Hệ thống thông tin viễn thông

Hệ thống thông tin viễn thông

L IăNịIăĐ U δĩnhăv c c a h th ng không dây ngày m r ng phát triển đưătr thƠnhăăch ngătrìnhăchu n c a ngành k thu tăđi n t i tru ngăđ i h c Cu n sách s c n thi t c aăsinhăviênăđ i h c mà ham thích vi c nghiên cứu khoa h c k thu t c a truyền thông vô n V iăquanăđiểm m căđíchăc a cu năsáchălƠăđể d y cho sinh viên tr ngăđ i h c cách cung c p cơng c phân tích, ki n thức v tălỦăc ă b n, lý thuy t truyền thông nh ng v năđề c n thi t khác Quyển sách d a c a khóa h cămƠătơiăđưăh c t iătr ng đ i h c Drexel Các sinh viên tham gia l p h c d a quyểnăsáchănƠyăđưă ph i h c qua khóa gi i thi u bi n ng u nhiên/xác su t k thu t điều ch Nh ng khóa h cănƠyăđ ợc dành choăsinhăviênănĕmăk cu i c a ngành k thu tăđi n t i h u h tăcácătr ng vi năđ i h c.ăĐ i v i nh ng sinhăviênămƠăch aăcoăquenăv i nh ng ch đề s đ ợc b xung ph n ph l c Nhằm m căđíchăc aăsinhăviênăvƠăng iăđ c cu i mỗiăch ngăđều có ph n t ng hợp Và ph n t ng hợpănƠyăthìăđơyăđ chi ti t cho sinh viên ph năh ng d năđể sinh d hiểuăh năkhiăđ c l i Từ ch ngăβ-6 có nh ng t păđưăđ ợc làm cách sử d ng Matlab Nh ng ph n nh n m nhăh năvề ki n thức cho phép sinh viên luy n t p lý thuy n cũngănh ăk thu tăđ ợc sử d ng h th ngăthôngătinădiăđ ng không dây bằngăcáchăthayăđ i thông s xem xét s thayăđ i k t qu tín hi u, d ng sóng nh ngăđặc n khác c a tín hi u không dây Nh ng t p c ăb n t p trung giúp cho sinh viên ti p thu nh ng gi ng bằngăph ngăphápăt ngătác.ăσh ngăbƠiătoánănƠyăcũngăminhăh a cách mà h th ngădiăđ ng ho tăđ ng, mang l i s c thái s tinh t c a h th ng Từ ch ngăβ-θăcũngăbaoăg m nh ng ví d dùngăđể minh h a nh ng ki n thức nềnăđưăđ ợc th o lu n Nh ng ví d ch y u tính tốn phân tích Tính tồn di n c a nh ng cu n sách cho phép sinh viên nh ng ng iăđ c vừa nghiên cứu tìm tịi nh ng ch đề cu n sách Ch ngă1ăcungăc p t ng quan kh o sát ng n g n nh ng đặcăđiểm c a h th ng không dây khác th c t Ch ngăβăgi i thi u cho sinh viên nh ng v năđề c ăb n truyền d n không dây Ch ngăγăbaoăquátăvề nh ng ch đề điều ch gi iăđiều ch h th ng không dây Ch ngăζăkháiăquátăvề nh ng khía c nh c a thông tin không dây t Ch ngăηă nhăh bào ng c a nhi uăđaăđ ng h th ng thong tin không dây Ch ngăθăcácăk thu tăđaătruyăc p h th ng không dây CH σGă1 T NG QUAN V L CH S C A H TH NG KHÔNG DÂY 1.0 T NG QUAN L ch sử phát triển c aăthơngătinădiăđ ng m t q trình dài Chúng ta l n theo d u v t c a nh ng h th ngăkhôngădơyăx aănh t c aăquơnăđ i, cứu h a c nh sát Nh ng trang thi t b đ ợc sử d ng su t th i kỳ nƠyăt ngăđ i hoành tráng; q trình liên l călƠăđ năcơngăvƠătheoăsauăđóălƠă cáiămƠăng i ta g i h th ngăđi n tho iădiăđ ng c i ti n (IMTS), sử d ng hình thức truyền d li u song cơng B i s l ợng c a kênh truyền mà h th ngăIεTSăkhôngăđ để cung c p d ch v cho khách hàng c n truy c p Tình tr ngănƠyăkhơngăđ ợc c i thi năchoăđ n khái ni m h th ng t bƠoăđ ợc phát triển Mặc d u k thu t t bƠoăđ ợc b tăđ u v i h th ng t ngăt nh ng nhà cung c păđi n tho iădiăđ ngăđưăgi i thi u k thu t m i k t hợp v i k thu t s làm cho bao ph khu v c đ a lý r ng cung c păđ ng truyền v i s l ợng l điểm s phát triển di n th yătr B c M i dung T i th i Châu Âu Nh t B năcũngă căđ ợc s phát triển c a công ngh m iănƠyătheoăđúngăchu n c a di đ ng h th ngăkhơngădơy.ăChínhăđiềuănƠyăđưăgiúpăcungăc păđ ợc d ch v n tho iădiăđ ng v i s l ợngătĕngăkhôngăngừng σh ngădoăcóăniều chu n c nh tranh trrongăn c M cũngănh ătrênătoƠnă th gi i kèm v i yêu c u ch tăl ợng t tăh năc a m t chu n so v i chu n khác n nh ngăng i dùng khó l a ch n m t cáh khơn ngoan Mặc dù có nhi6u2 chu n t n t i M ,nh ngă châu Âu dã nâng lên thành m t chu n nh t chu n n yăđưăđ ợc sử d ng b i ph n l i c a th gi i Th t c n thi t cho hiểu s phát trỉn t nhiên c a nh ng h th ng nh ng chu nănƠyăđể dánăgiáăđ yăđ chúngătaăđangă đơu,ătừ đơuă đ n,vƠăchúngătaăđưăđiăđ ợcăđ năđơuăngày hơm Chúng ta s nhìn ng n g n trình phát triển s triển khai c a nh ng h th ng t bào th gi i b tăđ uălƠă ăB c M 1.1 H th ng t bào B c Mỹ Có m t vài h th ng t bào ho tăđ ng M Chúng bao g m AMPS ADCS d a Interim standard 54(IS54) Interim standard 95(IS95) ụăt ng thơng tin t bƠoăđ ợc hình thành phát triển phịng thí nghi măAT&TăBellăđóălƠăb c kh iăđ u quan tr ng mà gi đơyăchúngătaă xem k nguyên m i c a thông tin không dây,v i ý t ng phân vùng đ a lý thành cá t bào tái sử d ng liên t c kênh truyền.ĐiềuănƠyăđ ợc minh h a v i vi cădungăl ợngăđ ng truyềnătĕngăr t l n Nh n thức c u trúc t bƠoăđ ợc minh h a hình 1.1 , nh ng khu v c s m màu sử d ng tái sử d ng t n s Cho dù không thêm kênh truyền l i v n tĕngădungăl ợng cho pháp thuê bao di chuyển d dàng từ vùng sang vùng khác tr thành mà g i thuê bao di đ ngă.Điều yêu c u nh t đơyălƠăkho ng cách gi a vùng cho mức tín hi u y u kênh truyền xa v nđénăđ ợcăng i dùng b t kỳ kênh truyền cho sẵn nào.Vi c tái sử d ng kênh truyềnăđ ợcăxax1ăđ nh b i g i can nhi u,gây b i khu v c sử d ng chung t n s HÌNH 1.1 Các ký t khác đápăứng cho kênh radio khác Vùng có bóng sử d ngăchungăkênhăradio.ăĐơyălƠăm u hình b y cell tái sử d ng t n s D a nh n thức t bƠoă,AεPSăđ ợcăđề ngh M nĕmă 1983,hai nhà cung c p chia d i ph có sẵnătrongăth ngăm i cho bên.Truyền song công tức kh nĕngăvừa truyền nh n cu c g i b ng cách chia ph làm hai ,m t d iăđể truyền d iăkiaăđể nh n.Mỗi kênh radio tr i 30khz dùng cho m t kênh tho iăđ nă.Thôngătinăhaiăchiềuăđ t đ ợc thông qua nh ng d i 30khz mỗiăh ng.Ho tăđ ng song công sử d ng hai d iăđ ngăcơngăăđ ợc trình bày hình 1.2 Chú ý h th ng ho t đo ng ch đ t ngăt ,sử d ng d ngăđiều ch t ngăt đ năcử nh ăFεă dùng cho truyền tín hi u tho iă.σh ăchúngătaăth y sau b n thân h th ng t ng t t ngăthíchăkémătrongăvi c cung c păcácăđặcătr ngăc aăđiênătho i s ,nh ăláătinănh n tho i cu c g i gi a t chức v i H th ng t ngăt cũngăti m c n d n gi i h n c a dungăl ợng kênh truyền có sẵn v n b t k p s phát triển c a h th ngădiăđ ng HÌNH 1.2 Nh n thức c a AMPS h th ngăt ngăt sử d ng FDMA.V i mỗiăng i sử d ng có kênh truyền 30 KHz, m tăđể thu m t để phát V i kho ng cách 45 MHz Để v ợt qua s thi u h t c a h th ng t bào sẵn có,d ch v s M đ ợc thành l pănĕmă1991.S l a ch năđể gi i thi u cu c cách l ng s đóălƠă cơng ngh truy c p phân chia theo th i gian TDMA d ng kênh radio đ ợc ph n thành d i ghép phân chia theo s l ợngăng i dùng.Mỗi khách hang sử d ng m t khe th iăgianăđ ợc phân cho choăbĕngăthôngăc aăkênhăradioăđ ợcăchiaăđều cho t t c ng i dùng trog m t nhóm,nh ă hình 1.3 K thu t s cũngăt ngăthíchăt nhiên v i s phát triển c a tr m m ng thông tin s HÌNH 1.3 Nh n thức TDMA Ba ng i sử d ng chia s m t kênh radio mỗiăng i sử d ngăbĕngăthôngăt i m t th iăđiểm khác Chu n USDC cho phép nhà cung c p d ch v t bào d n hòa vào d ch v m i từ h th ngăt ngăt Điều vìăbĕngăthơngăc a kênh radio h th ngăt ng t vƠăbĕngăthôngăc a kênh radio nhau.Thay m t kênh tho i cho kênh radio,USDC cho phép ba kênh tho i chia s m t kênh radio sử d ngăTDεA.USDCăcũngăgi d ch v truyền song công c a AMPS bằngăcáchăchiaăhaiăh ng truyền d i t n 45Mhz D ngăđiều ch USDC   DQPSK hình thứcăđaătruyăc p TDMA.Phân chia theo th i gian v i d ng gi ngănh ă AMPS.Vi c sử d ng có h u qu điều ch s v i mã hóa tho iăđưălƠmăchoăcơngăngh lƠmătĕngăădungăl ợng có sẵn USDC so v i h th ngăt ngăt AMPS.V i nhiều cách mã hóa tho i ti n b cơng ngh cung c p kênh tho iătrênă1ăđ ng truyền 30khz.K thu t s cung c p m t s thu n lợi so v i k thu tăt ngăt truyền th ng: -Linh ho t truyền tín hi u,tho i,và d li u tr n -Tĕngădungăl ợng từ vi c mã hóa hi u qu tho i -Gi mănĕngăl ợngăphátăvƠădoăđóăpinăs lơuăh n -Có thể mã hóa s cho m căđíchăriêngăt -D dàng th c hi n nh ng trình b tătayănh ălƠătrợ giúp b t tay di đ ng -M t b thu phát điều ph i nhiềuăng i dùng chia s m t kênh radio - δƠmăđ năgi n b d n kênh kênh thu kênh nh năđưăđ ợc s p x p Các h th ng s khácăđ aăraăg năđơyăd aătrênămưăhóaăđaătruyăc p CDMA h th ng t t c ng i dùng chia m t kênh radio nh ngă sử d ng mã khác nhau.Tín hi u tho iăđ ợc s hóaăđ ợc tr i sử d ng m t mã dài(chuỗi gi ng uănhiên)lƠmătĕngăbĕngăthơngălênă1.βηεhz.Trongăkhiă AMPS h th ng nềnăISηζăcóădungăl ợng cứng gi i h n ,h th ng CDMA(IS95) cho phép ngày nhiềuăng i chia s dãi ph Khi s l ợng ng i sử d ngătĕng,canănhi u s tĕng,nh ngăng iădùngăkhơngăquayăđi.B i m tăng i sử d ng m t kênh truye6b2 không c n thi t,điều mà r t quan trong h th ng AMPS IS54.Hình thứcănƠyăcũngăchoăphépătruyền c i t căđ khác Cơng ngh làm gi m nhi uăđaăđ ng sử d ng b thu RAKE Trong lúc AMPS ho tăđ ng xung quanh 900Mhz h th ng s g m Tdma CDMA ho tăđ ng d i PCS kho ng 1900Mhz Nh ng h th ng không ph i h th ng nh t B c M M t s côngătyăcũngăcungăc p d ch v GSM d i t n 1900Mhz.GSM h th ng PAσăChơuăÂuă,đ ợc sử d ng h u h t châu Á châu Úc.GSM s đ ợc th o lu n ph n ti p 1.2 H th ng t bào PAN châu Âu Trong lúc nh ng nhà cung c p B c M đangăc g ngăđể c i thi n kh nĕngăc aămìnhăđể cung c p d ch v t tăh nă,dungăl ợng l năh năthìăChơuăÂuă đưăti n m tăb cădƠiătrongăắcu c cahc1 m ng s ”ătrongăthôngătinădiă đ ng.Nhiềuăn c khác ChơuăÂuăđangăsử d ng nh ng h th ng chu năhơngăt ngăthíchăv iănhauăvƠăđangănỗ l c để bi n hành m t chu n đ ngăth ng nh t toàn Châu Âu.k t qu c a nỗ l c s raăđ i c a h th ngăPAσăChơuăÂuămƠăđ ợc bi tăđ n GSM,d aăhoƠnătoƠnăvƠoăđ nh d ng s H th ngănƠyăđ ợc d ki n cung c p h th ngădungăl ợngăđ ng mà h thθng1ăt ngăt tr căkiaăkhơngăcóăđ ợc.σóăđ ợcămongăđợi s mang l i giá r h năvƠăhi u quà sử d ngăbĕngăthơngăcaoăh năh th ngăt ngăt GSεăkênhăradioăcóăbĕngăthơngăβ00khzăthìăđ ợc chia th i gan cho 8ăng i dùng.V iătámăng i dùng méo dng5 xung d x y bong m l a ch n t n s S xu ng c p gi măđ ợc cahc1 nh y t n s th c hi n b i GSM.D ngăđiều ch đ ợc sử d ng m t d ng bi năđi u c aăđiều ch t n s -s đ ợc g iălƠăGεSK.Điều cho phép sử d ng h th ng khu chăđ i phi n r tiềnăđiều khiển tay,gi măkíchăth c giáăthƠnhăđ năv Mặc d uăỦăt ngăăbanăđ u ho tăđ ng d i t nă900εhz,đ nh d ng bây gi đưăt ngăthíchăv iă1800εhz,đ ợc bi tănh ălƠăhêăth ng DCS 1800 (digital Communication 180) 1.3 H ăth ngăt ăbƠoăTháiăBìnhăD ng(PDC) PDCăđ ợc bi tăđ nălƠăJapeneseăDigitalăCellular(JDC)systemthiβăt ngă t c ăb n v i USDC yêu c u cho d i t n th pătrongăbĕngăthôngă kênhăradioă,thayăvìăbĕngăthơngăγ0khzăJDCăsử d ngăbĕngăthơngălƠăβηkhzăchoă kênh thoai sử d ngăcũngăkhơngăkhác so v i USDC 1.4 H th ngăthôngătinădiăđ ng t ng qt/h th ngăthơngătinădiăđ ng qu c t 2000(IMT2000) Có nh ng n l căđưăđ ợc th c hi năđể thi t k h thôngăthôngătinăđể cung c păđ ng truy c p t ngăqtăđ i c i d ch v khơngădơyăcóădungăl ợng đ ngăđể phát thu m t d i r ng d ch v bao g m c đaăph ngă ti n.K t qu c a nh ng n l c s phát triển song song c a k tu t B c M nhiềuăn c th gi i v i ph n m đ u tri n khai c a CDMA2000 B c M Wide Band CDMA ph n l i c a th gi i Dặcăđiểm m u ch t c a nh ng h th ng kh nĕngătruyền d li u v i t căđ khác v i nh ngăsongămangăkhácănhauăvƠăbĕngăthôngăkhácă nhau(ăbĕngăhẹpăh năđ i v i CDMA2000 so v iăbĕngăr ngăh nă WCDMA)nh ng h th ng ho tăđ ng m iăn iătrongănhƠăcũngănh ă ngồi tr i mơiătr ngăđ ng c ngănh ătĩnhă,ho tăđ ng t n s 1,9-2Ghz 1.5 Các thành ph n c a h th ng t bào Các h th ng t bào cho dù B c M ,ăChơuăÂuăhayăTháiăBìnhăD ngă có nh ng thành ph năchungăc ăb n Nh ng thành ph n c n thi t c a b t kỳ h th ng t bào tr mădiăđ ng, tr m g c trung tâm chuyển m ch diăđ ng M t tr m di d ngăth ngăđ ợcăđề c păđ nănh ălƠăm tăđ năv di đ ng (MU), m tăđ năv di chuyểnăđ ợc (PU) m t máy c m tay M t trung tâm chuyển m chădiăđ ngă(εSC)ăth ngăđ ợcăđề c p m tăvĕnăphòngăchuyển m chăđi n tho iădiăđ ng (MTSO) M tăđ năv diăđ ngăđ ợc mang b i m t thuê bao, c m từ ắmobile”ăđ ợc dùngăđể th bao khơng c n ph iăđứng n M tănhómăcácăđ năv diăđ ngăđ ợc sử d ng ngày h th ng s t bào trình bày hình 1.4 Anten nh n tín hi u từ tr m g c phát tín hi u từ thuê bao M tăđ năv điển hình có m t b tách lu ngăđể tách thành t n s phát thu M t nhóm b tách lu ngăđ ợc trình bày hình 1.5 B tách lu n tách hai d i t n khác m t d i t n phát m t d i t n thu HÌNH 1.4 M tăđ năv diăđ ng HÌNH 1.5 M t b tách lu ng Dùng hai b l căđể tách kênh M t tr m g c m tăđ năv c đ nh h th ng t bào mà giao ti p v iăđ n v diăđ ng khn kh m t t bƠo.ăσóăđ ợcăđặt trung tâm bìa c a t bào có m tăantenăphátăvƠăthuăđ ợc g n m t tháp M t tr m g căđiểnăhìnhăđ ợc trình bày hình 1.6 Chú ý m t anten thu thứ haiăđ ợcăthêmăvƠoăđể cung c p s đaăd ng (kh nĕngănh n nhiều b n khác c a m t tín hi u,ăđiều làm gi m hi u ứng nhi uăđaă đ ng) Tr m g c th c hi n chứcănĕngăliênăk t gi a m tăđ năv diăđ ng v i MSC cung c p k t n iăđ n h th ng chuyển m chăđi n tho i công c ng (PSTN) Chú ý m t MSC s làm vi c v i m t s tr m g c.ăĐiều đ ợc trình bày hình 1.7 HÌNH 1.6 M t lo i tr m g c ph i gửi l i tin nh năcũngăcóănghĩaălƠănóăcóăthể đ ợc xây d ng th i gian ch h th ng ,và làm cho khung ARQ thích hợpăh năchoăh th ng vơ năvƠădiăđ ngăn iămƠă đóăvi c truyềnăthơngătină,nh ăm t cu c đƠmătho iăđangădiển chu n th i gian th c Mặc khác ,các khung ARQ có ích d li uăđ ợc truyền gi aăcácămáyătínhăvƠăítăh năhayăkhơngă gây h iăđ ợc làm b i m t s tr vi c thu vi c truyền l i c n thi t Hình B.3.8 M t b mã hóa ch păđặcătr ng.ε t bit d li u (k=1) vào ghi,và bit(n=2) d li uăđ ợcăđ tăđ ợc.Chiều dài ràng bu c K đóăcũngăcóăm t s khung lai sử d ng c h th ng FEC ARQ S xen k :Lỗi vi c truyền d n x y m t cách ng u nhiên kh i tín hi u.σh ăđưăth o lu n từ tr c,nhóm lỗi x y tín hi u b bi n d ng t t d n.Kh nĕngăc aăcácăkhungămưăđể sửa lỗi m t chuỗi lỗi dài b gi i h n.S gi i h n đ ợc t i thiểu b i s xen k d li u.S xen k đ ợc mô t nh ăm t d ng xáo tr n.Xét s di n ti n ti p theo.,Ta phát m t chuỗi d li uădƠiăđể chúngăđ ợcăthu,nh ăđ ợc biểu di n hình B.3.9a máy thu,ta s th y m t chuỗi d li u v i lỗi ng uănhiênănh ăcácălỗi ) nhóm ( Khi chuỗi d li uăthuăđ ợc b xáo tr n,lỗiăđ ợc m r ng nhiềuăh nă hayăítăh năvƠănóăcóăthể d dàng sửa lỗiăchúng.ĐiềuănƠyăđ ợc th y hình B.3.9b.S xen k th ngăđ ợc sử d ng gi a b mã hóa b điều ch máyăphát,nh ăminh h a hình B.3.10 máy thu s xen k l iăđ ợc chèn vào gi a b gi iăđiều ch b gi i mã FEC.S xen k đ ợc th c hi năđ u tiên bằngăcáchăl uătr d li u hai b ng chiều ( hàng c t ).D li uăđ ợcăghiătrongăh ng nằm ngang (các hàng) đ căvƠăphátătrongăh ng d c máy thu,d li u đ ợcăghiăvƠăđ cătrongăph ngăphápăng ợc l i.Q trình t o lỗiănhómăvƠăđ aă chúng vào lỗi bit ng uănhiênănh ăbiểu di n hình B.3.9b Hình B.3.9 Ngun lí xen k đ ợc biểu di n thơng qua ví d m t b xáo tr n (a) Khơngăxáoătr n/s ăxenăk (b)ăXáoătr n/xenăk HìnhăB.γ.10ăC uătrúcăphátăvƠăthuăđ ngănh tăxenăk ăvƠăcácăkhungă FEC (a) Phát (b) Thu B.4ăĐ NGăB :ă Cácăkhungăđiều ch s c n m t b thu k t hợpăđể khôi ph c thông tin mang điăbằngăcáchăđiều ch tín hi u yêu c uămáyăthuăvƠămáyăphátăđ ợcăđ ng b Mặcăkhácăđiều c năđ ợcăt ngăứng nghiêm ngặtă1ăđ n gi a t n s sóng mang pha sóng mang th i gian c a kí t máy thu s t ngă ứngăcácăđ iăl ợng máy phát Cơng vi c k t hợp hồn h oăđ ợc g i đ ng b (Proa 1995,Ande 1999) T n s sóngămangăvƠăphaăđ ng b đ ợc ti n hành th iăđiểm thơngăquaăqătrìnhăđ ng b sóngămangă.Đ ng b c a th iăđiểmăđ u/cu i c a kí t đ ợc ti n hành thơng qua q trình khơi ph c nh păhayăđ ng b kí t B.4.1ăđ ng b sóng mang hay ph c sóng mang: Trong h th ngăđiều ch s dùng b gi iăđiều ch ĕnăkh p máyăthu,điều c n bi t m t cách xác t n s pha c a sóng mang Ví d xét s thu tín hi u BPSK.Tín hi u đ uăvƠoămáyăthuăđ ợc cho b i : (B.4.1) đơyăm(t)=́1ăvƠăn(t)ălƠănhi u tr ng Gauss.Ph c a r(t) không chứa hàm đentaă t n s sóng mang,và đó,giáătr xác c a t n s sóng mang hay pha sóng mang khơng bi t.Khaiăcĕnăc a thơng tin sóng mang ( t n s pha ),tín hi u sóng t iăđ ợc rút g n sinh ra: (B.4.2) Thành ph n thứ hai sóng mang hai l n t n s gócăvƠăpha,điều đ ợc thơng qua m t m chăvịngăkhóaăphaă(Pδδ),đ ợc biểu diển hình B.4.1 Chú ý hình gi ngănh ăhìnhăB.ζ.1ăthìăkhơngăcóăv năđề Tu thành ph năphaăđ ợcănhơnăđơiă,b t kỳ đ b tăđ nh pha (nhi u pha ) s bi n đ ngăphaăcũngăđ ợcănhơnăđơiă.Th m chí thông qua s nhơnăđôiănƠyăcu i cùngăđ ợc quan tâm b chia t n s , s nhơnăđôiănhi u pha s nh h ngăđ n tỉ s tín hi u nhi u PLL, nhăh ngăđ n biểu di n c a nó.Thành ph n nhi u thứ hai sau rút g n v n sinh nhi u nhiều h nă,lƠmăgi m b t tỉ s tín hi u nhi u t ng c ng M ch sóng mang cho M-ary PSK s làm s khác bi tăkhơngăđángă kể Thay m t b rút g n , m t b công sứcăεthăđ ợc sử d ng B chia t n s (b căhai)ăđ ợc thay th m t b chi b căcaoăh nă(b c M) B.4.2ăĐ ng b kí t Để đ ợc b gi iăđiều ch hoàn h o, máy thu s c năđ ợcăđ ng b v i s chuyển ti p s sóng t i.Mặt khác,ta c n bi t v i m t s m u xác tức th i.ĐơyălƠăqătrìnhăđ ng b ký t hay khôi ph căđ nh th i M tăcáchăđ năgi n nh tăđể đ tăđ ợcăđ ng b ký t gửi tin,trong m t s cách ghép kênh,m t tín hi u gi nh p theo c nh tín hi u d li u mang thơng tin HìnhăB.ζ.1ăS ăđ kh i c a vịng khóa pha (PLL) máy thu tín hi u gi nh p đ ợc khơi ph c dùng s táchăkênhăt ng ứng b l c.Th m chí cách ti năhƠnhălƠăđ năgi n hiển nhiên,vi c truyền d n m t tín hi u gi nh p d năđ n lãng phí cơng su t phát b i m t ph n cơng su tăđ ợc sử d ngăđể mang tín hi u gi nh p Có nhiềuăph ngăphápăchứaăđ ng thơngătinăđ nh th i (Proa 1994).Ta xét tóm t t m t k thu t thu n lợiăđặcătínhăđ i xứng c a tín hi u đ u c a b l c thích nghi.Xét m t xung hình ch nh t đ u vào c a b l căthíchănghi,đ ợc biểu di nătrongăhìnhăB.ζ.βa.Đ u c a b l c thích nghi t ng ứng v iăđ u vào xung s có d ngătamăgiác,nh ăhìnhăB.ζ.βb.Xungătamă giácănƠyăđ m b o βăđiểm,s tách bi t b iă∆Tăcũngăkhơngăchínhăxácă bên l y m u tức th iăT,đ iăl ợng giá tr l y m u bằngănhau.Điều có nghĩaălƠăđiểm gi a gi a m u tức th i mà có giá tr s c u t o nênăđúngăm u tức th i.D ngăc ăb n ch y u c a b đ ng b hóaăđ ợc bi t nh ălƠăb đ ng b kí t s m tr Hình B.4.3 biểu di n m tăs ăđ kh i c a b đ ng b ký t s m tr Hình B.4.2 Khái ni m b đ ng b dùng b l c thích nghi.(a) Xung ch nh t điăvƠoăb l căthíchănghi.(b)ăĐ u c a b l c thích nghi v i l y m u lý t ng T,m t m u s m T-∆T,vƠăm t m u tr T+∆T HìnhăB.ζ.γăS ăđ kh i c a b đ ng b s m tr Sử d ng s t ngăt c a b l c thíchănghiă(ch ngăγ),cácăb t ngăquană đ ợc sử d ngănh ăhìnhăB.ζ.γ.Cácăb t ngăquanătíchăphơnătrongăkho ng T,m t b t ngăquanătíchăphơnăs mă∆Tăgiơy,liênăquanăđ nă căl ợng m u tức th i,trong b tíchăphơnăkhácăsauă∆Tăgiơyă căl ợng m u tức th i.S khác bi t gi a hai b t ngăquanăcácăđ iăl ợngăđ uăraăđ ợc l căđể lo i b nhi uăvƠăđ ợc ứng d ng b daoăđ ngăđiều khiểnăđi n áp (VCO).Ph thu c vào d u hi u c a s khác bi t gi aăcácăđ iăl ợng ,xung nh păđ ợcălƠmănhanhăh năhayătr h n.Tínăhi uăđ u c a b VCτăcũngă đ ợc sử d ngăđể cung c păthôngătinăđ nh th i cho b t ngăquan B.5ăDUNGăL NG KÊNH TRUY N TRONG CÁC KÊNH TRUY N FADING TaănhìnăvƠoădungăl ợng kênh truyền cho kênh Gauss ch ngă 3.Tuy nhiên,các k t qu khơng có giá tr s truyền tín hi uăđangădi n kênh fading.Các k t qu c aădungăl ợng kênh truyền c năđ ợc thay đ iăđể tính tốn cho tín hi u t nhiên ng uănhiênăthuăđ ợc b i fading Rayleighă(δeeă1990,Guntă199θă).Dungăl ợng kênh truyền kênh Rayleigh đ ợc tính tốnătheoăph ngăphápăt ngăt cách tính xác su t lỗi trung bình fadingăđ ợc tính tốn TrongăkênhăGauss,dungăl ợngăCă(bit/s)ăđ ợc cho b i: bps (B.5.1) đơyăBălƠăbĕngăthơng.B i fading,tỉ s tín hi u nhi u tr thành m t bi n ng u nhiên phân ph iăhƠmămũ,nh ăđưăth o lu nătrongăch ngăη.σ u biểu di n tỉ s tín hi u nhi u kênh fading,ta vi t l iăph ng trình (B.η.1)ănh ăsau: bps/Hz (B.5.2) ĐơyălƠăbiểu thức cho hi u su t ph Gía tr trung bình c a hi u su t ph đ ợc cho b i: (B.5.3) = đơyă tỉ s tín hi u nhi u trung bình.Hàm pdf c a ,đưăđ ợc choătrongăch ngăη Điều th y nhăh ng c a s phân t p cách thay th v i hàm pdf c a tỉ s tín hi u nhi u c a b điều hợp phân t p.Hi u su t ph sau b điều hợp phân t p , đ ợc cho b i: = (B.5.4) Trongăph ngătrìnhă(B.5.4),ta sử d ng hàm pdf c a hình bao sau b điều hợp phân t pă(ch ngăη).Hi u su t ph đ ợc v đ th nh ăhìnhăB.η.1ăchoă tr ng hợp kênh truyền Gauss,kênh truyền Rayleigh,và m t kênh truyền phân t p M nhánh.Hi u ứng fading hi u su t ph biểu hi n giá tr cu i kênh truyềnălƠăítăh năcácăkênhătruyền Gauss.Sử d ng k thu t phân t p mang l i hi u su t ph kín m t kênh truyềnălỦăt (ví d kênh Gauss) ng Hình B.5.1 Hi u su t ph c a kênh truyền Gauss so sánh v i hiều su t c a kênh Rayleigh có khơng có phân t p B.6 GIAO THOA LIÊN KÝ T VÀ CÁC BI UăĐ M T Khiăcácăxungăđ ợc truyền qua kênh v t lí ,các xung b bi n d ng.S bi n d ngăđ n từ s ki n kênh truyềnăkhơngăcóăbĕngăthơngăvơă đ nh,vƠădoăđóăt t c thành ph n t n s có mặt xung s không c m th yăđ lợi gi ng nhau.S bi n d ng d năđ n s m r ng xung,v iănĕngă l ợng hay thông tin từ xung lân c n x yăraătrongăxungăđangăđ ợc quan sát Hình B.6.1 biểu di n vi c phát xung m t xung b bi n d ng.S m r ng hai c nh xung d năđ n nhi u liên ký t (ISI).M t cách mà cácăđặc tính kênh truyền đ ợc h c thơng qua sử d ngăắăcácăbiểuăđ m t”ă(Sklaă1988,ăHaykăβ001,ăAndeă1999),điều cho phép h c không tr ng hợp méo d ng b i kênh truyền,mà hi u ứng nhi u trongăcácăxungăthuăđ ợc.M t biểuăđ m tălƠăkhơngăcóăcáiăgìănh ngăm t s ch ng ch păđ ng b c a t t c s th c hi n c a tín hi u biểu đ bit.M t biểuăđ m tăđặcătr ngăđ ợc biểu di n hình B.θ.β.σóăđ ợc g iănh ăv y trơng gi ngănh ăm tăng i.M t s đặc tính c a biểuăđ m tăcũngăđ ợc biểu di n HìnhăB.θ.1ăXungăbanăđ u m t d ng méo d ng xung Đ r ng c a m tăđangăm cung c p thông tin kho ng th i gian mà tín hi u thu đ ợc l y m u mã không lỗi từ nhi u liên ký t S cài đặt tin h c hóa c a biểuăđ m tăđ ợc biểu di n hình B.6.3.Hình biểu di n biểuăđ m t cho giá tr c a BT, đơyăBălƠăbĕngăthôngăγădBăc a b l c thông th p T th i kho ng bit.Gía tr th p c a BT biểu di n s thu hẹp c a m t,làm cho khó l y m u.M t nhi uăđ ợc thêm vào,tình hu ng tr nên t i t h n giá tr cao c a BT(=0.5),nó tr nên d dƠngăh năđể l y m u tín hi u,từ m t h uănh ăm hồn tồn Hình B.θ.βăS ăđ c a m t theo thu c tính khác Hình B.6.3 M tăcƠiăđặt máy tính t o biểuăđ m t B.7 HÀM S L I Hàm s lỗi x y k thu t khoa h c ứng d ng ta phân chia v i hàm m tăđ xác su tăGaussăhayăbìnhăth ng.σh ătaăth yătrongăch ngăγ,xácă su t lỗiăth ngăđ ợc biểu di n thành ph n c a hàm s lỗi (Skla 1988) Hàm s lỗi c a u,biểu di n b iăerf(u),đ ợc cho b i tích phân: (B.7.1) Mặt khác,hƠmăliênăquanălƠăhƠmăsaiăbù,erfc(u),đ ợc cho b i: (B.7.2) Hàm lỗi hàm sai bù liên quan v i thông qua: erfc(u) + erf(u)=1 (B.7.3) Biểuăđ Gauss biểu di n kho ngăt ngăứngăđể hƠmăsaiăbùăđ ợc biểu di nănh ăhìnhăB.7.1 M t s đặc tính c a hàm lỗiănh ăsau:ă erf(-u) =- erf(u) (B.7.4) Khi u ti n t i vô cùng,erf(u) ti n t i giá tr đ năv : (B.7.5) Mặtăkhác,hƠmăliênăquanăth hƠmăQ,đ ợc cho b i: (B.7.6) Soăsánhăph (B.7.7) Hoặc (B.7.8) ngăđ ợc sử d ng lý thuy t xác su t ngătrìnhă(B.7.5) (B.7.6),ta vi t: Hình B.7.1 Biểuăđ hàm sai bù CH Đ V Đ SUY GI M VÀ FADING C.1 D I THÔNG PHÙ H P VÀ TH I GIAN K T H P Taăđưăth y m t kênh truyềnădiăđ ng biểu hi n c đ phân tán th i gian t n s Trong phân tán th iăgianăđ ợc gây b i fading l a ch n t n s ,phân tán t n s đ ợc gây b i fading l a ch n th i gian.Cu n dây k t qu từ hi u ứngăđaăđ ng,trong cu i k t qu tr c ti p c a s m r ngăDoppler.Cácăph ngătrìnhăchoăbĕngăthơngăkênhătruyền (biểu di nătrongăđiều ki n k t hợpăbĕngăthôngăc a kênh truyền) th i gian k t hợpăđ ợc suy d dàng từ n iădungăc ăb n c a s t ngăquan M t kênh truyền xét s l a ch n t n s có nhiều thành ph n t n s d năđ n s khác bi t th iăgianăđ n máy thu ch u s khác bi t mức suy gi m.Ta kiểm traătr ng hợpămƠătaăphátăβăơmăđặt sát thông qua m t kênh truyền l a ch n t n s (Kenn 1969).Từ t n s r t chặt,ta s ch u mức suy gi măt ngăt nhau.N uătaătĕngăkho ng cách t n s ,các t n s khác bi t m tăl ợng th iăgianăđ n máy thu thành ch u mức suy gi m khác N u ta phát m t tín hi uăbĕngăr ng thay t n s khác bi t,các t n s c c biên c a ph s ch u mức suy gi m khác nhau.Ta lý lu n d i t n s mà s suy gi m s s t o m t miền t n s mà đóă t t c thành ph n t n s v n hành m tăcáchăđ ng nh t.Mặt khác,ta nói s k t hợp hi n hành qua d iăbĕngănƠy,vƠătaăs nh n d i t n s nh ălƠăd i thông phù hợp c a kênh truyền (Kenn 1969,Stee 1999) Bây gi xétătr ng hợp m t kênh truyềnădiăđ ng,ví d s phát nh n c a m t tín hi u MU chuyểnăđ ng.S chuyểnăđ ng c a ch t dung môi t o hi u ứngăDoppler,vƠăđiều d n t i s thayăđ i đặc tính t n s c a kênh truyền,d năđ năcũngăkhôngănénăxungă(ăs d ch chuyểnăDopplerăd ng)ăhayăđ giãn c a xung( s d ch chuyển Doppler âm).Mặt khác,d ng xung g nănh ăthayăđ i,và ta mơ t hi năt ợng trongăđiều ki n phân tán t n s Điều d năđ n m t s m r ng(hay thu hẹp) c aăbĕngăthơngăc a tín hi uăthuăđ ợc so sánh v iăbĕngăthơngăc a tín hi uăphátăđi.σ uătaăđangăphátăd li u tỉ s r t cao (tín hi uăbĕngăthơngăl n) thơng qua kênh truyền bi n thiên th i gian,s thayăđ iătrongăbĕngăthơngăgơyă b i s d ch chuyển Doppler b quaăđ ợc,và k t qu s không méo d ng.N u tỉ s d li u th p,s thayăđ iătrongăbĕngăthôngăđemăl i b i s d ch chuyển Doppler quan tr ng, nhăh ngăđ năxung.σh ă v y,kho ngăcáchăxungăgiaătĕngă(bĕngăthơngătínăhi u th p),kênh truyền thay đ iănh ăxungăđangăđiăqua,lƠmăméoăd ng tín hi u.T ngăt bĕngăthơngăphùă hợp ,th i gian k t hợp đ ợcăđ nhănghĩaănh ăth i gian mà kênh truyền đ ợc gi thi t s (Jake 1974,Stei 1987) Tuy nhiên,kênh liên l c vô n ng u nhiên,và đóăβăđiều ki n,bĕngăthơngăphùăhợp th i gian k t hợp,đ ợc mô t t t nh t dùng đặc tính th ng kê c a kênh truyền.Taăquanătơmăđ n vi cătìmăcáchăt ngăt đ ng bao t n s khácănhau(ăbĕngăthơngăphùăhợp) th iăđiểm tức th i khác (th i gian k t hợp).Mặt khác,ta ph i bi t cáchăt ngăquanăβă đ ngăbaoăđó,cũngăkhơngătrongămiền t n s hay miền th i gian.H s t ngă quan,các bi n pháp b căt ngăt đ ợc sử d ngăđể tính tốn c bĕngă thơng phù hợp th i gian k t hợp:d i t n s qua kênh truyềnăcóăcácăđặc tínhăt ngăt (hay s ),và kho ng th i gian qua kênh truyềnăcóăcácăđặc tínhăt ngăt (hay s ),t ngăứng.H s t ngăquanăđ ng ,đ ợc cho b i: bao, (C.1.1) lƠăđ ng bao t n s th i gian tức th i ,trong lƠăđ ng th i gian tức th i Trongăph ngătrìnhă(C.1.1), biểu bao t n s di n trung bình th ng kê qua th i gian tr ,hay th i gian x y b i tín hi u đ n máy thu từ máy phát Từ h s t ngăquan,taăc n m u hàm m tăđ xác su t c a th i gian tr c a tín hi u.ĐiềuănƠyăđ ợc l y m u m t cách x p xỉ dùng m t phân b hƠmămũă(Jakeă197ζ,Steeă1999),ầ., (C.1.2) Đ iăl ợng đơy:ă Đ nh nghĩaă s tr m r ng c a kênh truyền,đ ợc cho b i: ,h s t (C.1.3) (C.1.4) ngăquanăđ ợc suy ra: (C.1.5) đơyă hàm Bessel b căđ u tiên.Chú ý s t ngăquanăgi a tín hi u trongăph ngătrìnhă(C.1.η).H s t ngăquană riêng bi t b i ,taăđặt t ns , , là: (C.1.6) H s t ngăquanăt n s đ ợc biểu di n hình C.1.1a.Khi kho ng tĕng,h s t ngăquanăgi m cách t n s Hình C.1.1 HƠmăt ngăquan.(a)ăT ngăquanăt n s (b)ăT ngăquanăth i gian Bĕngăthôngăphùăhợp, đ ợc th c hi năt ngăứng v i m t h s t ngăquană 0.5,d năđ n giá tr : (C.1.7) S l a ch n giá tr t ngăquană0.ηălƠătùyăỦ,vƠăm t vài nhà nghiên cứuăđưă dùng giá tr 0.9.Trongătr ng hợpăkhác,bĕngăthôngăphùăhợp cung c p cho ta m tăph ngăphápăđ nhăl ợng c a kênh truyền t nhiên phân tán S t ngăquanăth i gian đ tăđ ợc bằngăcáchăđặt ph ngătrìnhă(C.1.η)ăvƠăđ ợc biểu di n hình C.1.1b.H s t ngăquană m t tr ngătháiădaoăđ ngăphơnărưănh ăhƠmăth i gian khác bi t.Th i gian k t hợpăđ ợc th c hi năt ngăứng v i m t giá tr h s t ngăquană 0.5,d năđ n: (C.1.8) C.1.1 Phân tán ch ng méo d ng M t h qu c a s lan truyềnăđaăđ ng kênh truyền tr nên phân tán.Mặt khác,kênh truyền tr thành ch n l c t n s M t vài r i lo n hi n có trongăvĕnăch ngăăgi a méo d ngăvƠăphơnătánă(Kennă19θ9,Steeă1999).Để hiểu đ ợc s khác bi tăvƠăt ngăt gi a hi năt ợng,taăxétătr ng hợp ta có tín hi uăx(t),nh ăhìnhăC.1.βa,đ ợc gi i h nănh ăsau: (C.1.9) Taăcũngăgi sử tín hi uăđ ợc gi i h năbĕngăthôngăđ năB/βăđể: (C.1.10) ... không dây Ch ngăγăbaoăquátăvề nh ng ch đề điều ch gi iăđiều ch h th ng khơng dây Ch ngăζăkháiăqtăvề nh ng khía c nh c a thông tin không dây t Ch ngăηă nh? ?h bào ng c a nhi uăđaăđ ng h th ng thong. .. s 1,9-2Ghz 1.5 Các thành ph n c a h th ng t bào Các h th ng t bào cho dù B c M ,ăChơuăÂuăhayăTháiăBìnhăD ngă có nh ng thành ph năchungăc ăb n Nh ng thành ph n c n thi t c a b t kỳ h th ng t bào... thi t l p, yêu c u cu c g i, b tăđ u cu c g i nh ng m căđíchăđiều khiển khác H th ng song cơng: h th ngăchoăphépăđ ng th i thông tin hai chiều H th ng bán song công: cho phép thông tin hai chiều,