m) là đầu vào thứ m của ký hiệu OFDM thứ k, h
l
là nhánh kênh tán
thời (kênh pha đinh chọn lọc tần số) thứ
l
(
l
= 0,1,….L-1) và η (m) là mẫu thứ m của
tạp âm Gauss trắng cộng (m = 0,1,……N-1) trong đó L mẫu đầu là các mẫu của CP.
- XXII -
Sau bộ loại bỏ CP, L mẫu của CP bị loại bỏ và N mẫu còn lại là các mẫu của tín
hiệu hữu ích. Bộ biến đổi nối tiếp vào song song cho ra N luồng song song ứng với N
sóng mang con thu của tín hiệu thu trong miền thời gian:
{y
’

i
(m)} (n=0,1,…,N-1) ở dạng các mẫu rời rạc m (m= 0,1,…,N-1). Các sóng
mang này được đưa lên bộ khuyếch đại biến đổi FFT để chuyển đổi từ miền thời gian
vào miền tần số. Sau đó FFT máy thu lấy P sóng mang con cần thu trong miền tần số {
~

+
} (n= 0,1,…,P-1) , mỗi sóng mang được xác định như sau:

~
, ,
+
=
i.m
N 1
~
j2 n
N
n ,k
i 0
X (m)e
-
- p
=
å
(1.10)
Trong đó n(n=0,1,…,P-1),
~
, ,
-

(m) ký hiệu cho mẫu m trong miền thời gian của ký
hiệu điều chế thông thường thứ n trong khối P ký hiệu được phát tại đầu ra của kênh, k
(k là số nguyên nằm trong khoảng -∞ đến ∞ ) là khối thứ k tương ứng;
~
, ,
+
là giá trị
phức của tín hiệu thu được điều chế thông thường thứ n trong miền tần số trong khối
ký hiệu k; m (m=0,1,…,N-1) là mẫu thứ m của tín hiệu được lấy mẫu trong miền thời
gian với thời gian lấy mẫu T
s
= T
FFT
/N tương ứng với tần số lấy mẫu f
s
= N/T
FFT
Tín hiệu đầu ra bộ biến đổi nối tiếp vào song song sẽ là chuỗi nối tiếp các ký hiệu
thu của khối k có thể được biểu diễn ở dạng véc tơ sau:

~ ~ ~ ~
0, 1, 1,
, ,
 , ,  ,
+ + + +
−
 
=
 
 

(1.11)
Để khôi phục lại ký hiệu phát cho quá trình xử lý tiếp theo( chẳng hạn tách ký
hiệu và giải mã kênh), máy thu phải nhân
~

+
với phức liên hợp của H
n
là H
n
*
(hình 1.8).
Hình 1.8: Mô hình kênh phát thu OFDM trong miền tần số với bộ cân bằng một nhánh
Quá trình này thường được gọi là cân bằng một nhánh và áp dụng cho từng sóng
mang con thu được. Để có thể thực hiện được điều này máy thu phải ước tính kênh
miền tần số H
0
,H
1
,….H
P-1
. Các nhánh kênh miền tần số có thể được ước tính gián tiếp
bằng cách trước hết tính đáp ứng xung kim sau đó tính toán H
k
,

phương pháp này
- XXIII -
nhanh hơn ước tính các nhánh kênh miền tần số trực tiếp (trường hợp này hệ thống
chèn các tín hiệu tham khảo còn được gọi là các ký hiệu hoa tiêu).

1.4.2. Tín hiệu tham khảo
Tín hiệu tham khảo là các ký hiệu được hệ thống chèn vào tại các khoảng thời
gian qui định trong lưới thời gian của OFDM (Hình 1.9).

Hình 1.9: Hệ thống chèn các tín hiệu tham khảo tại các khoảng thời gian qui định
trong lưới thời gian của OFDM.
Do biết trước được các ký hiệu tham khảo này nên máy thu có thể ước tính kênh
miền tần số xung quanh vị trí tín hiệu tham khảo. Các tín hiệu tham khảo phải có mật
độ đủ lớn cả trong miền thời gian và miền tần số để có thể bảo đảm các ước tính kênh
cho toàn bộ lưới thời gian tần số trong trường hợp các kênh vô tuyến bị pha đinh chọn
lọc và tần số cao [4].
1.5. LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ OFDM CƠ SỞ VÀ CÔNG THỨC TÍNH
TOÁN DUNG LƯỢNG KÊNH
1.5.1. Lựa chọn các thông số OFDM cơ sở
Để sử dụng OFDM cho truyền dẫn trong thông tin di động, cần lựa chọn các
thông số cơ sở dưới đây:
• Khoảng cách giữa các sóng mang con
Tồn tại hai tiêu chí trong việc chọn sóng mang con:
- Khoảng giữa các sóng mang con càng nhỏ càng tốt (T
FFT
càng lớn càng tốt) để
giảm thiểu tỷ lệ chi phí cho CP: T
CP
/ (T
FFT
+ T
CP
) .
- Khoảng cách giữa các sóng mang con quá nhỏ sẽ tăng sự nhạy cảm của truyền
dẫn OFDM với trải trễ Doppler.

Khi truyền dẫn qua kênh pha đinh vô tuyến, do trải trễ Doppler lớn kênh có thể
có thể thay đổi đáng kể trong đoạn lấy tương quan T
FFT
dẫn đến trực giao giữa các
sóng mang bị mất và nhiễu giữa các sóng mang.
- XXIV -
Trong thực tế đại lượng nhiễu giữa các sóng mang con có thể chấp nhận ở
nhiều mức độ khác nhau tùy thuộc vào loại dịch vụ cần cung cấp, tốc độ dịch vụ
cần cung cấp, mức độ tín hiệu thu chịu được tạp âm và các nhân tố giảm cấp khác .
• Số lượng các sóng mang con
Số sóng mang con N cùng khoảng các giữa các sóng mang con quyết định toàn bộ
băng thông của tín hiệu OFDM. Số lượng các sóng mang con được xác định trên băng
thông khả dụng và phát xạ ngoài băng. Sau khi đã chọn được khoảng cách giữa các
sóng mang con theo môi trường(dựa trên sự cân nhắc giữa trải trễ Doppler và tán thời).
• Độ dài CP
T
CP
cùng với khoảng cách giữa các sóng mang con ∆f = 1/ T
FFT
quyết định độ dài
OFDM : T= T
CP
+ T
FFT
Về nguyên tắc độ dài CP (T
CP
) phải bao phủ được độ dài cực đại của tán thời dự
định có thể xảy ra. Tuy nhiên độ dài CP mà không giảm dẫn đến tăng chi phí công
suất cũng như băng thông. Mất công suất dẫn đến kích thước của ô giảm và hệ thống
bị hạn chế nhiều hơn bởi công suất. Vì vậy phải có sự cân đối giữa mất công suất do

CP và thiệt hại tín hiệu do tán thời vì CP không được bao phủ hết.
Như vậy để tối ưu hiệu năng đối với các môi trường khác nhau một hệ thống
OFDM hỗ trợ nhiều độ dài CP khác nhau (ô nhỏ CP ngắn, CP dài hơn trong môi
trường có tán thời rất lớn…). Phổ của tín hiệu OFDM được mô tả ở hình 1.10.
Hình 1.10: Phổ của một sóng mang OFDM con và của tín hiệu OFDM
Hình 1.10 cho thấy do tính trực giao, các sóng mang con không bị xuyên nhiễu bởi
các sóng mang con khác [12]. Thêm vào đó, nhờ kỹ thuật đa sóng mang dựa trên FFT
và IFFT, hệ thống OFDM đạt được hiệu quả không phải bằng việc lọc dải thông mà
bằng việc xử lý băng gốc. Dạng của tín hiệu tại đầu vào và đầu ra của bộ FFT và IFFT
như hình 1.11.
- XXV -
Hình 1.11: Quá trình IFFT và FFT
1.5.2. Công thức tính toán dung lượng kênh cho các hệ thống OFDM
Ta biết rõ rằng mức điều chế và tỷ lệ mã ảnh hưởng lên dung lượng. Trong các hệ
thống OFDM, do truyền dẫn song song và mở rộng định kỳ nên có nhiều thông số
quyết định dung lượng hơn.
Ta sẽ xét cho trường hợp đơn giản với giả thiết là cấu hình các sóng mang con
giống nhau, nghĩa là tất cả các sóng mang con đều có chung một cấu hình (điều chế,
mã hóa , băng thông, công suất…).Trong trường hợp này tốc độ số liệu của hệ thống
OFDM bằng :
×
[bps]
tb
(sè bit/sãng mang con/ký hiÖu) sè sãng mang con sè liÖu
R =
thêi gian ký hiÖu
, (1.12)
Nếu ta r
c
là tỷ lệ mã, M là mức điều chế, N là số sóng mang con, T là thời gian ký

hiệu, B
d
là độ rộng băng tần của tín hiệu thông tin hay số liệu, T
FFT
là thời gian FFT,
phân cách sóng mang con là ∆f=1/T
FFT
và G là tỷ số thời gian FFT và chu kỳ bảo vệ
(CP), tốc độ bit tổng được xác định như sau:
R
tb
=(r
c
log
2
M)N/T=(r
c
log
2
M)(B
d
/∆f)/T
= (r
c
log
2
M)(B
d
/∆f)/(1+G) (1.13)
Từ phương trình (1.13) ta thấy rằng để tăng tốc độ số liệu, ta cần tăng: hoặc mức

điều chế (M), hoặc tỷ lệ mã (r
c
), hoặc tỷ số N/T. Vì B
d
= N
d
∆f = N
d
f
s
/N, nên ta có thể
viết lại phương trình (1.13) như sau:
R
tb
= (r
c
log
2
M)(N
d
f
s
/N)/(1+G) (1.14)
1.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG I
Chương này đã đề cập đến khái niệm OFDM, OFDMA, nguyên lý OFDM, mô
hình ước tính kênh OFDM và tín hiệu tham khảo, công thức tính toán dung lượng kênh
cho các hệ thống OFDM.