1

Lời nói đầu

Ngày nay với các tiến bộ của kỹ thuật, mạng internet đang dần trở nên phổ
thông và tiện dụng. Người sử dụng có nhiều lựa chọn các dịch vụ internet khác
nhau từ ADSL, v.v… và hướng tới để sử dụng các dịch vụ cao cấp hơn, chất lượng
tốt hơn. Công nghệ WiMax được nghiên cứu và triển khai để từng bước đáp ứng
những yêu cầu đó. Những d
ịch vụ theo thời gian thực, dịch vụ phục vụ công cộng
như giao thông; giáo dục v.v… đã đưa khả năng sử dụng internet sang một phạm vi
mới.
Trong quá trình thực hiện đề tài “Phân tích và qui hoạch vùng phủ sóng
mạng Internet không dây băng rộng sử dụng công nghệ WiMax” tôi đã được sự
hướng dẫn chỉ bảo và giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn và các kỹ sư của Công ty
Điện toán và truy
ền số liệu khu vực 1 VDC.
Tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng tới: Thầy giáo hướng dẫn TS.Đào Ngọc
Chiến - bộ môn Hệ thống viễn thông Khoa Điện tử Viễn Thông trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội; Kỹ sư Nguyễn Thanh Tùng - Trưởng phòng kỹ thuật Công ty
Điện toán và truyền số liệu khu vực 1 VDC; Các bạn trong phòng thí nghiệm anten
và siêu cao tần - tầng 6 thư viện Tạ Quang Bửu – Đạ
i học Bách Khoa Hà Nội và
gia đình đã quan tâm, tạo điều kiện giúp tôi hoàn thành bản đồ án.
Ngày 19 tháng 05 năm 2007
Sinh viên: Nguyễn Việt Khoa

Mục lục
Lời nói đầu ................................................................................................................. 1

Tóm tắt đồ án ............................................................................................................. 2
Mục lục ....................................................................................................................... 3

Danh sách các hình vẽ ............................................................................................... 6

Danh sách bảng biểu ................................................................................................. 8

Danh sách các từ viết tắt ........................................................................................... 9

CHƯƠNG 1: QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN
VÔ TUYẾN TẾ BÀO .............................................................................................. 10

1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 1 (1G) ............................................................ 10

1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 (2G) ............................................................ 10

1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2,5 (2,5G) ...................................................... 11

1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) ............................................................ 12
1.5 Giới thiệu về hệ thống WiMax .................................................................................. 12
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX .................................. 17

2.1 Khái niệm chung ........................................................................................................ 17

2.2 Lớp vật lý (PHY) ....................................................................................................... 18


2.7 Phân tích hiệu suất hệ thống di động WiMax ............................................................ 38

4

2.7.1 Các thông số hệ thống di động WiMax .................................................................. 38

2.7.2 Quỹ đường truyền WiMax di động ......................................................................... 43

2.7.3 Hiệu suất hệ thống WiMax ..................................................................................... 43

2.7.4 Hỗ trợ dịch vụ và ứng dụng .................................................................................... 48

2.7.5 Liên mạng và chuyển vùng (roaming) .................................................................... 48

2.8 Các ứng dụng, tiêu chuẩn áp dụng và tương lai của WiMax ..................................... 51

2.8.1 Các tiêu chuẩn mở của WiMax di động .................................................................. 51

2.8.2 Các ứng dụng WiMax di động ................................................................................ 52

2.8.3 Các vấn đề về phổ của WiMax di động .................................................................. 52

2.8.4 Lộ trình cho các sản phẩm WiMax ......................................................................... 53

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN MẠNG WIRELESS
802.16 ........................................................................................................................ 55

3.1 Khái quát về hệ thống được thiết kế .......................................................................... 55

3.1.1 Vị trí và cân nhắc vị trí thực ................................................................................... 55


3.4.2 Mô hình kênh truyền và giao thoa cho mô hình hệ thống ...................................... 79

3.5 Các thông số cho hệ thống ......................................................................................... 81

3.5.1 Các thông số kênh truyền theo mức ....................................................................... 81

3.5.2 Thông số cho BS và MS ......................................................................................... 84

5

3.5.3 Các thông số định cỡ và thông số tham khảo ......................................................... 85

3.5.4 Mô hình kênh truyền theo mức ............................................................................... 86

3.5.5 Suy hao đường truyền trong hệ thống WiMax ....................................................... 94

3.5.6 Tạo ra các thông số của người sử dụng đối với các môi trường: cell lớn môi trường
thành phố và cell lớn môi trường vùng ngoại ô ............................................................. 100

3.5.7 Đề xuất các thông số cho thuê bao trong môi trường cell nhỏ - thành phố .......... 104

3.5.8 Tạo ra các hệ số kênh truyền ................................................................................ 106

3.5.9 Định cỡ hệ thống theo mức ................................................................................... 108

CHƯƠNG 4: ĐỊNH HƯỚNG QUY HOẠCH MẠNG INTERNET SỬ DỤNG
CÔNG NGHỆ WIMAX ........................................................................................ 113

4.1 Tính toán đường truyền ........................................................................................... 113

Hình 2.8: Sử dụng lại tần số chia nhỏ .................................................................................. 38

Hình 2.9: Cải thiện hiệu suất phổ với WiMax tối ưu ........................................................... 46

Hình 2.10: Mô hình tham chiếu mạng WiMax .................................................................... 49

Hình 2.11: Cấu trúc mạng WiMax trên nền IP .................................................................... 50

Hình 2.12 Cung cấp một cách tiếp cận về các sản phẩm liên quan của WiMax. ................ 54

Hình 2.13: Biểu đồ chỉ dẫn hướng phát triển công nghệ WiMax ........................................ 54

Hình 3.1: Đưa ra phương án để lựa chọn một site ............................................................... 57

Hình 3.2: Một số tiêu chuẩn để lựa chọn ............................................................................. 58

Hình 3.3: Mô hình trạm phát sóng WiMax .......................................................................... 60

Hình 3.4: Mô hình trạm phát sóng WiMax .......................................................................... 61

Hình 3.5: Hệ thống anten MIMO có thể làm tăng đáng kể dung lượng của hệ thống vô
tuyến ..................................................................................................................................... 63

Hình 3.6: Các loại góc anten ................................................................................................ 63

Hình 3.7: Mô tả cell và búp sóng chính của anten ............................................................... 65

Hình 3.8: Chia ô ban đầu thành 3 cell theo mẫu 1:3 ............................................................ 67

Hình 3.9: Tín hiệu thu được bị pha-đinh. ............................................................................ 69

Hình 3.24: Mô phỏng mô hình Walfish-Ikegami ................................................................ 97

Hình 3.25: Mô hình WiMax đối với các môi trường khác nhau ....................................... 100

7

Hình 3.30: Tôpô Mesh ....................................................................................................... 110

Hình 3.31: Tôpô điểm đến điểm ........................................................................................ 110

Hình 4.1: Mô hình truyền và phát tín hiệu của một trạm WiMax ..................................... 113

Hình 4.2: Kết hợp giữa WiMax và Wifi ............................................................................ 122
8

Danh sách bảng biểu
Bảng 2.1: Các tham số tỉ lệ OFDMA ................................................................................... 25

Bảng 2.2: Các kỹ thuật mã hóa và điều chế được hỗ trợ ..................................................... 27

Bảng 2.3: Tốc độ dữ liệu PHY với các kênh con PUSC trong WiMax di động .................. 28

Bảng 2.4: Các ứng dụng WiMax di động và QoS ............................................................... 31

Bảng 2.5: Các tùy chọn của anten cao cấp .......................................................................... 35

Bảng 2.6: Các tốc độ dữ liệu cho các cấu hình SIMO/MIMO ............................................ 36


Bảng 3.6: Thông số lưu lượng NRTV ................................................................................. 78

Bảng 3.7: Thông số mô hình kênh truyền mô phỏng ........................................................... 80

Bảng 3.8: Thông số năng lượng cho các mô hình kênh truyền khác nhau .......................... 80

Bảng 3.9: Các thông số kênh truyền theo mức [8] .............................................................. 83

Bảng 3.10: Các thông số tham khảo cho trạm gốc và thuê bao ........................................... 85

Bảng 3.11: Bảng so sánh tổn hao đường truyền từ mô hình Hata và Walfish – Ikegami .... 98

Bảng 3.12: Độ lệch đường truyền phụ góc lệch và góc tới ............................................... 105

Bảng 3.13: Dải tần số và sự liên quan đến giới hạn năng lượng ....................................... 111

Bảng 3.14: Từ điểm đến đa điểm: hoạt động ở băng tần: 2,4 GHz ISM ........................... 111

Bảng 3.15: Từ điểm đến điểm: hoạt động ở băng tần: 2,4 GHz ISM ................................ 112

Bảng 3.16: Từ điểm đến điểm: hoạt động ở băng tần: 5,8 GHz U_NII ............................. 112

Bảng 4.1: Bảng mô tả các thông số suy hao do cáp ở dải tần số từ 2,4 đến 5,8 GHz........ 115

Bảng 4.2: Thông số suy hao của các vật liệu ..................................................................... 116
9


10

CHƯƠNG 1: QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HỆ
THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN TẾ BÀO

Kể từ khi được triển khai vào những năm đầu của thập niên 1980 cho đến
nay, thông tin vô tuyến di động đã và đang phát triển với tốc độ hết sức nhanh
chóng trên phạm vi toàn cầu. Kết quả thống kê cho thấy ở một số quốc gia, số lượng
thuê bao di động đã vượt hẳn số lượng thuê bao cố định. Trong tương lai số lượng
thuê bao di động và cố định sẽ tiếp t
ục tăng lên và song song với nó là sự gia tăng
về nhu cầu của người sử dụng các dịch vụ dữ liệu. Điều này đã khiến các nhà khai
thác cũng như các tổ chức viễn thông không ngừng nghiên cứu, cải tiến và đưa ra
các giải pháp kỹ thuật, để cải tiến và nâng cấp các hệ thống thông tin. Cho đến nay
hệ thống thông tin đã trải qua 3 thế hệ.
1.1 Hệ thống thông tin di động th
ế hệ thứ 1 (1G)
a. Đặc điểm
Hệ thống mạng di động thế hệ thứ nhất (1G) được phát triển vào những năm
cuối thập niên 70, hệ thống này sử dụng kỹ thuật tương tự (analog). Tất cả các hệ
thống 1G sử dụng phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA
(Frequency Division Multiple Access). Các hệ thống mạng di động 1G chỉ được
dùng để sử dụng cho dịch vụ thoại với chất lượng khá th
ấp nguyên do tình trạng
nghẽn mạch và nhiễu xảy ra thường xuyên.
b. Các hệ thống mạng 1G
Các hệ thống mạng di động 1G bao gồm các hệ thống sau:
• AMPS (Advaced Mobile Phone System)
• ETACTS (Enhanced Total Access Cellular System) - Châu Âu

t kênh. GSM sử dụng cho dịch vụ truyền thoại và fax với tốc độ
9600 bit/s. Điện thoại GSM sử dụng một SIM-Card rời lưu trữ số điện thoại, thông
tin và tài khoản thuê bao.
1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2,5 (2,5G)
a. Đặc điểm
Hệ thống mạng 2,5G là mạng chuyển tiếp giữa hệ thống mạng di động thế hệ thứ 2
(2G) và thứ 3 (3G). H
ệ thống hoàn toàn dựa trên cơ chế chuyển mạch gói. Ưu điểm
của hệ thống di động 2,5G là tiết kiệm được không gian và tăng tốc độ truyền dẫn.
b. Các hệ thống mạng 2,5G
• GPRS:
Là một hệ thống mới, đuợc triển khai trên nền của hệ thống GSM sử dụng phương
thức chuyển mạch gói và nhờ đó cước phí sử dụng được tính d
ựa trên từng gói
12

nhận, gởi đi, khác hẳn và có lợi hơn cho thuê bao so với cách tính cước dựa trên
thời gian kết nối. GPRS có thể được xem như là sự mở rộng của hệ thống di động
thế hệ thứ 2G GSM, có khả năng cung cấp các kết nối ảo, các dịch vụ truyền số liệu
với tốc độ lên đến 171,2 Kbps cho mỗi người sử dụng nhờ vào việc sử dụng đồ
ng
thời nhiều khe thời gian. Bên cạnh mục đích cung cấp những số liệu mới cho các
thuê bao di động, GPRS còn được xem như là bước chuyển tiếp từ thế hệ 2G lên
3G. Với việc xây dựng hệ thống GPRS, các nhà khai thác đã xây dựng một cấu trúc
mạng lõi dựa trên nền IP để hỗ trợ cho các ứng dụng về số liệu, cũng như đã tạo ra
một môi trường để thử
nghiệm và khai thác các dịch vụ tích hợp giữa thoại và số
liệu của thế hệ của thế hệ 3G sau này.
Trong khi hệ thống GSM tập trung hỗ trợ cho các kết nối thoại, thì mục đích chính
của GPRS là cung cấp phương tiện truy cập vào các mạng số liệu chuẩn như

ột hệ thống mạng cải tiến từ mạng 2G GSM.
1.5 Giới thiệu về hệ thống WiMax
WiMax (World interoperability Microwave Access) là hệ thống truy nhập vi ba có
tính tương tác toàn cầu dựa trên cơ sở tiêu chuẩn kỹ thuật 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 802.16 là người chế định ra tiêu
chuẩn còn Diễn đàn WiMax là người triển khai ứng dụng tiêu chuẩn IEEE 802.16.
Diễ
n đàn WiMax là tổ chức phi lợi nhuận, hỗ trợ và thương mại hóa công nghệ theo
tiêu chuẩn 802.16. Ở đây giới thiệu cơ sở lý luận của WiMax cũng như xem xét các
tiêu chuẩn với các mô hình ứng dụng WiMax như là một trong các giải pháp truy
cập băng rộng không dây. Công nghệ truy nhập không dây đang được triển khai ứng
dụng có triển vọng nhằm bổ sung cho mạng thông tin di động. Mạng Wi-Fi chủ yếu
phụ
c vụ cho mạng cục bộ LAN, còn WiMax phục vụ chủ yếu cho mạng đô thị
MAN (Metropolitan Area Network). Mạng WiMax cũng như mạng đô thị hữu
tuyến (truyền dẫn qua cáp) như mạng DSL đều được sử dụng để phục vụ các thuê
bao trong vùng tới 50km.
• Hai mô hình ứng dụng WiMax
Tiêu chuẩn IEEE 802.16 đề xuất 2 mô hình ứng dụng:
- Mô hình ứng dụng cố định
- Mô hình ứng dụng di động
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 định” 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.
14


thống vô tuyến như điện thoại di động, hay mạng WiFi. Mỗi phương pháp truy cập
mạng có đặc điểm riêng. Đối vớ
i Modem thoại thì tốc độ quá thấp, ADSL tốc độ có
thể lên đến 8 Mbit/s nhưng cần có đường dây kết nối, các đường thuê kênh riêng thì
giá thành đắt mà không dễ dàng triển khai đối với các khu vực có địa hình phức tạp.
Hệ thống thông tin di động hiện tại cung cấp tốc độ truyền 9,6 Kbit/s quá thấp so
với nhu cầu người sử dụng, ngay cả các mạng thế hệ sau GSM như GPRS (2,5G)
cho phép truy cập ở tốc độ lên đế
n 171,2 Kbit/s hay EDGE khoảng 300-400 Kbit/s
cũng chưa thể đủ đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng khi sử dụng các dịch vụ mạng
Internet. Ở hệ thống di động thế hệ tiếp theo 3G thì tốc độ truy cập Internet cũng
không vượt quá 2 Mb/s. Với mạng WiFi (chính là mạng LAN không dây) chỉ có thể
áp dụng cho các máy tính trao đổi thông tin với khoảng cách ngắn. Với thực tế như
vậy, WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access) ra đời nhằm cung
cấp một phương tiệ
n truy cập Internet không dây tổng hợp có thể thay thế cho
ADSL và WiFi.

Hình 1.2: Dự đoán phát triển của hệ thống mạng và dịch vụ
16

Hệ thống WiMax có khả năng cung cấp đường truyền với tốc độ lên đến 70 Mb/s và
với bán kính phủ sóng của một trạm anten phát lên đến 50 km. Mô hình phủ sóng
của mạng WiMax tương tự như mạng điện thoại tế bào. Bên cạnh đó, WiMax cũng
hoạt động mềm dẻo như WiFi khi truy cập mạng. Mỗi khi một máy tính muốn truy
nhập mạng nó sẽ tự động kết nối
đến trạm anten WiMax gần nhất.
• WiMax hoạt động như thế nào
Thực tế WiMax hoạt động tương tự WiFi nhưng ở tốc độ cao và khoảng cách lớn
hơn rất nhiều cùng với một số lượng lớn người dùng. Một hệ thống WiMax gồm 2


2.1 Khái niệm chung
WiMax di động (Mobile WiMax) là giải pháp không dây băng rộng cho phép phủ
sóng mạng băng rộng không dây và cố định nhờ công nghệ truy nhập vô tuyến băng
rộng trên diện rộng với kiến trúc mạng linh hoạt. Giao diện WiMax di động sử dụng
kỹ thuật OFDM để cải thiện hiệu suất đa đường trong các môi trường không theo
tầm nhìn thẳng. OFDMA thay đổi tỉ lệ (S-OFDMA) được giới thiệu trong phần b
ổ
sung IEEE 806.16e để hỗ trợ băng thông kênh tỉ lệ từ 1,25 đến 2 MHz. Nhóm kỹ
thuật di động trong diễn đàn WiMax đang phát triển tham số hệ thống cho WiMax
di động, qua đó xác định các đặc tính bắt buộc và tuỳ chọn của chuẩn IEEE - là
chuẩn giao diện vô tuyến tương thích với WiMax di động. [14]
Tham số WiMax di động cho các hệ thống di động được phép cấu hình trên cơ sở
một tập các đặc tính cơ
bản để đảm bảo chức năng cơ bản nhất cho các thiết bị đầu
cuối và các trạm gốc. Đó là các cấu hình được tối ưu về dung lượng hoặc được tối
ưu về phủ sóng. WiMax di động phiên bản 1 sẽ bao gồm các băng thông kênh 5; 7;
8,75 và 10 MHz dành cho các dải tần được cấp phép trên thế giới như: 2,3 GHz, 2,5
GHz, 3,3 GHz và 3,5 GHz.
Các hệ thống WiMax di động cung cấp khả năng mở rộng v
ề cả công nghệ truy
nhập vô tuyến cũng như kiến trúc mạng, do đó cung cấp khả năng linh động cao
trong các lựa chọn phát triển mạng và cung cấp dịch vụ. Một số các đặc điểm chính
mà WiMax di động hỗ trợ là:
Tốc độ dữ liệu cao: Các kỹ thuật anten MIMO cùng với các nguyên lý chia nhỏ
kênh linh hoạt, mã hoá và điều chế nâng cao, tất cả làm cho công nghệ WiMax di
động có khả năng hỗ
trợ tốc độ dữ liệu đường xuống tối đa lên tới 63 Mbps cho một
sector và tốc độ dữ liệu đường lên tối đa lên tới 28 Mbps cho một sector trong một
kênh 10 MHz.

OFDM, luồng dữ liệu đầu vào được chia thành các luồng con song song với tốc độ
giảm và như vậy tăng khoảng thời gian của ký hiệu và mỗi luồng con được được
điều chế và truyền trên một sóng mang con trực giao tách biệt. Khoảng thời gian
cho mỗi biểu trưng tăng sẽ cải thiện khả năng chống lại trễ lan truyền của OFDM.
Hơn nữa, tiền tố
vòng CP có thể hoàn toàn loại bỏ nhiễu xuyên ký hiệu (ISI) miễn
là thời lượng CP lâu hơn trễ kênh lan truyền. CP chính là sự lặp lại phần dữ liễu
gồm các mẫu cuối của khối được gắn vào trước một tải tin. Chính CP chống lại
nhiễu liên khối và làm kênh quay vòng và cho phép cân bằng miền tần số với độ
phức tạp thấp. Tuy vậy, một hạn chế của CP là nó được thêm vào trước tả
i tin làm
giảm hiệu suất sử dụng băng thông. CP không chỉ làm giảm hiệu suất băng thông,
19

ảnh hưởng của CP cũng tương tự như hệ số rolloff trong các hệ thống sóng mang
đơn được lọc cos nâng. Do OFDM có một phổ "tường gạch" (đan xen) rất nhọn,
một tỉ lệ lớn các băng thông kênh cấp phát có thể được sử dụng cho truyền số liệu,
giúp làm giảm suy hao hiệu suất do tiền tố vòng CP.
OFDM khai thác sự phân tập tần số của kênh đa đường bằng cách mã hoá và chèn
thông tin trên các sóng mang con trước khi truyề
n đi. Điều chế OFDM có thể thực
hiện được với biến đổi ngược Fourier nhanh - IFFT, phép biến đổi này cho phép
một số lượng lớn các sóng mang con (lên tới 2048) với độ phức tạp thấp. Trong một
hệ thống OFDM, tài nguyên sẵn có trong miền thời gian chính là các ký hiệu
OFDM và trong miền tần số chính là các sóng mang con. Tài nguyên về thời gian
và tần số có thể được tổ chức thành các kênh con cấp phát cho người dùng.
So sánh truyền OFDM với truyền sóng mang
đơn
BER của hệ thống OFDM phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: sơ đồ điều chế được sử
dụng, giá trị đa đường và mức nhiễu trong tín hiệu. Tuy nhiên nếu chúng ta xem xét

QPSK hoặc tương đương. Điều này dẫn đến hiệu quả phổ thấp nhưng hệ thống
khỏe. Các hệ thống này dùng các sơ đồ điều chế cố định do cần đạt SNR cao. Tốc
độ ký hiệu của hệ thống sóng mang đơn phải cao nếu muốn có được tốc độ bit cao.
Kết quả là các hệ thố
ng, ví dụ GSM đòi hỏi cân bằng phức tạp (đến 4 chu kỳ ký
hiệu) để khắc phục truyền lan nhiều đường. Các hệ thống GSM được thiết kế để
khắc phục độ trễ cực đại tới 15μm, tương ứng với độ trễ mẫu được thử nghiệm ở
khoảng cách truyền từ 30-35 km. Tốc độ ký hiệu của GSM là 270KHz tương ứng
v
ới chu kỳ ký hiệu 3,7μs, như vậy ISI được gây ra bởi hiệu ứng đa đường trải dài
trên 4 chu kỳ ký hiệu. Điều này có thể phá hủy hoàn toàn thông tin truyền đi, nhưng
nó được khôi phục trong thực tế nhờ dùng cân bằng thích nghi thức. Mặc dù điều
này làm việc tốt cho các sơ đồ điều chế tốt như GMSK như đã được sử dụng cho
các hệ thống GSM, việ
c áp dụng nó thành công cho các sơ đồ điều chế cao hơn là
khó khăn vì các lỗi sở tại trong cân bằng sẽ gây tỷ lệ lỗi cao. Trong các hệ thống
DS-CDMA vấn đề không bị giới hạn chủ yếu cho hiệu ứng đa đường, mà bởi can
nhiễu giữa những người sử dụng. Các hệ thống DS-CDMA tận dụng một thực tế là
bằng việc trải rộng thông tin của ng
ười dùng trên một băng thông rộng sẽ cho phép
nhiều người sử dụng truyền tín hiệu ở cùng một tần số. Mỗi một trong các ngưởi sử
dụng này trải rộng thông tin bằng một cách nhân nó với một dãy giả ngẫu nhiên tốc
độ cao nhất PRS. Ở máy thu tín hiệu từ mỗi người sử dụng được trích ra bằng cách
nhân tín hiệu tới với cùng dãy PRS giống hệt vậy và tích phân trên chu kỳ ký hiệu
thông tin. Tuy nhiên quá trình này là không tr
ực giao trong kết nối ngược làm cho
các người sử dụng xuất hiện như nhiễu đối với nhau. Thông lượng kênh của hệ
thống là cực đại khi số người sử dụng là cực đại, dẫn đến mức nhiễu rất cao, điều
này làm cho hệ thống mẫu cần hoạt động với tỷ số năng lượng trong một bit/nhiễu
EBNR (Energy per Bit to Noise Ratio) là khoảng 5-8 dB sau giải điề

a truy cập/ghép kênh cung cấp khả năng ghép kênh các
luồng dữ liệu từ nhiều người dùng trên các kênh con hướng xuống và đa truy nhập
hướng lên nhờ các kênh con hướng lên. Trong OFDMA, vấn đề đa truy cập được
thực hiện bằng cách cung cấp cho mỗi người dùng một phần trong số các sóng
mang có sẵn. Bằng cách này, OFDMA tương tự như phương thức đa truy cập phân
chia theo tần số thông thường (FDMA); tuy nhiên nó không cần thiết có dải bảo v
ệ
lân cận rộng như trong FDMA để tách biệt những người dùng khác nhau.
Trong hệ thống OFDMA có 2 phương pháp chuyển vùng mềm cơ bản được
áp dụng cho cả đường lên và đường xuống. Yêu cầu cho cả 2 phương pháp là việc
22

phát từ các trạm gốc đi và việc phát tới các trạm gốc được đồng bộ để sự khác biệt
về trễ tại hai trạm nằm trong phạm vi thời gian phòng vệ của các ký hiệu OFDM.
Kỹ thuật thứ nhất là sử dụng cùng một tập sóng mang và cùng một chuỗi
nhảy như nhau trong 2 tế bào để kết nối tới 2 trạm gốc. Vì thế, trong đường xuống,
máy di động nhận t
ổng 2 tín hiệu với cùng nội dung số liệu giống hệt như nhau.
Máy di động không thể phân biệt được giữa 2 trạm gốc; hiệu quả chuyển vùng mềm
tương tự thêm vào thành phần đa đường bên ngoài làm tăng độ lợi phân tập. Dạng
chuyển vùng này tương tự như chuyển vùng mềm trong mạng DS-CDMA.
Kỹ thuật thứ 2 cho chuyển vùng mềm là sử dụng các bộ sóng mang phụ khác
nhau trong 2 tế bào. Khác với ph
ương pháp thứ nhất, ở đường xuống, máy di động
lúc này phải phân biệt giữa 2 trạm gốc. Nó phải giải điều chế các tín hiệu từ 2 trạm
gốc một cách riêng biệt, sau đó các tín hiệu này có thể được kết hợp lại, tốt nhất là
bằng cách sử dụng bộ tổ hợp theo tỷ lệ cực đại. Dạng chuyển vùng này tương tự với
loại có thể
được dùng trong mạng không CDMA.
Các ưu điểm của phương pháp thứ 2 trội hơn phương pháp thứ nhất trong

OFDM, các sóng mang con khả dụng được nhóm lại thành các cluster chứa 14 sóng
mang con lân cận trên mỗi khoảng thời gian của ký hiệu, với cấp phát dữ liệu và
dẫn đường trong mỗi cluster trong các ký hiệu chẵn và lẻ như mô tả trên Hình 2.2:

Hình 2.2: Tần số DL gồm nhiều kênh con
Một nguyên lý sắp xếp l
ại được sử dụng để tạo thành các nhóm cluster chẳng hạn
mỗi nhóm được tạo thành bởi các cluster được phân bố qua không gian các sóng
mang con [2]. Mỗi kênh con trong một nhóm chứa hai cluster và được tạo bởi 48
sóng mang con và 8 sóng mang dẫn đường. Các sóng mang con dữ liệu trong mỗi
nhóm được tiếp tục hoán vị để tạo thành các kênh con trong phạm vi nhóm. Vì vậy,
Các ký hiệu chẵn
Các ký hiệu lẻ
Sóng mang con dữ liệu
Sóng mang con điều khiển
24

chỉ các vị trí dẫn đường trong cluster là được biểu thị trong Hình 2.2. Các sóng
mang con dữ liệu trong cluster được phân bổ cho nhiều kênh con.
Cấu trúc cluster cho DL, một cấu trúc lát (tile) được định nghĩa cho UL PUSC có
định dạng như Hình 2.3

Hình 2.3: Cấu trúc tile cho đường lên UL PUSC
Không gian sóng mang con khả dụng sẽ được phân chia thành các lát (tile) và 6 lát,
được chọn từ toàn bộ phổ theo nguyên lý hoán vị/sắp xếp lại, và được nhóm lại với
nhau tạo thành khe. Một khe gồm 48 sóng mang con dữ liệu và 24 sóng mang con
dẫn đường trong 3 ký hi
ệu OFDM. Hoán vị lân cận nhóm một khối các sóng mang
lân cận tạo thành một kênh con. Các hoán vị lân cận gồm AMC hướng DL và AMC
hướng UL có cùng cấu trúc. Trong một ký hiệu có 9 sóng mang con lân cận (gọi là

1,4 5,6 11,2 22,4
Kích thước FFT (N
FFT
)
128 512 1024 2048
Số kênh con (Sub-channels)
2 8 16 32
Độ rộng tần số sóng mang con
10,94
Khoảng thời gian lấy mẫu (T
b
=1/f)
91,4
Khoảng thời gian bảo vệ (T
g
=T
b
/8)
11,4
Khoảng biểu trưng OFDMA (T
s
=T
b
+ T
g
)
102,9
Số biểu trưng OFDMA (Khung 5 ms)
48
Bảng 2.1: Các tham số tỉ lệ OFDMA