Phương pháp đa truy nhập fdma

Các công nghệ đa truy nhập là nền tảng của các hệ thống thông tin đa truy nhập vô tuyến nói chung và thông tin di động nói riêng.Các công nghệ này giúp cho việc phân bổ tài nguyên vô tuyến một cách hiệu quả nhất cho người sử dụng.Tùy thuộc vào việc sử dụng tài nguyên vô tuyến để phân bổ cho các người sử dụng mà chúng ta có thể phân chia đa truy nhập thành 4 dạng sau: Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA : Frequency Division Multiple Access) Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA :Time Division Multiple Access) Đa truy nhập phân chia theo mã ( CDMA :Code Division Multiple Access) Đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA :Sapce Division Multiple Access) Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G) sử dụng công nghệ đa truy nhập theo tần số (FDMA) là hệ thống tế bào tương tự dung lượng thấp và chỉ có dịch vụ thoại, tồn tại là các hệ thống NMT (Bắc Âu), TACS (Anh), AMPS (Mỹ). Đến những năm 1980 đã trở nên quá tải khi nhu cầu về số người sử dụng ngày càng tăng lên. Lúc này, các nhà phát triển công nghệ di động trên thế giới nhận định cần phải xây dựng một hệ thống tế bào thế hệ hai mà hoàn toàn sử dụng công nghệ số. Đó phải là các hệ thống xử lý tín hiệu số cung cấp được dung lượng lớn, chất lượng thoại được cải thiện, có thể đáp ứng các dịch truyền số liệu tốc độ thấp. Các hệ thống thông tin di động mới đều sử dụng cả bốn phương pháp đa truy nhập để phân bổ tài nguyên hiệu quả nhất cho người sử dụng. Vậy bạn hiểu gì về phương pháp đa truy nhập có lịch sử lâu đời nhất và được thực thi rộng rã nhất. Sau đây nhóm 1 xin trình bày chi tiết về phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division Multiple Access). Phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Khoa Điện Tử Viễn Thông BÁO CÁO MÔN HỌC ĐỀ TÀI: PHƯƠNG PHÁP TRUY NHẬP FDMA Giáo viên hưỡng dẫn: MR.THẮNG Nhóm 1: Hoàng Đình Hà ( Nhóm trưởng) 1. Nguyễn Thị T.Chinh 6. Nguyễn Văn Đồng 2. Vũ Xuân Chính 7. Phạm Thành Dư 3. Hoàng Văn Cường 8. Nguyễn Trung Đức 4. Trần Hải Đăng 9. Đặng Thế Dũng 5. Hoàng Hải Đoàn 10. Chu Văn Dũng Lớp: C10-ĐTVT Hà Nội 12/2013 MỤC LỤC Lời nói đầu 3 PHẦN 1 TỔNG QUAN VỀ FDMA 4 1.1 Mở đầu 4 1.2 Nguyên lý FDMA 6 a. Đặc điểm 7 b. Ghép song công theo tần số (FDMA/FDD) 8 c. Ghép song công theo thời gian (FDMA/TDD) 10 1.3 Nhiễu giao thoa kênh lân cận 11 PHẦN 2 ƯU ĐIỂM,NHƯỢC ĐIỂM 12 1. Ưu điểm 12 2. Nhược điểm 12 PHẦN 3 ỨNG DỤNG 13 1. Trong di động 13 2. Trong ADSL,âm thanh,radio 13 LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN BỘ MÔN Chữ ký của giáo viên bộ môn Hà Nội, Ngày….tháng … năm 2014 Phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA -Nhóm 1 -C10ĐTVT Trang 3 LỜI NÓI ĐẦU Các công nghệ đa truy nhập là nền tảng của các hệ thống thông tin đa truy nhập vô tuyến nói chung và thông tin di động nói riêng.Các công nghệ này giúp cho việc phân bổ tài nguyên vô tuyến một cách hiệu quả nhất cho người sử dụng.Tùy thuộc vào việc sử dụng tài nguyên vô tuyến để phân bổ cho các người sử dụng mà chúng ta có thể phân chia đa truy nhập thành 4 dạng sau: Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA : Frequency Division Multiple Access) Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA :Time Division Multiple Access) Đa truy nhập phân chia theo mã ( CDMA :Code Division Multiple Access) Đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA :Sapce Division Multiple Access) Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G) sử dụng công nghệ đa truy nhập theo tần số (FDMA) là hệ thống tế bào tương tự dung lượng thấp và chỉ có dịch vụ thoại, tồn tại là các hệ thống NMT (Bắc Âu), TACS (Anh), AMPS (Mỹ). Đến những năm 1980 đã trở nên quá tải khi nhu cầu về số người sử dụng ngày càng tăng lên. Lúc này, các nhà phát triển công nghệ di động trên thế giới nhận định cần phải xây dựng một hệ thống tế bào thế hệ hai mà hoàn toàn sử dụng công nghệ số. Đó phải là các hệ thống xử lý tín hiệu số cung cấp được dung lượng lớn, chất lượng thoại được cải thiện, có thể đáp ứng các dịch truyền số liệu tốc độ thấp. Các hệ thống thông tin di động mới đều sử dụng cả bốn phương pháp đa truy nhập để phân bổ tài nguyên hiệu quả nhất cho người sử dụng. Vậy bạn hiểu gì về phương pháp đa truy nhập có lịch sử lâu đời nhất và được thực thi rộng rã nhất. Sau đây nhóm 1 xin trình bày chi tiết về phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division Multiple Access). Phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA -Nhóm 1 -C10ĐTVT Trang 4 PHẦN 1: TỔNG QUAN FDMA 1) Mở Đầu Các phương pháp đa truy nhập vô tuyến được sử dụng rộng rãi trong hệ thống thông tin di động.Trong phần này chúng ta sẽ xét tổng quan về phương pháp đa truy nhập được sử dụng trong thông tin vô tuyến và cụ thể là FDMA. Mô hình của một hệ thống đa truy nhập được cho ở hình 1.1 Hình 1.1 Các hệ thống đa truy nhập a) Các đầu cuối đặt ở mặt đất và bộ phát đáp b) Các trạm di động và các trạm gốc Thông thường 1 hệ thống thông tin đa truy nhập vô tuyến có nhiều trạm đầu cuối và một số trạm có nhiệm vụ kết nối trạm đầu cuối này với mạng hoặc chuyển tiếp Phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA -Nhóm 1 -C10ĐTVT Trang 5 các tín hiệu từ trạm đầu cuối đến một trạm khác.Các trạm đầu cuối ở trong các hệ thống thông tin di động là các máy di động.Còn các trạm đầu cuối trong các hệ thống thông tin vệ tinh là các trạm thông tin vệ tinh mặt đất. Do vai trò của trạm gốc trong thông tin di động mặt đất và bộ phát đáp vệ tinh cũng như các máy di động và các trạm mặt đất giống nhau ở hệ thống đa truy nhập vô tuyến nên trong phần này chúng ta sẽ xét đổi lẫn cho nhau.Trong hệ thống đa truy nhập vô tuyến bao giờ cũng có 2 đường truyền :một đường từ trạm đầu cuối đến các trạm gốc hoặc trạm phát đáp còn đường kia theo chiều ngược lại. 2) Nguyên lý FDMA Hình 1.2 Nguyên lý đa truy nhập FDMA Trong hệ thống đa truy nhập này độ rộng băng tần cấp phát cho hệ thống B MHz được chia thành n băng tần con,mỗi băng tần con được ấn định cho một kênh riêng có độ rộng băng tần là B/n MHz ( Hình 1.3). Trong dạng đa truy nhập này các máy vô tuyến đầu cuối liên tục phát ra một số sóng mang đồng thời trên các tần số khác nhau. Cần đảm bảo các khoảng bảo vệ Phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA -Nhóm 1 -C10ĐTVT Trang 6 giữa từng kênh bị sóng mang chiếm để phòng ngừa sự không hoàn thiện của các bộ lọc và các bộ dao động.Máy thu đường xuống hoặc đường lên chọn sóng mang cần thiết theo tần số phù hợp. Hình 1.3 FDMA và phân chia băng tần Như vậy FDMA là phương thức đa truy nhập mà trong đó mỗi kênh được cấp phát một tần số cố định.Để đảm bảo cho hệ thống FDMA hoạt động tốt thì tần số phải được phân chia và thống nhất trên toàn thế giới. Số lượng các kênh truyền trong hệ thống FDMA được cho như sau: Trong đó: B t là băng tần tổng được cấp phát B guard là băng tần bảo vệ tại hai đầu băng tần được cấp phát Phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA -Nhóm 1 -C10ĐTVT Trang 7 B c là độ rộng dải tần kênh truyền. Chú ý: B t và B c là độ rộng dải tần đơn công chỉ định tần số đối xứng cho dải kênh truyền đường xuống và dải kênh truyền đường lên. a. Đặc điểm hệ thống FDMA  Một kênh FDAM chỉ mang một kênh thoại tại một thời điểm  Nếu kênh đã cấp cho một người dùng là nhàn rỗi, nó không được người dùng khác sử dụng hay chia sẻ kênh nhàn rỗi này.  Cuộc gọi được thu phát liên tục sau khi ấn định kênh thoại.  Độ rộng dải tần của kênh truyền FDMA là tương đối hẹp (30 kHz trong AMPS), mỗi kênh truyền chỉ hỗ trợ một mạch trong mỗi sóng mang.  Mức độ phức tạp của hệ thống thấp hơn các hệ thống khác.  Do phân cách thêu bao tần số khác nhau nên hệ thống cần rất ít thông tin cho mục đích đồng bộ.  Ảnh hưởng nhiễu của hệ thống cao.  Hướng thu và hướng phát hoạt động cùng lúc. Để đảm bảo thông tin song công tín hiệu phát thu của một máy thuê bao phải được phát ở hai tần số khác nhau hay ở một tần số nhưng khoảng thời gian phát khác nhau.Phương pháp thứ nhất gọi là phương pháp ghép song công theo tần số (FDMA/FDD,FDD:Frequency Division Duplex) còn phương pháp thứ 2 là ghép song công theo thời gian (FDMA/TDD, TDD: Time Division Duplex). b. Nguyên lý ghép song công theo tần số (FDMA/FDD) Phương pháp thứ nhất được mô tả ở hình 1.4.Trong phương pháp này băng tần dành cho hệ thống được chia làm hai nửa: Một nửa thấp (Lower Half Band) và một nửa cao (Upper Half Band).Trong mỗi nửa băng tần người ta bố trí tần số cho các kênh. Các cặp tần số ở nửa băng thấp và nửa băng cao có cùng chỉ số được gọi là cặp tần số thu phát hay song công, Một tần số sẽ được sử dụng cho máy phát,một Phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA -Nhóm 1 -C10ĐTVT Trang 8 tần số được sử dụng cho máy thu của cùng một kênh. Khoảng cách giữa hai tần số này được gọi là khoảng cách thu phát hay song công. Khoảng cách gần nhất giữa hai tần số trong cùng một nửa băng gọi là khoảng cách giữa hai kênh lân cận (Δx).Khoảng cách này phải được chọn đủ lớn để đối với một tỉ số tín hiệu trên tạp âm cho trước (SNR: Signal to Noise Ratio) hai kênh cạnh nhau không thể gây nhiễu cho nhau. Như vậy mỗi kênh bao gồm một cặp tần số: một tần số ở băng tần thấp và một tần số ở băng tần cao để đảm bảo thu phát song công.Trong TTDĐ tần số đường xuống bao giờ cũng cao hơn tần số đường lên => suy hao ở đường lên thấp hơn đường xuống.Trong hệ thống thông tin vệ tinh (VD: di động): trạm mặt đất nhỏ => tần số đường lên thấp hơn đường xuống. Trong thông tin vệ tinh sử dụng các trạm mặt đất lớn người ta thường sử đụng tần số đường lên cao hơn đường xuống.Khoảng cách giữ hai tần số đường xuống và đường lên là (Δy). Thông thường ở đường phát đi từ trạm gốc hay bộ phát đáp xuống trạm đầu cuối (đầu thu ở trạm đầu cuối) thì được gọi là đường xuống,còn đường đi từ trạm đầu cuối đến trạm đầu cuối hay trạm phát đáp thì được gọi là đường lên. Phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA -Nhóm 1 -C10ĐTVT Trang 9 Chú thích Δx :Khoảng cách tần số giữa hai kênh lân cận Δy:Khoảng cách tần số thu phát f0:Tần số trung tâm fi:Tần số đường lên f’i: Tần số đường xuống Hình 1.4 Phân bổ tần số và FDMA/FDD c. Nguyên lý ghép song công theo thời gian (FDMA/TDD) Trong phương pháp thứ hai (FDMA/TDD) cả máy phát và máy thu sử dụng một tần số (nhưng phân chia theo thời gian )khi này băng tần chỉ là một và mỗi kênh có thể chọn một tần số bất kỳ trong băng tần.Phương pháp này mô tả ở hình 1.5. Kênh vô tuyến giữa trạm gốc và máy vô tuyến sử dụng chung 1 tần số fi cho cả thu và phát.Tuy nhiên thu phát luân phiên nhau Trước tiên trạm gốc phát xuống máy Phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA -Nhóm 1 -C10ĐTVT Trang 10 [...]... hiệu qua các tần số khác nhau như FM 96Mhz… Ngoài ra công nghệ truy n dẫn FDMA còn có nhiều ứng dụng khác trong cuộc sống như bộ đàm sử dụng các kênh đàm thoại riêng… Tài liệu tham khảo: Lý thuyết trải phổ và đa truy nhập vô tuyến Học viện công nghệ bưu chính viễn thông –T.S Nguyễn PHẠM ANH DŨNG Phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA -Nhóm 1 -C10ĐTVT Trang 14 ... đa cho mỗi kênh là cố định  Thiếu linh hoạt trong việc thay đổi tốc độ bit (tức dung lượng) Không khác biệt đáng kể so với hệ thống tương tự Khi không sử dụng, kênh nhàn rỗi nên lãng phí tài nguyên Sử dụng bộ truy n song công cho cả hai hướng thu và phát tín hiệu hoạt động • cùng một lúc dẫn đến làm tăng chi phí cho thiết bị Dung lượng của hệ thống nhỏ • PHẦN 3: ỨNG DỤNG FDMA Phương pháp đa truy nhập. .. Cứ thế cho đến khi nào hết dữ liệu Hình 1.5 Phân bổ tần số và FDMA/ TDD 3) Nhiễu giao thoa kênh lân cận Từ hình 1.6 ta thấy độ rông của kênh bị chiếm dụng ở các tần số khác nhau.Các sóng này được phát đi từ một trạm gốc đến tất cả các máy vô tuyến đầu cuối nằm trong vùng phủ sóng của ănten này Phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA -Nhóm 1 -C10ĐTVT Trang 11 Hình 1.6 Nhiễu giao thoa kênh... giải pháp dung hòa nào đi nữa thì một phần sóng mang của kênh lân cận với một sóng mang cho trước sẽ bị thu bởi máy thu được điều hưởng đến tần số của sóng mang nói trên.Điều này dẫn đến sự giao thoa được gọi là nhiễu kênh lân cận (ACI: Adjacent Channel Interference) PHẦN 2: ƯU ĐIỂM ,NHƯỢC ĐIỂM FDMA 1) • Ưu điểm Băng thông của kênh tương đối hẹp nên hạn chế được Fading chọn lọc tần số Phương pháp đa truy. .. ,NHƯỢC ĐIỂM FDMA 1) • Ưu điểm Băng thông của kênh tương đối hẹp nên hạn chế được Fading chọn lọc tần số Phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA -Nhóm 1 -C10ĐTVT Trang 12 • • Thuật toán đơn giản, theo quan điểm của phần cứng Khá hiệu quả khi số lượng các trạm nhỏ và lưu lượng truy cập được thống • nhất không đổi Việc tăng dung lượng có thể đạt được bằng cách:Giảm tốc độ bit thông tin và • sử dụng... ADSL sử dụng FDMA: băng tần của nó cũng chia ra hai dải là up và down Các dải up và down cũng được chia thành các băng tần con Ví dụ: trong ATU-C, bảy “kênh mang” được định nghĩa tại giao diện V giữa ATU-C và một mạng chuyển tải Chúng được gán nhãn từ AS0 đến AS3 và LS0 đến LS2 Các kênh ASx là những kênh đơn công theo một hướng duy nhất trong khi những kênh LSx lại là những kênh song công FDMA tách các... tăng chi phí cho thiết bị Dung lượng của hệ thống nhỏ • PHẦN 3: ỨNG DỤNG FDMA Phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA -Nhóm 1 -C10ĐTVT Trang 13 1) Trong thông tin di động Các mạng sử dụng băng tần 900 MHz chia làm hai giải tần số: Đường lên (từ thuê bao di động đến trạm truy n dẫn uplink) sử dụng tần số trong dải 890–915 MHz và đường xuống downlink sử dụng tần số trong dải 935–960 MHz Và chia... phân cách thuê bao bằng các tần số khác nhau nên hệ thống cần rất ít • thông tin cho mục đích đồng bộ Không hạn chế về loại hình băng gốc hay điều chế RF 2) • Nhược điểm Mỗi sóng mang tần số vô tuyến chỉ truy n được một Erlang vì thế nếu các trạm gốc cần cung cấp N Erlang dung lượng thì cần N bộ thu phát cho mỗi trạm => Lãng phí ,tốn kém chi phí cho các bộ cấp phát (Erlang (Erl): là đơn vị đo của lưu lượng . Ngày….tháng … năm 2014 Phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA -Nhóm 1 -C10ĐTVT Trang 3 LỜI NÓI ĐẦU Các công nghệ đa truy nhập là nền tảng của các hệ thống thông tin đa truy nhập vô tuyến. chia đa truy nhập thành 4 dạng sau: Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA : Frequency Division Multiple Access) Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA :Time Division Multiple Access) Đa truy. (Frequency Division Multiple Access). Phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA -Nhóm 1 -C10ĐTVT Trang 4 PHẦN 1: TỔNG QUAN FDMA 1) Mở Đầu Các phương pháp đa truy nhập vô tuyến được sử dụng rộng