tổng quan hệ thống wireless

1 BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY (Overview of Wireless Systems ) Facuty of Electronics & Telecommunications Đặng Lê Khoa Email:danglekhoa@yahoo.com dlkhoa@fetel.hcmuns.edu.vn 2 Nội dung trình bày: 1. Tổng quan về mạng không dây Lịch sử phát triển Các thử thách thiết kế Các mạng hiện tại và tương lai Mạng điện thoại tế bào Mạng máy tính không dây 2. Hệ thống truyền thông số Tại sao phải truyền thông số Hệ thống truyền thông số cơ bản 3. Một số khái niệm Facuty of Electronics & Telecommunications 3 1. Tổng quan về mạng không dây Facuty of Electronics & Telecommunications 4 •Thời cổ: Khói thuốc, bồ câu đưa thư, … • Sóng vô tuyến được phát minh 1880 bởi Marconi •Nhiều hệ thống vô tuyến không dây được phát triển công phu trong và sau chiến tranh thứ 2 • Điện thoại tế bào được phát triển từ 1988, đến nay khoảng 3 tỉ thuê bao Thúc đẩy phát triển thiết bị không dây Tiếng nói, dữ liệu, truyền thông đa phương tiện có mặt ở khắp nơi •Sự thành công và phát triển mạnh của Wifi Các mạng rộng khắp (vd: Wimax) và các mạng ở khoảng cách ngắn như Bluetooth, UWB ít thành công hơn Facuty of Electronics & Telecommunications Lịch sử Wireless 1. Tổng quan về mạng không dây 5 Truy cập Internet không dây Thế hệ điện thoại tế bào thứ n Các mạng không dây Ad Hoc Thiết bị giải trí không dây Ngôi nhà thông minh … Khó khăn hạn chế về thời gian trễ Khó khăn hạn chế năng lượng Thông tin có mặt ở khắp nơi giữa người và thiết bị Facuty of Electronics & Telecommunications Các mạng không dây của tương lai 1. Tổng quan về mạng không dây 6 •Hạn chế của dung lượng kênh truyền • Mô hình lưu thông, định vị user, điều kiện mạng luôn thay đổi •Các ứng dụng không đồng nhất •Giới hạn về năng lượng và độ trễ của thiết kế khi đi qua các lớp của hệ thống Facuty of Electronics & Telecommunications Các thử thách khi thiết kế 1. Tổng quan về mạng không dây 7 •Các hệ thống Wireless hiện tại – 3G Cellular: ~200-300 Kbps. – WLANs: ~450 Mbps (và đang phát triển). • Đang thực hiện mạng thế hệ sau – 4G Cellular: Khả năng OFDM/MIMO – 4G WLANs, 3G vừa hoàn thành •Các kỹ thuật quan tâm – Hardware: Better batteries. Better circuits/processors. – Link: Antennas, modulation, coding, adaptivity, DSP, BW. – Network: Không nhiều: more efficient algorithms – Application: Soft and adaptive QoS. Facuty of Electronics & Telecommunications Sự phát triển của các hệ thống hiện tại 1. Tổng quan về mạng không dây 8 Rate Mobility 2G 3G 4G 802.11b WLAN 2G Cellular Các vấn đề khác: Rate vs. Coverage Rate vs. Delay Rate vs. Cost Rate vs. Energy Facuty of Electronics & Telecommunications Thế hệ tương lai 1. Tổng quan về mạng không dây 9 Voice VideoData Delay Packet Loss BER Data Rate Traffic <100ms - <100ms <1% 0 <1% 10 -3 10 -6 10 -6 8-32 Kbps 1-100 Mbps 1-20 Mbps Continuous Bursty Continuous Facuty of Electronics & Telecommunications Các yêu cầu cho truyền thông đa phương tiện 1. Tổng quan về mạng không dây Tất cả các yêu cầu trên phải thỏa 10 • Cellular Systems • Wireless LANs •WIMAX • Satellite Systems •Bluetooth • Ultrawideband radios • Zigbee radios Các hệ thống hiện tại Facuty of Electronics & Telecommunications 1. Tổng quan về mạng không dây [...]...1 Tổng quan về mạng không dây Hệ thống truyền thông không dây tế bào Base Station (BS) UE UE UE User Equipment (UE) Facuty of Electronics & Telecommunications 11 1 Tổng quan về mạng không dây Wireless Local Area Networks (WLANs) 01011011 0101 1011 Internet Access Point • • • • WLANs kết nối “local”... kỹ thuật: – Loại can nhiễu ( Interference ) – Nhận biết/thông minh sóng vô tuyến Facuty of Electronics & Telecommunications 16 1 Tổng quan về mạng không dây Thiết bị mạng thế hệ sau Mọi thứ không dây trên cùng 1 thiết bị Facuty of Electronics & Telecommunications 17 1 Tổng quan về mạng không dây Thử thách khi tích hợp nhiều thiết bị • • • • Can nhiễu RF Nơi đặt các antenna Kích thước Năng lượng tiêu... dây hiện tại Câu 2: Xu hướng mạng tương lai và các thách thức trong phát triển mạng không dây Câu 3: Các lợi ích trong truyền thông số Câu 4: Giải thích các khối trong hệ thống DCS Câu 5: Ý nghĩa của phép tự tương quan Câu 6: Biết hệ thống không mã hóa kênh và có 8 bit/symbol bị nhiễu trắng có SNR = 10dB Tìm σ ? Facuty of Electronics & Telecommunications 36 ... Băng tần 2.4 GHz và 5 GHz – Thích nghi OFDM /MIMO ở 20/40 MHz (2-4 antennas) – Tốc độ đến 600Mbps, khoảng 60m Facuty of Electronics & Telecommunications 13 1 Tổng quan về mạng không dây Wimax (802.16) • Mạng không dây diện rộng – Kiến trúc hệ thống giống như mạng tế bào – Hy vọng tương thích với mạng tế bào – Kỹ thuật chính để truyền là OFDM/MIMO • Hoạt động ở băng tần 2.5 và 3.5 MHz – Phụ thuộc vào... antenna Kích thước Năng lượng tiêu thụ BT Cellular FM/XM GPS DVB-H Apps Processor WLAN Media Processor Wimax Facuty of Electronics & Telecommunications 18 2 Giới thiệu hệ thống DCS Facuty of Electronics & Telecommunications 19 2 Giới thiệu hệ thống DCS Tín hiệu analog và Digital Một tín hiệu có thể được định nghĩa như là 1 hàm theo thời gian 1 Tín hiệu analog: hàm liên tục (continuous) ->> biểu diễn hình... Electronics & Telecommunications 20 2 Giới thiệu hệ thống DCS Tại sao phải truyền thông số? Các lợi ích của truyền thông số: - Khôi phục ở đầu thu Original pulse Regenerated pulse Propagation distance - Các loại tín hiệu khác nhau được xử lý tương tự nhau Voice A bit is a bit! Data Media Facuty of Electronics & Telecommunications 21 2 Giới thiệu hệ thống DCS Tại sao phải truyền thông số? Các lợi ích... decoder Channel decoder Demodulator Equalization Facuty of Electronics & Telecommunications RF 23 2 Giới thiệu hệ thống DCS RF (Transmitter) PA Up-Converter Mixer Band Pass Filter Power Amplifier Band Pass Filter Local Oscillator Facuty of Electronics & Telecommunications 24 2 Giới thiệu hệ thống DCS RF (Receiver) Down-Converter LNA Low Noise Amplifier Band Pass Filter Mixer Local Oscillator Facuty... chỉ nếu chúng hữu hạn và có công suất khác 0 ở mọi thời điểm: Facuty of Electronics & Telecommunications 29 3 Một số khái niệm Tự tương quan • Tự tương quan của một tín hiệu năng lượng • Tự tương quan của một tín hiệu công suất – Đối với 1 tín hiệu tuần hoàn • Tự tương quan của 1 tín hiệu ngẫu nhiên Facuty of Electronics & Telecommunications 30 3 Một số khái niệm Mật độ phổ • Tín hiệu năng lượng: – Energy... Telecommunications 31 3 Một số khái niệm Nhiễu trong hệ thống truyền thông • • Nhiễu nhiệt n(t) được diễn tả bởi một quá trình ngẫu nhiên Gaussian có trị trung bình bằng 0 PSD của nhiễu nhiệt thì phẳng vì vậy gọi là nhiễu trắng [w/Hz] Power spectral density Autocorrelation function Probability density function Facuty of Electronics & Telecommunications 32 3 Một số khái niệm Quan hệ giữa SNR với Eb/No và Es/No • SNR... khái niệm Quan hệ giữa SNR với Eb/No và Es/No • Khi có mã hóa kênh tốc độ code r (r Eb/No • Khi có mã hóa kênh và điều biến Es/No = k.r.Eb/No, hay (Es/No) [dB] = (Eb/No) [dB] + 10log10(k.r) Quan hệ giữa . thiết kế khi đi qua các lớp của hệ thống Facuty of Electronics & Telecommunications Các thử thách khi thiết kế 1. Tổng quan về mạng không dây 7 •Các hệ thống Wireless hiện tại – 3G Cellular:. Telecommunications 1. Tổng quan về mạng không dây 11 Hệ thống truyền thông không dây tế bào Base Station (BS) User Equipment (UE) UE UE UE Facuty of Electronics & Telecommunications 1. Tổng quan về mạng. tiện 1. Tổng quan về mạng không dây Tất cả các yêu cầu trên phải thỏa 10 • Cellular Systems • Wireless LANs •WIMAX • Satellite Systems •Bluetooth • Ultrawideband radios • Zigbee radios Các hệ thống