Bài giảng Chương 3: Ofdma và sc-Fdma của lte

Chương 3 OFDMA VÀ SC-FDMA CỦA LTE 3.1. MỞ ĐẦU Trong chương này trước hết ta sẽ xét nguyên lý OFDM và ứng dụng của nó trong mô hình lớp vật lý OFDMA đường xuống của LTE. OFDM đã được tiếp nhận là sơ đồ truyền dẫn đường xuống cho LTE và cũng được sử dụng cho các công nghệ không dây băng rộng khác như WiMAX và các công nghệ truyền hình quảng bá DVB. Nhược điểm của điều chế OFDM và các phương pháp truyền dẫn đa sóng mang khác là sự thay đổi công suất tức thời của tín hiệu phát rất lớn dẫn đến tỷ số giữa công suất đỉnh và công suất trung bình (PAPR: Peak to Average Power) rất lớn. Điều này làm giảm hiệu suất của bộ khuyếch đại công suất và tăng giá thành bộ khuyếch đại công suất. Nhược điểm này rất quan trọng đối với đường lên vì các MS phải tiêu thụ công suất thấp và có giá thành hạ. Nhiều phương pháp đã được đề xuất để giảm PAPR của tín hiệu OFDM, Tuy nhiên hầu hết các phương pháp này chỉ đảm bảo giảm PAPR ở mức độ không cao. Ngoài ra các phương pháp này đòi hỏi tính toán phức tạp và giảm hiệu năng đường truyền. Truyền dẫn đơn sóng mang băng rộng là một giải pháp truyền dẫn đa sóng mang phù hợp cho đương lên nghĩa là cho máy phát của MS. Tuy nhiên cần nghiên cứu xử lý méo dạng sóng tín hiệu xẩy ra trong môi trường thông tin di động do phađinh chọn lọc tần số. LTE sử dụng một dạng điều chế cải tiến của OFDM có tên gọi là DFTS-OFDM ( DFT Sprread OFDM: OFDM trải phổ bằng DFT). Đây một công nghệ đầy hứa hẹn cho thông tin đường lên tốc độ cao trong các hệ thống thông tin di động tương lai. DFTS-OFDM có hiệu quả thông lượng và độ phức tạp tương tự như OFDM. Ưu điểm chính của của DFTS-OFDM là tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình (PAPR: Peak to Average Power Ratio) thấp hơn OFDM. DFTS-OFDM. LTE sử dụng DFTS-OFDM cho đa truy nhập đường lên với tên gọi là SC-FDMA. Chương này xét nguyên lý của DFTS-OFDM và SC-FDMA ứng dụng trong LTE. . TÓM TẮT NGUYÊN LÝ OFDM Truyền dẫn OFDM là một kiểu truyền dẫn đa sóng mang. Sau đây là một số đặc trưng quan trọng cuả OFDM: Sử dụng nhiều sóng mang băng hẹp. Chẳng hạn nếu một hệ thống MC-WCDMA (WCDMA đa sóng mang) băng thông 20MHz sử dụng 4 sóng mang với mỗi sóng mang có băng tần là 5MHz, thì với băng thông như vậy OFDM có thể sử dụng 2048 sóng mang với băng thông sóng mang con 15MHz Các sóng mang con trực giao với nhau và khỏang cách giữa hai sóng mang con liền kề bằng đại lượng nghịch đảo của thời gian ký hiệu điều chế sóng mang con (hình 3.1). Vì thế các sóng mang con của OFDM được đặt gần nhau hơn so với FDMA Hình 3.1. Ký hiệu điều chế và phổ của tín hiệu OFDM Ta ký hiệu N là tổng số sóng mang con của hệ thống truyền dẫn OFDM và P là số sóng mang con mà một máy phát trong hệ thống có thể sử dụng. Sơ đồ khối phát thu của hệ thống OFDM được cho trên hình 3.2. Hoạt động của hệ thống OFDM trên hình 3.2 như sau. Hình 3.2. Sơ đồ khối của một hệ thống OFDM 3.2.1. Máy phát Các khối ký hiệu điều chế thông thường (QPSK hay 16- QAM chẳng hạn) gồm P ký hiệu điều chế (ký hiệu là ) được đưa qua bộ biến đổi nối tiếp vào song song (S/P) để được P luồng song song với độ dài ký hiệu của mỗi luồng bằng TFFT, trong đó TFFT được gọi là độ dài hiệu dụng của một ký hiệu OFDM. Mỗi ký hiệu điều chế Xi (i=0,1,,P-1) có giá trị phức thể hiện phổ rời rạc của sóng mang con thứ i trong số N sóng mang con của hệ thống. Các sóng mang con được điều chế được kết hợp với N-P sóng mang con rỗng (bằng không) để tạo nên tập {Xi} (i=0,1,, N-1) giá trị phức và được đưa lên N đầu vào của bộ biến đổi fourier nhanh ngược (IFFT). IFFTcho ra N sóng mang con trong miền thời gian {xi} (i=0,1,, N-1). Các sóng mang con trong miền thời gian này được thể hiện ở các mẫu rời rạc với tần số lấy mẫu fs=NDf= , trong đó Df ta khoảng cách giữa các sóng mang con và là chu kỳ lấy mẫu. Tín hiệu đầu ra IFFT được biểu diễn ở dang các mẫu rời rạc. Sóng mang con thứ i tại thời điểm k trong miền thời gian được xác định như sau: xi,k = (3.1) trong đó i (i=0,1,,N-1), k (k là một số nguyên nằm trong khỏang từ -¥ đến ¥) ký hiệu cho sóng mang con thứ i của ký hiệu OFDM thứ k tương ứng; Xi,k giá trị phức của tín hiệu được điều chế thông thường thứ i tại thời điểm k; m (m=0,1,,N) là mẫu thứ m của tín hiệu được lấy mẫu với thời gian lấy mẫu Ts=TFFT/N tương ứng với tần số lấy mẫu fs= N/TFFT. Tín hiệu đầu ra bộ biến đổi song song vào nối tiếp (P/S) trong miền thời gian tại thời điểm k được xác định như sau: (3.2) Đối với OFDM ta có thể biểu diễn tín hiệu phát trong miền tần số như sau: , trong đó [.]T là phép chuyển vị, P là số ký hiệu điều chế thông thường trong khối k và số số không bằng N-P. Tín hiệu trong miền thời gian nhận đựơc bằng cách nhân tín hiệu trong miền tần số với ma trận sau: (3.3) trong đó hàng của ma trận trong (3.3) thể hiện các sóng mang con tại thời điểm lấy mẫu m. Bộ chèn CP (Cyclic Prefix) thực hiện chèn V mẫu (độ dài TCP) của ký hiệu OFDM vào đầu ký hiệu này để được độ dài ký hiệu bằng: T=TFFT+TCP, trong đó TFFT là độ dài hiệu dụng còn TCP là khoảng thời gian bảo vệ để chống ISI (nhiễu giữa các ký hiệu) gây ra do phađinh đa đường và V mẫu được chèn là V mẫu được copy từ các mẫu cuối cùng của tín hiệu xk. Thông thường TCP được chọn bằng thời gian trễ trội cực đại (trễ của đường truyền đến muộn nhất còn được xét so với trễ của đường đến sớm nhất). Khi này m trong phương trình (3.3) sẽ là: m=0,1,, N-1,, N+V-1) và tổng số mẫu đầu ra bộ CP sẽ bằng N+V. Ta có thể biểu diễn tín hiệu sau chèn CP trong miền thời gian và miền tần số như trên hình 3.3. Hình 3.3. Trình bầy OFDM (sau chèn CP) trong miền thời gian và tần số Bộ biến đổi số vào tương tự (DAC) cho ta tín hiệu tương tự có dạng sau: (3.4) Hay (3.5) Ý nghĩa của việc chèn CP được giải thích trên hình 3.4. Trong trường hợp kênh tán thời do bị phađinh đa đường một phần tính trực giao giữa các sóng mang con sẽ bị mất đi: phần cuối của ký hiệu OFDM phát trước do đến trễ t sẽ chồng lấn lên phần đầu của ký hiệu OFDM phát sau. Trong trường trường hợp này khoảng thời gian tương quan của bộ giải điều chế cho ký hiệu được xét sẽ chồng lấn một phần lên ký hiệu trứơc đó (hình 3.4a). Vì thế tích phân tín hiệu đi thẳng sẽ chứa nhiễu cuả tín hiệu phản xạ từ ký hiệu trước đó. Hậu quả là không chỉ xẩy ra nhiễu giữa các ký hiệu (ISI) mà còn cả nhiễu giữa các sóng mang con (ICI: Inter Channel Interference). Hình 3.4. Giải thích ý nghĩa chèn CP. a) không chèn CP, b) chèn CP. Một cách khác để giải thích nhiễu giữa các sóng mang con trong kênh vô tuyến phađinh tán thời như sau. Nguyên nhân tán thời của kênh là do đáp ứng tần số của kênh phađinh chọn lọc tần số. Vì thế tính trực giao giữa các sóng mang không chỉ được đảm bảo bởi phân cách giữa chúng trong miền tần số mà còn bởi cấu trúc đặc thù miền tần số của từng sóng mang: thậm chí nếu kênh miền tần số không đổi đối với búp phổ chính cuả một sóng mang con OFDM và chỉ có các búp phổ bên bị hỏng do tính chọn lọc tần số của kênh vô tuyến, thì điều này cũng dẫn đến mất tính trực giao giữa các sóng con cùng với nhiễu giữa các sóng mang con. Do các búp bên của mỗi sóng mang con OFDM lớn, nên dù lượng tán thời đã bị hạn chế (tương ứng với tính chọn lọc tần số của kênh vô tuyến thấp) vẫn có thể xẩy ra nhiễu giữa các sóng mang con. Để giải quyết vấn đề này và làm cho OFDM có khả năng thực sự chống tán thời trên kênh vô tuyến, chèn CP (Cyclic Prefix: tiền tố chu trình) được thực hiện. Chèn CP tăng độ dài ký hiệu OFDM từ TFFT lên TFFT+TCP trong đó TCP là độ dài của CP tương ứng với việc giảm tốc độ ký hiệu OFDM. Từ hình 3.4b ta thấy tương quan vẫn được thực hiện trên đoạn thời gian TFFT=1/Df và tính trực giao sóng mang con sẽ được đảm bảo ngay cả trong trường hợp kênh tán thời chừng nào đoạn tán thời còn ngắn hơn độ dài CP. Nhược điểm của chèn tiền tố CP là chỉ một phầnTFFT/(TFFT+TCP) của công suất tín hiệu thu là phần thực tế được bộ giải điều chế OFDM sử dụng và điều này có nghĩa là mất một phần công suất khi giải điều chế OFDM. Ngoài việc mất công suất, chèn CP còn gây ra mất băng thông vì tốc độ ký hiệu OFDM giảm trong khi độ rộng băng tần của tín hiệu không giảm. Một cách khác để giảm CP là giảm khoảng cách giữa các sóng mang Df tương ứng với tăng TFFT. Tuy nhiên cách này làm tăng độ nhạy cảm của truyền dẫn OFDM với sự thay đổi nhanh của kênh kho trải Doppler cao và các kiểu sai số tần số khác. Cấn lưu ý rằng CP không thể bao phủ toàn bộ độ dài của tán thời kênh. Nói chung cần có một sự cân nhắc giữa mất công suất do CP và hỏng tín hiệu (do ISI và ICI) mà phần dư tán thời do CP không phủ hết gây ra. Điều này có nghĩa rằng tồn tại một điểm tối ưu cho độ dài CP mà việc tăng nó không ảnh hưởng xấu đến mất công suất dẫn đến giảm kích thước ô và ngược lại việc giảm nó không làm ảnh hưởng xấu đến hỏng tín hiệu. 3.2.2. Máy thu Tín hiệu đầu vào máy thu (đầu ra kênh) có dạng sau: y(t)= x(t)Äh(t)+h(t) (3.6) trong đó h(t) là độ lợi kênh và h(t) là tạp âm Gauss trắng cộng và Ä ký hiệu cho tích chập. Bộ biến đổi từ tương tự vào số (ADC) sẽ biến đổi y(t) vào số, bộ loại bỏ CP sẽ loại CP. Qua trình loại CP đựơc thực hiện bằng tích chập vòng. Dưới đây ta sẽ giải thích nguyên lý tích chập vòng. Ta có thể biểu diễn ký hiệu OFDM bao gồm CP rời rạc trong miền thời gian ở dạng vectơ sau: (3.7) Trong đó xm ký hiệu cho mẫu m của tín hiệu OFDM ytong miền thời gian. Nếu không xét tạp âm, tín hiệu đầu ra của kênh sẽ là , trong đó h là vectơ có độ dài v+1 để biểu thị đáp ứng kênh xung kim trong thời gian ký hiệu OFDM. Hình 3.5 giải thích quá trình tích chập dịch vòng giữa đáp ứng kênh xung kim h và x đầu vào cho hai mẫu đầu tiên của y. Hình 3.5. Minh họa quá trình tích chập quay vòng giữa đáp ứng kênh xung kim h và xCP. Dựa trên các phân tích trên, ta có thể biểu diễn tín hiệu đầu ra kênh sau tích chập vòng cho các mẫu hữu ích như sau: (3.8) Sau tích chập vòng nếu chỉ giữ lại các tnàh phần đầu tiên ở vế trái của hệ phương trình (3.8) ta sẽ loại bỏ được CP. Ta có thể biểu diễn lại phương trình (3.8) ở dạng ma trận quay vòng như sau (3.9) = Xh + h Sau bộ loại bỏ CP, V mẫu của CP bị loại bỏ và N mẫu còn lại là các mẫu của tín hiệu hữu ích . Bộ biến đổi nối tiếp vào song song cho ra N luồng song song ứng với N sóng mang con thu của tín hiệu thu trong miền thời gian: (i=0,1,...,N-1) ở dạng các mẫu rời rạc m (m=0,1...,N-1). Các sóng mang này được đưa lên bộ biến đổi FFT để chuyển đổi từ miền thời gian vào miền tần số. Sau FFT máy thu lấy ra P sóng mang con cần thu thu trong miền tần số (i=0,1,, P-1), mỗi sóng mang con được xác định như sau: (3.10) trong đó i (i=0,1,,P-1), ký hiệu cho mẫu m trong miền thời gian của ký hiệu điều chế thông thường thứ i trong khối P ký hiệu được phát tại đầu ra cuả kênh, k (k là một số nguyên nằm trong khỏang từ -¥ đến ¥) là khối thứ k tương ứng; là giá trị phức của tín hiệu thu trong miền tần số trong khối ký hiệu k; m (m=0,1,,N-1) là mẫu thứ m của tín hiệu được lấy mẫu trong miền thời gian với thời gian lấy mẫu Ts=TFFT/N tương ứng với tần số lấy mẫu fs= N/TFFT. Tín hiệu đầu ra bộ biến đổi nối tiếp vào song song sẽ là chuỗi nối tiếp các ký hiệu thu của khối k có thể được biểu diễn ở dạng vectơ sau: (3.11) Tổng quát ta có thể biểu diễn toàn bộ các bước xử lý tín hiệu của một hệ thống thông tin OFDM với các tín hiệu ở dạng vectơ như trên hình 3.6. Hình 3.6. Hệ thống thông tin OFDM băng gốc với các tín hiệu ở dạng vectơ. Truyền dẫn OFDM có thể được biễu diễn trong không gian hai chiều: tần số- thời gian như trên hình 3.7. Hình 3.7. Biểu diễn tín hiệu truyền dẫn OFDM trong không gian hai chiều (tần số-thời gian) 3.3. ƯỚC TÍNH KÊNH VÀ CÁC KÝ HIỆU THAM KHẢO Kênh OFDM bao gồm tổ hợp điều chế OFDM (xử lý IFFT), kênh vô tuyến tán thời và giải điều chế OFDM (xử lý FFT) được mô tả ở dạng kênh miền tần số trên hình 3.8. Nếu coi rằng CP đủ lớn ( khi này tích chập kênh vô tuyến tán thời trong khoảng thời gian lấy tích phân TFFT của bộ giải điều chế có thể coi là tích chập dịch vòng tuyến tính), thì các nhánh kênh miền tần số H0,, HP-1 có thể được rút ra trực tiếp từ các đáp ứng kênh xung kim như trên hình 3.8 (hình vẽ phía dưới). Hình 3.8. Mô hình kênh OFDM trong miền tần số Để khôi phục lại ký hiệu phát cho quá trình xử lý tiếp theo (chẳng hạn tách ký hiệu số liệu và giải mã kênh), máy thu phải nhân với phức liên hợp của Hi: (hình 3.9). Quá trình này thường được gọi là cân bằng một nhánh và được áp dụng cho từng sóng mang con được thu. Để có thể thực hiện điều này, máy thu phải ước tính các nhánh kênh miền tần số H0,H1,,HP-1. Hình 3.9. Mô hình kênh phát thu OFDM miền tần số với bộ cân bằng một nhánh Các nhánh kênh miền tần số có thể được ước tính gián tiếp bằng cách trước hết ước tính đáp ứng kênh xung kim sau đó tính toán Hk. Tuy nhiên phương pháp nhanh hơn là ước tính các nhánh kênh miền tần số trực tiếp. Trong trường hợp này hệ thống chèn các ký hiệu tham khảo (còn được gọi là các ký hiệu hoa tiêu) tại các khoảng thời gian quy định trong lưới thời gian tần số của OFDM (hình 3.10). Do biết trước được các ký hiệu tham khảo này nên máy thu có thể ước tính kênh miền tần số xung quanh vị trí ký hiệu tham khảo. Các ký hiệu tham khảo phải có mật độ đủ lớn cả trong miền thời gian và miền tần số để có thể đảm bảo các ước tính kênh cho toàn bộ lưới thời gian tần số ngay cả trong trường hợp các kênh vô tuyến bị phađinh chọn lọc tần số và thời gian cao. Hình 3.10. Các ký hiệu tham khảo trên trục thời gian tần số MÃ HÓA KÊNH VÀ PHÂN TẬP TẦN SỐ TRONG TRUYỀN DẪN OFDM Chất lượng kênh vô tuyến bị phađing chọn lọc tần số luôn luôn thay đổi trong miền tần số. Hình 3.11a và b cho thấy sự phụ thuộc của chất lượng kênh vô tuyến (công suất tín hiệu thu hoặc tỷ số tín hiệu trên tạp âm) vào tần số cho trường hợp đơn sóng mang băng rộng (WCDMA chẳng hạn) (hình 3.11a) và đa sóng mang (OFDM) (hình 3.11b). Trong trường hợp truyền dẫn đơn sóng mang, mỗi ký hiệu điều chế được truyền trên một băng thông rộng, trong đó do ảnh hưởng của pha đinh chọn lọc tần số băng thông này có thể bao gồm cả vùng tần số có chất lượng truyền dẫn cao và vùng tần số có chất lượng truyền dẫn thấp. Việc truyền dẫn thông tin trên một băng tần rộng gồm nhiều dải băng với chất lượng khác nhau này đựơc gọi là phân tập tần số. Trái lại trong trường hợp OFDM, mỗi ký hiệu chỉ được truyền trên một băng thông hẹp. Vì thế một số ký hiệu có thể rơi vào vùng tần số có chất lượng kênh rất thấp. Vì thế từng ký hiệu riêng lẻ thông thường sẽ không nhận được phân tập tần số ngay cả khi kênh mang tính chọn lọc tần số cao. Kết quả là tỷ lệ lỗi bit cơ sở của truyền dẫn OFDM trên kênh chọn lọc tần số tương đối kém và kém hơn nhiều so với tỷ số lỗi bit cơ sở trong trường hợp truyền dẫn đơn sóng mang băng rộng. Tuy nhiên trong thực tế mã hóa kênh được sử dụng trong hầu hết các hệ thống thông tin số nhất là trong trường hợp thông tin di động. Trong mã hóa kênh mỗi bit thông tin được truyền phân tán trên nhiều bit mã. Nếu sau đó các bit mã này thông qua các ký hiệu điều chế được sắp xếp lên các sóng mang con và các sóng mang con này được phân bố hợp lý trên toàn bộ băng thông truyền dẫn của tín hiệu OFDM (hình 3.11c), thì mỗi bit thông tin sẽ nhận được phân tập tần số (nghĩa là mỗi bit này được truyền trên các băng tần có chất lượng khác nhau của kênh) mặc dù các sóng mang con và cả các bit mã không nhận được phân tập tần số. Phân bố các bit mã trong miền tần số như trên hình 3.11c đôi khi đựơc gọi là đan xen tần số. Đan xen tần số trong trường hợp này giống như đan xen trong miền thời gian được sử dụng kết hợp với mã hóa kênh để chống phađinh thay đổi theo thời gian. Hình 3.11. Giải thích vai trò của mã hóa kênh trong OFDM: Mã hóa kênh kết hợp với đan xen tần số để cung cấp phân tập tần số cho truyền dẫn OFDM Như vậy, tương phản với truyền dẫn đơn sóng mang băng rộng, mã hóa kênh (kết hợp với đan xen tần số) là khâu quan trọng để truyền dẫn OFDM nhận được ích lợi từ phân tập tần số trong kênh chọn lọc tần số. Vì mã hóa kênh thường được sử dụng trong thông tin di động nên đây không phải là nhược điểm quá nghiêm trọng của OFDM, ngoài ra cũng cần nhấn mạnh rằng ngay cả khi tỷ lệ mã khá cao hệ thống vẫn nhận được một lượng phân tập tần số sẵn có. LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ OFDM CƠ SỞ Để sử dụng OFDM cho truyền dẫn trong thông tin dộng, cần lựa chọn các thông số cơ sở dưới đây: Khoảng cách giữa các sóng mang con Df Số sóng mang con N cùng với khoảng cách giữa sóng mang con quyết định toàn bộ băng thông truyền dẫn của tín hiệu OFDM Độ dài CP: TCP. Cùng với khoảng cách giữa các sóng mang Df=1/TFFT, TCP quyết định độ dài ký hiệu OFDM: T=TCP+TFFT, hay tốc độ ký hiệu OFDM 3.5.1. Khoảng cách giữa các sóng mang con của OFDM Tồn tại hai tiêu chí cần cân nhắc trong việc chọn sóng mang con: Khoảng cách giữa các sóng mang con càng nhỏ càng tốt (TFFT càng lớn càng tốt) đê giảm thiểu tỷ lệ chi phí cho CP: TCP/(TFFT+TCP) Khoảng cách giữa các sóng mang con quá nhỏ sẽ tăng sự nhạy cảm của truyền dẫn OFDM đối với trải Doppler Khi truyền qua kênh phađinh vô tuyến, do trải Doppler lớn, kênh có thể thay đổi đáng kể trong đoạn lấy tương quan TFFT dẫn đến trực giao giữa các sóng mang bị mất và nhiễu giữa các sóng mang. Trong thực tế, đại lượng nhiễu giữa các sóng mang có thể chấp nhận rất lớn tùy thuộc vào dịch vụ cần cung cấp và mức độ tín hiệu thu chịu được tạp âm và các nhân tố gây giảm cấp khác. Chẳng hạn tại biên của một ô lớn tỷ số tín hiệu trên tạp âm cộng nhiễu có thể khá thấp khi tốc độ số liệu thấp. Vì thế một lượng nhỏ nhiễu bổ sung giữa các sóng mang con do trải Doppler có thể bỏ qua. Tuy nhiên trong các trường hợp tỷ số tạp âm cộng nhiễu cao chẳng hạn trong các ô nhỏ hay tại vị trí gần BS, khi cần cung cấp các tốc độ số liệu cao, cùng một lượng nhiễu giữa các sóng mang con như trên cũng có thể gây ảnh hưởng xấu hơn nhiều. Cần lưu ý rằng ngoài trải Doppler, nhiễu giữa các sóng mang con cũng xẩy ra do hoạt động không chính xác của máy phát và máy thu như: các sai số tần số và tạp âm pha. Số lượng các sóng mang con Sau khi đã chọn được khoảng cách giữa các sóng mang con theo môi trường (dựa trên cân nhắc giữa trải Doppler và tán thời), số lượng các sóng mang con được xác định dựa trên băng thông khả dụng và phát xạ ngoài băng. Độ rộng băng tần cơ sở của tín hiệu OFDM bằng P.Df, nghĩa là số sóng mang con nhân với khoảng cách giữa các sóng mang con. Tuy nhiên phổ của tín hiệu OFDM cơ sở giảm rất chậm bên ngoài độ rộng băng tần OFDM cơ sở (hình 3.12). Lý do gây ra phát xạ ngoài băng lớn là việc sử dụng tạo dạng xung chữ nhật dẫn đến các búp sóng bên giảm tương đối chậm. Tuy nhiên trong thực tế lọc hoặc tạo cửa sổ miền thời gian được sử dụng để loại bỏ phần lớn các phát xạ ngoài băng của OFDM. Trong thực tế cần dành 10% băng tần cho băng bảo vệ đối với tín hiệu OFDM. Chẳng hạn nếu băng thông khả dụng là 5MHz thì độ rộng băng tần OFDM P.Df chỉ có thể vào khoảng 4,5MHz. Giả sử LTE sử dụng khoảng cách giữa các sóng mang là 15kHz, thì điều này tương đương với vào khỏang 300 sóng mang con trong 5MHz. Hình 3.12. Phổ của tín hiệu OFDM cơ sở 5MHz. Độ dài CP Về nguyên tắc, độ dài CP TCP phải bao phủ được độ dài cực đại của tán thời dự tính có thể xẩy ra. Tuy nhiên tăng độ dài CP mà không giảm Df dẫn đến tăng chi phí công suất cũng như băng thông. Mất công suất dẫn đến kích thước ô giảm và hệ thống bị hạn chế nhiều hơn bởi công suất, vì thế cần có sự cân đối giữa mất công suất cho CP và thiệt hại tín hiệu do tán thời không được CP bao phủ hết. Ngoài ra mặc dù khi kích thước ô tăng tán thời tăng, nhưng khi kích thước ô vượt quá một giá trị nào đó cũng không nên tăng TCP, vì mất công suất có thể gây ảnh hưởng xấu lên tín hiệu nhiều hơn ảnh hưởng của tán thời do không được phủ hết bởi CP. Một lý do để có thể phải sử dụng TCP dài hơn liên quan đến trường hợp truyền dẫn đa ô với việc sử dụng SFN (Single-Frequency Network) mà sẽ xét trong phần sau. Như vậy để tối ưu hiệu năng đối với các môi trường khác nhau, một số hệ thống OFDM hỗ trợ nhiều độ dài CP. Các độ dài CP khác nhau này có thể được sử dụng trong các trường hợp sau: CP ngắn hơn trong các môi trường ô nhỏ để giảm thiểu chi phí cho CP CP dài hơn trong các môi trường có tán thời rất lớ