OFDMA - Giải pháp đa truy cập mới trong thông tin di động

Tham khảo tài liệu ofdma - giải pháp đa truy cập mới trong thông tin di động, kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
OFDMA - Giải pháp đa truy cập mới trong thông tin di độnghttp://www.e-ptit.edu.vn/hoctap/hoclieu/LTTP.pdfOFDMA - Giải pháp đa truy nhập mới trong thông tin di độngSau đa truy nhập phân chia theo mã CDMA, vào những năm 2000 có một giải pháp đatruy nhập mới được phát minh đã lôi cuốn rất nhiều nghiên cứu khoa học trên th ếgiới. Đó là đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA (OrthorgonalFrequency Division Multiple Access).Từ khi ra đời tới nay, hệ thống Thông tin di động đã cho loài người thấy những bước tiếnvượt bậc của nó trong ứng dụng mạng tế bào số (Digital cellular system) và hệ thống khôngdây số (Digital cordless telecommunication system) trên phạm vi toàn thế giới:Từ năm 1991, mạng điện thoại tế bào số ứng dụng kỹ thuật Đa truy nhập phân chia theothời gian TDMA, điển hình là hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM (Global System forMobile Communication) đãđược ứng dụng rộng rãi tại châu Âu và nhiều nước trên thế gi ới.Phương thức truy nhập mới Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA (Code Division MultipleAccess) được coi là một ứng cử viên hàng đầu để hỗ trợ đa dịch vụ trong Thông tin di độngvì nó mang các ưu điểm: Có khả năng đáp ứng đa dịch vụ; cung cấp dung lượng cao hơn cácphương thức truy cập truyền thống như TDMA và FDMA; chống lại việc chọn lọc theo tầnsố của kênh truyền; tính bảo mật và khả năng chống nhiễu...Tiếp theo, hệ thống dựa trên nguyên tắc kết hợp CDMA và ghép kênh tín hiệu phân chia theotần số trực giao (OFDM), gọi là hệ thống CDMA đa sóng mang (MC-CDMA) được đề xuấtđã gây nên sự chú ý rất lớn vì có thể được thu - phát dễ dàng tín hiệu nhờ sử dụng thuậttoán biến đổi Fourie nhanh mà không làm tăng đáng kể mức độ phức tạp của các thiết bị.Hơn nữa đây còn là một giải pháp đầy tiềm năng để phân chia kênh với việc sử dụng cáctần số tốt một cách hiệu quả.Mặc dù vậy, phải cần đánh giá năng lượng tạp âm cũng như giá trị xuyên nhiễu sóng mang.Mặt khác, trong ứng dụng kênh đường lên, cần tách sóng đa người dùng vì sự trực giao củamã giữa các người dùng hoàn toàn bị méo do sự chọn lọc theo tần số của kênh truyền.Vào những năm 2000, một giải pháp đa truy nhập mới được phát minh, gây nên sự chú ý vàlôi cuốn rất nhiều nhà nghiên cứu khoa học trên thế giới. Đó là giải pháp đa truy nhập phânchia theo tần số trực giao OFDMA (Orthorgonal Frequency Division Multiple Access).Tiếp cận với giải pháp này, bài viết đề cập đến các khái niệm cơ bản nhất về OFDMA vàđánh giá, so sánh OFDMA với giải pháp CDMA với các tiêu chí của thông tin di động.CÁC NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA OFDMAKhái niệm về OFDMAOFDM (Orthorgonal Frequency Division Multiplexing) được giới thiệu và ứng dụng như mộtsơ đồ điều chế hay một phần của kỹ thuật đa truy nhập bằng cách áp dụng việc trải mã trênmiền tần số khi tạo nên hệ thống MC-CDMA.Trong OFDMA, vấn đề đa truy nhập được thực hiện bằng cách cung cấp cho mỗi ngườidùng một phần trong số các sóng mang có sẵn. Bằng cách này, OFDMA tương tự nhưphương thức đa truy nhập phân chia theo tần số thông thường (FDMA); tuy nhiên nó khôngcần thiết có dải phòng vệ lân cận rộng như trong FDMA để tách biệt những người dùngkhác nhau.Hình 1 mô tả một ví dụ về bảng tần số thời gian của OFDMA, trong đó có 7 người dùng từa đến g và mỗi người sử dụng một phần xác định của các sóng mang phụ có sẵn, khác vớinhững người còn lại.f a d a d a d a d a d a d a ce a ce a ce a ce a ce a ce b e gb e gb e g b e gb e gb e g b f gb f gb f g b f gb f gb f g t Hình 1. Ví dụ của biểu đồ số thời gian và OFDMAThí dụ cụ thể này thực tế là sự hỗn hợp của OFDMA và TDMA bởi vì mỗi người sử dụngchỉ phát ở một trong 4 khe thời gian, chứa 1 hoặc vài symbol OFDM. 7 người sử dụng từ ađến g đều được đặt cố định (fix set) cho các sóng mang theo bốn khe thời gian.OFDMA nhảy tầnTrong ví dụ trước của OFDMA, mỗi người sử dụng đều có một sự sắp đặt cố định cho sóngmang. Có thể dễ dàng cho phép nhảy các sóng mang phụ theo khe thời gian như được mô tảtrong hình 2.f a b c c b a b c b a c a tHình 2. Ví dụ của biểu đồ tần số thời gian với 3 người dùng nhảy tần a, b, c đều có 1 bước nhảy với 4 khe thời gianViệc cho phép nhảy với các mẫu nhảy khác nhau cho mỗi người sử dụng làm biến đổi thựcsự hệ thống OFDM trong hệ thống CDMA nhảy tần. Điều này có lợi là tính phân tập theotần số tăng lên bởi vì mỗi người sử dụng dùng toàn bộ băng thông có sẵn cũng như là có lợivề xuyên nhiễu trung bình, điều rất phổ biến đối với các biến thể của CDMA. Bằng cáchsử dụng mã sửa lỗi hướng đi trên các bước nhảy, hệ thống có thể sửa cho các sóng mangphụ khi bị phađinh sâu hay các sóng mang bị xuyên nhiễu bởi các người dùng khác. Do đặctính xuyên nhiễu và phađinh thay đổi với mỗi bước nhảy, hệ thống phụ thuộc vào nănglượng tín hiệu nhận được trung bình hơn là phụ thuộc vào phađinh và năng lượng nhiễutrong trường hợp xấu nhất.Ưu điểm cơ bản của hệ thống OFDMA nhảy tần hơn hẳn các hệ thống DS-CDMA vàMC-CDMA là tương đối dễ dàng loại bỏ được xuyên nhiễu trong một tế bào bằng cách sửdụng các mẫu nhảy trực giao trong một tế bào.Một ví dụ của việc nhảy tần như vậy được mô tả trong hình 3 cho N sóng mang phụ, nóluôn luôn có thể tạo ra N mẫu nhảy trực giao.a f e d c bb a f e d cc b a f e dd c b a f ee d c b a ff e d c b ...