LỜI MỞ ĐẦU Nhiễu là một vấn đề rất quan trọng trong thông tin di động, ảnh hưởng đến chất lượng của tín hiệu, khi xử lý tín hiệu và khi truyền tín hiệu, tín hiệu làm gây méo tín hiệu hoặ
Các phép biểu diễn toán học của nhiễu trắng
Về mặt toán học, nguồn nhiễu trắng n(t) có thể mô hình bằng một biến xỏc suất x tuõn theo phõn bố xỏc suất Gaus với giỏ trị kỡ vọng à (giá trị trung bình xác suát) bằng không và độ lệch chuần là 𝜎 2 [1] Điều này có nghĩa là: à := E[x]=0 và 𝜎 2 := E[(x- à)2]
Do kỳ vọng bằng không nên độ lệch chuẩn cũng bằng phương sai của biến ngẫu nhiên x Cụ thể hơn nhiễu trắng có công suất không đổi và là 𝜎 2 Hàm phân bố còn được viết dưới dạng:
Mô hình phân bố này còn được biểu diễn như hình dưới đây:
Hình 3 Hàm phân bố Gauss Ở phõn bố Gauss, thụng số à xỏc định điểm giữa của phõn bố và thông số 𝜎 2 Xác định độ rộng của hàm phân bố.
Về mặt lí thuyết, nhiễu trắng có băng tần vô hạn và công suất nhiễu là đều đặn ở mọi tần số Về mặt thực tế không có hệ nào có băng tần vô hạn mà bị giới hạn ở một băng tần nào đó [1] Do vậy mật độ phổ công suất của nhiễu cũng bị giới hạn như sau:
Hình 4 Mật độ phổ công suất nhiễu Ở hình trên ta giả sử là hệ thống có băng tần giới hạn 𝐵 = 2𝜔𝑔 với chu kì lấy mẫu là t Mật độ phổ công suất của nhiễu như a Hình 4 được viết lại như sau:
0 𝑛ế𝑢 |𝜔| ≥ 𝜔𝑔 Trong đó: ⏀𝑛𝑛(𝑗𝜔) – Hàm mật độ công suất nhiễu
𝜑𝑛𝑛(𝜏) – Hàm tự tương quan của nhiễu
Hàm tự tương quan là biến đổi Fourier của hàm mật độ phổ công suất [1]Công suất của nhiễu có thể tính được bằng cả từ hàm mật độ công suất nhiễu hoặc hàm tự tương quan của nhiễu:
Tỉ số tín hiệu trên tạp âm:
Với: 𝑃𝑆 - công suất tín hiệu có ích
Tỉ số SNR quyết định chất lượng tín hiệu và dung lượng kênh
Sự can thiệp nhiễu trắng đến kênh truyền dẫn, cụ thể hơn là tỷ số công suất tín hiệu trên tạp âm, ảnh hưởng trực tiếp đến thông lượng của kênh và chất lượng tín hiệu thu.
NHIỄU XUYÊN TÍN HIỆU ISI
Khái niệm
Nhiễu trắng là quá trình xác suất có mậ độ phổ công suất phẳng (không đổi) trên toàn bộ dải tần [1]
Hình 1 Đồ thị biểu diễn mâtj độ phổ công suất của nhiễu trắng trên toàn bộ dải tần
Nhiễu trắng là một loại nhiễu có hàm mật độ xác suất tuân theo phân bố Gauss [1] Môi trường truyền dẫn thực tế không chỉ có tác động của hiệu ứng phân tập đa đường và hiệu ứng doppler mà còn có sự tác động của nhiễu trắng như hình dưới Nhiễu trắng có thể do nguồn khác nhau gây ra như do thời tiết, do bộ khuếch đại ở máy thu, do nhiệt độ, hay do chính con người, tín hiệu của máy thu được viết lại như sau: y(t)=x(t)*h(τ)+n(t)
Với n(t) là tác động nhiễu trắng
Hình 2 Môi trường truyền dẫn với sự có mặt của nhiễu trắng
➢ Hiệu ứng Doppler: gây ra do sự chuyển động tương đối giữa máy phát và máy thu, bản chất hiện tượng này là phổ của tín hiệu thu được bị xê lệch đi so với tần số trung tâm một khoảng gọi là tần số Doppler [1]
➢ Hiệu ứng phân tập đa đường: tín hiệu từ anten phát được truyền đến máy thu thông qua nhiều hướng phản xạ hoặc tán xạ khác nhau( dẫn tới: suy giảm cường độ và xoay pha tín hiệu không giống nhau tại các thời điểm các tần số khác nhau) [1]
2 Các phép biểu diễn toán học của nhiễu trắng
Về mặt toán học, nguồn nhiễu trắng n(t) có thể mô hình bằng một biến xỏc suất x tuõn theo phõn bố xỏc suất Gaus với giỏ trị kỡ vọng à (giá trị trung bình xác suát) bằng không và độ lệch chuần là 𝜎 2 [1] Điều này có nghĩa là: à := E[x]=0 và 𝜎 2 := E[(x- à)2]
Do kỳ vọng bằng không nên độ lệch chuẩn cũng bằng phương sai của biến ngẫu nhiên x Cụ thể hơn nhiễu trắng có công suất không đổi và là 𝜎 2 Hàm phân bố còn được viết dưới dạng:
Mô hình phân bố này còn được biểu diễn như hình dưới đây:
Hình 3 Hàm phân bố Gauss Ở phõn bố Gauss, thụng số à xỏc định điểm giữa của phõn bố và thông số 𝜎 2 Xác định độ rộng của hàm phân bố.
Về mặt lí thuyết, nhiễu trắng có băng tần vô hạn và công suất nhiễu là đều đặn ở mọi tần số Về mặt thực tế không có hệ nào có băng tần vô hạn mà bị giới hạn ở một băng tần nào đó [1] Do vậy mật độ phổ công suất của nhiễu cũng bị giới hạn như sau:
Hình 4 Mật độ phổ công suất nhiễu Ở hình trên ta giả sử là hệ thống có băng tần giới hạn 𝐵 = 2𝜔𝑔 với chu kì lấy mẫu là t Mật độ phổ công suất của nhiễu như a Hình 4 được viết lại như sau:
0 𝑛ế𝑢 |𝜔| ≥ 𝜔𝑔 Trong đó: ⏀𝑛𝑛(𝑗𝜔) – Hàm mật độ công suất nhiễu
𝜑𝑛𝑛(𝜏) – Hàm tự tương quan của nhiễu
Hàm tự tương quan là biến đổi Fourier của hàm mật độ phổ công suất [1]Công suất của nhiễu có thể tính được bằng cả từ hàm mật độ công suất nhiễu hoặc hàm tự tương quan của nhiễu:
Tỉ số tín hiệu trên tạp âm:
Với: 𝑃𝑆 - công suất tín hiệu có ích
Tỉ số SNR quyết định chất lượng tín hiệu và dung lượng kênh
Sự can thiệp nhiễu trắng đến kênh truyền dẫn, cụ thể hơn là tỷ số công suất tín hiệu trên tạp âm, ảnh hưởng trực tiếp đến thông lượng của kênh và chất lượng tín hiệu thu
PHẦN II NHIỄU XUYÊN TÍN HIỆU ISI
Trong môi trường truyền dẫn đa đường, nhiễu xuyên ký tự (ISI) gây bởi tín hiệu phản xạ có thời gian trễ khác nhau từ các hướng khác nhau từ phát đến thu là điều không thể tránh khỏi(các xung riêng biệt chồng lên nhau trên miền thời gian ,các xung đến sau gây ảnh hưởng lên xung đến trước) Ảnh hưởng này sẽ làm biến dạng hoàn toàn mẫu tín hiệu khiến bên thu không thể khôi phục lại được tín hiệu gốc ban đầu
Hình 5 Mô hình gây nhiễu
Hình 6 Ví dụ minh họa tín hiệu Input và Output
Nguyên nhân gây nhiễu
Sự không chính xác của thời gian (tín hiệu phản xạ đến chậm hơn đè lên tín hiệu đến trước gây nhiễu) Độ rộng dải tần không đủ
Méo biên độ: Các bộ lọc được sử dụng có đáp ứng xung riêng,do đó đáp ứng tần số của kênh bị ảnh hưởng.Khi mà đặc tuyến tần số của kênh truyền tin lệch khỏi các giả trị chuẩn hoặc các giá trị mong muốn thì sẽ có méo xung.Việc bù các sai lệch đó gọi là cân bằng biên độ Méo pha: Một xung là sự tổng hợp hoặc chồng nhau của các sóng hình sin có biên độ và pha riêng biệt.Nếu các quan hệ pha tương đối của các sóng hình sin đó biến đổi thì sẽ xuất hiện méo pha.Méo pha xuất hiện khi các thành phần tần số có sự khác biệt về độ lệch thời gian trong qua trình truyền dẫn qua môi trường.Các bộ cân bằng độ lệch thời gian thưòng được sử dụng để bù độ lệch và giảm méo pha
3.Các bi n pháp khệ ắc ph c nhi u ISIụ ễ
Trong các hệ thống đơn sóng mang, ISI là một vấn đề khá nan giải Lí do là độ rộng băng tần tỉ lệ nghịch với khoảng thời gian kí hiệu, do vậy, nếu muốn tăng tốc độ truyền dữ liệu trong các hệ thống này, tức là giảm khoảng kí hiệu, vô hình chung đã làm tăng mức trải trễ tương đối Lúc này hệ thống rất nhạy với trải trễ Và việc thêm khoảng bảo vệ khó triệt tiêu hết ISI Để giảm nhiễu xuyên âm người ta phải làm thế nào hạn chế dải thông mà vẫn không gây ra ISI Khi dải thông bị giới hạn, xung sẽ có đỉnh tròn thay vì đỉnh phẳng
Một trong những phương pháp để loại bỏ nhiễu ISI là dùng bộ lọc cos nâng và bộ lọc ngang ép không (phương pháp Nyquist I) 3.1 Bộ lọc cos nâng
Hình 8 Bộ lọc cos nâng
Tín hiệu từ nguồn gồm có M phần tử, song chúng ta hạn chế chỉ khảo sát trường hợp khi các phần tử s (t) của tập tín hiệu chỉ khác nhau i về biên độ, tức là ta sẽ hạn chế chỉ xét hệ thống điều chế biên độ xung PAM Thực tế hệ thống này có thể xem như gán cho mỗi một tin mk một hằng số a mà biên độ của xung đầu ra của bộ tạo xung sẽ được nhân k với nó
Ta hãy giả sử rằng bộ tạo xung cho ra các xung Dirắc tại các thời điểm t=kT Các xung dạng Dirac này, có biên độ thay đổi tuỳ Theo sự s thay đổi các giá trị Mk, qua bộ lọc T(ω) sẽ tới kênh truyền Phần máy thu trên hình 2.2 là máy thu tối ưu, thu lọc phối hợp, mạch quyết định thực hiện lấy mẫu và so ngưỡng Hàm truyền tổng cộng của hệ thống (đặc tính tần số tổng cộng của hệ thống) là tích của hai đặc tính của hai bộ lọc phát và thu C(ω)=T(ω).R(ω) Bây giờ chúng ta sẽ tìm kiếm lớp các đặc tính lọc C(ω) sao cho việc truyền chuỗi tín hiệu qua hệ thống sẽ không có ISI Việc truyền được coi là không có ISI nếu vào thời điểm quyết định tín hiệu lấy mẫu thứ k, chỉ có phản ứng xung của tín hiệu thứ k là khác không còn phản ứng của các tín hiệu khác đều bằng không
Theo định lý Nyquist, độ rộng băng tần truyền dẫn nhỏ nhất để có thể truyền được không méo tín hiệu băng gốc là B=1/2.T Độ rộng băng ở đây có nghĩa là dải tần mà ngoài nó giá trị hàm truyền đồng nhất bằng không Tần số 1/2T được gọi là tần số Nyquist Do vậy chúng ta sẽ xét các đặc tính lọc có độ rộng thông tần tối thiểu là 1/2T (hay π/T tính theo tần số góc).Trước tiên ta hãy xem xét trường hợp C(ω) là đặc tính của bộ lọc thông thấp lý tưởng, tức là đáp tuyến pha của bộ lọc thì tuyến tính còn đáp tuyến biên độ |C(ω)| có dạng:
Bộ lọc lúc này có phanr ứng xung:
Có giá trị cực đại bằng 1 tại t = 0 và có giá trị bằng 0 tại t = kπ/ω0
Gỉa sử rằng đầu vào của bộ lọc lý tưởng này có tín hiệu lối vào bộ lọc T(ω) được cho bởi:
Trong trường hợp này, phản ứng xung đầu ra sẽ không gây nên ISI nếu tần số cắt của bộ lọc là f0=ω0/2π=1/2T
Do đơn giản trong tính toán, hàm số cong dạng cosine thường được sử dụng để phân tích các bộ lọc này Hàm truyền tổng cộng khi đó có dạng:
Hàm truyền liên tục thì có biên độ gợn sóng suy giảm theo luỹ thừa 3 của biến t Do vậy ngay cả khi đồng bộ không lý tưởng thì giá trị của phản ứng xung đầu ra của các bộ lọc này sẽ bị chặn Do đó, ISI sẽ nhỏ ngay cả khi đồng bộ không lý tưởng
Hình 9 Vị trí bộ lọc cân bằng kênh
Theo Hình 9 ta có đáp ứng tần số của toàn hệ thống từ phát đến thu là
Với đáp ứng xung tổng hợp : h0(t)= f -1 [H0(f) ] Để thoả mãn điều kiện không có nhiẽu liên kí hiệu ISI thì
Tần số lấy mẫu tín hiệu bên thu là 1/T Theo đó thì mật độ cân bằng lý tưởng zero ISI đơn giản là một bộ lọc nghịch đảo đáp ứng tần - số của bên phát và kênh truyền Bộ lọc đảo này thường được xấp xỉ bởi một bộ lọc FIR như hình vẽ dưới
Hình 10 Bộ lộc cân bằng kênh Đáp ứng xung của bộ lọc cân bằng kênh là: Đáp ứng tần số tương ứng là:
Vấn đề của bộ lọc đảo chính là lựa chọn các hệ số của bộ lọc sao cho xấp xỉ đượcđiều kiện zero- ISI
Trong môi trường truyền dẫn đa đường, nhiễu xuyên ký tự (ISI) gây bởi tín hiệu phản xạ có thời gian trễ khác nhau từ các hướng khác nhau từ phát đến thu là điều không thể tránh khỏi Ảnh hưởng này sẽ làm biến dạng hoàn toàn mẫu tín hiệu khiến bên thu không thể khôi phục lại được tín hiệu gốc ban đầu Các kỹ thuật sử dụng trải phổ trực tiếp DS CDMA như trong - chuẩn 802.11b rất dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu đa đường vì thời gian trễ có thể vượt quá khoảng thời gian của một ký tự OFDM sử dụng kỹ thuật truyền song song nhiều băng tần con nên kéo dài thời gian truyền một ký tự lê1n nhiều lần Ngoài ra, OFDM còn chèn thêm một khoảng bảo vệ (guard interval
- GI), thường lớn hơn thời gian trễ tối đa của kênh truyền, giữa hai ký tự nên nhiễu ISI có thể bị loại bỏ hoàn toàn.
NHIỄU XUYÊN KÊNH – Interchannel Interference
Định nghĩa
Nhiễu xuyên kênh gây ra do các thiết bị phát trên các kênh liền nhau Nhiễu liên kênh thường xảy ra do tín hiệu truyền trên kênh vô tuyến bị dịch tần gây can nhiễu sang các kênh kề nó Để loại bỏ nhiễu xuyên kênh người ta phải có khoảng bảo vệ (guard band) giữa các dải tần
Hình 11 Nhiễu xuyên kênh giữa 2 sóng mang kề nhau
ICI trong OFDM
Trong OFDM, băng thông truyền được chia thành nhiều kênh nhỏ, và được truyền song song với nhau Do đó, giới hạn của ký tự tăng lên và nhiễu liên ký tự (ISI) gây ra môi trường fading theo thời gian bị loại bỏ Tuy nhiên, với những giới hạn ký tự dài hơn,nhiễu xuyên kênh (ICI) gây ra bởi Doppler ở kênh thông tin di động lại tăng lên phổ của các sóng mang chồng lấn nhưng vẫn trực giao với sóng mang khác Điều này có nghĩa là tại tần số cực đại của phổ mỗi sóng mang thì phổ của các sóng mang khác bằng không Máy thu lấy mẫu các ký tự dữ liệu trên các sóng mang riêng lẻ tại điểm cực đại và điều chế chúng tránh nhiễu từ các sóng mang khác Nhiễu gây ra bởi các dữ liệu trên sóng mang kế cận được xem là nhiễu xuyên kênh (ICI)
Hình 12 Lỗi dịch tần số ICI trong hệ thống OFDM
Nguyên nhân & Tổng kết
ICI sinh ra do sự chồng phổ giữa các sóng mang, gây ra xuyên âm Trong các hệ thống đơn sóng mang, ICI thường xuất hiện ở các hệ thống làm việc tại các dải tần kề nhau Trong các hệ thống này, người ta đưa vào giữa các dải tần làm việc một khoảng phổ bảo vệ nhằm tránh xuyên âm
ICI xảy ra khi kênh đa đường thay đổi trên thời gian ký tự OFDM Dịch Doppler trên mỗi thành phần đa đường gây ra dịch tần số trên mỗi sóng mang, kết quả là mất tính trực giao giữa chúng
ICI cũng xảy ra khi một ký tự OFDM bị nhiễu ISI
Sự lệch tần số sóng mang của máy phát và máy thu cũng gây ra nhiễu ICI trong hệ thống OFDM
ICI sinh ra do hiệu ứng đa đường, cộng thêm và khoảng bảo vệ “trắng”.
Phương pháp xử lí ICI
Thay khoảng bảo vệ "trắng" bằng khoảng bảo vệ lặp, tức là mở rộng chu kì mẫu tín hiệu
Hình 13 Khoảng bảo vệ lặp
Hình 14 Biểu đồ tiền tố lặp CP
Tái sử dụng tần số chương
Công thức liên quan
Năng lượng được biểu diễn theo hàm tương quan r(j)
Năng lượng được biểu diễn thông qua phổ Doppler
Biểu diễn theo kiểu thông thường
Giới hạn của công suất ICI
NHIỄU ĐỒNG KÊNH
Định Nghĩa và Nguyên Nhân
Nhiễu đồng kênh xảy ra khi cả hai máy phát trên cùng một tần số hoặc trên cùng một kênh Máy thu điều chỉnh ở kênh này sẽ thu được cả hai tín hiệu với cường độ phụ thuộc vào vị trí của máy thu so với hai máy phát
Hình 15 Giao thoa xuyên kênh
Nhiễu đồng kênh thường gặp trong hệ thống thông tin số Cellular (mạng đa tế bào), trong đó để tăng hiệu suất sử dụng phổ bằng cách sử dụng lại tần số Như vậy có thể coi nhiễu đồng kênh trong hệ thống Cellular là nhiễu gây nên do các Cell sử dụng cùng 1 kênh tần số
Hình 16 Một hệ thống thông tin tế bào (Cellular)
Một mạng Cellular với mỗi Cell sử dụng một dải tần được ký hiệu 1 màu sắc khác nhau Các Cell có cùng dải tần sẽ gây nhiễu đồng kênh lẫn nhau Nhiễu đồng kênh liên quan tới việc sử dụng tần số Có thể ví dụ trong mạng GSM: Trong mạng GSM, mỗi trạm BTS được cấp phát một nhóm tần số vô tuyến Các trạm thu phát gốc BTS lân cận được cấp phát các nhóm kênh vô tuyến không trùng với các kênh của BTS liền kề Đặc trưng cho loại nhiễu này là tỉ số sóng mang trên nhiễu (C/I) Tỉ số này được định nghĩa là cường độ tín hiệu mong muốn trên cường độ tín hiệu nhiễu sau lọc cao tần và nó thể hiện mối quan hệ giữa cường độ tín hiệu mong muốn so với nhiễu đồng kênh từ các BTS khác
Pc = Công suất tín hiệu thu mong muốn
Pi = Công suất nhiễu thu được
Giải pháp
Một số giải pháp để hạn chế loại nhiễu đồng kênh trong các hệ thống cellular như sau:
➢ Không thể dùng bộ lọc để loại bỏ giao thoa này do các máy phát sử dụng cùng một tần số
➢ Chỉ có thể tối thiểu hóa nhiễu đồng kênh bằng cách thiết kế mạng cellular phù hợp
➢ Tức là thiết kế sao cho các cell trong mạng có sử dụng cùng nhóm tần số không ảnh hưởng tới nhau
=>khoảng cách các cell cùng tần số phải đủ lớn
➢ GIẢM NHIỄU CCI và ICI BẰNG KỸ THUẬT TÁI SỬ DỤNG TẦN SỐ PHÂN ĐOẠN
Hình 17 Các kỹ thuật giảm nhiễu
2.1 Nguyên lý tái s d ng t n sử ụ ầ ố
Một hệ thống tổ ong làm việc dựa trên việc sử dụng lại tần số Nguyên lý cơ bản khi thiết kế hệ thống tổ ong là các mẫu sử dụng lại tần số Tổng băng thông có trên mạng được phân chia giữa các tế bào trong một cụm
Cụm này sau đó có thể được sử dụng để xác định số cuộc gọi có thể được hỗ trợ trong mỗi tế bào Bằng việc giảm số lượng các tế bào trong một cụm, dung lượng của hệ thống có thể tăng lên, vì có thể có thêm nhiều kênh hơn trong mỗi tế bào Tuy nhiên mỗi lần giảm kích thước cụm sẽ gây nên một lần giảm khoảng cách sử dụng lặp tần, do vậy, hệ thống rất có nguy cơ trở thành giao thoa đồng kênh
Theo định nghĩa sử dụng lại tần số là việc sử dụng các kênh vô tuyến ở cùng một tần số mang để phủ sóng cho các vùng địa lý khác nhau Các vùng này phải cách nhau một cự ly đủ lớn để mọi nhiễu giao thoa đồng kênh (có thể xảy ra) chấp nhận được Tỉ số sóng mang trên nhiễu C/I phụ thuộc vào vị trí tức thời của thuê bao di động do địa hình không đồng nhất, số lượng và kiểu tán xạ Phân bố tỉ số C/I cần thiết ở hệ thống xác định số nhóm tần số F mà ta có thể sử dụng Nếu toàn bộ số kênh quy định N được chia thanh F nhóm thì mỗi nhóm sẽ chứa N/F kênh Vì tổng số kênh N là cố định nên số nhóm tần số F nhỏ hơn sẽ dẫn đến nhiều kênh hơn ở một nhóm và một đài trạm
Vì vậy, việc giảm số lượng các nhóm tần số sẽ cho phép mỗi đài trạm tăng lưu lượng nhờ đó sẽ giảm số lượng các đài trạm cần thiết cho tải lưu lượng định trước Ta biết rằng sử dụng lại tần số ở các cell khác nhau thì bị giới hạn bởi nhiễu đồng kênh C/I giữa các cell đó nên C/I sẽ là một vấn đề chính cần được quan tâm
Các kỹ tái sử dụng tần số cơ bản
Khái niệm về sector: trong 1 Cell có 1 trạm gốc đặt ở trung tâm Cell; trạm gốc này chứa 3 anten phát theo 3 hướng khác nhau tạo thành
3 vùng truyền dẫn hình cánh quạt
Giải pháp phân phổ tần số đơn giản nhất trong 1 mạng di động tế bào là phương pháp FR1: toàn bộ phổ tần số được tái sử dụng lại trên mỗi sector khác nhau và không có bất cứ hạn chế nào để phân bổ tài nguyên tần số hay công suất do đó cỏ thể đại được tốc độ đỉnh Tuy nhiên, trường hợp này nhiễu liên Cell tồi tệ đặc biệt tại vùng biên Cell
Toàn bộ băng tần có thể được chia thành 3 dải tần con và được phân phối cho mỗi sector sao cho mỗi sector sử dụng dải tần trực giao với nhau Phương pháp này được gọi là FR3; nó chia toàn bộ băng tần có sẵn làm 3 dải tần trực giao với nhau; mỗi dải tần này được phân bổ cho mỗi Cell lân cận nhau để các Cell lân cận nhau luôn luôn sử dụng các dải tần khác nhau Trong giải pháp nhau có thể thấy nhiễu liên Cell được cải thiện rất nhiều nhưng có một nhược điểm đó là phương pháp này làm cho hiệu quả sử dụng phổ tần giảm đi
Bảng 1 Các kĩ thuật tái sử dụng tần số
NHIỄU ĐA TRUY CẬP
TDMA: Đa truy nhập phân chia theo thời gian
Định nghĩa: Đa truy cập phân chia theo thời gian là một phương pháp truy cập kênh cho phép một số người dùng chia sẻ và sử dụng các kênh truyền cùng một kênh tần số bằng cách chia tín hiệu thành các khe thời gian khác nhau Mỗi người sử dụng một khe thời gian riêng của mình [2]
Hình 22 Sự phân chia thời gian đối với các truy cập
Ví dụ về TDMA: 2G, Truyền thông di động GSM, tiêu chuẩn DECT (viễn thông không dây nâng cao cao kĩ thuật số: là tiêu chuẩn chủ yếu để tạo ra các hệ thống điện thoại không dây, có nguồn gốc ở Châu Âu, lần đầu được sử dụng trong hệ thống thông tin vệ tinh của Western năm 1979
Trong TDMA là sự giao thoa của các tín hiệu ở khe thời gian này với khe thời gian khác do sự không hoàn toàn đồng bộ gây ra
Người ta phải có khoảng bảo vệ (guard time) để giảm xác suất người dùng bị giao thoa nhưng cũng đồng thời làm giảm hiệu suất sử dụng phổ
FDMA: Đa truy nhập phân chia theo tần số
Định nghĩa: cho phép nhiều người dùng gửi dữ liệu thông qua một kênh truyền duy nhất Bằng cách chia băng thông của kênh thành các kênh con tần số riêng biệt không chồng chéo và phân bổ mỗi kênh con cho một người dùng riêng biệt Người dùng có thể gửi dữ liệu thông qua kênh con bằng cách điều chỉnh nó trên sóng mang ở tần số của kênh con [3]
Hình 23 Sự phân chia theo thời giam đối với các truy cập
VD: hệ thống thông tin vệ tinh và đường trung kế điện thoại (Trunk) hiện ở
VN có 4 loại trung kế phổ biến là SIP, GSM, E1 và PSTN
Các hiệu ứng Doppler làm dịch phổ tần số dẫn đến có sự giao thoa giữa các dải tần con
Hình 24 Nhiễu lân cận tren các kênh của FDMA
Guard band để giảm xác suất giao thoa giữa các kênh kề nhau =>giảm hiệu suất sử dụng phổ
SO SÁNH GIỮA TDMA & FDMA:
Hiệu quả của việc sử dụng tần số cao do có thể sử dụng lại tần số
Dung lượng tương đối Việc chuyển kênh dễ dàng linh hoạt
Cần đồng bộ Độ bảo mật chưa cao
Băng tần giới hạn do số kênh bị hạn chếTốn kémNhiễu giao thoa giữa các kênh lân cận và bị ảnh hưởng bởi tạp âm do dây tải thường làm bằng dây trần
CDMA: Đa truy nhập phân chia theo mã
Định nghĩa: Các thuê bao của mạng di động CDMA chia sẻ cùng một dải tần chung, mọi user có thể nói đồng thời và tín hiệu được phát đi trên cùng một giải tần, các kênh thuê bao được tách biệt, bằng cách sử dụng mã ngẫu nhiên, sau đó được trộn và phát đi, chỉ được phục hồi duy nhất ở thiết bị thuê bao [4]
Hình 25 Sự phân chia theo mã đối với các truy cập Ứng dụng: đang được sử dụng nhiều ở Mỹ Hàn Nhật, ở VN đã từng có S-Fone (S-Telecom) sử dụng công nghệ này.
Nguyên lý trải phổ: một hệ thống được quay là trải phổ nếu
• Tín hiệu trải phổ (tín hiệu phát) phải có độ rộng phổ lớn hơn nhiều lần độ rộng phổ của thông tin gốc cần truyền
• Trải phổ được thực hiện bằng một mã độc lập với dữ liệu gốc
Hình 26 Sơ đồ nguyên lý trải phổ
Trong CDMA người ta sử dụng tính trực giao của mã nên hầu như không có nhiễu giữa các user Trực giao (thể hiện mỗi quan hệ chính xác giữa các tần số của sóng mang trong một hệ thống) Ưu điểm:
• Bảo mật thông tin tốt
• Khả năng chống fading đa đường tốt
• Sử dụng bộ mã hóa ưu việt ( sử dụng tần số trải phổ cao ), điều khiển năng lượng, cho phép số lượng thuê bao cao
• Chuyển giao mềm: Thuê bao có thể liên lạc với 2 3 trạm - thu phát cùng lúc => cuộc gọi không bị ngắt quãng
• Điều khiển công suất: nhanh và chính xác Cho phép thuê chỉ phát mức công suất vừa đủ để đảm bảo chất lượng tín hiệu, tăng tuổi thọ pin, thời gian chờ và đàm thoại
• Khó đồng bộ do máy thu phải có độ nhạy cao
