Thông Tin Vô Tuyến

Trong xã hội hiện nay tìm hiểu Thông Tin Vô Tuyến rất có ích, rất quan trọng cho sự hiểu biết cũng như công việc của bạn. Nếu bạn muốn nâng cao mức lương theo thời gian và tăng cường sự hiểu biết thì tài liệu này là cần thiết. Tài liệu này rất chi tiết và cụ thể về Thông tin vô tuyến. Nó sẽ mang lại cho bạn kiến thức để xin việc tốt hơn, cũng như cung cấp kiến thức cho bạn làm luận văn, đồ án ok nhất

CHƯƠNG 5: THÔNG TIN VÔ TUYẾN  Nội dung: Ma ̣ng vô tuyế n nhâ ̣n thức Ma ̣ng đa chă ̣ng, và truyề n thông hơ ̣p tác Ma ̣ng vô tuyế n chuyể n tiế p kiể u AF, DF (tự học) Bảo vệ lớp vật lý (Physical Layer Security) mạng vô tuyến Thu thập lượng (Energy Harvesting) từ tín hiệu vô tuyến Jamming bảo vệ lớp vật lý (tự học) Đă ̣c điể m truyề n dẫn viba số Thiế t bi ̣viba số Thiế t kế tuyế n viba số 10.Tìm hiể u các thiế t bi ̣viba số thực tế (tự học) 11.Nguyên lý vâ ̣n hành, bảo dưỡng thiế t bi ̣viba (tự học) 12.Tổ ng quan ̣ thố ng thông tin vê ̣ tinh 13.Quỹ đa ̣o của vê ̣ tinh và các thông số quỹ đa ̣o 14.Đă ̣c điể m kênh truyề n và phân tić h tuyế n 15.Đa truy nhâ ̣p các ̣ thố ng thông tin vê ̣ tinh (tự học) 16.Truyề n tin ́ hiêụ kênh thông tin vê ̣ tinh 17.Tra ̣m mă ̣t đấ t 18.Các thiế t bi viễ ̣ n thông vê ̣ tinh 19.Vùng phủ sóng và anten vê ̣ tinh (tự học) 20.Hệ thống GPS (tự học) 21.Mạng VSAT (tự học) I) Ma ̣ng vô tuyế n nhâ ̣n thức (Cognitive Radio) 1) SỰ GIỚI THIỆU Truyền dẫn không dây tín hiệu điều chế sóng điện từ tần số thấp so với ánh sáng nhìn thấy  Chú Thích: VHF : Very High Frequency: tần số cao Medium frequency (MF):Tần số trung bình Ultra high frequency (UHF): Tần số cực cao Super high frequency (SHF): Siêu cao tần Extremely high frequency ( EHF): Tần số cực cao  Phần mềm xác định vô tuyến(Software Defined Radio (SDR)) - Một phần mềm xác định hệ thống vô tuyến áp dụng phần mềm điều khiển giao thức mạng - Thuật toán xử lý tín hiệu số (Digital Signal Processing (DSP) ) - Lập trình phần cứng số, - Lập trình phần cứng tương tự - Trong RF, IF, Chế độ Baseband  Chú Thích: - Tần số trung gian: IF ( Trong giao tiếp kỹ thuật điện tử, tần số trung gian (IF) tần số mà tần số sóng mang bị dịch chuyển bước trung gian truyền tải tiếp nhận) - Các tần số trung gian tạo cách trộn tín hiệu sóng mang với tín hiệu dao động nội - Baseband tín hiệu mà có dải tần hẹp, Baseband đồng nghĩa với thông thấp không điều chế  Phần mềm xác định vô tuyến(Software Defined Radio (SDR)): - Định nghĩa - vô tuyến bao gồm máy phát nơi thông số hoạt động dải tần số, loại điều chế công suất ngõ tối đa thay đổi cách + làm thay đổi phần mềm + mà không thực thay đổi thành phần phần cứng có ảnh hưởng đến phát thải tần số vô tuyến điện  Tham khảo: Anten thông minh điều khiển vi xử lý tín hiệu kỹ thuật số baseband Anten thông minh nhận tín hiệu đa băng tần đạt ghép kênh phân chia không gian cách thiết lập thông số liên quan Các phần mềm anten thông minh tạo chùm tia thích ứng hỗ trợ giao diện giao thức ngăn xếp chức lập trình ứng dụng Module RF phận quan trọng sử dụng để hỗ trợ anten thông minh Module RF chủ yếu bao gồm tổng hợp tần số kỹ thuật số hoạt động tần số nhiều sóng mang có tiền khuếch đại, công suất RF chuyển đổi Trong SDR, tín hiệu RF chuyển đổi đến (Tần số trung gian) tín hiệu IF Sau đó, tín hiệu IF lượng tử hóa tín hiệu kỹ thuật số baseband thiết bị đầu cuối nhận Như băng DSP (Digital Signal Processor) sở chung tảng phần cứng, mô-đun bao gồm DSP loạt chip kỹ thuật số lập trình DSP thiết bị cốt lõi SDR mà chủ yếu hoàn thành baseband xử lý tín hiệu, điều chế giải điều chế, thời gian đồng hóa, mã hóa giải mã Các chip kỹ thuật số lập trình chứa ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable-Gate Array), vv Để đảm bảo ổn định toàn hệ thống chạy, DSP nên có tốc độ cao, độ xác cao tiêu thụ điện thấp Bộ vi xử lý Mục đích Tin tức seo (GPPS)  Phần mềm xác định vô tuyến(Software Defined Radio (SDR)) - Các thiết bị di động thông thường: + Không bao gồm thiết bị sử dụng phần mềm để điều khiển chức tần số, công suất loại điều chế + Không bao gồm cài đặt module nhớ cấu hình lại phần cứng phần mềm có Vô tuyến nhận thức (CR)  Chú Thích: Không bao gồm thiết bị sử dụng phần mềm để điều khiển chức tần số, công suất loại điều chế phạm vi chấp thuận Ủy ban (ví dụ điện thoại di động, mạng WLAN) Không bao gồm cài đặt module nhớ cấu hình lại phần cứng có logic firmware 2) Vô tuyến nhận thức  Năm 1999, đề xuất J Mitola dựa SDR (Radio Software-Defined) công nghệ để giải vấn đề phổ hiệu  Một hệ thống thông tin liên lạc không dây thông minh  Sử dụng phương pháp luận hiểu biết-bằng-xây dựng - Sự hiểu biết: học hỏi từ môi trường thích ứng với trạng thái bên - Xây dựng: làm thay đổi tương ứng thông số hoạt động định (ví dụ, truyền công suất, tần số sóng mang, chiến lược điều chế.)  Một '' Nhận thức Vô Tuyến '' vô tuyến mà thay đổi thông số truyền - Vì vậy, phải tái cấu hình dựa tương tác với môi trường mà hoạt động: tái lập cấu hình(Re-configurability) • Vì vậy, phải có số khả cảm biến: lực nhận thức(Cognitive capacity)  Hai mục tiêu chính:  Truyền thông độ tin cậy cao cần thiết lúc nơi;  Sử dụng hiệu phổ tần vô tuyến 3) Kiến trúc  Kiến trúc vô tuyến không nhận thức bản: Processor Networked Device  Kiến trúc vô tuyến nhận thức: Data Modem Transmitter and Receiver Antenna Coupling Spectrum Scanning and Interference Avoidance Module Channel Pooling Server Spectrum Analysis Engine Scanning Engine Antenna Sharing Module Processor Processor Data Modem Modem Data Transmitter Transmitter andReceiver Receiver and Networked Device Wireless Data Transceiver Subsystem Module 4) Tại vô tuyến nhận thức? CR công cụ mạnh mẽ để giải hai vấn đề lớn: Truy cập đến phổ (tìm kiếm tần số mở sử dụng nó) 2.Khả cộng tác  Các phép đo sử dụng phổ trung bình sáu địa điểm  Hiện sách(Existing spectrum) phổ tần có cấp phát đầy đủ sử dụng  Chiến lược CR(CR strategy) cảm quang phổ truyền tải can thiệp  Vấn đề phổ tần không hiệu - Thúc đẩy quan tâm ngày tăng người tiêu dùng dịch vụ không dây, nhu cầu phổ tần vô tuyến tăng lên đáng kể - Với xuất thiết bị không dây ứng dụng, nhu cầu hấp dẫn để truy cập không dây băng rộng, xu hướng dự kiến tiếp tục năm tới - - Phương pháp thông thường để quản lý phổ tần linh hoạt ý nghĩa nhà khai thác cấp giấy phép độc quyền để hoạt động dải tần số định Phổ thuê Chính phủ số quan quản lý Với hầu hết phổ tần vô tuyến hữu ích phân bổ + Ex, TV, DMB, Điện thoại di động, ứng dụng quân sự, WLAN, WiBro Như nêu phép đo gần đây, phổ cấp phép sử dụng liên tục qua thời gian không gian Phân bổ tần số cố định hiệu Vô tuyến nhận thức: cho phép để hội sử dụng băng tần không sử dụng (được cấp phép) 5) Vô tuyến nhận thức: Lỗ quang phổ - Không gian đen + Nhiễu công suất cao RF - Không gian Xám + Nhiễu Công suất thấp RF - Không gian trắng + Miễn nhiễu RF (Noise Only) 6) Vô tuyến nhận thức: Các thành phần mạng - Mạng (hoặc mạng cấp phép) + Một mạng lưới có, nơi người sử dụng có giấy phép hoạt động băng tần định + Do ưu tiên họ truy cập phổ tần, hoạt động người sử dụng không nên bị ảnh hưởng người dùng giấy phép - Mạng CR (mạng thứ cấp, mạng giấy phép) + Một giấy phép hoạt động băng tần mong muốn không đưa + Chức bổ sung cần thiết cho người sử dụng CR để chia sẻ băng tần cấp phép Truy cập mạng CR: - Người dùng truy cập CR trạm gốc CR riêng họ, hai băng tần cấp phép giấy phép Truy cập ad hoc CR: - Người sử dụng CR giao tiếp với người dùng khác CR qua kết nối ad hoc Truy cập mạng chính: - Người sử dụng CR truy cập vào trạm sở thông qua băng tần cấp phép  - Yêu cầu CR Nhận thức điều kiện kênh hoạt động, Thay đổi thông số vận hành nó, Can thiệp miễn phí, thông tin liên lạc Môi trường bên Vô tuyến  tính khả dụng phổ,  trạng thái mạng, - Môi trường bên  nguồn lực sẵn có,  hành vi người dùng  Những thách thức thiết kế quan trọng CR - Cùng tồn với mạng - Biến động cao quang phổ có sẵn - Yêu cầu QoS khác - CR người sử dụng mạng CR phải:  Xác định phần quang phổ có sẵn: cảm biến phổ  Chọn kênh sẵn có tốt nhất: định phổ  Phối hợp truy cập vào kênh với người dùng khác: chia sẻ phổ  Dọn khỏi kênh người dùng cấp phép phát hiện: Di phổ  Nhận thức trí tuệ - CR cần phải đưa định thời gian thực - CR sử dụng thích nghi(Adaptation) để xuất thông minh - Phần cứng phần mềm thông minh cần thiết  Cảm biến  Thích nghi  Học tập - Vùng phủ sóng rộng bề mặt trái đất Trễ truyền khoảng 0,3 giây Chi phí truyền tải độc lập với khoảng cách 3) Truyền hình vệ tinh - Một vệ tinh vật rắn xoay quanh số thể trời tác động lực hấp dẫn mà hỗ tương tự nhiên Chúng ta phân loại vệ tinh hai loại, cụ thể vệ tinh thụ động vệ tinh hoạt động Một vệ tinh thụ động chia thành hai loại, cụ thể vệ tinh tự nhiên vệ tinh nhân tạo Một mặt trăng vệ tinh tự nhiên trái đất Nhưng bóng hình cầu với kim loại bọc nhựa phục vụ vệ tinh nhân tạo - Vệ tinh hoạt động cấu trúc phức tạp có thiết bị xử lý gọi Transponder quan trọng hoạt động vệ tinh Những transponder phục vụ hai mục đích tức cung cấp khuếch đại tín hiệu vào thực dịch tần số tín hiệu đầu vào để tránh giao thoa hai tín hiệu 4) Vệ tinh làm việc nào?  Lò vi sóng sóng điện từ Tầng điện ly phản xạ lò vi sóng trở lại trái đất Chúng xuyên qua tầng điện ly Một vệ tinh sử dụng để nhận lò vi sóng sau chuyển chúng trở lại trái đất  Vệ tinh cung cấp liên kết hai cách Thứ vệ tinh cung cấp liên kết truyền thông điểm tới điểm trạm mặt đất mặt khác Một mặt đất truyền tín hiệu từ trạm đến vệ tinh khác trạm mặt đất tiếp nhận chúng từ vệ tinh Thứ hai, vệ tinh nhận tín hiệu từ trạm mặt đất truyền cho chúng với số máy thu mặt đất 5) Băng tần vệ tinh  Các liên kết lên (up links) liên kết xuống(down links) vệ tinh hoạt động dải tần số khác nhau:  Up-link định hướng cao, liên kết điểm tới điểm  Các down-link có dấu chân cung cấp bảo hiểm cho diện tích đáng kể "tại chỗ chùm tia(spot beam)" 6) Dải tần Vệ tinh Ăng-ten (Dishes: chảo)  Kích thước chảo truyền hình vệ tinh (anten) có liên quan đến tần số truyền dẫn  Có mối quan hệ nghịch đảo tần số bước sóng  Khi bước sóng tăng (hoặc giảm tần số), ăng-ten lớn (chảo vệ tinh) cần thiết để thu thập tín hiệu 7) MAC (Media Access Control: Kiểm soát truy cập phương tiện truyền thông) giao thức cho liên kết vệ tinh  ALOHA: - Mỗi trạm truyền tải lúc - Hiệu thấp 18- 36%  FDMA (Frequency Division Multiple Access) - Nó lâu đời phổ biến - Băng thông kênh truyền hình vệ tinh có sẵn chia thành băng tần số cho trạm mặt đất khác  TDMA (Time Division Multiple Access: Đa truy cập phân chia theo thời gian) - Các kênh thời gian ghép - Mỗi trạm mặt đất truyền tải khe thời gian cố định - Nhiều khe thời gian gán cho trạm có yêu cầu băng thông - Yêu cầu đồng hóa thời gian trạm Trái đất  CDMA (Code Division Multiple Access: Đa truy cập phân chia mã) XIII) Quỹ đa ̣o của vê ̣ tinh và các thông số quỹ đa ̣o 1) MẠNG LƯỚI VỆ TINH Một mạng lưới vệ tinh kết hợp nút, số vệ tinh, cung cấp thông tin liên lạc từ điểm khác Trái đất Một nút mạng vệ tinh, trạm Trái đất, hay thiết bị đầu cuối người dùng cuối điện thoại 2) Hình Quỹ đạo vệ tinh  Chú Thích:  Equatorial: xích đạo  Inclined: xiên góc  Poar: đường cực 3) Ví dụ Theo định luật Kepler Chu kì mặt trăng gì? Ở C số xấp xỉ 1/100 Thời gian vài giây khoảng cách tính km Mặt trăng nằm khoảng 384.000 km phía Trái đất Bán kính Trái Đất 6378 km Áp dụng công thức, nhận 4) Ví dụ Theo định luật Kepler, chu kỳ vệ tinh đặt quỹ đạo khoảng 35.786 km phía Trái đất gì? Giải: Điều có nghĩa vệ tinh nằm 35.786 km có chu kì 24 h, mà giống Chu kì quay Trái đất Một vệ tinh cho đứng yên đến trái đất Các quỹ đạo, thấy, gọi quỹ đạo địa tĩnh 5) Loại vệ tinh  Chú Thích:  Quỹ đạo trái đất thấp (LEO)  Quỹ đạo trái đất trung bình (MEO)  Quỹ đạo trái đất tĩnh (GEO) 6) Độ cao quỹ đạo vệ tinh 7)   - Hệ Thống vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh(GEO) Ưu điểm: Vùng phủ sóng khu vực rộng lớn Chúng 35.786 km (22,000miles) Trái đất Vòng xoay vệ tinh đồng với đất Ba vệ tinh bao phủ toàn giới Hệ thống phức tạp thấp Nhược điểm: Trễ truyền dài (~ 125 ms) Công suất truyền dẫn cao yêu cầu  Vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh 8) Hệ thống vệ tinh quỹ đạo trung bình Trái đất (MEO)  Ưu điểm: - Trễ truyền dài (~ 40 msec) - Yêu cầu công suất truyền dẫn cao - Đắt so với LEOs rẻ so GEOS  Nhược điểm: - Phủ sóng chỗ lớn LEO, so với GEO - Vẫn cần phải luân phiên để giữ gìn độ cao thấp chúng 6-8 để vòng quanh Trái Đất - Nhiều vệ tinh MEO cần thiết để bao phủ vùng liên tục - Sự bàn giao(Handovers) theo dõi vệ tinh cần thiết, đó, độ phức tạp cao  Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) Dự án GPS năm 1973 Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ      Quỹ đạo độ cao khoảng 18,000km Bao gồm 24 vệ tinh quỹ đạo 6; 32 vào tháng năm 2014 Bất lúc nào,> vệ tinh nhìn thấy từ điểm Trái đất Khái niệm hệ thống GPS dựa thời gian Các vệ tinh mang theo đồng hồ nguyên tử ổn định đồng với để đồng hồ mặt đất  Một máy thu GPS theo dõi nhiều vệ tinh giải phương trình để xác định vị trí xác máy thu độ lệch theo thời gian Nếu biết khoảng cách chúng từ ba điểm, biết xác nơi chúng (ba vòng tròn gặp điểm tín hiệu)  Nguyên tắc làm việc GPS  Ứng dụng GPS 9)         Lực lượng quân  Hàng hải  Đồng hóa Clock, hệ thống di động CDMA Hệ thống vệ tinh Trái đất quỹ đạo thấp (LEO)  Ưu điểm: - Trễ truyền ngắn (10-15 ms) - Yêu cầu công suất truyền dẫn thấp - Giá thấp cho vệ tinh thiết bị  Nhược điểm: - Điểm phủ sóng nhỏ - Chúng có vòng quay để giữ gìn độ cao thấp chúng (90 phút chu kỳ) - Một mạng có vệ tinh LEO cần thiết để bao phủ vùng liên tục - Hệ thống phức tạp cao nhu cầu bàn giao(handovers) theo dõi vệ tinh  Hệ thống vệ tinh Trái đất quỹ đạo thấp (LEO) Vệ tinh LEO có quỹ đạo cực Độ cao 500-2000 km Chu kỳ quay 90-120 phút Một hệ thống LEO có loại tế bào truy cập Dấu chân có đường kính 8000 km Trễ