ĐỒ án kỹ THUẬT OFDM TRONG WIMAX

LỜI NÓI ĐẦU
Sự phát triển hạ tầng cơ sở là yếu tố quan trọng thúc đẩy nền kinh tế phát triển và góp phần nâng
cao đời sóng xã hội của con người, thừa kế những thành tự của các ngành công nghiệp điện tử, bán dẫn,
quang học, tin học và công nghệ thông tin…nền công nghiệp viễn thông trong đó có thông tin di động đã
có những bước tiến nhảy vọt kỳ diệu đưa xã hội loài người bước sang một kỹ nguyên mới: Kỷ nguyên
thông tin.
Tất cả chúng ta đều biết rằng, chúng ta đang sống trong một xã hội thông tin mà trong đó chúng
ta phải tiếp nhận sử dụng thông tin với giá trị cao về mặt thời gian và chất lượng. Sức cạnh tranh của tất
cả các ngành công nghiệp bắt nguồn từ việc tạo ra các giá trị lớn hơn bằng cách tận dụng các ưu thế điều
kiện và thời hạn. Vì vậy thông tin liên lạc sẽ đóng vai trò cốt lõi cho việc phát triển tương lai của xã hội
thông tin này, nó cũng như lực lượng lao động trong nông nghiệp và nguồn vốn trong công nghiệp.
Ngành công nghiệp thông tin liên lạc được coi là ngành công nghiệp trí tuệ hoặc là ngành công
nghiệp của tương lai, là nền tảng để tăng cường sức mạnh của một quốc gia cũng như cạnh tranh trong
công nghiệp. Ngành công nghiệp này phải được phát triển trước một bước so với ngành công nghiệp
khác, bởi vì sự phát triển của các ngành khác dựa trên cơ sở thông tin liện lạc, ngành mà sẽ chỉ không đơn
giản phục vụ như một phương tiện liên lạc mà sẽ đóng vai trò như một nguồn vốn cho xã hội tiến bộ.
Dưới sự hướng dẫn, quan tâm nhiệt tình của thầy giáo Dương Hữu Ái, em đã hiểu thêm được
nhiều điều về lĩnh vực thông tin liên lạc cũng như hướng phát triển của hệ thống viễn thông tại Việt Nam.
Do khuôn khổ của bài viết cũng như còn hạn chế về kiến thức cho nên không tránh khỏi thiếu sót cũng
như lầm lẫn, em mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp thêm để hoàn thiện hơn nữa về kiến thức
của mình. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy đã giúp đỡ em hoàn thành đợt thi này.
MỤC LỤC
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ WIMAX
1.1. WiMax là gì?
Tên viết tắt của cụm từ Worldwide Interoperability for Microware Access (khả
năng vận hành tương tác truy cập sóng ngắn trên phạm vi rộng khắp) để nói đến công
nghệ truy cập không dây băng rộng dựa trên cơ sở tiêu chuẩn mới của IEEE 802.16.
WiMAX gần giống với Wi-Fi nhưng được cải thiện khá nhiều để vươn tới đích nhắm là
tốc độ truyền dẫn dữ liệu cao (tối đa 70Mb/s) và khả năng truyền tín hiệu mạng ở phạm
vi rộng lớn (khoảng 50km).
WiMAX là một công nghệ dựa trên các chuẩn của IEEE (Viện các kỹ sư điện và

điện tử Mỹ), cho phép truy cập băng rộng vô tuyến đến dặm cuối như một phương thức
thay thế cho cáp và DSL. WiMAX cho phép kết nối băng rộng vô tuyến cố định và
nomachi (người sử dụng có thể di chuyển nhưng cố định trong lúc kết nối), mang xách đi
được (người sử dụng có thể di chuyển với tốc độ đi bộ) và cuối cùng là di chuyển di động
mà không cần thiết ở trong tầm nhìn thẳng (LOS: Light-of-Sight) trực tiếp với trạm gốc.
1.2. Sơ lược những đặc điểm của WiMAX.
WiMAX là mạng không dây phủ sóng một vùng rộng lớn, thuận tiện cho việc
phát triển khai mạng nhanh, thuận lợi và lợi ích cao so với việc kéo cáp, đặc biệt là vùng
có địa hình phức tạp. Vì vậy, mạng truy cập không dây có băng thông rộng WiMAX sẽ
đáp ứng được các chương trình phổ cập Internet ở các vùng sâu, vùng xa, nơi có mật độ
dân cư thưa. Đối với các vùng có mật độ dân cư vừa phải thì việc triển khai WiMAX để
cung cập các dịch vụ đa phương tiện sẽ nhanh và có hiệu quả kinh tế cao hơn và với việc
1
cung cấp băng thông rộng sẽ đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng. WiMAX có những
ưu thế vượt trội so với các công nghệ cung cấp dịch vụ băng thông rộng hiện nay về tốc
độ truyền dữ liệu và giá cả thấp do cung cấp các dịch vụ trên nền IP. Với khả năng truy
cập từ xa, tốc độ dữ liệu cao đáp ứng đa dạng các dịch vụ như Internet tốc độc cao, thoại
qua IP, video…chơi game trực tuyến cùng với các ứng dụng cộng thêm cho doanh
nghiệp như hội nghị video và giám sát video, mạng riêng ảo bảo mật…WiMAX phù hợp
với các ứng dụng truy cập xách tay, với sự hợp nhất trong các máy tính xách tay và PDA,
cho phép truy cập không dây băng rộng ngoài trời ở khi vực đô thị, đồng thời cũng thích
ứng với các ứng dụng truy nhập băng rộng cố định ở những nơi xa xôi, hẻo lánh. Mức độ
phổ cập của WiMAX phụ thuộc vào thiết bị đầu cuối cá nhân. Thiết bị đầu cuối để sử
dụng WiMAX gồm PDA, điện thoại di động, máy tính có chức năng thu vô tuyến. Có thể
dùng card mạng cắm vào máy tính để truy cập, nếu nhà ở xa trạm phát (trên 5km) phải
dùng một anten parabol nhỏ để thu tín hiệu.
1.3. Những vấn đề khi triển khai.
Không thể không thừa nhận WiMAX có nhiều ưu điểm nhưng việc triển khai
công nghệ này có những khó khăn nhất định. Đó là giá cả thiết bị đầu cuối còn đắt, việc
chuẩn hóa thiết bị khó đồng nhất và do WiMAX dựa trên nền IP nên việc kết nối, đánh

số, chất lượng dịch vụ, bảo mật và an toàn mạng cần được nghiên cứu cụ thể.
WiMAX là một giải pháp tuyệt vời về mặt công nghệ kết nối nhưng sẽ cần một chi
phí lớn phải bỏ ra để phát triển hạ tầng mới trong khi hệ thống cũ vẩn còn sử dụng tốt.
1.4. Tình hình triển khai WiMAX trên thế giới và tại Việt Nam.
Do chưa có các thiết bị cho mạng WiMAX di động, trên thế giới hiện nay chỉ có
các mạng thử nghiệm công nghệ WiMAX cố định và với mục đích cho vùng dân cư thưa,
dịch vụ cung cấp chủ yếu là truy cập Internet băng rộng cố định
Theo Vụ Viễn thông, để sử dụng hiệu quả tài nguyên viễn thông, tránh lãng phí
và phù hợp với quy hoạch, Bộ Bưu Chính Viễn Thông hiện chỉ cấp phép thử nghiệm
WiMAX cố định tiêu chuẩn 802.16.2004 Reved ở băng tần 3,3GHz – 3,6GHz nhằm đánh
giá được công nghệ và khả năng thương mại các dịch vụ trên nền WiMAX. Hiện nay có
4 doanh nghiệp được cấp phép thử nghiệm WiMAX cố định, băng tần 3,3GHz:
• Tổng công ty Bưu Chính Viển Thông VN-VNPT
• Tổng công ty Truyền thông Đa Phương Tiện-VTC
• Công ty cổ phần Viễn Thông-FPT Telecom
• Tổng công ty Viễn Thông Quân Đội-Viettel
WiMAX có triển vọng tốt ở Việt Nam là bởi từ trước đến nay Việt Nam không hề
bị lệ thuộc vào công nghệ cũ và chúng ta có thể “đi tắt đón đầu” ứng dụng WiMAX ngay.
1.5. WiMAX so với Wi-Fi
Tốc độ truyền tải: WiMAX hỗ trợ tốc độ truyền tải tới 280Mb/s (tốc độ phụ
thuộc vào kiểu anten ứng dụng). Trong khi đó Wi-Fi chỉ hỗ trợ tốc độ 54Mb/s trong
phạm vi truyền tải khá hẹp.
Băng tần: Dải băng tần của WiMAX hoạt động phụ thuộc vào từng công nghệ cụ
thể. Wi-Fi hoạt động trên dải băng tần 2,4GHz, trong khi Wi-Fi5 hoạt động ở hai dải tần
2,4GHz và 5,8GHz.
Phạm vi truyền tải: Nếu không gặp nhiều vật cản, WiMAX có thể truyền tải dử
liệu có thể truyền tải dữ liệu trong bán kính khoảng 48,3km. Trong mội trường có nhiều
vật cảm, phạm vi này bị rút ngắn xuống 5-8km. Trên lý thuyết Wi-Fi có thể hoạt động
trong phạm vi từ 90m-300m. Wi-Fi là lựa chọn thích hợp trong các gia đình.
1.6. Cấu trúc điểm-đa điểm (PMP: Point-to-MultiPoint)

2
WiMAX sử dụng cấu trúc PMP (Point-to-MultiPoint: một điểm tới đa điểm), có
nghĩa là tín hiệu mạng xuất phát từ một điểm được truyền tới nhiều điểm khác nhau cùng
một lúc. PMP hoạt động tương tự mạng điện thoại di động khi một trạm có thể điều phối
các tín hiệu đến và đi xuất phát từ nhiều người sử dụng.
Lớp vật lý của WiMAX cho phép tồn tại độc lập hai khả năng liên kết: liên hết
trong môi trường không có vật cản và liên kết trong môi trường có vật cản. Tùy thuộc
vào môi trường mà băng tần hỗ trợ tốc độ truyền tải thích hợp. Nếu khu vực không có vật
cản, băng tần hỗ trợ tốc độ truyền tải lớn được sử dụng (10GHz-66GHz); trong khu vực
có nhiều vật cản, băng tần từ 2-11GHz (hỗ trợ tốc độ truyền tải thấp). Quá trình chuyển
đổi tần số được WiMAX tiến hành hoàn toàn tự động.
Cấu trúc PMP đóng vai trò quan trọng trong “viễn cảnh tươi sáng của truyền
thông không dây”- theo nhận định của các chuyên gia. Theo đó, thay vì phải tìm kiến các
đặc điểm truy nhập Wi-Fi (hotspot), người sử dụng laptop hoặc các thiết bị di động cũng
có kết nối trực tiếp thông qua WiMAX. Nói cách khác, WiMAX cho phép tạo điểm truy
cập có tầm bao phủ rộng.
1.7. Băng tần.
Các băng tần WiMAX tập trung xem xét và vận động cơ quan quản lý tần số các
nước phân bố cho WiMAX là: 3600-3800MHz; 3400-3600MHz (băng 3,5GHz); 3300-
3400 (băng 3,3GHz); 2500-2690MHz (băng 2,5GHz); 2300-2400 (băng 2,3GHz); 5725-
5800MHz (băng 5,8GHz) và 700-800MHz (dưới 1Ghz).
 Băng 3400-3600MHz (băng 3,5GHz): Băng 3,5GHz là băng tần có được nhiều nước
phân bổ cho hệ thống truy cập không dây cố định (Fixed Wireless Access – FWA) hoặc
cho hệ thống truy cập không dây băng rộng (Broadband Wireless Access-BWA).
WiMAX cũng được xem là một công nghệ WBA nên có thể sử dụng băng tần này cho
WiMAX. Vì vậy, WiMAX Forum đó thống nhất lựa chọn băng tần này cho WiMAX.
Các hệ thống ở băng tần này sử dụng chuẩn 802.16.2004 để cung cấp các ứng dụng cố
định và nomadie (người sử dụng có thể di chuyển nhưng cố định trong lúc kết nối), độ
rộng phân kênh là 3,5MHz hoặc 7MHz, chế độ sung công TDD (Time Division
Duplcxing) hoặc FDD (Frequency Division Duplexing).

Một số nước quy định băng tần này chỉ dành cho các dịch vụ cố định, không có
ứng dụng nomachi, nên để triển khai được WiMAX cần phải sửa đổi lại quy định này.
Đối với Việt Nam, do băng tần này được ưu tiên dành cho hệ thống vệ tinh
Vinasat nên hiện tại không thể triển khai cho WiMAX.
 Băng 3600-3800MHz: Băng 3600-3800 được một số nước Châu Âu xem xét để cấp cho
WBA. Tuy nhiên, do một phần băng tần này (từ 3,7-3,8GHz) đang được nhiều hệ thông
vệ tinh viễn thông sử dụng (đường xuống băng C), đặc biệt là khu vực Châu Á, nên ít khả
năng băng tần này sẽ được chấp thuận cho WiMAX ở Châu Á.
 Băng 3300-3400 (băng 3,3GHz): Băng tần này được phân bố ở Ấn Độ, Trung Quốc và
Việt Nam đang xem xét phân bố chính thức. Do Ấn Độ và Trung Quốc là hai thị trường
lớn, nên dù cho có nhiều nước chưa cấp băng tần này cho WBA (Wireless Broadband
Access), nhưng thiết bị WiMAX cũng đã được sản xuất.
Chuẩn WiMAX áp dụng ở băng tần tương tự như với băng 3,5MHz, đó là WiMAX
cố định, chế độ sung công FDD và TDD, độ rộng kênh 3,5MHz hoặc 7MHz. Do Ấn Độ chỉ
cho phép sử dụng đoạn băng tần 3316-3400MHz, nên các thiêt bị WiMAX hiện đại cũng chỉ
làm việc trong đoạn này với tối đa 2x9 kênh 3,5MHz. Vì vậy, nếu cứ bồn nhà khai thác băng
tần này thì thường nhà khai thác chỉ được cung cấp sử dụng 2x2 kênh 3,5MHz.
 Băng 2500-2690MHz (băng 2,5GHz): Băng tần này là băng tần được WiMAX Forum ưu
tiên lựa chọn cho WiMAX di động theo chuẩn 802.16.2005. Có 2 lý do cho sự kiện này:
3
• Thứ nhất, so với các băng trên 3GHz điều kiện truyền sóng của băng tần này thích
hợp cho các ứng dụng di động.
• Thứ hai, khả năng băng tần này sẽ được nhiều nước cho phép sử dụng WBA bao
gồm cả WiMAX. WiMAX ở băng tần này có độ rộng kênh là 5MHz, chế độ song
công FDD, TDD.
 Băng 2300-2400MHz (băng 2,3GHz): Băng 2,3GHz cũng có đặc tính truyền sóng tương tự
như băng 2,5GHz nên băng tần được WiMAX Forum xem xét cho WiMAX di động.
Hiện có một số nước phân bố băng tân này cho WBA như Hàn Quốc, Úc, Mỹ,
Canada, Singapore. Singapore đã đầu tư 10 khối 5MHz trong dải 2300-23500MHz để sử
dụng cho WBA tương tự băng 2,5MHz. Úc chia băng tần này thành 7 khối, không quy

định cụ thể về công nghệ hay độ rộng kênh, ưu tiên cho ứng dụng cố định. Mỹ chia thành 5
khối 10MHz, không quy định cụ thể về độ rộng kênh, cho phép triển khai cả FDD và TDD.
Đối với Việt Nam, đây cũng là băng tần có khả năng sẽ được sử dụng triển khai
WBA/WiMAX.
 Băng 5725-5850MHz (băng 5,8GHz): Băng tần này được WiMAX Forum quan tâm vì
đây là băng tần được nhiều nước cho phép sử dụng không cần cấp phép và với công suất
tới cao hơn so với các băng tần khác trong dải 5GHz (5125-5250MHz, 5250-5350MHz),
vốn thường được sử dụng có các ứng dụng trong nhà.
WiMAX Forum thì băng tần này thích hợp để triền khai WiMAX cố định, độ
rộng phân kênh là 10MHz, phương thức song công được sử dụng là TDD, không có FDD.
 Băng dưới 1GHz: Với tần số càng thấp, sóng vô tuyến là truyền càng xa, cố trạm gốc cần
sử dụng càng ít (mức đầu tư cho hệ thống thấp). Vì vậy, WiMAX cũng đang xem xét khả
năng sử dụng các băng tần dưới 1GHz, đặc biệt là băng 700-800MHz.
Hiện nay, một số nước đang thực hiện việc chuyển đổi từ truyền hình tương tự
sang truyền hình số, nên sẽ có một phần phổ tần sử dụng cho WBA/WiMAX. Ví dụ: Mỹ
cấp băng 699-741MHz trước đây dùng cho kênh 52-59VHF truyền hình và xem xét cấp
tiếp băng 748-801MHz (kênh 60-69VHF truyền hình).
Với Việt Nam, do đặc điểm có nhiều đài truyền hình địa phương nên các kênh
trong dãy 470-806MHz dành cho truyền hình được sử dụng dày đặc cho các hệ thông
truyền hình tương tự. Hiện chưa có lộ trình cụ thể nào để chuyển đổi các hệ thống truyền
hình tương tự này sang truyền hình số, nên chưa có khả năng có băng tần để cấp cho
WBA/WiMAX ở đây.
1.8. Những cơ sở quan trọng của công nghệ WiMAX.
Cơ sở quan trọng của WiMAX là sự tương thích của thiết bị WiMAX, được diễn
đàn WiMAX chứng nhận, tạo sự tin cậy và là tăng số lượng lớn cho nhà cung cấp dịch vụ
khi mua thiết bị không chỉ từ một công ty và tất cả đều tương thích với nhau. Các cơ sở
quan trọng khác là chi phí, độ bao phủ và chuẩn cho truy cập vô tuyến và di động.
1.9. Đôi nét về DSL.
DSL là tên của cụm từ Digital Subcriber Line là một công nghệ sử dụng các
phương pháp điều biến phức tạp, chuyển các dữ liệu thành các gói để truyền tải trên dây

điện thoại. Trước đây, đường dây điện thoại chỉ có thể truyền một kênh thoại băng tân
3,4KHz. Nhờ áp dụng các công nghệ xử lý số, bù suy hao, giãm nhiễu…mà công nghệ
xDSL có thể truyền 100 kênh thoại số hoặc một kênh video chất lượng cao trên một
đường dây điện thoại. Model số DSL theo một cách khác sẽ truyền tải dữ liệu giữa hai
điểm đầu cuối của đường cáp. Tín hiệu sẽ không đi qua hệ thống chuyển mạch điện thoại
và do đó không gây nhiễu đến tín hiệu thoại. Trên thực tế, băng tần thoại trên cáp đồng
chỉ là 0 – 4KHz, trong khi công nghệ xDSL thường dùng tần số trên 100KHz.
4
Ưu điểm lớn nhất của công nghệ xDSL khi ra đời chính là khả năng truyền tải
được nhiều ứng dụng khác nhau mà trước đây chưa thực hiện được , đồng thời lại tận
dụng được mạng điện thoại sẵn có và rộng khắp. xDSL được phân loại như sau:
• ISDN (Integrated Services Digital Netword: Mạng số tích hợp đa dịch vụ) được coi
là sự mở đầu của xDSL. ISDN ra đời năm 1976 với tham vọng thống nhất cho truyền
dữ liệu và thoại. Trong ISDN, tốc độ giao tiếp cơ sở (BRI-Basis Rate Caterface) cung
cấp hai kênh 64Kbps (Megabit per second) (kênh B) dành cho thoại và dữ liệu và
một kênh 16Kbps (kênh D) dành cho các thông tin báo hiệu điều khiển. Nhược điểm
của công nghệ chỉ là truyền dịch vụ thoại và chuyển mạch gói tốc độ thấp. Nó không
thích hợp cho chuyển mạch gói tốc độ cao và thời gian chiếm giữ lâu dài. Chính điều
này là đặc điểm của mạng Internet hiện nay. Do đó, ISDN không được áp dụng rộng
rãi mà chỉ áp dụng cho các gia định hoặc doanh nghiệp nhỏ mặc dù ISDN là công
nghệ mở đầu cho tất cả các loại dịch vụ tích hợp.
• HDSL (High bit rate Digital Suberiber Line) ra đời trong phòng thí nghiệm 1986.
Thực chất các thiết bị thu phát HDSL là sự thừa kế của ISDN nhưng ở mức độ phức
tạp hơn. HDSL ra đời dựa trên tiên chuẩn T1/E1 của Mỹ/Châu Âu. HDSL cho phép
truyền 1,544Mbps hoặc 2,048Mbps trên hai hay ba đôi dây. HDSL2 ra đời sau đó
cho phép dùng một đôi dây để truyền 1,544Mbps đối xứng. HDSL2 ra đời mang
nhiều ý tưởng của ADSL. Ưu thế của HSDL là loại công nghệ không cần các trạm
lặp, tức có độ suy hao thấp hơn các loại khác trên đường truyền. HDSL được ưu
dùng do các đặc tính chuẩn đoán nhiễu (do SNR) và ít gây nhiễu xuyên tâm. HDSL
được dùng bởi các nhà khai thác nội hạt (các công ty điện thoại) hay cung cấp các

đường tốc độ cao giữa nhiều tòa nhà hay các khu công sở với nhau.
• VDSL (Very high bit rate DSL): VDSL là một công nghệ xDSL cung cấp đường
truyền đối xứng trên một đôi dây đồng. Dòng bit tải xuống của VDSL là cao nhất
trong tất cả các công nghệ xDSL, đạt tới 52Mbps, dòng tải lên có thể đạt 2,3Mbps.
VDSL dùng cáp quang để truyền dẫn là chủ yếu và chỉ dùng cáp đồng ở phía đầu
cuối.
• ADSL (Asymmetrical DSL): ADSL chính là một nhánh của xDSL. ADSL cung cấp
một băng thông không cân bằng trong dòng dữ liệu tải xuống (download) và tải lên
(upload). Dòng dữ liệu tải xuống có băng thông lớn hơn dòng dữ liệu tải lên. ADSL
ra đợi năm 1989.
- ADSL1 cung cấp 1,5Mb/s cho đường dữ liệu tải xuống và 16Kbps cho đường dữ
liệu tải lên, hỗ trợ chuẩn MPEG-1.
- ADSL2 cung cấp 3Mb/s cho đường dữ liệu tải xuống và 16Kbps cho đường dữ
liệu tải lên, hỗ trợ haidongf MPEG-1.
- ADSL3 cung cấp 6Mb/s cho đường dữ liệu tải xuống và 16Kbps cho đường dữ
liệu tải lên, hỗ trợ chuẩn MPEG-2.
Dịch vụ ADSL mà chúng ta sử dụng hiện nay theo lý thuyết có thể cung cấp 8Mbps
cho đường xuống và Mbps cho đường lên (thực tế không được như quảng cáo).
• RADSL (Rate-Adaptine DSL): RADSL là một phiên bản của ADSL mà ở đó các
modem có thể kiểm tra đường truyền khi khởi động và đáp ứng lúc hoạt động theo
tốc độ nhanh nhất mà đường truyền có thể cung cấp. RADSL là ADSL có tốc độ biến
đổi.
1.10. Mô hình ứng dụng của WiMAX
Như đã giới thiệu, WiMAX là hệ thống truy cập viba có tính tương tác rộng dựa
trên tiên chuẩn của IEEE 802.16.2004. Tiêu chuẩn này do hai tổ chức quốc tế đưa ra: tổ
công tác 802.16 trong ban tiêu chuẩn IEEE 802 và diễn đàn WiMAX. Tổ công tác IEEE
5
chế định ra tiêu chuẩn còn diễn đàn WiMAX triển khai ứng dụng tiêu chuẩn IEEE
802.16. Hai mô hình ứng dụng WiMAX (theo chuẩn 802.16):
• Mô hình ứng dụng cố định (Fixed WiMAX): Mô hình cố định sử dụng các thiết bị

theo tiêu chuẩn IEEE 802.16.2004. Tiêu chuẩn này gọi là “không dây cố đinh” vì
thiết bị thông tin làm việc với các anten đặt cố định tại nhà các thuê bao. Anten đặt
trên nóc nhà hoặc trên cột tháp tương tự như chảo thông tin vệ tinh. Chúng ta cũng có
thể đặt anten trong nhà nhưng tất nhiên không thu tốt bằng anten ngoài trời.
• Mô hình ứng dụng WiMAX di động (Mobile WiMAX): Mô hình WiMAX di động
sử dụng các thiết bị phù hợp với tiêu chuẩn IEEE 802.16e. Tiêu chuẩn này bổ sung
cho tiêu chuẩn trước hướng tới các user cá nhân di động.
1.11. Công nghệ WiMAX trong môi trường không có vật cản (LOS) và môi trường
có vật cản (NLOS).
Trong khi những kỹ thuật ngày nay dùng được cho vô tuyến băng rộng cố định
chỉ có thể cung cấp vùng bao phủ LOS. WiMAX sau này đã có thể lạc quan hơn vì nó
cung cấp công nghệ vùng bao phủ NLOS. WiMAX cung cấp vùng bao phủ rộng gần
50km dưới điều kiện LOS và bán kính tế bào (cell) đến 5 dặm (khoảng 8km) dưới điều
kiện NLOS.
1.12. Sự truyền sóng trong môi trường LOS và môi trường NLOS.
Kênh vô tuyến của một hệ thống vô tuyến hiện nay thường mô tả bằng một hoặc
hai phương pháp: LOS và NLOS.
• Với đường truyền LOS, yêu cầu tín hiệu được truyền theo đường trực tiếp và không
có chướng ngại vật giữa phía phát và phía thu. Đặc tính đường truyền LOS là yêu cầu
toàn bộ miền Fresnel thứ nhất không hề có chướng ngại vật, nếu yêu cầu này không
được thỏa mãn thì cường độ tín hiệu sẽ giảm khá nhiều. Không gian miền Fresnel
phụ thuộc vào tần số hoạt động và khoảng cách giữa nơi truyền và nơi nhận.
Hình 1: Môi trường LOS
• Với đường truyền NLOS (Non-Light-of-Sight) tín hiệu tới máy thu thông qua sự
phản xạ (neflecting), tán xạ (scattering) và nhiễu xạ (diffractions). Tín hiệu tới máy
thu (tín hiệu thu được) gồm các thành phần: theo đường trực tiếp (direct path), các
đường phản xạ (indirect path), năng lượng phân tán và những đường truyền bị nhiễu
6
xạ. Những tín hiệu này có những khoảng trễ, sự suy hao, phân cực và trạng thái ổn
định liên quan tương đối trên đường truyền trực tiếp.

Hình 2: Môi trường NLOS
Trong truyền dẫn thông tin, môi trường truyền thông vô tuyến là môi trường khắc
nghiệt nhất vì nó gây suy hao tín hiệu về bên độ, về tần số kèm theo các hiệu ứng đa
đường. Hiện tượng đa đường có thể là nguyên nhân đáng xem xét nhất dẫn đến phân cực
của tín hiệu. Do đó, sử dụng phân cực có nghĩa là sử dụng lại tần số mà bình thường triển
khai trong LOS lại khó khăn ứng dụng trong NLOS.
Bằng cách nào đó một hệ thống vô tuyến sử dụng những tín hiệu đa đường này
để cung cấp đảm bảo trong điều kiện NLOS? Một sản phẩm đơn thuần chỉ làm tăng công
suất để có thể vượt qua được những vật cản (có thể gọi là “gần tầm nhìn thẳng”:near line
of sigh) không phải là NLOS bởi vì phương pháp này vẫn dựa vào tín hiệu trực tiếp có
cường độ mạnh (năng lượng lớn) chứ không phải tín hiệu gián tiếp (undirect signal).
Cả hai phương pháp LOS và NLOS trong điều kiện bao phủ đều bị chi phối bởi
đặc tính môi trường truyền sóng, suy hao đường truyền và quỹ đường truyền vô tuyến
(radio link budget).
1.13. Ưu điểm của kỹ thuật NLOS so với kỹ thuật LOS.
Một vài ưu điểm của kỹ thuật NLOS so với kỹ thuật LOS:
• Cần xác định vị trí chính xác và hạn chế độ cao của anten thì không thuận lợi cho vị
trí đặt anten trong điều kiện LOS (vì LOS thì phải đặt anten ở vị trí cao, thuận lợi cho
việc thu tín hiệu nhưng lại không thuận lợi cho thiết bị đầu cuối).
• Mạng tế bào không ngừng mở rộng ở đó việc tái sử dụng tần số là cần thiết, hạ thấp
độ cao anten là có lợi để giãm nhiễu đồng kênh giữa các cell lân cận. Điều này sẽ làm
cho các trạm gốc phải hoạt động trong điều kiện NLOS vì các hệ thống LOS không
thể hạ thấp độ cao của anten bởi làm thế sẽ ảnh hưởng đến tầm nhìn thẳng từ CPE
(Customer Premises Equipment-thiết bị tại nhà khách hàng).
Vì vậy kỹ thuận NLOS giảm được chi phí lắp đặt, do CPE có thể lắp đặt tại nhiều
vị trí ở những địa hình phức tạp và giảm được chi phí do việc khảo sát vị trí ở trạm trước
khi lắm đặt và nâng cao sự chính sác của các công cụ hoạch định NLOS.
7
Hình 3: Vị trí của CPE trong môi trường NLOS
Công nghệ NLOS và các đặc tính cao cấp trong WiMAX làm nó có thể sử dụng

thiết bị tại nhà khách hàng-CPE. Có hai trở ngại:
• Tổn hao xâm nhập tòa nhà
• Phủ sóng với khoảng cách vừa đủ thì công suất truyền thấp hơn và độ lợi anten phù
hợp với các CPE trong nhà.
WiMAX có thể làm được điều này và phạm vi phủ sóng của NLOS còn có thể
được cải thiện hơn nữa nhờ sử dụng các tùy chọn của WiMAX.
CHƯƠNG II: NHỮNG TIÊU CHUẨN VÀ KỸ THUẬT TRONG WIMAX
2.1. Tiêu chuẩn WiMAX.
Chuẩn 802.16 là chuẩn không dây lastmile (dặm cuối). Tiêu chuẩn này hoàn toàn
dựa trên IP và được hội đồng IEEE (viện các kỹ sư điện và điện tử Mỹ) triển khai nghiên
cứu từ đầu năm 2000 đến nay và đã được IEEE thông qua hai chuẩn:
• Chuẩn 802.16.2004 cho mạng cố định thông qua vào đầu tháng 7/2004 (phổ tần số
thấp hơn 11GHz; không đòi hỏi tầm nhìn thẳng, kỹ thuật OFDM) tốc độ truyền cực
đại; dưới 75MBps với độ rộng băng tần 20MHz; 4-18Mbps với độ rộng băng tần
5MHz; bán kình vùng phủ sóng của một cell là 2-10km (tùy thuộc vào tần số và mật
độ người dùng)
• Chuẩn 802.16e cho mạng di động được thông qua vào ngày 7/12/2005 (phổ tần số
thấp hơn 6GHz; không đòi hỏi tầm nhìn thẳng, kỹ thuật OFDMA; tốc độ truyền cực
đại: dưới 75Mbps với băng tần 20MHz; bán kính vùng phủ sóng của một cell là 1-
3km Indoor và 2-5km Outdoor; tốc độ di chuyển của người dùng 100km/h vẫn đảm
bảo liên lạc tốt.
2.2. Những giải pháp, kỹ thuật trong môi trường có chướng ngại vật (NLOS)
Công nghệ WiMAX, giải quyết hay làm giảm bớt những trở ngại do NLOS bằng
cách sử dụng:
 Kỹ thuật OFDM
 Sub-channelization
 Anten định hướng
8
 Tính đa dạng (phân tập) của thu và phát
 Điều chế thích ứng

 Các lỹ thuật hiệu chỉnh lỗi
 Điều khiển công suất
2.2.1 Kỹ thuật OFDM
Cung cấp hoạt động hiệu quả, nghĩa là nó khắc phục được những khó khăn của
việc truyền NLOS. Dạng sóng OFDM trong WiMAX có ưu điểm là hoạt động với việc
trải trễ rộng trong điều kiện NLOS. Bởi vì công dụng của biểu tưởng thời gian OFDM và
việc sử dụng CP (Cyclic Prefix), dạng sóng OFDM loại trừ được vấn đề ISI (Inter-
Symbol Interference) và sự phức tạp của bộ cân bằng thích ứng. Dạng sóng OFDM gồm
nhiều sóng mang trực giao băng hẹp, fading lựa chọn được định vị cho một tập con các
con sóng mang tương đối dễ cân bằng.
Ví dụ mô tả dưới đây để chỉ ra như là sự so sánh giữa một tín hiệu OFDM và một
tín hiệu sóng mang đơn, với thông tin được gửi song song giữa OFDM và một chuỗi sóng
mang đơn.
Hình 4: Sóng mang đơn và OFDM
Một ví dụ chỉ ra sự cân bằng của OFDM dể hơn so với việc cân bằng sóng mang đơn.
9
Hình 5: Sóng mang đơn và tín hiệu thu OFDM
Có khả năng khắc phục được sự trải trễ, đa đường và ISI một cách hiệu quả, cho
phép tăng tốc độ dữ liệu.
Vì tất cả những lý do này, những tổ chức quốc tế đã thiết lập bởi IEEE 802,
ETSPBRAN và ETRI để xác định OFDM như một kỹ thuật ưu tiên được lựa chọn.
2.2.2 Sub-channelization
Sub-channelization trong đường lên là một tùy chọn trong WiMAX. Ngoài sub-
channelization, những giới hạn điều tiết và yêu cần các CPE đáp ứng hiệu quả là nguyên
nhân đặc trưng của đường truyền không đối xứng. Nguyên nhân này là cho phạm vi hệ
thống trên đường lên bị hạn chế.
• Sub-channelization cho phép đường truyền được cân bằng làm cho độ lợi (gain) của
hệ thống đạt tới sự cân bằng cho đường lên và đường xuốn.
• Sub-channelization tập trung công suất truyền vào một vài sóng mang OFDM, điều
này sẽ làm tăng độ lợi của hệ thống.

Có thể chọn (một trong hai) sử dụng để mở rộng phạm vi của hệ thống, khắc
phục được sự mất mát (sự tổn hại thâm nhập) do xuyên qua tòa nhà hoặc giảm bớt công
suất tiêu thụ của CPE. Việc sử dụng sub-channelization còn được mở rộng hơn trong kỹ
thuật truy cập đa sóng mang phân chia tần số trực giao cho phép sử dụng linh hoạt hơn
tài nguyên cung cấp cho di động.
10
Hình 6: Hiệu ứng của sub-channelization
2.2.3 Anten định hướng
Anten định hướng tăng “fade margin” bằng cách thêm độ lợi, điều này làm tăng
khả năng kết nối (của đường truyền) được chỉ ra bởi hệ số k-hệ số so sánh giữa anten
định hướng và anten đẳng hướng. Độ trể truyền dẫn (delay spread) sẽ được giảm hơn nữa
bởi anten định hướng ở trạm gốc (BS-Basic Station) và thiết bị tại nhà khách hàng (CPE-
Customer Premises Equipment). Anten khử nhiễu tốt ở bất kỳ tín hiện đa đường nào tới
búp sóng chính và búp sóng phụ. Hiệu quả của phương pháp này đã được chứng minh và
thể hiện ở việc khai triển thành công trong những dịch vụ vận hành hoạt động dưới ảnh
hưởng đáng kể của fading NLOS. Các hệ thống anten thích ứng là một phần tùy chọn của
chuẩn 802.16. Đặc tính ở đây là tạo chùm mà có thể hướng sự tập trung vào một hoặc
nhiều hướng xác định. Điều này có nghĩa là trong khi truyền, tín hiệu có thể bị giới hạn
tới hướng yêu cầu ở nơi thi, như là một tia sáng . Ngược lại khi thu, hệ thống anten thích
ứng (ASS-Adaptive Antenna Symtems) có thể được thiết kế để chỉ tập trung vào hướng
của tín hiệu đến. Chúng cũng có đặc tính khử nhiễu đồng kênh (co-channel) từ các trạm
khác. Các hệ thống ASS được coi là sự phát triển tương lai và thậm chí cải tiến để tái sử
dụng phổ và dung lượng của mạng WiMAX.
2.2.4 Phân tập của việc truyền và nhận.
Phân tập được sử dụng để thi được tín hiệu đa đường và tín hiệu phản xạ xuất
hiện trong mội trường NLOS. Phân tập là một tùy chọn trong WiMAX. Thuật toán phân
tập trong WiMAX cho cả phía truyền và phía nhận làm tăng độ lợi của hệ thống. Tùy
chọn phân tập truyền trong WiMAX sử dụng mã không gian - thời gian (STC-Space
Time Code) cung cấp nguồn phát có tính độc lập, làm giảm bớt nhu cầu “fade margin” và
chóng lại sự giao thoa. Đối với phân tập nơi thu, các kỹ thuật khác nhau được kết hợp lại

sẽ cải thiện chất lượng của hệ thống, Phân tập được chứng minh là công cụ hiệu quả cho
việc truyền trong môi trường NLOS.
2.2.5 Điều chế thích ứng.
Cho phéo hệ thống WiMAX điều chỉnh sự điều chế tín hiệu phụ thuộc vào tỷ số
công suất tín hiệu trên nhiễu (SNG-Signal to Noise Rate) của kết nối vô tuyến. Khi kết
nối vô tuyến chất lượng cao (nghĩa là sự can nhiễu của môi trường là không đáng kể) thì
mức điều chế cao nhất được sử dụng làm cho dung lượng hệ thống tăng thêm. Ngược lại
khi mà môi trường xấu (tín hiệu nhận lại bị suy yếu), hệ thống WiMAX có thể chuyển
sang mức điều chế (hay là thay đổi kiểu điều chế) thấp hơn để duy trì chất lượng kết nối
11
và tính ổn định của kết nối. Điều này giúp cho hệ thống khắc phục được fading lựa chọn
thời gian. Đặc điểm quan trọng của điều chế thích ứng là nó làm tăng phạm vị sử dụng
của mữa điều chế cao hơn mức có thể sử dụng. Do đó hệ thống có thể linh hoạt trong
điều kiện fading thực tế.
Hình 7: Bán kính cell
2.2.6 Các kỹ thuật hiệu chỉnh lỗi.
Các kỹ thuật hiệu chỉnh lỗi được kết hợp vào WiMAX để giảm tỷ kệ công suất
tín hiệu trên nhiễu theo yêu cầu. Mã hóa xoắn Read Solomon FEC và thuật toán đan xen
được sử dụng để phát hiện và sửa chữa để cải thiện thông lượng. Các kỹ thuật này giúp
khôi phục (cứu được) các frame lỗi do fading lựa chọn tần số hoặc do lỗi cụm. Yêu cầu
tự động gửi lại (ARQ: Automatic Repeat Request) để hiệu chỉnh các lỗi mà không sửa
được bằng thuật toán sửa lỗi trước (FEC: Forward Error Control) bằng cách nhận biết
được các lỗi thông tin không mong muốn. Thuật toán này cải thiện đáng kể hiệu suất với
cùng mức ngưỡng.
2.2.7 Điều khiển công suất.
Các thuật toán điều khiển công suất được sử dụng để cải thiện hiệu suất tổng thể
của hệ thống, nó được thực hiện nhờ trạm gốc gửi thông tin điều khiển công suất đến
từng CPE để ổn định mức công suất phát cao cho mức thu tại trạm gốc luôn ở mức định
trước. Trong môi trường fading thay đổi không ngừng (luôn luôn biến đổi) mức định
trước nghĩa là CPE chỉ truyền đủ công suất theo nhu cầu (nghĩa là tùy theo sự thay đổi

môi trường mà CPE cần phải có được mức công suất như vật thì mới thu nhận được tín
hiệu. Còn trong điều kiện xấu nhất thì CPE sẽ phát mức nền (mức gốc).
Điều khiển công suất sẽ làm giảm năng lượng trên thu tổng thể của CPE và sự
giao thoa tiềm ẩn từ các trạm gốc từ vùng phủ sóng chung. Với môi trường không có
chướng ngại vật (LOS), công suất truyền của CPE tương ứng (xấp xỉ) với khoảng cách
của nó tới trạm gốc, với môi trường có chướng ngại vật (NLOS) phụ thuộc rất nhiều
khoảng trống và chướng ngại vật.
2.3. So sánh WiMAX di động với 1xEVDO và HSPA.
1xEVDO và HSDPA/HSPA là thế hệ mạng điện thoại di động 3G CDMA nhằm
cung cấp thêm các dữ liệu bên cạnh các dịch vụ thoại truyền thống. WiMAX đầu tiên
được phát triển cho dịch vụ truy cập vo tuyến băng rộng cố định và sau này được tối ưu
hóa để phục vụ các dịch vụ dữ liệu băng rộng di động. Do WiMAX di động được phát
triển trên nền tảng của mạng WiMAX cố định nên đòi hỏi phải bổ sung thêm một số tiêu
chuẩn bổ trợ cho tính di động của thuê bao. Những đặc điểm chung được sử dụng để tăng
hiệu quả của WiMAX di động, EVDO và HSPDA/HSPA là:
12
• Sử dụng kỹ thuật mã hóa và điều chế thích nghi (AMC-Adaptive Modulation and
Coding)
• Kỹ thuật kiểm soát lỗi HARQ
• Điều phối tốc độ cao (Fast Scheduling)
• Tối ưu hóa khi chuyển giao
2.3.1 Kỹ thuật mã hóa và điều chế thích nghi
Kỹ thuật AMC được sử dụng ở cả hai công nghệ 1xEVDO và HSPA. Công nghệ
1xEVDO_RevO chỉ sử dụng kỹ thuật AMC ở hướng xuống còn ở hướng lên thì sử dụng
BPSK với tốc độ mã hóa cố định. 1xEVDO_RevA và 1xEVDO_RevB sử dụng kỹ thuật
AMC cho cả UL và DL. Trong khi đó HSPDA chỉ sử dụng AMC ở DL còn HSPA sử
dụng cho cả hai chiều.
WiMAX di động sử dụng AMC ở cả hai chiều UL và DL với các kích cỡ gói
khác nhau. Ở UL có thể hổ trợ điều chế 16-QAM, 64-QAM hay QPSK cho các kênh trực
giao chiều lên.

2.3.2 Kỹ thuật kiểm soát lỗi
Nhiệm vụ quan trọng trong truyền dữ liệu là điều khiển lỗi để truyền dữ liệu đến
phía thi một cách chính xác. Có hai phương pháp điều khiển lỗi cơ bản là FEC (Forward
Error Control) và ARQ (Automatic Repeat Request).
Với FEC, thông tin được bảo vệ bằng các phương pháp mã hóa sửa sai, một số
lượng lớn các lỗi sẽ được phía thu tự động sửa chữa khôi phục lại. Ưu điểm của FEC là
không cần cấp kênh phản hồi Feedback cho việc yêu cầu truyền lại cũng như dữ liệu khi
truyền đi sẽ không bị trễ khi gặp phải lỗi vì nó được xử lý tỉ lệ thuận với số bit thừa thêm
vào các gói dữ liệu vì thế làm tăng dung lượng dữ liệu truyền và nếu số lỗi quá lớn thì
phía thu sẽ không phát hiện được. Vì thế nếu chỉ sử dụng phương pháp FEC thì chỉ sử
dụng cho các loại dữ liệu có tốc độ thấp.
Với ARQ, đây là phương pháp xử lý lỗi cho dữ liệu tốc độ cao. Bên phát truyền
lại một khi bên nhận yêu cầu gửi lại dữ liệu liệu bị lỗi. Sử dụng mã phát hiện sai để phía
thu có thể phát hiện lỗi (xác suất không phát hiện được rất thấp), dữ liệu sẽ được truyền
lại nếu phát hiện lỗi xảy ra vì thế đảm bảo dữ liệu đến máy thu là chính xác. ARQ được
sử dụng rộng rải trong truyền dữ liệu vì nó đơn giản và có độ tin cậy cao. Tuy nhiên độ
giữa các lần truyền lại chính là hạn chế của phương pháp này.
HARQ là sự kết thợp của hai phương pháp này (FEC và ARQ), đó là một hệ
thống phụ FEC trong hệ thống ARQ. FEC sẽ làm giảm số lần truyền lại bằng cách sửa lỗi
trên đường truyền nếu có thể còn trong trường hợp FEC không xử lý được thì ARQ sẽ
điều khiển việc truyền lại gói dữ liệu bị lỗi đó.
2.3.3 Điều phối dữ liệu tốc độ cao (Fast Scheduling).
Chức năng này được đặt ở trạm gốc và được sử dụng với tốc độ cao cho cả WiMAX
di động và hệ thống 3G nhằm mục đích đáp trả tức thì các biến đổi của kênh truyền.
WiMAX di động điều phối dữ liệu tốc độ cao cho cả hai hướng DL và UL. Hoạt
động điều phối của WiMAX diễn ra trên từng khung bằng các bản tin MAP ở nơi bắt đầu
mỗi khung. Vì vậy trong WiMAX di động điều phối có thể thay đổi một cách nhanh chóng
tài nguyên cấp phát và đáp ứng nhanh chóng khi có dự thay đổi về điều kiện kênh truyền.
2.3.4 Tối ưu hóa quá trình chuyển giao.
Như đã giới thiệu ở trên, có ba loại chuyển giao. Khi ở trạng thái chuyển giao các

trạm gốc truyền dữ liệu đồng thời đến thuê bao nhằm giảm tối đa độ trễ khi chuyền giao xảy
ra. Khi chuyển giao, MS sẽ duy trì kết nối với trạm gốc cũ cho đến khi hoàn tất quá trình
chuyển giao với trạm gốc mới. Trong WiMAX di động sử dụng các loại chuyển giao nhằm
hạn chế tới mức thấp nhất độ trễ do chuyển giao gây ra.
13
CHƯƠNG III: KỸ THUẬT OFDM
3.1. Tổng quan kỹ thuật OFDM.
Kỹ thuật OFDM là tên của cụm từ Orthogonal Frequency Division Multiplexing
nghĩa là ghép kênh phân chia tần số trực giao. OFDM nằm trong một lớp các kỹ thuật điều
chế đa sóng mang (MCM-MultiCarrier Modulation) trong thông tin vô tuyến. Còn trong các
hệ thống thông tin hữu tuyến chẳng hạn như hệ thống ADSL, các kỹ thuật này thường được
nhắc đến dưới cái tên: đa tần (DMT-Discrete-Multi-Tone). Kỹ thuật OFDM lần đầu tiên
được giới thiệu trong bài báo của R. W. Chang năm 1966 về vấn đề tổng hợp các tín hiệu có
dải tần hạn chế khi thực hiện truyền qua nhiều kênh con. Tuy nhiên, cho tới gần đây, kỹ
thuật OFDM mới được nhắc đến nhờ những tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực xử lý tín hiệu và
vi điện tử.
Ý tưởng chính của kỹ thuật OFDM là phân chia luồn dữ liệu tốc độ cao thành các
luồng dữ liệu con có tốc độ thấp hơn lên các sóng mang. OFDM sử dụng kỹ thuật điều chế
đa sóng mang đặc biệt hơn DMT ở chổ các sóng mang này trực giao với nhau, điều này
được thực hiện bằng cách chọn độ dãn cách giữa chúng một cách hợp lý và các sóng mang
này được điều chế với tốc độ bit thấp nhưng với số lượng sóng mang lớn sẽ mang được
luồng dữ liệu tốc độ cao
.1.1 Mã hóa
Trong bất cứ hệ thống truyền tin nào đều có khả năng gây ra lỗi dữ liệu truyền.
Các đường truyền dữ liệu có thể có khoảng cách ngắn (vài mét) và cũng có thể dài (hàng
nghìn km), môi trường truyền dẫn có thể là hệ thống dây đồng, viba, vệ tinh hặc cáp
quang. Do các đặc tính không lý tưởng của kênh truyền cũng như tác động của các yếu tố
gây nhiễu bên ngoài nên không bao giờ đạt được độ tin cậy truyền tin hoàn toàn 100%.
Sai số hoặc lỗi xuất hiện trong quá trình truyền dữ liệu là điều không tránh khỏi. Trong
các kênh truyền tin số, nếu như xem rằng các chuỗi ký hiệu truyền vẫn được giữ nguyên

trật tự và chỉ sai số ở dạng bit, thì dưới gốc độ kỹ thuật, các lỗi trong kênh nhị phân đó có
thể được phân ra làm hai loại:
Lỗi có xác suất ký hiệu một, thường xảy ra ở các kênh truyền có tốc độ thấp, độ tin cậy
truyền tin lớn. Xác suất lỗi trong trường hợp này thường nhỏ và các bit lỗi thường độc lập
(không phụ thuộc vào nhau).
Lỗi có tính chất cụm, thường do các yếu tố tạp nhiễu bên ngoài tác động làm cho một số
bit liên tiếp hoặc một cụm bit nào đó bị sai lệch. Trong trường hợp này xảy ra hiện tượng
trong từ mã có những bit liên tiếp bị lỗi.
Trong kỹ thuật OFDM, để nhận biết và khắc phục các lỗi truyền, có hai phương
pháp được ứng dụng, đó là phương pháp phát hiện lỗi (error detection) và phương pháp
sửa lỗi (error correction) trong bộ mã hóa kênh.
Đối với một kênh truyền tin trong trường hợp có nhiễu (trắng, cộng) AWGN
(Additive White Gaussian Noise) thì theo định luật Shannon-Harley, dung lượng kênh
truyền được biểu thị theo biểu thức:
(1)
Với: C: dung lượng kênh (bps)
S/N: tỷ số giữa tín hiệu và tạp âm tại máy thu
14
Cũng theo Shannon, nếu tốc độ truyền tin là R nhỏ hơn dung lượng của kênh thì
các biện pháp mã hóa có thể ứng dụng với các xác suất lỗi của tín hiệu thu được ở mức
nhỏ tùy ý, ngược lại thì không thể dùng các biện pháp mã hóa thông thường.
Hầu hết, các hệ truyền tin thì công suất tín hiệu và độ rộng dải tần là có giới hạn.
Vấn đề ở đây là làm thế nào để giảm được công suất của tín hiệu trong lúc vẫn giữ
nguyên được tỷ lệ lỗi bit (BER-Bit Error Ratio). Điều đó có thể được thực hiện bằng cách
cộng thêm vào một số bit phụ (bit dư) vào nội dung thông tin và đó là phương pháp mã
hóa kênh hoặc mã sửa lỗi.
Trong các hệ truyền tin tốc độ cao mà ở đây là kỹ thuật OFDM, có hai loại mã
hóa kênh được sử dụng phổ biến: mã hóa khối và mã hóa xoắn. Tại phía thu, các bit dư
đã được cộng thêm vào được sử dụng để phát hiện lỗi nào đó gây nên bởi kênh truyền, để
phát hiện lỗi và sửa lỗi có hai phương pháp được sử dụng, đó là:

Phương pháp sửa lỗi trước (FEC-Forward Error Correction)
Phương pháp yêu cầu tự động lặp lại (ARQ-Automatic Repeat Requeat)
.1.1.1. Mã khối.
Giả sử rằng đầu ra của một nguồn tin là các bit nhị phân “0” và “1”_dãy thông
tin nhị phân này được chia thành dãy các thông tin có chiều dài cố định (gọi là đoạn tin).
Mỗi đoạn tin (u) gồm có k bit thông tin. Việc mã hóa theo một quy luật nào đó sẽ ánh xạ
đoạn tin (u) thành một vector n thành phần v (n>k) và v được gọi là từ mã (vector mã)
của đoạn tin. Mỗi đoạn tin sẽ có một từ mã riêng biệt, tập từ mã này được gọi là mã khối.
Đối với một mã khối có 2
k
từ mã và mỗi từ mã có chiều dài n thì việc lưu lại bảng mã để
phục vụ cho việc giải mã sẽ gặp khó khăn. Do đó có một loại mã khối có cơ chế hoạt
động dể dàng hơn,có thể áp dụng thuận lợi trong thực tế, đó là mã khối tính. Với cấu trúc
của mã khối tuyến tính, sự phức tạp của quá trình mã hóa và giải mã sẽ giảm đi rất nhiều.
Một mã được gọi là tuyến tính nếu như tổng tất cả các từ mã tạo nên một trường
vector. Trong trường hợp đối với kênh nhị phân thì các vector của trường vector thường
có cấu trúc khối (block), vì vậy bộ mã được gọi là mã khối tuyến tính. Mã khối tuyến tính
thường được biểu diễn dưới dạng các trường vector và các ma trận. Bằng cách nào đó,
chúng ta phân chia tập mã (k,n) thành hai trường: một trường đặc trưng cho thông tin và
một trường đặc trưng cho kiểm tra và sửa lỗi, thì lúc đó chúng ta sẽ có một mã khối tuyến
tính có thể phát hiện và sửa lỗi.
Một mã khối có chiều dài n, gồm 2
k
từ mã được gọi là mã tuyến tính (n,k) nếu và
chỉ nếu 2
k
từ mã hình thành một không gian vector con k chiều của không gian vector
gồm tất cả các vector thành phần của trường nhị phân GF(2) (Galois Field).
Mã khối tuyến tính được biểu thị dưới dạng (n,k), trong đó k là số bit của đoạn tin
được chuyển đổi thành n bit từ mã, hiệu số của n và k là các bit dư được sử dụng cho việc

phát hiện lỗi. Tốc độ mã hoặc hiệu suất mã được xác định bằng tỷ số k/n. Các từ mã tuyến
tính có thể được tạo ra bằng cách sử dụng phương pháp biến đổi tuyến tính đoạn tin.
Cấu trúc từ mã:
Phần kiểm tra Phần thông tin
(n – k) phần tử k phần tử
Mã từ mã được hình thành gồm hai phần: phần thông tin (message) và phần kiểm
tra (redundant cheeking).
.1.1.2. Mã vòng.
Mã vòng hay còn gọi là mã tuần hoàn, là loại mã có khả năng phát hiện và sửa lỗi cao
hơn mã tuyến tính. Các loại mã khối biểu diễn các từ mã dưới dạng các vector của trường
vector, nhưng mã vòng biểu diễn các từ mã theo trạng thái. Đó là tất cả các từ mã có n phần tử
(a
0
, a
1,
…, a
n-1
) sẽ được biểu thị bởi một đa thức bậc n-1(a
0
+ a
1
.x + a
2
.x
2
+… + a
n-1
.x
n-1
).

15
Một trường vector hoặc một từ mã được gọi là mã vòng nếu như bất kỳ một vector
v (a
0,
a
1,
…, a
n-1
) của trường vector đó cũng có tương ứng một vector v’ (a
n-1
, a
0
, a
1,
…, a
n-2
)
trong đó vector v’ do các thành phần của vector v dịch chuyển về phía phải một vị trí và
chúng đều phụ thuộc vào trường V.
.1.1.3. Mã Reed-Solomon (mã RS)
Các mã RS quy ước ký hiệu là RS (n,k) trong đó n là độ dài từ mã ký tự, k là số các
ký tự dữ liệu có S bit và hiệu số n-k là số các ký tự kiểm tra được cộng thêm vào dữ liệu.
Nếu kích cỡ ký tự là s bit thì chiều dài cực đại của mã RS tính theo byte là 2
8
– 1 = 255 byte.
Mã RS (255,233) là một loại mã được sử dụng phổ biến trong các hệ truyền tin,
đặc biệt là trong thông tin vô tuyến. Trong mã RS đó thì trong mỗi từ mã có 233 byte dữ
liệu và 32 byte được sử dụng cho kiểm lỗi và cũng do đó mã có khả năng giữ đến 16 byte
lỗi ở dữ liệu được nếu có lỗi.
Cấu trúc một mã RS:

Các byte dữ liệu Các byte kiểm tra
k byte (n – k) byte
Ký tự thu có thể bị lỗi đơn hoặc cũng có thể trong trường hợp xấu nhất, tất cả các
bit trong ký tự bị lỗi. Bất kể trường hợp nào mà RS có khả năng sửa lỗi theo ký tự.
.1.1.4. Mã xoắn.
Mã xoắn hay còn gọi là mã chập cũng có k phần tử thông tin và (n – k) phần tử
kiểm tra, nhưng (n-k) phần tử kiểm tra đó được tạo ra theo một phương pháp toàn khác
với các loại mã đã khảo sát ở phần trước.
.1.2. Interleaving.
Nhiệm vụ của kỹ thuật là đan xen sắp xếp lại dãy các bit truyền sao cho hiệu ứng
gây ra lỗi cụm là bé nhất. Kỹ thuật đan xen có thể được ứng dụng cho cả mã khối và mã
xoắn.
Khối đan xen được thực hiện bằng cách, trước tiên nhờ từ mã đầu ra của bộ mã
hóa vào một bảng hai chiều. Giả thiết bảng có kích thước là “m x n” trong đó m là số các
từ mã được đan xen và n là số bit của từ mã. Mỗi một dòng của bảng mã là một từ mã
được tạo ra ở bộ mã hóa. Một khi bảng đã được sắp xếp đầy thì nội dung đó là đầu ra để
truyền, nhưng trong trường hợp này thì dữ liệu đọc ra không theo dòng mà theo thứ tự
cột. Như vậy việc truyền mỗi ký tự của một từ mã cụ thể sẽ không theo thứ tự kế tiếp mà
sẽ được phân tán theo thời gian khắp suốt các từ mã được truyền.
Hình dưới đây mô tả phương pháp đan xen và kết quả như đã giải thích
Hình 8: Các từ mã đan xen và kết quả
16
Hình 9: Dữ liệu vào và ra của khối Interleaving
.1.3. Chuyển đổi nối tiếp song song.
Dòng dữ liệu sau khi qua bộ mã hóa kênh và Interleaving là dạng dòng nối tiếp
(khoảng 40 – 4000 bit). Trong kỹ thuật của OFDM, vì phải phân chia dòng chữ hiện có
thành nhiều cụm bit để sử dụng phương pháp truyền đa sóng mang (mỗi sóng mang tải
một số bit), nên quá trình chuyển đổi từ nối tiếp qua song song là cần thiết. Dòng dữ liệu
nối tiếp phân phối mỗi sóng mang bao nhiêu bit là phụ thuộc vào sơ đồ điều chế và số
sóng mang được sử dụng.

.1.4. Điều chế.
Trên thực tế, các tín hiệu thông tin nguyên thủy không thể truyền được xa trên
các đường truyền dẫn cáp kim loại, sợi cáp quang hoặc trong tầng không gian khí quyển,
do đó cần phải điều chế tín hiệu thông tin nguyên thủy đó với một tín hiệu tương tự có
tần số cao hơn được gọi là sóng mang. Tín hiệu sóng mang có nhiệm vụ mang thông tin
trong hệ thông truyền tin tín hiệu thông tin có thể điều chế với sóng mang hoặc theo biên
độ, theo tần số hoặc theo góc pha. Việc điều chế được hiểu đơn giản là quá trình biến đổi
một hoặc nhiều đặc tính của sóng mang theo sự biến đổi thông tin. Trong các hệ thông
tin, có hai dạng điều chế cơ bản, đó là điều chế tương tự và điều chế số.
Một hệ thống truyền tin trong đó năng lượng được truyền và thu dưới dạng sóng
tương tự (tín hiệu biến đổi liên tục theo thời gian) được gọi là hệ thống truyền tin tương tự.
Truyền tin số (digital communication) trong thực tế bao gồm cả truyền dẫn số và
radio số
• Truyền dẫn số (digital transmission) là hệ thống truyền dẫn trong đó các xung số
(mức rời rạc) được truyền giữa hai hai nhiều điểm trong hệ thống truyền tin. Với
truyền dẫn số thì không cần có sóng mang và các thông tin nguyền có thể dạng số
hoặc tương tự. Nếu thông tin là dạng tương tự thì cần phải chuyển đổi thành dạng số
trước khi truyền và được chuyển đổi trở lại dạng tương tự ở phía thu. Các hệ thông
truyền tin số có đường truyền vật lý giữa phát và thu là đôi dây kim loại hoặc sợi cáp
quang.
• Radio số là việc truyền các sóng mang tương tự được điều chế số giữa hai hoặc nhiều
điểm trong hệ thống thông tin truyền tin. Ở hệ thống radio số thì một trường truyền
dẩn có thể là phương tiện vật lý hoặc không gian tự do.
Có hai nguyên nhân phải thực hiện điều chế trong các hệ thống thông tin điện
tử, đó là:
• Các tần số rất thấp khó bức xạ từ anten dưới dạng sóng điện từ.
• Các tín hiệu thông tin thường có dãy tần giống nhau và nếu như các tín hiệu từ hai
hoặc nhiều nguồn được phát cùng thời gian thì chúng sẽ gây nhiễu lẫn nhau. Vì thế
17
phải chuyển đổi thông tin thành các băng tần khác nhau (tức là trên các kênh khác

nhau).
Kỹ thuật OFDM sử dụng các loại kỹ thuật điều chế số như PSK, QPSK, QAM…
Ví dụ:
Với điều chế 16 - QAM, mỗi tải phụ mang 4 bit dữ liệu, tức là bộ chuyển đổi S/P
phân chia dòng dữ liệu, cứ mỗi 4 bit trên sơ đồ điều chế 16 – QAM. Nếu dòng dữ liệu
vào bộ S/P là 400 bit và ta sử dụng phương pháp điều chế 16 – QAM thì số sóng mang
cần là 100. Đối với điều chế thích ứng, phương pháp điều chế trên một tải phụ có thể thay
đổi và như vật thì số bit tải cũng thay đổi.
Giả sử ta sử dụng điều chế 16 – QAM. Dữ liệu đầu vào được chia thành bốn
kênh, kênh I, I’, Q và Q’. Tốc độ bit của mỗi kenh bằng ¼ tốc độ bit đầu vào f
b
/4. Bốn bit
đó được nhịp nối tiếp trong bộ chia bit, sau đó chúng được đưa ra đồng thời (diễn ra song
song) đến các kênh I, I’, Q và Q’. Các bit I và Q xác định cực của tín hiệu đầu vào của bộ
chuyển đổi 2 mức thành 4 mức (logic 1: dương và logic 0: âm), các bít I’ và Q’ xác định
biên độ (logic 1: 0,821
v
và logic 0: 0,22
v
).
Như vậy các bộ chuyển đổi 2 mức thành 4 mức sẽ tạo ra một tín hiệu PAM có 4
mức ở đầu ra. Tại mỗi đầu ra của bộ chuyển đổi 2 – 4 có 2 khả năng biên độ và 2 khả
năng cực (cộng trừ 0,22
v
và cộng trừ 0,821
v
). Các tín hiệu PAM được điều chế với sóng
mang đồng pha và sóng mang cầu phương (90
0
) ở các bộ điều chế tích.

Bộ điều chế tích:
Kênh I : 0,821sin(w
c
t); 0,22sin(w
c
t)
Kênh Q: 0,821cos (w
c
t); 0,22cos(w
c
t)
Bộ cộng tuyến tính sẽ tổng hợp các đầu ra của bộ điều chế tích (I và Q) để tạo ra
16 trạng thái đầu ra.
Sơ đồ:
Hình 10: Quá trình điều chế 16-QAM
Bộ chân lý của bộ chuyển đổi 2 mức thành 4 mức
I I’ Đầu ra
0 0 -0,22v
0 1 -0,821v
1 0 +0,22v
0 1 0,721v
Kênh I
Q Q’ Đầu ra
0 0 -0,22v
0 1 -0,821v
18
1 0 +0,22v
1 1 0,721v
Kênh Q
Bảng 1: Giá trị điện áp đầu ra ứng với giá trị bit ngõ vào của bộ chuyển

đổi 2 mức thành 4 mức
Ví dụ: Cho 4 bit đầu vào 0000 (tức nhóm mã 0000).
Ta nhóm mã này được đưa vào bộ chưa: I = 0; Q = 0, Q’ = 0.
Sau đó được đưa vào bộ chuyển đổi 2 mức thành 4 mức của kênh I là I = 0
và I’ = 0 nên đầu ra là -0,22
v
còn kênh Q là Q = 0 và Q’ = 0 nên đầu ra là -0,22
v
.
Như vậy, hai đầu vào của bộ điều chế có tính kênh I là -0,22
v
và sin(w
c
t) và
đầu ra là I = (-0,22). [sin(w
c
t)] = -0,22.sin(w
c
t).
Tương tự Q = -0,22.cos(w
c
t).
Các đầu ra của bộ điều chế tuyến tính của kênh I và kênh Q được đưa đến tổng hợp
trong bộ cộng tuyến tính và đầu ra: -0,22.sin(w
c
t) – 0,22.cos(w
c
t) = 0,311.sin[(w
c
t) - 135

0
].
Với các nhóm mã khác nhau thì cách tính toán cũng tương tự
Kết quả:
Dữ liệu nhị phân
Tín hiệu đầu ra 16-QAM
Q Q’ I I’
0 0 0 0 0,311
v
-135
0
0 0 0 1 0,850
v
-165
0
0 0 1 0 0,311
v
-45
0
0 0 1 1 0,850
v
-15
0
0 1 0 0 0,850
v
-105
0
0 1 0 1 0,161
v
-135

0
0 1 1 0 0,850
v
-75
0
0 1 1 1 0,311
v
135
0
1 0 0 1 0,750
v
165
0
1 0 1 0 0,311
v
45
0
1 0 1 1 0,850
v
15
0
1 1 0 0 0,850
v
-105
0
1 1 0 1 1,161
v
135
0
1 1 1 0 0,850

v
75
0
1 1 1 1 1,161
v
45
0
Bảng 2: Giá trị điện áp ngõ ra ứng với giá trị bit ngõ vào của bộ điều chế 16-QAM
Ta nhận thấy mọi sự kết hợp của 4 bit dữ liệu tương ứng một vector I và Q duy
nhất, được chia ra như một điểm trên hình vẽ:
19
Bài 11: Biểu đồ IQ tại phía phát
Trong máy thư, vector I và Q thu được chuyển đổi thành dữ liệu nhờ thực hiện giải
điều chế. Trong thời gian truyền: nhiễu, suy hao công suất và sự cân bằng kênh thông hoàn
thiện thì với một điểm I và Q thu được sẽ bị mờ đi ở vị trí của nó.
Ví dụ: Đối với nhiễu cộng, biểu đồ I và Q
Hình 12: Biểu đồ IQ tại phía thu
.1.5. Biến đổi DFT và thuật toán FFT.
Biến đổi DFT đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng xử lý tín hiệu số bao
gồm lọc tuyến tính, phân tích tương quan và phân tích phổ. Nó chính là nguyên nhân chính
dẫn đến sự tồn tại của nhiều thuật toán tính toán nhanh DFT mà thuật toán hố biến nhất là
FFT.
Thuật toán biến đổi Forrier rời rạc (DFT) cho phép phân tích, thao tác và tổng hợp
tín hiệu theo những cách thức mà phương pháp xữ lý tín hiệu tương tự không thể làm được,
về thực chất nó là một công cụ toán học cho phép chúng ta xác định phổ của tín hiệu rời rạc.
Giả sử tín hiệu x(n) = 0 với mọi n < 0 và n N, trong đó N là một số nguyên cố định
(N có thể lớn hơn hoặc nhỏ tùy thuộc vào từng ứng dụng).
Biến đổi Forrier rời rạc N điểm X
k
của x(n) được định nghĩa

X
k
= với k = 0,…,N-1. (2)
Còn biến đổi Fourier ngược của x(n):
x(n) = với k = 0,1…N-1. (3)
20
Từ các công thức trên ta thầy rằng phép nhân là các phép nhân phức do vậy các số
sẽ được nhân theo số phức. Để nhân được hai số phức thì cần phải bốn phép nhân thực (chưa
tính phép cộng). Chúng ta thấy rằng khi N lớn thì tổng số phép tính phải thực hiện là khá lớn.
Ví dụ: Khi N = 1024 thì số phép nhân là 1.048.576, như vậy để tính được DFT thì
cần phải thực hiện hơn 1 triệu phép nhân, đây là một gánh nặng và chính điều này dẫn đến
những hạn chế của phương pháp này và tạo tiền đề cho sự ra đời của phương pháp FFT.
Các phương thức để phân tích các sóng mang trong kỹ thuật OFDM đã được tìm
hiểu và đánh giá trong suốt quá trình phát triển của nó. Weinstein và Ebert giới thiệu phương
thức sử dụng các biện pháp xử lý ở băng gốc, khi đó máy phát và máy thu đều có thể được
thực thi bằng cách sử dụng phép biến đổi Forrier rời rạc (DFT).
Mỗi sóng mang trong hệ thống OFDM đề có thể viết dưới dạng:

(4)
Phương pháp điều chế OFDM sử dụng rất nhiều sóng mang, điều này cho phép
chúng ta có thể viết lại phương trình trên dưới dạng trung bình của các sóng mang phức
liên tục theo thời gian.
(5)
Với:
Trong đó f
o
là tần số gốc và f là khoảng dãn cách giữa các sóng mang.
Nếu tín hiệu được lấy mẫu với tần số lấy mẫu có giá trị 1/T (T là chu kỳ lấy mẫu)
thì phương trình trên được viết lại:
(6)

Vì các giá trị A
c
(t) & chỉ phụ thuộc vào tần số của các sóng mang cụ thể, do đó:

Nên phương trình trên có thể viết lại:
(7)
Không mất tính tổng quát, gán w
0
= 0 và thay w = 2, ta được:
(8)
Mà vì khoảng thời gian mà tín hiệu được phân tích thành N mẫu là giới hạn nên nếu
ta gọi là khoảng thời gian lấy được N mẫu với chu kỳ lấy mẫu là T thì ta có quan hệ: = NT
( là chu kỳ ký hiệu)
So sánh biểu thức (7) với dạng tổng quán của biến đổi Furrier ngược:
21
(9)
Chúng ta thấy rằng làm biến phức chính là định nghĩa của tín hiệu được lấy mẫu
trong nền tần số và x(KT) là dạng biểu diễn trong nên thời gian. Do mối quan hệ giữa hai
phép biến đổi DFT và IDFT:
G(n) = G[e
jw
], với w = .n (10)
Nên phương trình (8) và (9) là tương đương nếu: (11)
Trong kỹ thuật OFDM, điểm mấu chốt nhằm có được hiệu quả sử dụng dải tần số
cao là tính trực giao các sóng mang. Trong hệ thống ghép kênh phân chia theo tần số thông
thường (FDM), các sóng mang được phân tách bởi một dải bảo vệ nhằm cho phép thu và
giải điều chế các sóng mang đó bằng các thao tác lọc thông thường. Tuy nhiên, các dải bảo
vệ này làm giảm hiệu quả sử dụng dải tần. Nếu các sóng mang là trực giao với nhau thì
chúng có thể được sắp xếp sao cho các dải băng chồng lên nhau theo một cách nào đó mà
vẫn có thể thu tốt (không có giao thoa với các sóng mang lân cận). Tuy vật trong kỹ thuật ở

OFDM vẫn còn các dải bảo vệ nhưng cách hoạt động các dải bảo vệ này khác hẳn với kỹ
thuật FDM thông thường.
.1.6. Tính trực giao.
Máy thu OFDM có thể được coi là gồm nhiều bộ giải điều chế, mỗi bộ sẽ thực hiện
chuyển tín hiệu nhằm khôi phục lại dữ liệu ban đầu. Sơ đồ nguyên lý của quá trình giải điều
chế một ký hiệu trong kỷ thuật OFDM được mô tả trong hình:
Hình 16: Bộ giải điều chế
Về mặt toán học, một bộ các hàm được coi là độc lập tuyến tính hoặc trực giao nếu:
(12)
Trong đó, * là sự liên hợp phức và nếu p, q là các số nguyên thì các hàm này sẽ độc
lập tuyến tính.
Có thể xem tập hợp các sóng mang phát đi là một bộ làm trực giao, có nhiều bộ
hàn trực giao nhưng nổi tiếng nhất là các hàm lũy thừ phức tạo thành cơ sở của phép biến đổi
Forrier
(13)
với w
k
= w
0
+ 2

(14)
22
Nếu tập hợp các sóng mang này là trực giao, thì mối quan hệ trực giao trong biểu
thức (11) được biểu diễn:
(15)
Nếu tất cả các sóng mang không phải là sóng mang mong muốn sẽ bị trộn xuống
các tần số bằng một số nguyên lần , trong đó là chu kỳ ký hiệu thì chúng có tích phân bằng
0 trên một chu kỳ ký hiệu. Như vậy, các sóng mang sẽ độc lập tuyến tính, hoặc là trực giao
với nhau, nếu độ dãn cách giữa các sóng mang là bộ số của .

.1.7. Khoảng bảo vệ (CP).
Trở ngại duy nhất trong việc sử dụng DFT trong kỹ thuật OFDM là bản chất không
tuần hoàn của tín hiệu trong miền thời gian. Điều này có thể được giải quyết bằng cách thêm
một khoảng thời gian bảo vệ. Khoảng bảo vệ này là bản copy tuần hoàn theo chu kỳ, làm mở
rộng chiều dài của dạng sóng symbol. Đoạn thêm vào này thường được gọi là CP (Cyclic
Prefix) bởi vì nó làm cho symbol OFDM như là tuần hoàn đối với máy thu. Mỗi tải phụ
trong phần dữ liệu của symbol (nghĩa là symbol OFDM chưa có bổ sung khoảng bảo vệ, có
chiều dài kích thước IFFT được sử dụng để tạo tín hiệu) có một số nguyên lần các chu kỳ.
Do vậy việc đưa vào các khoảng bảo vệ trong symbol tạo thành một tín hiệu liên tục, không
có sự phân đoạn. Như vậy việc sao chép đầu cuối của symbol và đặt nó đến đầu vào đã tạo ra
một khoảng symbol dài hơn.
23
Hình 17: Bổ sung khoảng bảo vệ cho tín hiệu OFDM
Chiều dài khoảng bảo vệ bị hạn chế nhằm đảo bảo hiệu suất sử dụng dải tần, tuy
nhiên nó phải dài hơn đáp ứng xung kênh nhằm duy trì tính trực giao giữa các sóng mang
con và loại bỏ được các loại giao thoa ISI và FCI.
Độ dài toàn phần của symbol là T
s
= T
d
+ T
FFT
với T
d
là độ dài khoảng bảo vệ, T
FFT
là kích thước của IFFT và T
s
là độ dài tổng của symbol.
.1.7.1. Bảo vệ chóng lại lệch thời gian (Time Offset Errors).

Để giải mã tín hiệu OFDM, máy thu phải nhận được phần dữ liệu trong mỗi symbol
OFDM dùng một tần số cho máy phát và máy thu, hệ thống như vậy sẽ dùng một kích thước
FFT để duy trì sự trực giao của tải phụ mà mỗi symbol có độ dài T
d
+ T
FFT
trong khi máy thu
chỉ cần các mẫu T
FFT
của symbol thu được để giải mã tín hiệu nên các T
d
còn lại là thừa.
Với một kênh lý tưởng không có mở rộng độ trễ (độ trễ không lớn hơn T
d
) thì các
máy thu vẫn nhận được các mẫu đúng. Nhờ sự tuần hoàn của khoảng bảo vệ (khoảng bảo vệ
luôn thay đổi trong từng symbol nhưng độ dài T
d
là không đổi) nên độ lệch thời gian chỉ dẫn
đến sự quay pha của tất cả các tải phụ trong tín hiệu (giá trị quay pha tỷ lệ với tần số tải phụ).
Người ta chứng minh được rằng độ lệch thời được duy trì không đổi từ symbol này tới
symbol khác nên sự quay pha do độ lệch thời có thể được loại bỏ nhờ cân bằng kênh. Trong
môi trường fading đa đường, giảm độ dài hiệu dụng của khoảng bảo vệ dẫn đến giảm tương
ứng lỗi lệch thời.
.1.7.2. Bảo vệ chống nhiễu xuyên ký tự (ISI).
Ý tưởng chính trong kỹ thuật OFDM là phân chia luồng dữ liệu phát đi thành những
luồng dữ liệu song song và phát mỗi luồng dữ liệu đó trên một sóng mang con khác nhau.
Các sóng mang này trực giao với nhau, điều này được thực hiện bằng cách chọn độ dãn cách
tần số giữa chúng một cách hợp lý. Độ dãn cách này phải được duy trì không đổi trong chu
kỳ symbol để đảm bảo tính trực giao giữa các sóng mang. Nếu độ dãn cách này không được

24
đảm bảo sẽ dẫn đến sự can nhiễu giữa các sóng mang với nhau, gọi là ICI (nhiễu giao thoa
các sóng mang). Trong môi trường fading, ISI gây ra sự trải rộng năng lượng giữa các
symbol dẫn đến sự thay đổi nhanh biên độ và pha của tải phụ ở điểm đầu symbol. Việc đưa
vào khoảng bảo vệ ở điểm đầu symbol có thể được xem như là sự đối phó với sự thay đổi
này. Như vậy, khoảng bảo vệ chống lại các ảnh hưởng thay đổi nhanh do fading đa đường,
loại bỏ các động tác của môi trường có thể gây ISI. Tuy nhiên, trong thực tế các thành phần
fading đa đường có khuynh hương suy giảm chậm theo thời gian nên ISI vẫn còn ngay cả
khi khoảng bảo vệ tương đối dài được sử dụng.
Như vậy, khoảng bảo vệ là cách để hạn chế nhiễu giao thoa giữa tín hiệu đến và tín
hiệu phản xạ, tránh giao thoa giữa các symbol, vậy khoảng bảo vệ nên dài bao nhiêu? (T
d
= ?). Điều này phụ thuộc vào các yếu tố nào như: các đổi tượng phản xạ (đối tượng này là
nhà cao tầng hay núi). Điều này rất cần được xem xét khi thiết kế hệ thống thông tin sử dụng
kỹ thuật OFDM vì khoảng bảo vệ không chỉ ảnh hưởng đến tốc độ bit mà còn ảnh hưởng
đến số lượng sóng mang.
Tốc độ bit được tính theo công thức:
Tốc độ = (16)
Trong đó:
B: hiệu suất mã hóa kênh (mã RS có B = 188/204 = 0,92)
C: tỷ lệ mã xoắn (1/2, 2/3, 3/4, 5/6 hoặc 7/8)
M: số bit trên sóng mang (2 với QPSK, 4 với 16-QAM, 6 với 64-QAM)
N: số sóng mang được dùng
T
s
: tổng số thời gian của một symbol (T
s
= T
d
+ T

FFT
)
Số lượng của các sóng mang chịu ảnh hưởng bởi khoảng bảo vệ là do giới hạn về
khoảng cách giữa các sóng mang để duy trì điều kiện trực giao. Để duy trì tốc độ bit hợp lý
thì khoảng bảo vệ không lớn hơn ¼ tổng thời gian của một symbol và vì vậy lựa chọn số
lượng sóng mang là vấn đề khó khăn.
.1.8. Số lượng, nhiệm vụ, vị trí của các sóng mang.
Tín hiệu truyền đi được tổ chức thành các khung. Cứ 4 khung liên tiếp tạo thành một
siêu khung. Lý do việc tạo ra các khung nhằm phục vụ cho việc tổ chức mang thông tin tham
số bên phát (là những thông tin điều khiển hệ thống). Lý do của việc tạo thành siêu khung là
để chèn vừa đủ một số nguyên lần gói mã sửa sai RS trong dòng truyền tải (MPEG). Như
vậy trong một symbol OFDM sẽ chứa:
• Các sóng mang dữ liệu (video, audio…) được điều chế M – QAM.
• Các sóng mang pilot: để đầu thu sửa lỗi tần số, tự động hiệu chỉnh tần số (AFC), sửa lỗi
pha,tự động điều chỉnh để đạt được “đáp ứng kênh” tốt nhất và thực hiện việc hiệu chỉnh
nếu cần, được điều chế BPSK với mức công suất lớn hơn các sóng mang khác.
• Các sóng mang thông số phát (TPS): chứa nhóm thông số phát được điều chế BPSK.
Thông tin được tải đến máy thu bở TPS như: kiểu điều chế, thông tin mã hóa, khoảng
bảo vệ…
Khoảng bảo vệ được thêm vào ở mỗi symbol sẽ tránh được ICI và ISI miễn là độ trễ
không vượt quá độ dài khoảng bảo vệ. Độ dài khoảng bảo vệ phải được chọn sao cho phụ
hợp với mức độ thu đa đượng của máy thu. Việc chèn khoảng bảo vệ được thực hiện ở phía
phát. Khoảng thời gian bảo vệ T
d
thì máy thu hoàn toàn khắc phục tốt hiện tượng phản xạ.
Thực chất, khoảng thời gian bảo vệ T
d
càng lớn, thông tin hữu ích càng giảm nhưng T
d
càng

lớn thì khả năng khắc phục các tin sóng phản xạ từ xa đến càng hiệu quả.
.1.9. Lựa chọn sơ đồ điều chế.
Tại mỗi symbol, mỗi sóng mang sẽ được điều chế bởi một số phức lấy từ tập chòm
sao. Tùy thuộc và kiểu điều chế được chọn là QPSK, 16-QAM hay 64-QAM mà mỗi sóng
25