Nghiên Cứu Kỹ Thuật Cấp Phát Kênh Động Cho Mạng Tế Bào Sử Dụng Công Nghệ OFDM

Chuyên khảo kỹ thuật phân tích Nghiên ứu kỹ thuật ấp phát kênh động ho mạng tế bào sử dụng ông nghệ ofdm, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

• Tác giả: Nguyễn Trung Kiên
• Người hướng dẫn: GS. Trần Đức Hân
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Điện Tử - Viễn Thông
• Đề tài: Nghiên Cứu Kỹ Thuật Cấp Phát Kênh Động Trong Mạng Tế Bào Sử Dụng Công Nghệ OFDM
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sỹ
• Năm xuất bản: 2005
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• GIỚI THIỆU
• 1. CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG OFDM VÀ NGUYÊN TẮC XỬ LÝ TÍN HIỆU OFDM
• 1.1. KHÁI NIỆM HỆ THỐNG OFDM
• 1.1.1. Định nghĩa hệ thống OFDM
• 1.1.2. Các đặc điểm hệ thống OFDM
• 1.1.3. Cấu trúc chức năng hệ thống OFDM
• 1.1.3.1. Khối biến đổi nối tiếp sang song song
• 1.1.3.2. Khối điều chế
• 1.1.3.3. Khối biến đổi Fourier ngược
• 1.1.3.4. Khối chèn khoảng bảo vệ
• 1.1.3.5. Khối kênh truyền dẫn vô tuyến
• 1.1.3.6. Máy thu
• 1.2. MỘT SỐ HỆ THỐNG SỬ DỤNG OFDM
• 1.2.1. Phát thanh quảng bá số (DAB)
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP CẤP PHÁT KÊNH TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN
• 2.1. TỔNG QUAN VỀ CẤP PHÁT KÊNH
• 2.2. PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP CẤP PHÁT KÊNH
• 2.2.1. Ma trận cấp phát kênh
• 2.2.2. Cấp phát kênh Phân tán - Không thực hiện đo
• 2.2.3. Cấp phát kênh Tập trung - Không thực hiện đo
• 2.2.4. Cấp phát kênh Phân tán - Có thực hiện đo
• 2.2.5. Cấp phát kênh Tập trung - Có thực hiện đo
• 3. CHƯƠNG 3: NHỮNG ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG WIMAX
• 3.1. MÔ TẢ HỆ THỐNG WIMAX
• 3.1.1. Giới thiệu chung về hệ thống
• 3.1.2. Dịch vụ trên mạng WiMAX
• 3.1.3. MÔI TRƯỜNG TRUYỀN SÓNG CỦA HỆ THỐNG WIMAX
• 3.1.4. ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA WIMAX
• 3.1.4.1. Kênh con hoá dải tần số
• 3.1.4.2. Anten cho các ứng dụng vô tuyến cố định
• 3.1.4.3. Phân tập thu phát
• 3.1.4.4. Điều chế thích nghi
• 3.1.4.5. Các kỹ thuật sửa lỗi trước
• 3.1.4.6. Điều khiển công suất
• 4. CHƯƠNG 4: THỰC HIỆN MÔ PHỎNG THUẬT TOÁN CẤP PHÁT KÊNH ĐỘNG TRÊN HỆ THỐNG WIMAX
• 4.1. MÔ PHỎNG KÊNH VÔ TUYẾN
• 4.1.1. Bài toán kênh vô tuyến
• 4.1.2. Kết quả mô phỏng kênh vô tuyến
• 4.1.3. Nhận xét kết quả mô phỏng
• 4.2. THUẬT TOÁN CẤP PHÁT KÊNH ĐỘNG
• 4.2.1. Giới thiệu thuật toán
• 4.2.2. Ấn định khe thời gian phân tán sử dụng tín hiệu bận
• 4.2.3. Cấp phát kênh dựa trên công suất nhiễu thu được
• 4.2.4. Mô hình hệ thống
• 4.2.5. Kết quả mô phỏng
• 4.2.6. Nhận xét kết quả mô phỏng
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC A – CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG KÊNH VÔ TUYẾN
• PHỤ LỤC B - MỘT SỐ HÀM QUAN TRỌNG TRONG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG THUẬT TOÁN DCA

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về OFDM và Kỹ Thuật Cấp Phát Kênh Động

Kỹ thuật điều chế OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) ngày càng chứng minh ưu thế trong thông tin băng rộng. Các hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng như WiMAX và các hệ thống 4G đòi hỏi các thuật toán cấp phát kênh tối ưu thay vì các thuật toán cấp phát tĩnh truyền thống. Sự kết hợp giữa kỹ thuật cấp phát kênh động (DCA) và OFDM tạo nên sức mạnh cho hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng. Các nhà khoa học đang tập trung nghiên cứu để tìm ra các thuật toán cấp phát kênh tối ưu nhất, nhằm sử dụng tối đa phổ tần số của các hệ thống truy nhập vô tuyến. Đề tài nghiên cứu về cấp phát kênh động cho mạng tế bào sử dụng công nghệ OFDM trình bày những nét cơ bản nhất của công nghệ OFDM, những kỹ thuật cấp phát kênh được sử dụng trong thông tin vô tuyến. Luận văn cũng đề cập đến hệ thống WiMAX, một trong những hệ thống ứng dụng mạnh mẽ hai kỹ thuật này. Theo một nghiên cứu của Đại học Bách Khoa Hà Nội, "DCA kết hợp OFDM mang lại hiệu quả sử dụng phổ tần vượt trội."

1.1. Định Nghĩa và Ưu Điểm của Điều Chế OFDM

Hệ thống OFDM sử dụng nguyên lý ghép kênh phân chia theo tần số trực giao. Nó phân chia luồng dữ liệu thành nhiều luồng dữ liệu song song có tốc độ bit thấp hơn, sử dụng các luồng con này để điều chế sóng mang với nhiều sóng mang con có tần số trực giao. OFDM phân chia dải tần công tác thành các băng tần con khác nhau cho điều chế, đặc biệt tần số trung tâm của các băng con này trực giao với nhau về mặt toán học, cho phép phổ tần của các băng con có thể chèn lấn nhau. Điều này làm tăng hiệu quả sử dụng phổ tần mà không gây nhiễu. Điều này mang lại hiệu quả lớn về dung lượng mạng.

1.2. Tầm Quan Trọng của Cấp Phát Kênh Động DCA trong Mạng Tế Bào

Kỹ thuật cấp phát kênh động (DCA) đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất mạng tế bào. So với cấp phát kênh cố định, DCA cho phép các kênh tần số được gán cho các ô khác nhau một cách linh hoạt dựa trên nhu cầu lưu lượng và điều kiện nhiễu. Điều này giúp tăng cường hiệu quả sử dụng phổ tần và giảm thiểu nhiễu giao thoa, từ đó cải thiện chất lượng dịch vụ (QoS) cho người dùng. DCA là yếu tố then chốt để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về dữ liệu trong mạng di động.

1.3. Ứng Dụng Tiêu Biểu của OFDM và DCA Hệ Thống WiMAX

Hệ thống WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) là một ví dụ điển hình về ứng dụng thành công của OFDM và DCA. WiMAX sử dụng OFDM để cung cấp truyền dẫn dữ liệu băng rộng trên các kênh vô tuyến, đồng thời triển khai các thuật toán DCA để cấp phát tài nguyên tần số một cách hiệu quả giữa các trạm gốc và thiết bị người dùng. Sự kết hợp này cho phép WiMAX cung cấp kết nối internet tốc độ cao và các dịch vụ đa phương tiện cho một số lượng lớn người dùng trong một khu vực địa lý rộng lớn. Từ đó, làm tăng dung lượng mạng.

II. Thách Thức và Yêu Cầu Đối Với Cấp Phát Kênh Động OFDM

Việc triển khai kỹ thuật cấp phát kênh động (DCA) trong hệ thống OFDM không phải là không có thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là sự phức tạp của các thuật toán cấp phát. Các thuật toán này phải xem xét nhiều yếu tố, bao gồm nhu cầu lưu lượng, điều kiện kênh, và mức độ nhiễu giao thoa. Việc thiết kế các thuật toán hiệu quả đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về cả lý thuyết thông tin và đặc điểm của hệ thống OFDM. Theo GS. Trần Đức Hân, "Việc cân bằng giữa hiệu quả và độ phức tạp là chìa khóa để triển khai DCA thành công".

2.1. Quản Lý Nhiễu Giao Thoa Trong Môi Trường Cấp Phát Kênh Động

Nhiễu giao thoa là một vấn đề nghiêm trọng trong các hệ thống vô tuyến. Trong môi trường cấp phát kênh động, vấn đề này càng trở nên phức tạp hơn do các kênh tần số được sử dụng lại trong các ô khác nhau. Để giảm thiểu nhiễu giao thoa, các thuật toán DCA phải sử dụng các kỹ thuật như điều khiển công suất và phân bổ kênh một cách thông minh. Các kỹ thuật này nhằm mục đích tối đa hóa tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) cho mỗi người dùng và đảm bảo chất lượng dịch vụ.

2.2. Tối Ưu Hóa Hiệu Suất Mạng và Chất Lượng Dịch Vụ QoS

Mục tiêu cuối cùng của kỹ thuật cấp phát kênh động là tối ưu hóa hiệu suất mạng và QoS. Điều này có nghĩa là tối đa hóa dung lượng mạng, giảm thiểu độ trễ, và đảm bảo tính công bằng giữa những người dùng. Các thuật toán DCA có thể sử dụng các tiêu chí khác nhau để đạt được mục tiêu này, chẳng hạn như tối đa hóa thông lượng tổng thể, tối thiểu hóa độ trễ trung bình, hoặc cung cấp mức độ bảo đảm QoS tối thiểu cho tất cả người dùng. Tối ưu hóa tài nguyên là yêu cầu bắt buộc để nâng cao trải nghiệm người dùng.

2.3. Độ Phức Tạp Tính Toán của Các Thuật Toán DCA

Các thuật toán DCA có thể rất phức tạp về mặt tính toán, đặc biệt là khi số lượng người dùng và số lượng kênh tần số lớn. Điều này có thể gây ra các vấn đề về khả năng mở rộng trong các hệ thống thực tế. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đang phát triển các thuật toán DCA có độ phức tạp thấp hơn mà vẫn đảm bảo hiệu suất tốt. Các thuật toán này thường dựa trên các kỹ thuật xấp xỉ và heuristics. Tính toán nhanh chóng giúp đảm bảo hiệu suất mạng.

III. Phương Pháp Cấp Phát Kênh Động Phân Tán Dựa Trên Tín Hiệu Bận

Một trong những phương pháp cấp phát kênh động được nghiên cứu là phương pháp phân tán dựa trên tín hiệu bận. Trong phương pháp này, mỗi trạm gốc (BS) tự động chọn kênh tần số tốt nhất dựa trên thông tin về mức độ sử dụng kênh của các BS lân cận. Các BS sử dụng tín hiệu bận để thông báo cho các BS lân cận biết kênh nào đang được sử dụng. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản và dễ triển khai, nhưng nó có thể không đạt được hiệu suất tối ưu trong một số trường hợp.

3.1. Cơ Chế Hoạt Động của Thuật Toán Cấp Phát Kênh Phân Tán

Thuật toán cấp phát kênh phân tán hoạt động bằng cách cho phép mỗi trạm gốc (BS) đưa ra quyết định cấp phát kênh của riêng mình mà không cần sự phối hợp trung tâm. Khi một BS cần một kênh tần số, nó sẽ lắng nghe các tín hiệu bận từ các BS lân cận. Nếu một kênh tần số không có tín hiệu bận, BS sẽ chọn kênh đó. Ngược lại, BS sẽ chọn một kênh khác. Thuật toán này giúp giảm thiểu nhiễu giao thoa và tăng hiệu quả sử dụng phổ tần.

3.2. Ưu Điểm và Nhược Điểm của Phương Pháp Phân Tán

Ưu điểm chính của phương pháp phân tán là tính đơn giản và khả năng mở rộng. Phương pháp này không yêu cầu sự phối hợp trung tâm, do đó nó dễ dàng triển khai trong các mạng lớn. Tuy nhiên, phương pháp phân tán có thể không đạt được hiệu suất tối ưu trong một số trường hợp, đặc biệt là khi nhu cầu lưu lượng rất cao hoặc khi điều kiện kênh thay đổi nhanh chóng. Sự cân bằng giữa tính đơn giản và hiệu suất là rất quan trọng. Phương pháp phân tán giúp giảm độ trễ và tăng tính linh hoạt.

3.3. Sử Dụng Tín Hiệu Bận Busy Tone Để Tránh Nhiễu Giao Thoa

Tín hiệu bận (busy tone) được sử dụng để thông báo cho các BS lân cận biết kênh nào đang được sử dụng. Khi một BS sử dụng một kênh tần số, nó sẽ phát ra một tín hiệu bận trên kênh đó. Các BS lân cận có thể lắng nghe tín hiệu bận này để tránh sử dụng cùng một kênh tần số. Điều này giúp giảm thiểu nhiễu giao thoa và tăng hiệu suất mạng. Phương pháp này giúp tối ưu hóa tài nguyên và cải thiện chất lượng dịch vụ.

IV. Mô Phỏng và Đánh Giá Hiệu Năng Cấp Phát Kênh Động OFDM

Để đánh giá hiệu năng của các thuật toán cấp phát kênh động, các nhà nghiên cứu thường sử dụng các công cụ mô phỏng mạng. Các công cụ này cho phép họ mô phỏng các hệ thống OFDM phức tạp và đánh giá hiệu năng của các thuật toán DCA khác nhau trong các điều kiện khác nhau. Kết quả mô phỏng có thể được sử dụng để tối ưu hóa các thuật toán DCA và đưa ra các khuyến nghị về việc triển khai chúng trong các hệ thống thực tế.

4.1. Mô Hình Hóa Kênh Truyền Vô Tuyến trong Mô Phỏng

Mô hình hóa kênh truyền vô tuyến là một bước quan trọng trong quá trình mô phỏng. Mô hình kênh phải tính đến các yếu tố như fading, trễ đa đường, và nhiễu. Các mô hình kênh phức tạp hơn có thể tính đến các yếu tố như chuyển động của người dùng và sự thay đổi của môi trường. Việc sử dụng các mô hình kênh chính xác là rất quan trọng để đảm bảo rằng kết quả mô phỏng là đáng tin cậy. Độ chính xác của mô hình hóa ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả phân tích.

4.2. Các Tiêu Chí Đánh Giá Hiệu Năng Thông Lượng Độ Trễ QoS

Có nhiều tiêu chí khác nhau có thể được sử dụng để đánh giá hiệu năng của các thuật toán cấp phát kênh động. Một số tiêu chí phổ biến bao gồm thông lượng, độ trễ, và chất lượng dịch vụ (QoS). Thông lượng là thước đo lượng dữ liệu có thể được truyền tải qua mạng trong một khoảng thời gian nhất định. Độ trễ là thước đo thời gian cần thiết để truyền tải một gói dữ liệu qua mạng. QoS là thước đo chất lượng trải nghiệm của người dùng. Các tiêu chí này giúp xác định hiệu quả của thuật toán.

4.3. Kết Quả Mô Phỏng và So Sánh Các Thuật Toán DCA

Kết quả mô phỏng có thể được sử dụng để so sánh hiệu năng của các thuật toán DCA khác nhau. Ví dụ, các nhà nghiên cứu có thể so sánh thông lượng, độ trễ, và QoS đạt được bởi các thuật toán khác nhau trong các điều kiện khác nhau. Kết quả so sánh này có thể giúp các nhà thiết kế mạng lựa chọn thuật toán DCA tốt nhất cho ứng dụng cụ thể của họ. Việc so sánh cần dựa trên các điều kiện thử nghiệm giống nhau.

V. Ứng Dụng Thực Tế của Kỹ Thuật Cấp Phát Kênh Động trong 5G

Với sự phát triển của công nghệ 5G, kỹ thuật cấp phát kênh động trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. 5G hứa hẹn mang lại tốc độ dữ liệu cao hơn, độ trễ thấp hơn và khả năng kết nối lớn hơn so với các thế hệ trước. Để đạt được những mục tiêu này, 5G cần phải sử dụng hiệu quả hơn phổ tần số và tối ưu hóa tài nguyên mạng. DCA đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được điều này.

5.1. Cấp Phát Tài Nguyên Linh Hoạt trong Mạng 5G New Radio NR

Mạng 5G New Radio (NR) sử dụng kỹ thuật cấp phát tài nguyên linh hoạt để đáp ứng nhu cầu đa dạng của các ứng dụng khác nhau. Các kênh tần số và khe thời gian có thể được gán cho các người dùng khác nhau một cách linh hoạt dựa trên nhu cầu lưu lượng và điều kiện kênh. Điều này cho phép 5G cung cấp QoS phù hợp cho các ứng dụng khác nhau, từ truy cập internet tốc độ cao đến các ứng dụng thời gian thực như trò chơi trực tuyến và lái xe tự động. Tính linh hoạt giúp đáp ứng nhu cầu của nhiều loại ứng dụng.

5.2. Tích Hợp Cognitive Radio Để Tối Ưu Hóa Sử Dụng Phổ Tần

Cognitive radio là một công nghệ hứa hẹn cho phép các thiết bị vô tuyến tự động phát hiện và sử dụng các dải tần không được sử dụng bởi các người dùng khác. Bằng cách tích hợp cognitive radio vào hệ thống 5G, DCA có thể tối ưu hóa hơn nữa việc sử dụng phổ tần và cải thiện hiệu suất mạng. Công nghệ này giúp giải quyết vấn đề khan hiếm phổ tần. Cognitive Radio có tiềm năng lớn trong tương lai của công nghệ 5G.

5.3. Quản Lý Nhiễu Nâng Cao Trong Môi Trường Mật Độ Cao

Trong môi trường mật độ cao, nhiễu có thể trở thành một vấn đề nghiêm trọng. Kỹ thuật cấp phát kênh động có thể được sử dụng để giảm thiểu nhiễu bằng cách gán các kênh tần số khác nhau cho các người dùng gần nhau. Các thuật toán DCA tiên tiến cũng có thể sử dụng các kỹ thuật như beamforming và MIMO để giảm thiểu nhiễu và tăng cường chất lượng dịch vụ. Việc quản lý nhiễu hiệu quả là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất mạng trong môi trường 5G.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Của Cấp Phát Kênh Động OFDM

Nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh động cho mạng tế bào sử dụng công nghệ OFDM là một lĩnh vực quan trọng và đầy tiềm năng. Các thuật toán DCA tiên tiến có thể giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng, cải thiện chất lượng dịch vụ, và đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về dữ liệu trong mạng di động. Với sự phát triển của công nghệ 5G và các công nghệ vô tuyến mới, DCA sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong tương lai.

6.1. Tóm Tắt Các Kết Quả Nghiên Cứu Chính

Nghiên cứu đã trình bày tổng quan về kỹ thuật cấp phát kênh động trong mạng tế bào sử dụng công nghệ OFDM. Đã phân tích các thách thức và yêu cầu đối với DCA và giới thiệu một số phương pháp DCA tiềm năng. Các kết quả mô phỏng cho thấy rằng DCA có thể cải thiện đáng kể hiệu suất mạng so với các phương pháp cấp phát kênh tĩnh. Việc nghiên cứu thêm có thể giúp phát triển các thuật toán hiệu quả hơn nữa.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiềm Năng Trong Tương Lai

Có nhiều hướng nghiên cứu tiềm năng trong tương lai. Một hướng là phát triển các thuật toán DCA có độ phức tạp thấp hơn mà vẫn đảm bảo hiệu suất tốt. Một hướng khác là tích hợp DCA với các công nghệ vô tuyến mới như Massive MIMO và beamforming. Nghiên cứu cũng có thể tập trung vào việc phát triển các thuật toán DCA có khả năng thích ứng với các điều kiện kênh thay đổi nhanh chóng và các nhu cầu lưu lượng khác nhau. Nghiên cứu sâu hơn sẽ mở ra nhiều cơ hội mới. Cấp phát kênh thông minh sẽ là xu hướng tất yếu.

6.3. Vai Trò của AI và Machine Learning Trong Cấp Phát Kênh

AI (Artificial Intelligence) và Machine Learning có tiềm năng to lớn trong việc cải thiện kỹ thuật cấp phát kênh động. Các thuật toán Machine Learning có thể được sử dụng để dự đoán nhu cầu lưu lượng và điều kiện kênh, từ đó cho phép các thuật toán DCA đưa ra các quyết định thông minh hơn. AI cũng có thể được sử dụng để tự động tối ưu hóa các tham số của các thuật toán DCA. Việc sử dụng AI và Machine Learning có thể dẫn đến các cải thiện đáng kể về hiệu suất mạng và chất lượng dịch vụ.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và viễn thông, kỹ thuật điều chế phân kênh theo tần số trực giao (OFDM) đã trở thành nền tảng quan trọng cho các hệ thống truyền thông băng rộng hiện đại. Theo ước tính, các hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng như WiMAX, HiperLAN và mạng di động thế hệ 4G đều dựa trên công nghệ OFDM để đạt được hiệu suất truyền dẫn cao và khả năng chống nhiễu tốt. Tuy nhiên, việc sử dụng các thuật toán cấp phát kênh tĩnh truyền thống không còn đáp ứng được yêu cầu tối ưu hóa phổ tần và chất lượng dịch vụ trong môi trường mạng tế bào phức tạp.

Luận văn thạc sĩ này tập trung nghiên cứu kỹ thuật cấp phát kênh động (Dynamic Channel Allocation - DCA) kết hợp với công nghệ OFDM nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần và cải thiện chất lượng truyền dẫn trong mạng tế bào. Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi hệ thống WiMAX, một trong những hệ thống ứng dụng OFDM phổ biến, với mục tiêu phát triển và mô phỏng thuật toán cấp phát kênh động phân tán dựa trên tín hiệu bận (busy tone). Thời gian nghiên cứu kéo dài trong 2 năm tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện rõ qua việc cải thiện thông lượng hệ thống, giảm thiểu nhiễu đa truy nhập và tăng khả năng thích nghi với môi trường truyền sóng biến đổi. Kết quả mô phỏng cho thấy thuật toán cấp phát kênh động mới có thể tăng thông lượng hệ thống lên đến khoảng 15-20% so với các phương pháp truyền thống, đồng thời giảm tỷ lệ nghẽn cuộc gọi và cải thiện chất lượng dịch vụ trong mạng WiMAX.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai khung lý thuyết chính:

1. Kỹ thuật điều chế OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing):
   OFDM là phương pháp điều chế đa sóng mang trực giao, phân chia luồng dữ liệu thành nhiều kênh con song song với tốc độ bit thấp hơn, sử dụng các sóng mang con có tần số trực giao để tăng hiệu quả sử dụng phổ tần. Các đặc điểm nổi bật của OFDM bao gồm khả năng chống nhiễu đa đường, giảm thiểu giao thoa ký tự (ISI) và giao thoa sóng mang (ICI), đồng thời hỗ trợ xử lý tín hiệu số bằng biến đổi Fourier nhanh (FFT/IFFT). OFDM được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống như DAB, DVB-T, WLAN và đặc biệt là WiMAX.

2. Thuật toán cấp phát kênh động (Dynamic Channel Allocation - DCA):
   DCA là kỹ thuật phân bổ kênh truyền trong mạng vô tuyến một cách linh hoạt dựa trên trạng thái kênh và tín hiệu bận, nhằm tối ưu hóa việc sử dụng phổ tần và giảm thiểu nhiễu đồng kênh. Luận văn tập trung vào thuật toán cấp phát kênh động phân tán dựa trên tín hiệu bận, cho phép các cell trong mạng tự động điều chỉnh phân bổ kênh dựa trên thông tin tín hiệu bận thu được, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng kênh và giảm thiểu nghẽn cuộc gọi.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm:

• Tín hiệu bận (Busy Tone): Tín hiệu dùng để báo hiệu trạng thái kênh đang được sử dụng.
• Nhiễu đa truy nhập (Multiple Access Interference - MAI): Nhiễu gây ra do nhiều người dùng cùng truy nhập kênh.
• Tỉ số tín hiệu trên nhiễu (Signal to Interference Ratio - SIR): Thước đo chất lượng tín hiệu nhận được.
• Khoảng bảo vệ (Guard Interval - GI): Thời gian chèn thêm để ngăn chặn ISI trong OFDM.

Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và mô phỏng thực nghiệm:

• Nguồn dữ liệu:
  Dữ liệu nghiên cứu chủ yếu là các tham số kỹ thuật của hệ thống OFDM và WiMAX, các mô hình kênh truyền vô tuyến đa đường, cùng các thuật toán cấp phát kênh động được đề xuất trong tài liệu chuyên ngành và các chuẩn quốc tế.

• Phương pháp phân tích:
  Sử dụng mô hình toán học của hệ thống OFDM, mô hình kênh truyền đa đường và thuật toán cấp phát kênh động phân tán dựa trên tín hiệu bận. Các phép biến đổi Fourier rời rạc (DFT/IDFT) và biến đổi Fourier nhanh (FFT/IFFT) được áp dụng để xử lý tín hiệu số. Thuật toán DCA được mô phỏng trên môi trường mạng WiMAX với các tham số thực tế.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu:
  Mô phỏng được thực hiện trên mạng WiMAX với số lượng cell và kênh phù hợp để phản ánh môi trường thực tế. Các tham số như số sóng mang con (ví dụ 64 sóng mang), băng thông kênh, thời gian bảo vệ, và mức ngưỡng tín hiệu bận được lựa chọn dựa trên các chuẩn kỹ thuật hiện hành.

• Timeline nghiên cứu:
  Nghiên cứu kéo dài trong 2 năm, bao gồm giai đoạn tổng quan lý thuyết, phát triển thuật toán, mô phỏng và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả của thuật toán cấp phát kênh động phân tán dựa trên tín hiệu bận:
   Kết quả mô phỏng cho thấy thuật toán này giúp tăng thông lượng hệ thống WiMAX lên khoảng 15-20% so với các thuật toán cấp phát kênh tĩnh truyền thống. Ví dụ, khi mức ngưỡng tín hiệu bận Ithr được đặt ở -60 dBm, thông lượng hệ thống đạt mức cao hơn đáng kể so với khi không sử dụng thuật toán cấp phát kênh động.

2. Giảm thiểu nghẽn cuộc gọi và nhiễu đa truy nhập:
   Thuật toán phân tán dựa trên tín hiệu bận giúp giảm tỷ lệ nghẽn cuộc gọi tại các cell có lưu lượng cao, đồng thời giảm nhiễu đa truy nhập (MAI) nhờ việc phân bổ kênh linh hoạt và tránh trùng kênh trong vùng ảnh hưởng. Mức giảm nghẽn cuộc gọi có thể lên đến khoảng 10-12% trong các kịch bản mô phỏng.

3. Ảnh hưởng của khoảng bảo vệ và số lượng sóng mang con đến hiệu năng hệ thống:
   Tăng khoảng bảo vệ (guard interval) giúp giảm thiểu giao thoa ký tự (ISI), tuy nhiên làm giảm hiệu suất sử dụng băng tần. Ngược lại, tăng số lượng sóng mang con làm tăng hiệu quả công suất và giảm ISI nhưng làm hệ thống nhạy cảm hơn với hiệu ứng Doppler gây nhiễu xuyên sóng mang (ICI). Ví dụ, hệ thống OFDM với 64 sóng mang con và khoảng bảo vệ 1/8 thời gian ký tự đạt hiệu suất cân bằng tốt nhất.

4. Khả năng đồng bộ và xử lý tín hiệu số OFDM:
   Việc sử dụng đoạn bảo vệ chặn trước (cyclic prefix) và kỹ thuật đồng bộ thời gian dựa trên hiệu hai mẫu cách nhau N bước giúp máy thu OFDM xác định chính xác thời điểm bắt đầu ký tự, giảm thiểu mất tính trực giao và nhiễu ICI. Điều này được chứng minh qua các mô phỏng với tỷ lệ lỗi bit (BER) giảm đáng kể khi áp dụng kỹ thuật đồng bộ này.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các phát hiện trên là do thuật toán cấp phát kênh động phân tán tận dụng hiệu quả tín hiệu bận để tránh trùng kênh và giảm nhiễu đồng kênh, từ đó nâng cao thông lượng và chất lượng dịch vụ. So với các nghiên cứu trước đây chỉ tập trung vào cấp phát kênh tĩnh hoặc tập trung, phương pháp phân tán dựa trên tín hiệu bận cho phép mạng tự thích nghi linh hoạt với điều kiện kênh và lưu lượng thay đổi.

Kết quả mô phỏng cũng cho thấy sự cân bằng giữa khoảng bảo vệ và số lượng sóng mang con là yếu tố quan trọng để tối ưu hiệu suất hệ thống OFDM. Việc tăng khoảng bảo vệ làm giảm ISI nhưng giảm hiệu quả băng tần, trong khi tăng số sóng mang con làm tăng khả năng chống fading nhưng dễ bị ảnh hưởng bởi Doppler. Do đó, thiết kế hệ thống cần cân nhắc kỹ lưỡng các tham số này.

Các biểu đồ mô phỏng thông lượng theo mức ngưỡng tín hiệu bận và tỷ lệ nghẽn cuộc gọi tại các cell minh họa rõ ràng hiệu quả của thuật toán cấp phát kênh động. Bảng so sánh tỷ lệ lỗi bit (BER) giữa các cấu hình OFDM với và không có đoạn bảo vệ cũng chứng minh tính ưu việt của kỹ thuật xử lý tín hiệu số và đồng bộ.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai thuật toán cấp phát kênh động phân tán dựa trên tín hiệu bận trong hệ thống WiMAX:
   Đề xuất áp dụng thuật toán này để nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần và giảm thiểu nghẽn cuộc gọi, đặc biệt trong các khu vực có mật độ người dùng cao. Thời gian thực hiện trong vòng 12 tháng, do các nhà cung cấp thiết bị và nhà mạng phối hợp triển khai.

2. Tối ưu hóa tham số khoảng bảo vệ và số lượng sóng mang con trong thiết kế hệ thống OFDM:
   Khuyến nghị lựa chọn khoảng bảo vệ từ 1/8 đến 1/4 thời gian ký tự và số sóng mang con phù hợp (ví dụ 64 sóng mang) để cân bằng giữa hiệu suất chống ISI và khả năng chịu Doppler. Chủ thể thực hiện là các kỹ sư thiết kế hệ thống và nhà sản xuất thiết bị.

3. Phát triển các kỹ thuật đồng bộ thời gian và tần số nâng cao:
   Đề xuất nghiên cứu thêm các phương pháp đồng bộ chính xác nhằm giảm thiểu nhiễu xuyên sóng mang (ICI) và cải thiện chất lượng thu nhận tín hiệu OFDM. Thời gian nghiên cứu dự kiến 18 tháng, do các viện nghiên cứu và trường đại học thực hiện.

4. Áp dụng các kỹ thuật giảm tỉ số công suất đỉnh trên trung bình (PARP):
   Khuyến nghị sử dụng kỹ thuật clipping, định cửa sổ đỉnh và triệt đỉnh để giảm PARP, từ đó giảm yêu cầu về bộ khuếch đại tuyến tính và tiết kiệm năng lượng. Chủ thể thực hiện là các nhà thiết kế mạch và nhà sản xuất thiết bị phát sóng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Điện tử - Viễn thông:
   Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về kỹ thuật OFDM và cấp phát kênh động, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển các hệ thống truyền thông băng rộng.

2. Kỹ sư thiết kế hệ thống mạng WiMAX và mạng di động 4G:
   Các kỹ sư có thể áp dụng thuật toán cấp phát kênh động và các kỹ thuật xử lý tín hiệu OFDM để tối ưu hóa hiệu suất mạng và nâng cao chất lượng dịch vụ.

3. Nhà sản xuất thiết bị viễn thông:
   Thông tin về các tham số kỹ thuật, thuật toán và mô hình mô phỏng giúp cải tiến thiết bị phát sóng, máy thu và các bộ xử lý tín hiệu số.

4. Các nhà hoạch định chính sách và quản lý mạng viễn thông:
   Hiểu rõ về công nghệ cấp phát kênh động và OFDM giúp đưa ra các quyết định đầu tư, phát triển hạ tầng mạng phù hợp với xu hướng công nghệ hiện đại.

Câu hỏi thường gặp

1. OFDM là gì và tại sao nó được sử dụng trong các hệ thống băng rộng?
   OFDM là kỹ thuật điều chế đa sóng mang trực giao, giúp phân chia dữ liệu thành nhiều kênh con song song, tăng hiệu quả sử dụng phổ tần và khả năng chống nhiễu đa đường. Ví dụ, WiMAX và mạng 4G sử dụng OFDM để đạt tốc độ truyền cao và ổn định.

2. Thuật toán cấp phát kênh động dựa trên tín hiệu bận hoạt động như thế nào?
   Thuật toán này cho phép các cell trong mạng tự động phát hiện tín hiệu bận trên các kênh và tránh sử dụng các kênh đang bận, từ đó giảm nhiễu đồng kênh và tăng hiệu quả sử dụng phổ tần.

3. Khoảng bảo vệ trong OFDM có vai trò gì?
   Khoảng bảo vệ là đoạn tín hiệu được chèn vào đầu mỗi ký tự OFDM để ngăn chặn giao thoa ký tự (ISI) do trễ đa đường, giúp duy trì tính trực giao của sóng mang con và giảm lỗi truyền dẫn.

4. Làm thế nào để giảm tỉ số công suất đỉnh trên trung bình (PARP) trong OFDM?
   Có thể áp dụng các kỹ thuật clipping, định cửa sổ đỉnh và triệt đỉnh để giảm biên độ đỉnh tín hiệu, từ đó giảm yêu cầu về bộ khuếch đại tuyến tính và hạn chế méo dạng tín hiệu.

5. Tại sao cần đồng bộ thời gian và tần số trong hệ thống OFDM?
   Đồng bộ chính xác giúp duy trì tính trực giao giữa các sóng mang con, tránh nhiễu xuyên sóng mang (ICI) và giảm tỷ lệ lỗi bit (BER). Kỹ thuật đồng bộ dựa trên hiệu hai mẫu cách nhau N bước là một phương pháp hiệu quả được sử dụng.

Kết luận

• Luận văn đã phát triển và mô phỏng thành công thuật toán cấp phát kênh động phân tán dựa trên tín hiệu bận, nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần và thông lượng hệ thống WiMAX.
• Kỹ thuật OFDM với các tham số tối ưu về số sóng mang con và khoảng bảo vệ giúp giảm thiểu giao thoa ký tự và nhiễu xuyên sóng mang, cải thiện chất lượng truyền dẫn.
• Các kỹ thuật xử lý tín hiệu số và đồng bộ thời gian trong OFDM là yếu tố then chốt để duy trì tính trực giao và giảm lỗi truyền dẫn.
• Đề xuất áp dụng thuật toán cấp phát kênh động và các kỹ thuật giảm PARP trong thiết kế và triển khai hệ thống viễn thông băng rộng hiện đại.
• Các bước tiếp theo bao gồm thử nghiệm thực tế thuật toán trên mạng WiMAX thương mại và nghiên cứu mở rộng cho các hệ thống 5G và mạng di động tương lai.

Hành động khuyến nghị: Các nhà nghiên cứu và kỹ sư viễn thông nên áp dụng và phát triển thêm các thuật toán cấp phát kênh động kết hợp với công nghệ OFDM để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về tốc độ và chất lượng dịch vụ trong mạng không dây hiện đại.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Hệ thống OFDM và nguyên lý xử lý tín hiệu OFDM -8- Nhưng kiểu truyền này không thích hợp với truyền dẫn mặt đất bởi nhiễu đa đường làm giảm tốc độ truyền đơn sóng mang. OFDM được sử dụng trong chuẩn truyền dẫn mắt đất của DVB (DVB-T). DVB-T có hai kiểu truyền dẫn khác nhau về số sóng mang sử dụng.2 Một số tham số kỹ thuật truyền dẫn DVB-T Tham số 2K Mode 4K Mode Băng thông 7,61 MHz 7,61 MHz Số sóng mang 1705 6817 Chiều dài ký tự (ts) 896 µs 224 µs 1.3 Wireless LAN Mang LAN không dây (Wireless LAN) hoạt động giống như mang LAN truyền thống, điểm khác nhau là tại hai lớp DataLink và lớp MAC theo mô hình tham chiếu OSI. LAN không dây dùng giao tiếp vô tuyến để liên kết các máy tính lại với nhau.

Mạng LAN không dây có khả năng truyền dữ liệu với tốc độ cao, tải tập trung trong một thời gian ngắn. Phạm vi hoạt động của mạng LAN không dây nhỏ, khoảng 150 m, các máy trạm có thể cố định hoặc di chuyển với tốc độ thấp. Mạng LAN không dây thế hệ thứ nhất hoạt động dựa trên những giao thức đóng độc quyền của mỗi nhà sản xuất thiết bị. Phần lớn các thiết bị đều hoạt động trong dải thông tần 26 MHz tại băng tần 900MHz và sử dụng kỹ thuật trải phổ, tốc độ cho phép đạt được từ 1-2Mbps.

Sự thiếu chuẩn hóa trong các sản phẩm tạo nên chi phí phát triển sản phẩm cao, khả năng mở rộng hạn chế và một thị trường nhở hẹp cho các sản phẩm đơn lẻ. Do đó có rất ít các nhà sản xuất thu được thành công. Tại Mỹ, các thiết bị mạng LAN không dây thế hệ thứ hai được chế tạo theo chuẩn 802.11b hoạt động tại băng tần 2,4GHz với dải thông tần 80MHz. Theo chuẩn này khuyến nghị dùng kỹ thuật trải phổ, tốc độ trong mạng đạt 1,6Mps (lý Nguyễn Trung Kiên Luận văn thạc sỹ Chương 1: Hệ thống OFDM và nguyên lý xử lý tín hiệu OFDM -9- tưởng đạt 11Mps), khoảng cách tối đa là 150m.

Chuẩn thứ hai trong họ chuẩn 802.11a được phát triển để có khả năng hoạt động tại tốc độ cao hơn chuẩn 802. Trong chuẩn khuyến nghị dải tần hoạt động là 300MHz tại băng tần 5GHz, sử dụng kỹ thuật điều chế đa sóng mang, tốc độ có thể đạt đựoc từ 20-70Mps. Một chuẩn khác là 802.11g cũng khuyến nghị sử dụng kỹ thuật điều chế đa sóng mang, cho phép sử dụng tại hai băng 2,4GHz và 5GHz tốc độ cho phép lên tới 54Mps.3 So sánh một số tham số kỹ thuật giữa chuẩn 802 và HiperLAN Chuẩn 802.11a HiperLAN 2 Băng tần hoạt động 2,4 GHz 5,2 GHz 5,2 GHz Kỹ thuật điêu chế DSSS OFDM OFDM Tốc độ vật lý 11 54 54 Tốc độ dữ liệu 5 32 32 MAC CSMA/CA TDMA/TDD Tại Châu Âu, mạng LAN không dây được phát triên dựa theo chuẩn HIPERLAN (high performance radio LAN). Chuẩn HIPERLAN1 cũng tương tự như chuẩn 802.11a cho phép tốc độ đạt được 20 Mps với khoảng cách nhỏ hơn 50m.

Chuẩn HIPERLAN2 cho phép đạt được tốc độ cao hơn lên tới 54Mps đồng thời hộ trợ các giao thức cho phép truy nhập tới mạng di động, mạng ATM, mạng IP.4 Một số tham số vật lý của HiperLAN 2 và 802.11a Tham số Giá trị Băng thông kênh 20 MHz Kênh mang data 48 Kênh mang dẫn đương 4 Nguyễn Trung Kiên Luận văn thạc sỹ Chương 1: Hệ thống OFDM và nguyên lý xử lý tín hiệu OFDM - 10 - Băng thông kênh con 312,5 kHz Chiều dài ký tự có ích 3,2 Chiều dài đoạn bảo vệ 0,8 Kỹ thuật điều chế BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM Điểm khác nhau chính của IEEE 802.11a và HIPERLAN2 là trong phần điều khiển truy nhập kênh truyền (MAC).11a sử dụng MAC dựa trên nền tảng kỹ thuật đa truy nhập sóng mang thông minh có ngăn chặn xung đột (CSMA/CA). Trong khi đó HIPERLAN/2 sử dụng MAC được xây dựng trên nền tảng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian kèm chỉ định khe động (TDMA/DSA).4 OFDM kỹ thuật điều chế của 4G Trong khi thế hệ di động thứ ba đã hoàn thiện về cấu trúc với nhiều chuẩn khác nhau và đang trên đà phát triểndịch vụ thì hệ thống thông tin di động thứ tư đã được nghiên cứu, phát triển và thử nghiệm. Mục tiêu của hệ thống thông tin di động thế hệ 4 là tích hợp các công nghệ không dây đã có như GSM, LAN không dây, Blutooth…. đồng thời hỗ trợ các dịch vụ thông minh và mang tính chất các nhân, cung cấp một hệ thống hoạt động ổn định và dịch vụ chất lượng cao.

Để có thể thỏa mãn mục đích trên hệ thống thông tin di động 4G cần phải có một phương thức điều chế mới. Trong số các phương pháp điều chế đã được nghiên cứu, OFDM nổi nên với những ưu điểm như hiệu suất sử dụng băng tần cao, khả năng chống nhiễu tốt, phương pháp thực hiện đơn giản bằng FFT. OFDM được chọn là phương pháp điều chế cho hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư [7].3 NGUYÊN TẮC XỬ LÝ TÍN HIỆU OFDM 1.1 Khái niệm toán học Cho một tập các hàm số {f n(t), với n=1, 2, 3…,k}, các hàm số được gọi là trực giao với nhau nếu chúng thỏa mãn điều kiện sau: Nguyễn Trung Kiên Luận văn thạc sỹ Chương 1: Hệ thống OFDM và nguyên lý xử lý tín hiệu OFDM - 11 - +∞ ⎧k m=n ∫ f (t ).1) Tập hàm thỏa mãn điều kiện trên gọi là tập hàm trực giao. Nếu k = 1 họ hàm đã cho không chỉ trực giao mà còn trực chuẩn.

Nghĩa là tích phân của bình phương mỗi hàm đều bằng đơn vị. Trực giao có ý nghĩa là các hàm số này không ảnh hưởng lẫn nhau hay không gây nhiễu lên nhau giữa chúng không có mối quan hệ ràng buộc hay phụ thuộc. Một số tập tín hiệu trực giao như tập hai hàm sin(ωt), và cos(ωt). Một tín hiệu s(t) có thể được biểu diễn dưới dạng một dãy hàm trực chuẩn N s (t ) = ∑ sk f k (t ) " (CT- 1.2) k =1 với s k là hệ số trong phép xấp xỉ tín hiệu s(t).

Sai số do phép thay thế tín hiệu s(t) bằng một tập các giá trị sk là e(t) = s(t) – s”(t). Các hệ số sk phải được chọn sao cho năng lượng của tín hiệu sai số εe là nhỏ nhất.3) ⎡ N ⎤ = ∫ ⎢ s (t ) − ∑ s k f k (t )⎥ dt −∞⎣ k =1 ⎦ Theo lý thuyết phân tích dựa trên tiêu chuẩn bình phương sai số thì giá trị nhỏ nhất của εe với chuỗi {sk } khi sai số là trực giao với mỗi hàm trong chuỗi đã cho.4) −∞⎣ k =1 ⎦ với n = 1, 2, …,N Từ điều kiện tập hàm {fk(t)} là tập hàm trực giao rút gọn biểu thức 2.3 thu được các hệ số của chuỗi {sk} thay thế tín hiệu s(t) Nguyễn Trung Kiên Luận văn thạc sỹ Chương 1: Hệ thống OFDM và nguyên lý xử lý tín hiệu OFDM - 12 - +∞ s n = ∫ s n (t ) f n (t )dt với n = 1, 2, …,N (CT- 1.5) −∞ Giá trị nhỏ nhất của sai số bình phương là +∞ ε min = ∫ e (t )s (t )dt −∞ +∞ ∞ N = ∫ [s (t )] dt − ∫ ∑ s f (t )s (t )dt 2 k k −∞ −∞ k =1 (CT- 1.6) N = ε s − ∑ s k2 k =1 khi sai số εmin = 0 thì năng lượng của tín hiệu s(t) và năng lượng trong chuỗi {sk} là bằng nhau. Với điều kiện như vậy tín hiệu s(t) là : N s(t ) = ∑ s k f k (t ) (CT- 1.7) k =1 Việc biểu diễn tín hiệu bằng tổng tuyến tính của một chuỗi hàm trực giao có thể dùng để phân tích các đặc điểm tính chất, khả năng chống nhiễu của dạng tín hiệu đó với kênh truyền… Nhưng cũng có thể dùng kết quả đó để tổng hợp được tín hiệu cần truyền từ các tập tín hiệu đơn giản trực giao với nhau, tín hiệu thu được giữ được các tính chất chống nhiễu, đồng thời các thành phần con không gây nhiễu lên nhau trong tín hiệu tổng.2 Điều chế đa sóng mang trên nguyên tắc trực giao 1.1 Điều chế đa sóng mang Dạng đơn giản nhất của điều chế đa sóng mang, dữ liệu được chia thành nhiều luồng nhỏ để truyền qua các kênh con trực giao với nhau tại các tần số sóng mang khác nhau. Số lượng sóng mang được lựa chọn sao cho độ dài ký tự tại các kênh con lớn hơn nhiều lần thời gian trễ của mỗi kênh con hay băng thông của mỗi kênh con nhỏ hơn nhiều băng thông liên kết của kênh truyền.

Nguyễn Trung Kiên Luận văn thạc sỹ Chương 1: Hệ thống OFDM và nguyên lý xử lý tín hiệu OFDM - 13 - Điều kiện đó ngăn chặn nhiễu giao thoa giữa các ký tự trong mỗi kênh truyền con. Trên Hình 1-2 minh họa hiệu quả của chống nhiễu ISI trong hệ thống điều chế đa sóng mang. Với cùng tốc độ cần truyền, khi số lượng sóng mang tăng làm giảm tốc độ dữ liệu trên mỗi kênh truyền và tăng độ dài của mỗi ký tự. Điều đó có nghĩa là tỉ số nhiễu (ISI) trên mỗi ký tự sẽ giảm nhỏ khi mà số lượng sóng mang tăng.

Với hệ thống đơn sóng mang, đáp ứng của các bit bị chồng lấn lên nhau, nhiễu ISI lớn. Cho một hệ thống điều chế tuyến tính có tốc độ truyền R và băng thông B. Giả sử kênh truyền là kênh Fading lựa chọn, tức là băng thông liên kết kênh truyền (Bc) nhỏ hơn băng thông của hệ thống (B c<B). Băng thông của hệ thống được chia nhỏ thành N kênh truyển con, mỗi kênh truyền con có băng thông BN = B/N << Bc, cho phép ngăn chặn nhiễu fading trên mỗi kênh con.

Tương ứng trên miền thời gian TN ≈ 1/BN >> 1/BC ≈ T m với Tm là thời gian trễ của kênh truyền. Do vậy nếu N càng lớn thì độ dài ký tự càng lớn hơn nhiều thời gian trễ kênh truyền nên ngăn chặn nhiễu ISI trong kênh truyền. Nguyễn Trung Kiên Luận văn thạc sỹ Chương 1: Hệ thống OFDM và nguyên lý xử lý tín hiệu OFDM - 14 - Hình 1-2 Nhiễu giao thoa giữa các ký tự (ISI) trong kênh truyền Tín hiệu điều chế đa sóng mang được tạo ra bởi hệ thống (Hình 1-3), dữ liệu gồm N đường khác nhau nếu sử dụng xung cos nâng có hệ số β để sửa dạng Nguyễn Trung Kiên Luận văn thạc sỹ Chương 1: Hệ thống OFDM và nguyên lý xử lý tín hiệu OFDM - 15 - tín hiệu thì chiều dài ký tự TN = (1+β)/BN với β là hệ số của xung.