Đồ Án Thông Tin Vô Tuyến

Chơng I: nguyên lý thông tin vô tuyến I.Mở đầu Thông tin vô tuyến sử dụng khoảng không gian môI trờng truyền dẫn Phơng pháp thông tin là: phía phát xạ thông tin sóng điện từ, phía thu nhận sóng điện từ từ phía phát thông qua không gian tách lấy tín hiệu gốc Về lịch sử thông tin vô tuyến, vào đầu kỷ Marcôni thành công việc liên lạc vô tuyến qua đạI tây dơng Kenelly Heaviside phát yếu tố tầng điện ly phía khí dùng làm vật phản xạ sóng điện từ Những yếu tố mở lỷ nguyên thông tin vô tuyến cao tần đạI quy mô Gần 40 năm sau Marcôni, thông tinvô tuyến cao tần phơng thức thông tin vô tuyến sử dụng phản xạ tầng đôí lu, nhng hầu nh không đáp ứng thông tin ngày tăng Chiến tranh giới lần hai bớc ngoặt tronh thông tin vô tuyến Thông tin tầm nhìn thẳng- lĩnh vực thông tin sử dụng băng tần số cực cao(VHF) đợc nghiên cứu liên tục sau chién tranh giới- trở thành thực nhờ phát triển linh kiện điện tử dùng cho HF UHF Với gia tăng không ngừng lu lợng truyền thông, tần số sóng vô tuyến vơn tới băng tần siêu cao(SHF) cực cao(EHF) Vào năm 1960, phơng pháp chuyển tiếp qua vệ tinh đợc thực phơng pháp thực tán xạ qua tầng đối lu khí xuất Do đặc tính u việt mình, chẳng hạn nh dung lợng lớn, phạm vi thu rộng, hiệu kinh tế cao, thông tin vô tuyến đợc sử dụng rộng rãI phát truyền hình quảng bá, vô tuyến đạo hàng, hàng không, quân sự, quan sát khí tợng, liên lạc sóng ngắn nghiệp d thông tin vệ tinh- vũ trụ Thông tin vô tuyến ứng dụng cho truyền thông công cộng chủ yêú chia làm phần: -Thông tin vi ba cố định truyền dẫn, chuyển tiếp đờng dài -Thông tin di động -Thông tin vệ tinh Do nghiên cứu sở thông tin di động ta cần nhắc lạI nguyên lý thông tin vô tuyến Cơ sở truyền thôngtin di động đợc dựa truyền thông tin vô tuyến Tất dịch vụ vô tuyến để truyền dẫn kể thông tin di động mà đợc nghiên cứu đề tàI sử dụng vô tuyến điện(radio) làm phơng tiện truyền dẫn Đối với số ngời, nhắc đến kỷ nguyên vàg công nghệ hoàn toàn Vì dịch vụ vô tuyến phảI tiêu biểu cho tiến công nghệ có lẽ phảI tiêu bieeur cho kỷ nguyên viễn thông Hiện có nhiều dịch vô tuyến đợc sử dụng cho viễn thông xuất kháI niệm Mỗi kháI niệm tơng ứng với mắt nối truyền thông thiết yếu, song để đảm bảo liên lạc nh khách hàng mong muốn tất cảcác dịch vụ vô tuyến phảI đợc kết nối với hầu hết phảI kết nối vào mạng công cộng có Truyền dẫn có nhiều phức tạp việc đạt đợc chất lợng dịch vụ thoảI máI đàm thoạI dù cách xa vàI ba km đôI khó khăn nh nói với ngời vũ trụ Những yếu tố ảnh hởng đến tín hiệu cự ly tín hiệu vô tuyến tần số đợc sử dụng để phát quảng bá thu tin tức, độ dàI chiều cao anten, công suất phát tín hiệu cản trở gặp phảI đờng truyền tin tức, phụ thuộc vào có ngời sử dụng băng tần vô tuyến riêng liên quan đến dảI sóng tín hiệu phụ thuộc vào kỹ thuật ghép kênh đợc sử dụng Phần đợc trình bàygiúp cho ngời làm quen với thông tin vô tuyến thông tin di động nắm đợc sở thông tin vô tuyếncũng nh hiểu biết chung thông tin di động II.Cơ sở thông tin vô tuyến 1.Phổ tần Mọi truyền dẫn vô tuyến sử dụng sóng điện từ phát sinh từ dòng điện xoay chiều chạy qua anten Một sóng đơn bắt đầu tạI đIúm dòng điện, tăng đến cực đạI theo chiều dơng, đổi chiều dòng điện đạt cực đạI phía dới(hay chiều âm) cuối quay -> biến đổi theo quy luật hình sin Tần số đợc định nghĩa nh số lợng chu kỳnày xảy khoảng thời gian 1s Sự lặp đI lặp lạI, hay dao động trớc gọi số chu kỳ 1s, gọi 1Hz 1s để kỷ niệm ngời khai sinh vô tuyếna điện, Hienrich Hertz Tần số dao động biến đổi từ Hz tới hàng ngàn tỷ lần 1s toàn dảI tần số gọi phổ tần Các dảI băng tần dảI thông Chỉ có phần toàn phỏ tần thích hợp với truyền dẫn vô tuyến Nhìn chung, đợc xem trảI rộng từ 30 kHz-300GHz Một vàI truyền dẫn vô tuyến tiến ahnhf với tần số thấp tới 72 Hz, nhng thực tế 100 Hz giới hạn mà công nghệ tạI hực đợc Phổ tần số vô tuyến đợc phân chia thành nhóm lứon gọi băng tần mà băng có tên riêng để mô tả Ví dụ nh VHF: tần số cao ,UHF : tần số siêu cao , siêu cao tần Kích cỡ băng tần đợc xác định dảI thông ( độ rộng dảI ) nố Đó hiệu số tần số thấp cao băng tần Ví dụ: VHF dảI thông 270 MHz (vì fmin=30MHz fmax=300MHz) UHF dảI thông 490 MHz ( fmin =470MHz fmax=960MHz ) Theo OJRT DảI thông đợc sử dụng cho kênh vô tuyến riêng Những kênh đợc dùng cho phạm vi băng tần 3.Tần số bớc sóng Có mối quan hệ tần số độ dàI tần số vô tuyến sóng vô tuyến hay gọi bớc sóng Vì sóng vô tuyến truyền lan không gian xấp xỉ tốc độ ánh sáng , khoảng cách mà đI đợc chu kỳ hoàn chỉnh ngắn tần số cao ngợc lạI (m) = c( m / s) f ( Hz ) c 300000km/s -Các bớc sóng khác xa kích thớc Ví dụ:Tín hiệu 30 khz để liên lạc với tàu ngầm dới biển có bớc sóng khoảng 9977 m Trong bớc sóng tín hiệu tế bào 800mhz có độ dàI khoảng 0,033m Bớc sóng kích thớc anten Anten dùng để phát xạ thu tín hiệu vô tuyến Để công suất phát công suất thu tối đa anten phát có kích thớc tối u Kích thớc có quan hệ với bớc sóng tín hiệu Về bản, tần số lớn với bớc sóng ngắn đòi hỏi anten nhỏ Một anten tối u thờng có kích thớc 1/2 bớc sóng Tuy nhiên anten đợc dựng thẳng đứng bề mặt kim loạI hay mặt đất nên thờng có mặt dẫn điện Một gọi phần thực, gọi vật dẫn thực Phần gọi vật dẫn ảnh, tồn tạI theo cảm nhận vềđiện trờng Vì lý đó, để cungcấp đợc đặc tính tối u cho tần số đó, anten phảI có tần số 1/4 bớc sóng đợc gọi anten 1/4 bớc sóng Kích thớc vật lý anten giảm đI lấy thêm linh kiệnđiện gọi cuộn cảm ứng.Kỹ thuật gọi kỹ thuật gia cảm, làm giảm kích thớc anten dảI sóng ngắn nghiệp d mà thờng phảI cần đến độ dàI 3m xuống 1m Tăng ích anten Anten thờng có độ lợi(tăng ích) danh định biểu thị Decibel(db) Phép đo tính theo Loga tỷ số hai công suất tín hiệu Liên quan đến anten xét với anten chuẩn Độ lợi độ tăng cờng độ tín hiệu không phảI khuyéch đạI tín hiệu mà biểu thị cho chênh lệch cờng độ tín hiệu tín hiệu thu đợc từ anten đằng hớng mà mặt lý thuyết xạ cách đồng theo hớng so với anten định hớngtập trung tín hiệu theo hớng định Cũng nh vậy, anten cho độ lợi phát cho nhiêu độ lợi thu Ngời ta thờng đánh giá trạm vô tuyến sử dụng anten tăng ích theo công suất xạ hiêụ dụng Một máy phát sản sinh 1w công suất đI qua anten có độ tăng ích 10 cho xạ hiệu dụng(ERP) 10w Các đặc tính truyền lan cũa sóng vô tuyến Vì kích thớc bớc sóng khác tín hiệu vô tuyến truyền lan không gian theo cách khác Một số sóng thích hợp cho đờng truyền dẫn có cự ly xa số sóng khác lạI bị giới hạn cự ly ngắn Thông thờng tần số cao cự ly tín hiệu Truyền đI ngắn Các tần số có bớc sóng dàI có xu hớng đI theo bề cong tráI đất ĐIũu giảI thích tạI băng tần VLF LF đặc biệt thích hợp cho mục đích đạo hàng cự ly xa truyền dẫn toàn cầu Các tín hiệu dới 30 MHz, chủ yếu tín hiệu băng sóng trung MF, đI thẳng lên trời nhng phần lợng chúng phản xạ trở lạI làm cho sóng bị gấp khucs Hiệu ứng gấp khúc cho phép truyền thông cự ly dàI nhng không hảI lúc đủ độ tin cậy Trong dảI sóng VHF cao hơn, tín hiệu vô tuyến bị uốn cong bớc sóng đợc phát đI không trung không bị phản xạ trở lại Các tần số hữu ích cho truyền thông theo tầm nhìn thẳng(trực thị) nhng lạI bất lợi cho truyền thông cự ly xa trừ chúng hớng vào vệ tinh, để sau vệ tinh lạI phát chúng tráI đất Quá trình truyền lan sóng vô tuyến bị ảnh hởng mức công suất đợc dùng để phát tín hiệu Mức công suất phát tín hiệu sóng vô tuyến đợc biểu thị Watt giống nh công suất cacs dụng cụ điện gia đình, khác gía trị Watt thờng thấp nhiều Cùng tồn tạI mối quan hệ mức công suấtvà tần số tần số cao, bớc sóng ngắn đòi hỏi mức công suất cao để phát đI tín hiệu cự ly nh tần số thấp Cho dảI VHF chẳng hạn, là100w, phát dảI UHF phảI có công suất phát cực đạI 5000w Cờng độ tín hiệu sóng vô tuyến giảm đI nhanh rời anten phát Với đIũu kiện tuyệt đối không bị che chắn, mức giảm cờng độ tín hiệu thu đợc 10mw(1/100 w) anten phát cách 1609m 2,5mw cách máy phát 3218m 0,1mw tạI khoảng cách 16090m Trong thực tế, vật chắn(các cao ốc) vật hấp thụ(các cao), suy hao lớn nhiều, đạt trị số nghịch đảo luỹ thừa năm hay luỹ thừa sáu khoảng cách Các tín hiệu vô tuyến không đến máy thu với cờng độ không đổi Ngợc lạI chúng bị pha đinh Các tín hiêu phát AM có mức độ biến đổi tín hiệu trực tiếp từ máy phát đI dọc theo bề mặt tráI đất bị lệch tuỳ thuộc vào vị trí sóng hình sin Sự lệch pha triệt tiêu làm tăng cờng tín hiệu Pha đinh xảy truyền dẫn trực thị, chẳng hạn phát FM mạng di động tế bào, có can nhiễu tín hiệu thu đợc trực tiếp từ máy phát tín hiệu bị phản xạ từ cao ốc từ bề mặt tráI đất Pha đinh xảy máy di động cầm tay thuê bao chuyển động vùng nơI mà tín hiệu bị cộng trừ đI Trực tiếp liên quan đến hiệu ứng gây phâ đinh hiệu ứng truyền dẫn đa đờng : tín hiệu đến đờng trực tiếp đờng phản xạ hai đờng phản xạ NgoàI việc làm thay đổi mức tín hiệu thu, hiệu ứng làm xấu đI chất lợng tín hiệu Đối với hệ thống vô tuyến số (Digital) nh hệ thống đợc dùng số ứng dụng mạng tế bào mà ta trình bày sau Truyền dẫn đa đờng làm cho xung thông tin đợc thu nhận vàI lần, hơI bị dãn cách thời gian theo phía, khác khoảng cách đI sóng trực tiếp sóng phản xạ Xung cờng độ giống thu đợc qua số đờng đI Các hiệu ứng không mong muốn tán xạ hay khoảng trễ đợc khống chế thiết kế hệ thống thích hợp Các tín hiẹu vô tuyến chịu can nhiễu từ nhiễu tạp âm khác Can nhiễu từ nguyê nhân tự nhiên, chủ yếu sấm, chớp , thờng mạnh tần số dới 1MHz nhng giảm dần trở thành thứ yếu tần số 30MHz Tạp âm từ đờng dây điện lực mạnh dảI băng tàn Các hệ thống đánh lửa xe ôtô tạo can nhiễu mạnh nhng tạp âm giảm nhiều tần số cao 300MHz Kết đốivới nhiều ứng dụng vô tuyến dợc đề cập tới phần lớn tạp âm thờng thấy thực tế đợc tạo máy thu khách hàng Các hệ đIũu chế Các sóng vô tuyến truyền tảI thông tin từ vị trí khác theo nghĩa chúng tơng tự nh toa xe lửa chỗ chúng hữu ích chúng chuyên chở cáI Tần số sóng vô tuyến dùng để vận chuyển đợc gọi tần số sóng mang Thông tin cần vân chuyển đợc trộn lẫn với sóng mang nhờ trình đợc gọi đIũu chế Cần phảI có trình đIũu chế tin tức tín hiệu, nh tiếng nói chẳng hạn, thờng có tần số thấp, tới mức không dễ đợc phát xạtrong không gian Có hai hình thức đIũub chế đợc sử dụng đIũu biên(AM) đIũu tần(FM) Các hình thức khác đIũu chế biên độ cầu phơng(QAM) đIũu xung mã(PCM) Ngời ta thờng sử dụng kết hợp kỹ thuật đIũu chế Chẳng hạn phát FM stereo sử dụng FMvà AM Các hệ thống vô tuyến digital biến đổi tín hiệu tiếng thành xung mã, sau sử dụng QAM PM để chuyển dòng xung theo tín hiệu vô tuyến a.đIũu biên AM ĐIũu biên AM hình thức đIũu chế thông dụng đặc biệt đàI phát thơng mạI Nếu bạn chỉnh máy thu tới 1000khz tần số sóng mang 1000khz Các âm tiếng nói đợc phát đI tần số đợc trộn với tần số sóng mang 1000khz Biên độ hay kích thớc sóng hình sin tần số sóng mang tăng hay giảm theo tốc độ nh tốc độ tín hiệu tiếng nói Vì AM biến đổi biên độ sóng mang nên dễ bị tác động bới tín hệu không mong muốn(hay tạp âm) chứa lẫn nội dung thông tin tín hệu đợc phát Khi sóng mang đợc loạI bỏ tạI máy thu vô tuyến (đợc giảI đIũu chế), tạp âm lạI với thông tin đặc tính không vốn có Do hạn chế này, đặc biệt tạp âm từ hệ thống đánh lửa xe cộ, ngày từ đầu AM không thật thích hợp ứng dụng thông tin di động ĐIũu biên đợc ứng dụng số trờng hợp, chẳng hạn hàng không, nơI nguồn tạp âm đợc khống chế theo cách riêng b.ĐIều kiện cầu phơng(QAM) Một phơng án đặc biệt đIều chế biên độ, gọi đIũu biên cầu phơng QAM, đợc sử dụng cho hệ thống digital chẳng hạn nh hệ thống truyền dẫn vi ba phát AM analog stereo QAM tạo hai sóng mang tần số nhng đợc tách tạI máy thu, tăng gấp đôI dung lợng sóng vô tuyến c.ĐIều tần(FM) Để khắc phục vấn đề tạp âm cố hữu AM, ngời ta phát triển đIều tần Với đIều tần FM, tần ssố sóng mang, không phảI biên độ đợc biến thiên theo thông tin tín hiệu cần đợc mang đI(tiếng nói, âm nhạc) Do tần số biến đổi, phần lớn không bị tác độngbởi tạp âm gặp sau tín hiệu đợc phát FM đợc sử dụng nơI mà việc giảm nhỏ tạp âm(thông tin di động ) tính trung thực tín hiệu(phát FM stereo) có vai trò quan trọng d ĐIều pha(PM) ĐIều pha PM gắn liền với đIều tần, với PM, sóng mang tiến trớc chậm lạI theo phần chu kỳ để mang tín hiệu digital analog e.ĐIều xung mã(PCM) PCM đợc mô tả nh phơng pháp chuyển đổi tín hiệu tơng tự thành dạng số Sự chuyển đổi từ tín hiệu tơng tự tín hiệu số dựa vào nguyên tắc lấy mẫu, lợng tử hoá mã hoá * Lấy mẫu Theo lý thuyết thông tin, để truyền thông tin tín hiệu khoong thiết phảI truyền toàn thông tin Chỉ cần chuyển mẫu tách từ tín hiệu theo định luật lấy mẫu đủ Đây nguyên tắc lấy mẫu Về ý nghĩa đIện học, lấy mẫu tức lấy giá trị tức thời tín hiệu tơng tự vào khoảng thời gian cách Tín hiệu mẫu dãy xung mà đờng bao tín hiệu gốc Hình 13 Theo lý thuyết lấy mẫu tin tức chứa tín hiệu không bị ảnh hởng lấy mẫu Tín hiệu lấy mẫu chứa toàn thông tin tín hiệu gốc nếu: -Tín hiệu gốc có băng tần hữu hạn, tức thành phần tần số ngoàI tần số B -Tốc độ lấy mẫu phảI lớn lần B tức fs >=2B Trong kỹ thuật đIện thoạI, vùng phổ tiếng nói từ 300 Hz -> 3400Hz đợc sử dụng Trong thực tế, phổ tiếng nói ngời kéo dàI kéo từ tần số thấp khoảng 100Hz tần số âm cao Băng tần đợc máy đIện thoạI hạn chế bớt nhng mức hạn chế vùng tần số cao cha đủ, trớc lấy mẫu, tín hiệu tiếng nói cần phảI qua lọc thông thấp để hạn chế bớt phổ tiếng nói dới 3400Hz Tần số lấy mẫu 8000Hz đợc dùng cho hệ thống đIện thoạI PCM Tần số nàylớn hai lần tần số cao băng tần tín hiệu thoạI 3400Hz khó khăn chế tạo lọc thông thấp có đủ độ dốc *Lợng tử hoá Các mẫu lấy từ tín hiệu tần số âm thoạI(VF) khoảng biên độ liên tục Kế đến chia khoảng biên độ thành số khoảng định Tất mẫu tin có biên độ rơI vào khoảng định thỉ đợc cho giá trị Đó nguyên tắc lợng tử Hình 14 Việc làm tròn biên độ mẫu xung tránh khỏi sai số dẫn đến biến dạng lợng tử Biến dạng giảm ta tăng đủ lớn số lợng mức biên độ cho phép hoàn toàn chấp nhận đợc truyền dẫn lỗi có số định biên độ rời rạc Rõ ràng độ méo l- ợng tử hoá không độc lập mà có liên quan đến biên độ, xung mẫu nhỏ có biến dạng lợng tử nhỏ xung mẫu lớn phảI nhận bến dạng lợng tử lớn Từ cho ta giảI pháp tối u chất lợng truyền dẫn số lợng khoảng lợng tử Ngời ta thờng sử dụng phơng pháp tăng khoảng lợng tử theo biên độ nhận đợc tỷ số tín hiẹu tạp âm lợng tử gần nh không đổi dảI tiếng nói khống chế biến đổi kích thớc khoảng đIện tử theo hàm số logarit Phơng pháp cho phép sử dụng mức lợng tử nhiều so với phơng pháp lợng tử hoá theo khoảng cách *Mã hoá Các mẫu xung đợc lợng tử hoá cha phù hợp để truyền dẫn khó có đợc mạch đIện táI tạo xung mà phân biệt đợc số lợng lớn biên độ mẫu, thờng 2, cần cho tín hiệu tiếng nói Các mẫu lợng tử đợc mã hoá thành mã thích hợp Đến tín hiệu truyền đI dới dạng chuỗi xung nhị phân Hình 3.6 Nh vậy, kỹ thuật đIện thoạI ta dùng mức lợng tử nên mẫu xung đợc mã hoá nhóm mã đợc gọi từ mã PCM, chá xung nhị phân(8 bits) Do tần số lấy mẫu 8000mẫu/s, tín hiệu mã đa tần tiếng nói tạo tín hiệu với tốc độ 64kbit/s *Trên nguyên tắc PCM hệ thống truyền dẫn PCM gồm máy phát đờng truyền máy thu để thiết lập đờng liên lạc hai chiều hệ thống phảI có thu phát tạI đầu cuối đờng truyền dẫn 4dây hai đầu Đờng truyền dẫn phảI đợc trang bị lặp tạI khoảng nhau, táI tạo bits đến truyền đI tiếp dòng bits đợc táI tạo Để tăng dung lợng, hệ thống PCM dùng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian(TDM) Vì mã mẩu tin đợc truyền đI nhanh nên mẫu đến từ nguồn khác truyền đờng truyền, thời đIểm khác mẫu đợc ghép vào khe thời gian TạI đầu thu, mã nhị phân đợc biến đổi ngợc trở lạI thành dạng tiếng nói analog bao gồm táI tạo, giảI mã khôI phục gọi trình giảI đIều chế 8.Các lĩnh vực kỹ thuậ ghép kênh Để làm tăng dung lợng dảI vô tuyến dùng cho lĩnh vực đó, chẳng hạn nh dịch vụ mạng tế bào, ngời ta s dụng kỹ thuật ghép kênh Ghép kênh có nghĩa kỹ thuật thuê bao sử dụng đờng truyền dẫn chung chẳng hạn nhu sử dụng chung đờng cáp, vàI tần số vàI thời gian Ghép kênh ví nh việc làm gia tăng lu lợng qua lạI cầu bắc qua sông Các đờng có cầu thu hẹp để chứa đợc nhiều đờng hơn, thêm toàn tầng cho cầu Trong trờng hợp cầu không rộng trớc nhng vận chuyển đợc nhiều xe suốt chiều dàI nó.Ghép kênh đợc phân loạI nh: ghép kênh phân chia theo không gian(SDM), theo thời gian(TDM), theo tần số(FDM) hay theo mã(CDM) Ví dụ nhóm kênh tạo nên kênh việc ghép kênh phân chia tần số bị tachs biệt với kênh khác đờng cáp truyền dẫn Ghép kênh đợc sử dụng cho đờng đIện thoạI, FM stereo kiểm tra xác không gian hệ thống từ xa Đối với thông tin di động số cellular mà ta xét, có hình thức ghép kênh FDAM(frequency division Multiple access- đavtruy nhập phân chia theo tần số), TDMA(Time division multiple Access- đa truy nhập phân chia theo thời gian) CDMA(Code Division multiple Access- đa truy nhập phân chia theo mã) Liên quan đến việc ghép kênh dảI thông mà kênh mạch chiếm băng tần ddó DảI thông đợc đề cập đến trớc nói băng tần Nó đơn giản chênh lệch tần số cao thấp băng Cùng kháI niệm nh đợc áp dụng cho kênh theo quy mô nhỏ DảI thông kênh giống nh bề rộng đờng thông cầu, chúng rộng hẹp *SDM: Là phơng pháp ghép kênh mà nhiều thuê bao sử dụng đồng thời đờng cáp việc ràng buoọc vào đờng truyền dẫn riêng biệt vào cáp chung chẳng hạn nh đờng đIện thoạI đợc tạo nên hàng trăm, hàng ngàn đôI dây *TDM: Là phơng pháp ghép kênh mà ngời ta phân chia thời gian truyền số liệu cáp truyền dãan phân chia thời gian gán cho kênh Các kênh tốc độ thấp sử dụng đờng truyền dẫn tốc độ cao theo phần việc gửi số liệu việc phân chia thời gian đợc gán cachs định kỳ * FDM phơng pháp ghép kênh màngời ta phân chia dảI thông đờng truyền dẫn (một băng tần) thành vàI dảI thông ấnđịnh phổ tín hiệu đợc gửi từ mọt thiết bị tốc đọ thấp cách đồng thời việc ghép kênh vào tần số trung tâm thuê bao để phân tách với tần số khác ọc thông băng FDM nói chung sử dụng đIều chế FSK nhng đôI sử dụng đIều chế PSK( khoá dịch pha) tốc độ thấp có băng che chắn nhằm ngăn ngừa can nhiễu từ kênh lân cận Nói chung, thực tế TDM tốt FDM nhiều mặt Thứ việc lắp đặt hệ thống giản đơn không cần đến đIều chế thuê bao đIều chế, giảI đIều chế lọc thông băng giống nh FDM kênh đIện báo Thứ 2, Bất lợi xuyên âm kênh xảy việc lọc kênh cha hoàn hảo đặc tính không tuyến tính bị ảnh hởng Thứ TDM có tốc độ truyền dẫn cao không cần băng che chắn bảo vệ nh FDM sử dụng hoàn toàn dảI thông đợc ấn định Nhng TDM đòi hỏi phảI đợc đồng bộ, xác FDM Hiện tợng fađing có lựa chọn băng hẹp, một vàI kênh bị FDM nhng tất kênh bị méo TDM 9.Kỹ thuật phân tập Trong thu sóng vô tuyến, tợng fađinh cờng độ trờng thu bị biến đổi theo thời gian Hiện tợng phađinh bị phân chia thành phađinh nhanh phađinh chậm hay phađinh chọn lọc phađinh đồng tuỳ theo đặc tính tần số Phađinh chọn lọc tợng phađinh xảy phần băng tần dảI thông truyền dẫn Phađinh đồng có nghĩa cờng độ trờng thu đợc thay đổi cân đối toàn băng tần dảI thông truyền dẫn Phađinh phân cực xaỷ mặt phẳng phân cực sóng vô tuyến đI tới bị thay đổi theo anten thu sóng đIện ly chịu ảnh hởng từ trờng tráI đất Phađinh nhảy cấp đợc hiẻu tínhiệu bị ngắt quãng thay đổi đặc trngcuả lớp đIện ly xung quanh khoảng cách nhảy lớp trình thông tin để giảI vấn đề đIều lợng sẵn có cho đồng phađinh kỹ thuật phân tập có sẵn phađinh chọn lọc Kỹ thuật phân tập có nghĩa thu tín hiệu riêng rẽ từ nhiều hhệ thống thu mà chúng có mối quan hệ lẫn sau tổng hợp phân tập cách tự động tín hiêụ để dễ sử dụng trớc sau tách sóng Kỹ thuật đợc phân làm phân tập không gian, tần số, phân tập, phân cực tuỳ theo hệ thống thu Kỹ thuật phân tập không gian sử dụng dao động phađinh độc lập vị trí riêng rẽ xung quanh đIúm thu Nói chung hai ba anten đợc lắp đặt riêng rẽ tổng hợp chuyển hớng tín hiệu tới ngời sử dụng sau thu chúng cách riêng rẽ đặc biệt thông tin vệ tinh loạI Ngoài ra, vi số lợng kênh ghép đăng lên tốc độ truyền dẫn tăng lên, thời gian trễ truyền dẫn nhiều đờng bỏ qua đợc nên cần phải có đồng tối u Đồng thời cần thiết lập thời gian, bảo vệ làm giảm hiệu suất truyền dẫn Trái lại hệ thống FDMA, thuê bao có kênh vô tuyến, không cần đồng kênh Vì mạch truyền dẫn TDMA đợc ghép kênh, nên phân hai tín hiệu số liệu cho thuê bao, thông tin đợc truyền tốc độ khác đảm tính linh hoạt tốc độ truyền dẫn FDMA linh hoạt TDMA, tốc độ truyền dẫn cao lên khoảng vô tuyến nhiều tần số, công suất truyền dẫn cụm cao FDMA công suất truyền dẫn giảm xuống thời gian FDMA liên tục TDMA gián đoạn Khi anten chung đợc sử dụng để phát thu, việc phát thu TDMA thực đồng thời nên không cần thiết bị ghép chung FDMA việc phát thu thực đồng thời cần thiết bị ghép chung Hệ thống TDMA hẳn FDMA mặt dung lợng tín hiệu TDMA đợc giảm nhiều giao thoa giảm số thu phát BTS so với FDMA Tuy nhiên pha định trễ truyền dẫn vấn đề kỹ thuật phức tạp gây giao thoa ký hiệu, đồng hệ thống FDMA khoảng cách kênh 25 KHz cỡ TDMA 200 KHz Qua ta thấy hiệu sử dụng tần số nh nhng TDMA làm tăng dung lợng nhỏ phân chia khe thời gian Mang GSM PLMN đợc dành 124 sóng mang song công dải tần: Đờng lên 890 - 915 MHz (MS phát, BTS thu) Đờng xuống 935-960 MHz (BTS phát, MS thu) Khoảng cách sóng mang 200 MHz Số kênh GSM 124 x = 992 kênh hệ thống FDMA tồn vấn đề nhiễu kênh việc phân chia phổ tần số nên cần có băng tần bảo vệ kênh đề tối thiểu hoá nhiễu Chơng V Chuyển giao tế bào I Mở đầu Trong mạng cố định, thuê bao làm việc trực tiếp với trạm gốc, thiết bị đầu cuối nối kết với mạng Các liên lạc thực vùng phủ sóng trạm gốc Do thông tin di động quảng bá nh thông tin vô tuyến đợc coi hệ thống mà liên lạc thực tế bào nên nhu cầu chuyển giao Lấy ví dụ truyền liên lạc vô tuyến truyền hình, trạm gốc trung ơng với máy phát công suất lớn anten cao bao phủ sóng khu vực lớn đến trạm gốc địa phơng máy thu phát công suất nhỏ Các máy phủ sóng khu vực nhỏ đến máy gia đình Tuy nhiên máy gia đình có kích thớc lớn nhiều so với thiết bị di động Đến thời kỳ thông tin di động cellular số, không gian đợc chia thành nhiều khu vực mà đơn vị nhỏ tế bào Do đặc tính di động thuê bao mà liên lạc đợc thực theo trờng hợp: - Thứ nhất: Liên lạc khu vực tế bào - Thứ hai: Liên lạc sang tế bào khác Khi xuất tế bào mà thiết bị quản lý điều khiển tế bào BTS dẫn đến trờng hợp máy di động dịch chuyển tế bào Khi xuất chức điều khiển phải điều khiển việc phục vụ chuyển đổi từ trạm gốc sang trạm gốc mà không ảnh hởng đến gọi II Chuyển giao thông tin di động Một gọi liên quan đến MS yêu cầu hệ thống cho phép MS truy cập đến hệ thống để nhận đợc kênh Thủ tục truy cập đợc thực kênh đặc biệt theo hớng từ MS đến trạm gốc BTS Kênh mà MS đợc cấp phát để thực gọi kênh dành riêng Vậy MS có trạng thái chính: - Trạng thái chờ: MS lắng nghe kênh quảng bá - Trạng thái truyền tin Khi MS trạng thái truyền tin, MS di động từ tế bào sang tế bào khác thông thờng, gọi không xong ô MS di chuyển, đòi hỏi phải chuyển đổi kênh dành riêng phục vụ tơng ứng từ mạng mà không ảnh hởng đến gọi Quá trình đợc gọi chuyển giao Việc chuyển giao phải thực điều: mạng phải phát nhu cầu chuyển giao, mạng phải cấp phát chuyển mạch đến kênh dành riêng Các vùng vô tuyến biên giới rõ ràng, sóng vô tuyến đợc phát từ trạm gốc vùng chồng lẫn lên nhau, sống lại thay đổi bất thờng Điều khiển chuyển giao điều kiện biến thiên nh đợc tiến hành cách chọn vùng có tín hiệu thu lớn nối tới kênh vùng Xét việc chuyển giao từ BTS sang BTS khác Để phục vụ chuyển giao cần có đơn vị điều khiển trạm điều khiển trạm gốc BSC (Base Transceiver Station) Nó làm nhiệm vụ điều khiển nhóm BTS chức nh chuyển giao điều khiển cong suất Ta xét việc truyền liên lạc ô, sau nghiên cứu trình chuyển giao Quá trình chuyển giao từ ô sang ô thực nh sau: - Khi trạm di động trình gọi qua vùng ô vô tuyến mức thu kênh gọi giảm dới mức ngỡng cho phép, trạm gốc kết luận MS rời khỏi ô - Khi trạm gốc phát mức thu xấu, thông báo cho đơn vị điều khiển trạm gốc BSC Khi BSC dẫn trạm gốc vùng vô tuyến hớng tới kênh trạm di động dịch chuyển đến để giám sát mức thu kênh gọi - Khi nhận đợc kênh, trạm gốc sử dụng máy thu để đo mức thu từ MS để chúng báo cáo kết đơn vị điều khiển BSC - Khi nhận đợc báo cáo BSC chọn vùng vô tuyến có mức thu lớn chọn mạch để nối với trạm gốc mới, thông báo cho BTS biết mạch đợc chọn tiến hành kiểm tra kết nối - Khi BTS biết đợc mạch đợc chọn, chọn kênh rỗi vùng vô tuyến chờ kết kết nối từ BSC - Khi biết kết thuận lợi, trạm gốc BTS thông báo cho BSC kênh đợc chọn Khi BSC nhận đợc thông báo kênh gọi, thông báo cho BTS kênh thông qua kênh gọi BTS lúc đợc sử dụng cho gọi Đồng thời thực nối kênh - BTS điều khiển, kiểm tra kết nối kênh gọi MS xác nhận đợc việc chuyển đổi sang kênh gọi mới, BTS cũ chuyển lệnh tới BSC để chuyển đổi kênh tổng đài cũ, giải phóng kênh gọi cũ không dùng Và chuyển giao hoàn thành Các hệ thống chuyển giao hỗ trợ tự động (MAHO) cho phép chuyển dịch ô vô tuyến xác kinh tế III Mô hình thông tin di động: Cấu trúc đơn giản: Sau nghiên cứu qui tắc chia không gian thành tế bào mà liên lạc đợc thực tế bào hay tế bào cho dung lợng thuê bao tăng lên cách tối đa cách nghiên cứu truyền sóng, ngăn ngừa hiệu ứng có hại phơng pháp ghép kênh Ta đến mô hình thông tin đơn giản giả sử gồm tế bào tơng ứng trạm gốc BTS cần có đơn vị điều khiển chuyển mạch tế bào Cấu trúc hệ thống thông tin di động dù đơn giản hay phức tạp gồm phân hệ là: phân hệ chuyển mạch, phân hệ trạm gốc máy di động Ví dụ nh mạng tế bào hệ thống điện thoại xe cộ tàu bè nh sau: ******** a) Trạm chuyển mạch Chức đấu nối thuê bao di động với với thuê bao PSTN Vì MTX cần phải có chức khác với hệ thống chuyển mạch PSTN, chẳng hạn nh chuyển vùng tìm kiếm đăng ký Chuyển vùng nghĩa trình gọi, máy di động di chuyển khỏi vùng phục vụ khu vực cụ thể hệ thống chuyển gọi sang kênh tần số mà không làm gián đoạn gọi Nh phân tích phần chuyển giao, phơng pháp chung việc giám sát chất lợng tín hiệu kênh thu đợc, tín hiệu chất lợng bắt đầu giảm xuống dới mức quy định khu vực tế bào chuyển tín hiệu báo động cho trạm chuyển mạch (trong cấu trúc đơn giản ta xét BSC) sau trạm chuyển mạch yêu cầu đo chất lợng tín hiệu kênh tới trạm gốc bên cạnh để xác định xem vùng xử lí gọi sau dựa vào kết chọn vùng tối u Việc đăng kí đơn vị thuê bao thuê bao di động dịch chuyển từ nhà đến vùng lu lợng khác, trạm nhà làm cho trạm dịch chuyển phát thuê bao di động hệ thống nhà lu trữ lại thông tin đăng ký để đấu nối gọi trạm chuyển mạch phải có chức tất thông tin dịch vụ khác đợc lu trữ hệ thống chuyển mạch để đấu nối thuê bao di động với với thuê bao PSTN b) Trạm gốc: Trạm gốc dùng để nối trạm chuyển mạch viễn thông di động mạng di động (MS) Nó bao gồm thiết bị thu phát, anten thiết bị điều khiển Chức điều khiển quản lý vùng phân định cách chuyển tín hiệu gọi đến, gọi đi, gán kênh, giám sát kênh tự chẩn sai để giảm tối thiểu can nhiễu vùng bên cạnh yếu tố nh phân bổ tần số phân bổ mã vùng quan trọng c) Máy di động (MS) Máy di động nghĩa thiết bị thông tin để di động nh xe cộ, tàu bè, máy bay chúng bao gồm điện thoại cầm tai, chuông bỏ túi điện thoại vô tuyến xách tay Cấu trúc mạng di động GSM thực tế: Phần trớc, ta nghiên cứu cấu trúc mạng di động hệ thống mặt đất đơn giản có tế bào đợc điều khiển đoạn điều khiển chung BSC làm nhiệm vụ chuyển mạch điều khiển công suất Tuy nhiên, nh ta biết, tế bào bao phủ diện tích nhỏ (khoảng vài km) mà thực tế hệ thống GSM phục vụ cho vùng lãnh thổ rộng lớn gần nh toàn cầu Khi nhiều tế bào BSC quản lý nổi, ngời ta phân cấp nhiều BSC phục vụ, điều làm phát sinh yêu cầu phải có đơn vị điều khiển BSC khác này, trung tâm chuyển mạch mạng di động mặt đất công cộng PLMN gọi tắt tổng đài mạng di động MSC (Mobile Services Switching Center) phục vụ số BSC Càng nhiều tế bào, nhiều thuê bao hệ thống PLMN phức tạp phải phân thành hệ thống nhỏ mà hệ thống đảm bảo trọng trách riêng với cấp quản lý từ nhỏ đến lớn Tuy nhiên, cấu hình hệ thống thông tin di động khác tuỳ thuộc vào loại dịch vụ vùng phục vụ (chẳng hạn nh hệ thống điện thoại cầm tay miền Bắc Việt Nam phức tạp phục vụ cho đất nớc Việt Nam), nhng hệ thống gồm phân hệ bản: Phân hệ chuyển mạch, phân hệ trạm gốc máy di động Xét hệ thống thông tin di động GSM Việt Nam: Các chữ viết tắt: OSS: Hệ thống khai thác hỗ trợ SS: Hệ thống chuyển mạch AVC: Trung tâm nhận thức VLP: Bộ ghi định vi tạm trú HLR: Bộ ghi định vị thờng trú EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị MSC: Tổng đài di động BTS: Đài vô tuyến gốc BSS: Hệ thống trạm gốc MS: Máy di động BSC: Đài điều khiển trạm gốc ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ OMC: Trung tâm khai thác bảo dỡng PSTN: Mạng chuyền mạch điện ******** Hệ thống đợc thực nh mạng gồm nhiều ô vô tuyến cạnh để vùng đảm bảo toàn vùng phủ vùng phục vụ Trong tế bào có trạm gốc PTS làm việc tập hợp ô vô tuyến Các vị trí BTS đợc thiết kế với mô hình tái sử dụng tần số theo phơng pháp đa truy nhập phân chia theo thời gian Trong hệ thống trạm gốc, điều khiển trạm gốc BSC điều khiển nhóm BTS chức nh chuyển giao điều khiển công suất Trong hệ thống chuyển mạch có trung tâm chuyển mạch PLNM gọi tắt tổng đài di động MSC phục vụ số điều khiển trạm gốc BSC BSC gán chức vô tuyến thực phép đo giúp cho MSC định cần chuyển vị tế bào MSC lệnh chuyển vị thực tế BSC thực Do tốc độ mã hoá digital sử dụng cho tiếng nói mạng GSM khác với tốc độ dùng mạng điện thoại công cộng PSTN, có chuyển mã đợc sử dụng để biến đổi liệu tiếng nói GSM thành tốc độ chấp nhận đợc với truyền dẫn hữu tuyến Các khối nói tham gia vào việc nối thông trạm di động MS với thuê bao mạng cố định Ta không cần thiết bị khác gọi cho MS Nhng vấn đề nảy sinh ta muốn thực gọi đến MS Ngời khởi đầu gọi MS đâu Vì cần có sở liệu mạng để theo dõi MS Cơ sở liệu quan trọng đăng kí vị trí thờng trú HLR Khi ngời mua đăng ký từ hãng khai thác GSM, ngời đợc đăng kí HLR hãng HLR chứa thông tin thuê bao nh dịch vụ mà thuê bao lựa chọn nhận thực Ngoài có thông tin vị trí MS, nghĩa MS vùng phục vụ MSC Thông tin thay đổi MS di động Mỗi MS gửi thông tin vị trí qua MSC đến HLR mình, nhờ đảm bảo phơng tiện để thu gọi Khối có tên trung tâm nhận thực AVC (Avthentication Center) đợc nối đến HLR Chức AVC cung cấp cho HLR thông số nhận thực khoá mật mã để sử dụng cho bảo mật Bộ ghi định vị tạm trú VLR sở liệu chứa thông tin tất MS có vùng phục vụ MSC Mỗi MSC có VLR Ngay MS lu động vào vùng MSC VLR liên kết với MSC yêu cầu số liệu MS từ HLR Đồng thời, HLR đợc thông báo MS vùng MSC Nếu sau MS muốn thực gọi VLR có tất thông tin cần thiết để thiết lập gọi mà không cần hỏi HLR Có thể coi VLR nh HLR phân bố, VLR chứa thông tin xác vị trí MS vùng MSC Nếu ngời mạng cố định (PSTN) muốn thực gọi đến thuê bao, tổng đài MSC nối gọi đến MSC có trang bị chức gọi tổng đài MSC cổng - GMSC tổng đài MSC mạng GMSC phải tìm vị trí mà MS cần tìm Ví dụ để thiết lập gọi đến MS, GMS hỏi HLR vị trí thời MS thuộc vùng MSC để định tuyến tới MSC MS xét Khi gọi đạt đến MSC VLR cho biết vùng định vị MS xét Tiếp theo thông báo quảng bá tìm gọi MS xét đợc thực Trạm di động thiết bị đặt ôtô xách tay Nó gồm phần: module nhận dạng thuê bao SIM thiết bị thu phát, báo hiệu ME Không có SIM, MS xâm nhập vào mạng vô tuyến trừ trờng hợp gọi khẩn Khi liên kết đăng kí thuê bao với card SIM với MS, đăng ký thuê bao sử dụng trạm MS khác nh Chúng ta cần sở liệu chứa số liệu phần cứng thiết bị để giải vấn đề MS bị cắp biện pháp để chận đăng kí thuê bao thiết bị bị cắp, ghi nhận dạng thiết bị EIC đợc nối với MSC qua đờng báo hiệu Nhờ vậy, MSC kiểm tra hợp lệ thiết bị Việc đăng ký nhận thức thuê bao đợc thực thông số từ AVC Ngoài ra, có hệ thống khai thác hỗ trợ (OSS) OSS đợc nối đến tất thiết bị hệ thống chuyển mạch nối đến BSC IV Nhận xét: Với việc phân cấp quản lý điều khiển nh mạng tế bào chuyển giao xảy tế bào nhng đợc phân làm kiểu: - Kiểu 1: Chuyển đổi đợc tiến hành vùng đơn vị điều khiển di động quản lý tức chuyển mạch từ BTS sang BTS khác thuộc BSC - Kiểu 2: Chuyển đổi đợc tiến hành đơn vị điều khiển di động tổng đài di động hay chuyển đổi BSC có MSC - Kiểu 3: Chuyển đổi đợc tiến hành vùng MSC khác Chuyển đổi phức tạp dần lên từ kiểu đến kiểu có liên quan đến quan điều khiển cao nhng chất BTS với Thông tin di động mạng tế bào số sử dụng mô hình phát quảng bá vùng phục vụ MSC Chơng VI: Xu hớng phát triển thông tin di động I Thông tin di động sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã CDMA Chúng ta chứng kiến thật ngày nhiều ngời cần dùng đến thông tin di động, tỷ lệ máy điện thoại di động so với máy cố định ngày tăng lên chơng trớc ta xét đến hệ thống thông tin di động GSM sử dụng kỹ thuật băng hẹp (đã truy nhập phân chia thời gian TDMA) Đó hệ thống thông tin di động cellular hệ thứ bảo đảm chất lợng cao môi trờng nhiễu mạnh khả tiềm tàng dung lợng lớn Càng ngày số lợng thuê bao tăng lên cách khổng lồ với xu hớng phủ sóng toàn cầu kỹ thuật TDMA không đáp ứng nhu cầu dung lợng Từ năm sau thập kỷ 90, nớc phát triển sử dụng hệ thống thông tin di động cellular số công nghệ CDMA TDMA cải tiến Định nghĩa: CDMA phơng pháp ghép kênh gọi đa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multive Access) CDMA đợc phát triển quân đội để bảo vệ kênh thông tin khỏi bị kẻ địch phát nghe trộm Tín hiệu mang tin tức, chẳng hạn tiếng nói, đợc biến đổi thành tín hiệu digital nhờ phơng pháp điều xung mã PCM loại delta DM, sau đợc trộn với loại mã giống nh mã ngẫu nhiên Tín hiệu tổng cộng, tức tiếng nói cộng với mã giả ngẫu nhiên, đợc phát dải tần số rộng nhờ kỹ thuật trải phổ Hay nói cách khác, MS đợc gắn mã riêng biệt kỹ thuật trải phổ tín hiệu giúp cho MS không gây nhiễu lẫn điều kiện lúc sử dụng chung dải tần số Nhờ kỹ thuật ngời khó mà phát đợc tín hiệu vô tuyến nội dung thông tin đợc dàn trải dải thông rộng theo cách giống nh ngẫu nhiên Do mà tin tức, mang tính bảo mật Ngoài ra, kỹ thuật trải phổ có tiềm nhiều hệ vô tuyến dùng chung phổ tần mã can nhiễu lẫn không đáng kể Đặc điểm: CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nên nhiều ngời sử dụng chiếm kênh vô tuyến đồng thời tiến hành gọi Những ngời sử dụng nói đợc phân biệt lẫn nhờ dùng mã đặc trng không trùng với Kênh vô tuyến CDMA đợc dùng lại cell toàn mạng giống nh TDMA IDMA nhng kênh đợc phân biệt nhờ mã trai phổ ngẫu nhiên Không giống nh FDMA, TDMA, truyền dẫn trải phổ mà CDMA sử dụng đòi hỏi kênh có dải thông tơng đối rộng (một kênh CDMA rộng 1,23 MHz với hai dải biên phòng vệ 0,27 MHz tổng cộng 1,77 MHz) Nhng theo tính toán lý thuyết CDMA chứa đợc số lợng thuê bao gấp 20 lần mà FDMA có dải thông tổng cộng nh Cho đến CDMA đợc sử dụng cho mục đích đặc biệt Nhng ngời ta tin tởng hệ thống CDMA đợc thiết kế đắn hỗ trợ hàng chục ngàn thuê bao mà không gây nhiễu dịch vụ vô tuyến khác CDMA cung cấp khả trì kết nối tế bào hữu gọi đợc chuyển giao sang tế bào bên cạnh Thật vậy, FDMA TDMA tồn thời gian ngắt quãng (d nhỏ) chuyển giao, hay xảy tợng chuyển giao nhùng nhằng nh bóng bàn cell cell khác Còn CDMA, MS phát có bên tín hiệu mạnh phát tin đo lờng tín hiệu trạm gốc yêu cầu khởi động chuyển giao BTS phát bắn tin dẫn chuyển giao đến MS Sau chấp hành lệnh chuyển giao, MS phát tin hoàn thành chuyển giao kênh lu lợng Quá trình gọi "chuyển giao mềm" tức nối gọi đợc hoàn thành trớc bỏ kênh cũ chuyển giao mềm MS đợc chuyển giao từ cell sang cell cell dùng chung tần số Vấn đề sử dụng lại tần số CDMA đặc biệt so với FDMA, TDMA, hệ thống thông tin di động băng hẹp (FDMA, TDNA) sử dụng lại tần số tế bào liền kề vi nhiễu, phải có quy hoạch tần số thiết kế hệ thống để đáp ứng tăng dung lợng phải thay đổi quy hoạch tần số Trong CDMA, dùng chung dải tần nên thêm vào vài gọi mà chất lợng chung giảm chút Bằng trả giá sai lỗi bít tăng lên, nhng mạng di động CDMA tăng thêm gọi nhu cầu cấp bách mà không dẫn đến tắc nghẽn nh mạng di động FDMA, TDMA Khi số thuê bao tế bào tăng lên mức cho phép, mạng di động CDMA chuyển giao mềm điều khiển công suất giảm, làm cho cell nhỏ đi, chuyển thuê bao vùng biên sang tế bào liền kề Khả cân tải đợc gọi dung lợng mềm Nói cách khác, mạng di động CDMA không cần kế hoạch sử dụng lại tần số, việc quy hoạch dung lợng vùng phủ sóng mạng thay cho quy hoạch tần số Bằng cách đó, đơn giản việc thiết kế hệ thống, điều khiển dung lợng tế bào linh hoạt Hơn nữa, kỹ thuật trải phổ giúp cho tín hiệu vô tuyến sử dụng có cờng độ trờng nhỏ ch ống pha đinh hiệu FDMA, TDNA Nó có nhợc điểm giống nh TDMA tổ hợp cầm tay phức tạp, tiêu thụ nguồn lớn giá thành đắt II Hệ thống di động vệ tinh Hiện nay, nhu cầu thông tin di động ngồi tàu hoả, ô tô, tàu thuỷ bay nh vùng hẻo lánh tăng Một số hệ thống di động qua vệ tinh MSS (Mobile Salellide Systems) đợc thiết kế để hoạt động với hệ thống vô tuyến mặt đất Dới u nhợc điểm hệ thống thông tin di động vệ tinh so với hệ thống thông tin cố định: - Chi phí cho vệ tinh cho hệ thống thông tin di động nh việc phóng vệ tinh cao Giá ớc tính riêng vệ tinh nằm khoảng từ 10 triệu - 200 triệu USD cho Tuy nhiên, hệ thống cấp dịch vụ cho vùng rộng lớn Vì hệ thống thông tin di động vệ tinh phù hợp với nơi mạng cố định nơi nhu cầu thông tin thấp Nhng vùng bao gồm nớc giới thứ 3, đảo xa, vùng núi, sa mạc, vùng sâu lục địa Nó phù hợp với nơi mà hệ thống thông tin di động mặt đất lãi nơi mà hệ thống thông tin có không đáp ứng đợc nhu cầu thông tin tăng nhanh Hơn nữa, từ dễ dàng xây dựng mạng quốc tế - Các vùng phục vụ hệ thống thông tin di động vệ tinh lại giới hạn vùng biển, không trung đất liền có tầm nhìn thẳng trực tiếp tới vệ tinh Vì truyền thông tin vùng khuất nhà, đờng hầm lòng đất gầm cầu Vì hệ thống thông tin di động mặt đất có hiệu so với thông tin di động vệ tinh vùng trung tâm thành phố lớn - Các dịch vụ vùng rộng có đa vệ tinh vào sử dụng Do xây dựng mạng với thời gian ngắn hệ thống thông tin di động mặt đất cần nhiều trạm gốc - Trong hệ thống thông tin di động vệ tinh, có thiết bị thông tin mặt đất nên khả xảy nguy hiểm thảm hoạ thiên nhiên ngời gây - Khi phóng vệ tinh xảy cố khoảng phục vụ vệ tinh năm Vì vậy, để đáp ứng dịch vụ tus, phải phóng vệ tinh theo chu kỳ - Một mạng thông tin di động vệ tinh phủ sóng vùng rộng lớn nên hiệu sử dụng tần số thấp có nghĩa dung lợng hệ thống với kênh điều khiển thấp - Đối với số dịch vụ vệ tinh, có trễ tín hiệu khó chấp nhận truyền quay (từ trái đất - vệ tinh ngợc lại trái đất), thời gian trễ đến 1/4s cho chặng vệ tinh đợc sử dụng đờng truyền dẫn thời gian trễ chặng đáng kể lu lợng thoại trở nên chấp nhận đợc có thêm kết nối - Tín hiệu từ hệ thống vệ tinh quỹ đạo cao thờng yếu tín hiệu từ hệ thống mặt đất muốn thu đợc thoả đáng đòi hỏi anten thu lớn Điều loại bỏ việc sử dụng máy cầm tay anten xe cộ máy bay phải lớn Điều loại bỏ việc sử dụng máy cầm tay anten xe cộ máy bay phải lớn so với anten sử dụng dịch vụ vô tuyến khác Một số tần số sử dụng cho dịch vụ vệ tinh đặc biệt dễ bị ảnh hởng tác nhân suy giảm nh thời tiết hay hệ thống vi ba mặt đất Hơn nữa, thân mặt trời gây can nhiễu cho chuyển dần vệ tinh hay làm gián đoạn nguồn pin mặt trời cho vệ tinh số thời kỳ định năm Trong thực tế, hệ thống vệ tinh sử dụng TDMA CDMA kết hợp đợc quan quốc tế quân đội sử dụng nhng vấn đề trị kỹ thuật lại cản trở việc sử dụng hệ thống đo cho mục đích kinh doanh t nhân Trong tơng lai, hệ thống thông tin di động vệ tinh không thay hệ thống thông tin di động mặt đất, nhng bổ sung cho thông tin di động mặt đất III Hệ thống viễn thông di động mặt đất tơng lai (FPLMTS) Các hệ thống viễn thông di động mặt đất tơng lai hệ thống di động hệ thứ đợc bắt đầu phục vụ Các hệ thống đảm bảo thâm nhập hay nhiều đờng vô tuyến đến dịch vụ viễn thông đặc thù riêng cho ngời sử dụng di động đến dịch vụ viễn thông mạng di động cố định cung cấp FPLMTS dự định bao phủ tất loại viễn thông di động mặt đất công cộng bao hàm nhắn tin vô tuyến thông tin di động vệ tinh FPLMTS định đạt đợc mục tiêu sơ cấp sau đây: - Đảm bảo dịch vụ viễn thông tiếng thoại phi thoại cho ngời sử dụng di động - Đảm bảo dịch vụ cho nhiều dạng khác mật độ ngời sử dụng vùng phủ địa lý - Đảm bảo sử dụng kinh tế hiệu phổ tần vô tuyến - Cho phép loại đầu cuối di động khác từ loại có kích thớc đủ nhỏ để dễ dàng mang theo ngời đến loại lắp xe - Cung cấp hệ thống sở để mở rộng mạng di động thâm nhập dịch vụ, phơng tiện mạng cố định tuỳ theo hạn chế truyền dẫn vô tuyến, vấn đề phổ tần kinh tế hệ thống - Cho phép kết nối ngời sử dụng di động đến ngời sử dụng di động khác hay ngời sử dụng mạng cố định cách sử dụng mạng cố định hay mạng viễn thông phù hợp khác - Cho phép nhiễu mạng cung cấp dịch vụ vùng phủ - Cung cấp cấu trúc mở phép dễ dàng đa tiến công nghệ giống với cấu trúc khác - Cho phép tồn đấu nối hệ thống di động sử dụng đờng truyền vệ tinh trực tiếp - Đảm bảo cấu trúc môdun để hệ thống khởi đầu từ cấu hình đơn giản, nhỏ phát triển đến mức cần thiết kích thớc lẫn độ phức tạp giới hạn thực tiễn FPLMTS áp dụng khái niệm mạng thông minh (IN) [...]... mạng thông tin di động khác với của mạng thông tin cố định mà ta sẽ trình bày sau *Các loại thông tin di động -Thông tin di động mặt đất -Thông tin di động hàng hải -Thông tin di động đờng sắt -Thông tin di động hàng không và vệ tinh Trong khuôn khổ đề tài này, sẽ trình bày chủ yêú về thông tin di động mặt đất bằng phơng pháp nghiên cứu mạng thông tin di động số cấu trúc tế bào và sự phát triển của thông. .. thuê bao 2 .Thông tin di động Gần đây thong tin di đọng dã trở thành một ứng dụng trong lĩnh vực thông tin vô tuyến Sự phát triển của thông tin di động đợc bắt đầu bằng phát minh thí nghiệm sóng điện từ của Heztz và điện báo vô tuyến của Marconi và vào thời kỳ đàu của phát minh sóng vô tuyến, nó đợc sử dụng trong dịch vụ vận tải an toàn đờng biển để điều khiển các con tàu Đối với thông tin vô tuyến mặt... tính toán thủ công trong phòng thí nghiệm, ngày nay đã có thể xác định liệu hệ thồng hiện hành có bị ảnh hởng bởi một tín hiệu vô tuyến mới đợc đa vào hay không bằng các chơng trình mày tính III> Các ứng dụng của thông tin vô tuyến Thông tin vô tuyến có rất nhiều ứng dụng nh đạo hàng vô tuyến, phát thanh truyền hình, điện báo, điện thoại, hàng không, vệ tinh Ngời ta chia làm 3 phần trong truyền thông. .. cộng: -Thông tin viba cố định để truyền dẫn và chuyển tiếp đờng dài -Thông tin di động, mà các dịch vụ của nó gần đây ngày càng sôi động -Thông tin vệ tinh 1 .Thông tin cố định Sử dụng viba là chủ yếu, đợc chấp nhận sử dụng trong dịch điện thoại điện báo ảnh, phát thanh, truyền hình Thông tin viba với các bớc sóng ngắn có hớng tính mạnh và ít chịu ảnh hởng của các kênh khác Trong phơng thức thông tin này,... vụ GSM đang rất phát triển ở Việt Nam Các dịch vụ của thông tin di động: thông tin di động mặt dất, thông tin di động đờng sắt, hàng hải và vệt inh ta sẽ nghiên cứu kĩ thông tin di động mặt đất trong phạm vi thông tin số mạng tế bào nguyên lí TDMA đợc minh hoạ bằng hệ thống GSM II Cell và mạng tế bào 1 Trong mô hình di động quảng bá Trong thông tin quảng bá, máy di động và trạm gốc luôn là các máy... mạng tế bào (hoặc một hàng vô tuyến vận hành, qua đó các thông tin vô tuyến đợc thiết lập giữa hệ thống mạng tế bào và các máy di động) - Tế bào macro: một khu vực tế bào có đờng kính bao phủ vô tuyến lớn hơn 600m - Tế bào micro: Một khu vực tế bào có đờng kính bao phủ vùng vô tuyến lớn hơn 100m, nhỏ hơn 600m - Tế bào picô: Một khu vực tế bào có đờng kính vùng bao phủ vô tuyến nhỏ hơn 100m b) Sự liên... thời gian (TMD) hỗn hợp của 3 loại này II Ghép kênh thông tin cố định và thông tin di động theo mô hình phát quảng bá: Cả thông tin cố định và thông tin di động quảng bá thờng sử dụng ghép kênh theo không gian và theo tần số 1 Ghép kênh theo không gian (SDM) và theo tần số *** thông tin cố định: SDM là phơng pháp ghép kênh mọi nhiễu thuê bao sử dụng đồng thời một đờng cáp truyền dẫn bằng việc ràng buộc... này ta sẽ xét xem sóng vô tuyến truyền trong thông tin di động (nói chung, cả quảng bá và cellular) nh thế nào, nó có gì khác so với thông tin trong mạng cố định hay không Và trên đờng truyền từ nơi phát đến nơi thu, nó gặp những hiệu ứng gì II Truyền sóng trong thông tin di động Thông tin cố định chủ yếu sử dụng các tần số trong dải SHT (vi ba) còn thông tin di động chủ yếu sử dụng các tần số trong... thăng giáng tức thời của điện trờng thu đợc phức tạp hơn so với tơng tác hai tia do nhiều từ nhiều đờng truyền sóng Trong thông tin di động mặt đất mà ta nghiên cứu, độ cao của anten ??? thờng thấp nên hầu nh không có khoảng cách tầm nhìn thẳng nào giữa trạm gốc vô tuyến BTS và MS do các vật chắn nh toà nhà, các quả đồi trên đờng truyền vì vậy,, hầu hết các đờng truyền trong thông tin vô tuyến di... số các dịch vụ thong tin vô tuyến di động khác nhau chẳng hạn nh dịch vụ vệ tinh hàng hải, điện thoại trên tàu hoả, máy bay trong t- ơng lai không xa, tần số cận viba cũng đợc sử dụng.Với những ứng dụng to lớn nh trên , thông tin di động ngày càng phát triển, nó khắc phục đợc các nhợc điểm của thông tin cố định nh bớt cồng kềnh, có thể vừa di chuyển mà vẫn thực hiện truyền thông tin nh các phơng pháp ... làm quen với thông tin vô tuyến thông tin di động nắm đợc sở thông tin vô tuyếncũng nh hiểu biết chung thông tin di động II.Cơ sở thông tin vô tuyến 1.Phổ tần Mọi truyền dẫn vô tuyến sử dụng... mạng thông tin di động khác với mạng thông tin cố định mà ta trình bày sau *Các loại thông tin di động -Thông tin di động mặt đất -Thông tin di động hàng hải -Thông tin di động đờng sắt -Thông tin. .. hành có bị ảnh hởng tín hiệu vô tuyến đợc đa vào hay không chơng trình mày tính III> Các ứng dụng thông tin vô tuyến Thông tin vô tuyến có nhiều ứng dụng nh đạo hàng vô tuyến, phát truyền hình, điện