Da truy cap vo tuyen

HỌC VIỆN CNBCVT ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN PT IT TS Nguyễn Phạm Anh Dũng - 6/2013 - TS Nguyễn phạm Anh Dũng LỜI NĨI ĐẦU PT IT Các cơng nghệ đa truy nhập tảng hệ thống thơng tin đa truy nhập vơ tuyến nói chung thơng tin di động nói riêng Các cơng nghệ cho phép hệ thống đa truy nhập vô tuyến phân bổ tài nguyên vô tuyến cách hiệu suất cho người sử dụng Tuỳ thuộc vào việc sử dụng tài nguyên vô tuyến để phân bổ cho người sử dụng mà công nghệ phân chia thành: đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA), đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA), đa truy nhập phân chia theo mà (CDMA) đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA) Các hệ thống thông tin di động sử dụng kết hợp bốn công nghệ đa truy nhập để phân bổ hiệu tài nguyên cho người sử dụng Công nghệ đa truy nhập phân chia theo mó với nhiều ưu việt so với cơng nghệ khác nên ngày trở thành công nghệ đa truy nhập Cơng nghệ TDMA kết hợp với FDMA áp dụng rộng rãi hệ thống đa truy nhập vô tuyến, 2G GSM thông tin vệ tinh Công nghệ đa truy nhập CDMA xây dựng sở kỹ thuật trải phổ Kỹ thuật trải phổ nghiên cứu áp dụng quân từ năm 1930, nhiên gần kỹ thuật nghiên cứu áp dụng thành công hệ thống tin vô tuyến tổ ong Hiện CDMA áp dụng phổ biến hệ thống thông tin di động hệ như: 3G UMTS, cdma2000… Trong lĩnh vực thông tin di động vệ tinh ngày nhiều hệ thống tiếp nhận sử dụng cơng nghệ CDMA Các thí dụ điển hình việc sử dụng cụng nghệ cho thơng tin vệ tinh là: Hệ thống thông tin di động vệ tinh quỹ đạo thấp (LEO: Low Earth Orbit) Loral/Qualcom Global Star sử dụng 48 vệ tinh, Hệ thống thông tin di động vệ tinh quỹ đạo trung bỡnh (MEO: Medium Earth Orbit) TRW sử dụng 12 vệ tinh Một hạn chế hệ thống CDMA hiệu chúng phụ thuộc vào nhiễu người sử dụng tần số, MUI (Multi user Interference) Đây lý dẫn đến giảm dung lượng đũi hỏi phải điều khiển công suất nhanh Các máy thu liên kết đa người sử dụng (MUD: Multi User Detector) cho phép hệ thống CDMA dần khắc phục nhược điểm cho phép CDMA tỏ rõ ưu điểm vượt trội Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM: Orthogonal Frequency Divission Multiplex: ghép kênh phân chia theo tần số trực giao) đa truy nhập phân chia theo tần số (OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Acces) công nghệ truyền dẫn đa truy nhập nghiên cứu để thay cho CDMA Hiện công nghệ trở thành công nghệ đa truy nhập cho hệ thống thông tin di động hệ như: LTE WiMAX OFDMA sử dụng cho WLAN 802.11 Giáo trình "Đa truy nhập vô tuyến" biên soạn theo chương trình đại học cơng nghệ viễn thơng Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Mục đích tài liệu cung cấp cho sinh viên kiến thức phương pháp đa truy TS Nguyễn phạm Anh Dũng PT IT nhập vô tuyến tiếp cận cơng nghệ thơng tin vơ tuyến di động phát triển nhanh Giáo trình xây dựng sở sinh viên học mơn: Anten truyền sóng, Cơ sở kỹ thuật thơng tin vơ tuyến Giáo trình sở để sinh viên học cỏc môn học: Thông tin di động, Các mạng thông tin vô tuyến Giáo trình được chia làm chương phụ lục kết cấu hợp lý để sinh viên tự học Mỗi chương có phần giới thiệu chung, nội dung, tổng kết, câu hỏi vài tập Cuối tài liệu đáp án cho tập TS Nguyễn phạm Anh Dũng MỤC LỤC 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Mở đầu 1.3 Đa truy nhập phân chia theo tần số, FDMA 1.4 Đa truy nhập phân chia theo thời gian, TDMA 1.5 Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA 1.6 Đa truy nhập phân chia theo không gian, SDMA 1.7 Tổng kết 1.8 Câu hỏi tập 7 12 16 21 35 38 38 CHƢƠNG CÁC GIAO THỨC ĐA TRUY NHẬP 39 2.1 Giới thiệu chung 2.2 Mở đầu 2.3 Yêu cầu giao thức đa truy nhập 2.4 Phân loại giao thức đa truy nhập 2.5 Các giao thức đa truy nhập không va chạm (lập biểu) 2.6 Các giao thức đa truy nhập va chạm (ngẫu nhiên) 2.7 Các giao thức đa truy nhập CDMA 2.8 Tổng kết 2.9 Câu hỏi 39 39 40 40 41 44 60 67 68 CHƢƠNG TẠO MÃ 3.1 Giới thiệu chung 3.2 Các chuỗi PN 3.3 Tự tương quan tương quan chéo 3.4 Một số thuộc tính quan trọng chuỗi m 3.5 Mã Gold 3.6 Các mã trực giao 3.7 Áp dụng mã hệ thống CDMA 3.8 Tổng kết 3.9 Câu hỏi tập 69 69 69 73 74 77 84 91 93 93 CHƢƠNG CÁC HỆ THỐNG TRẢI PHỔ CHUỖI TRỰC TIẾP 4.1 Giới thiệu chung 4.2 Mã giả tạp âm sử dụng DSSS 4.3 Các hệ thống DSSS-BPSK 95 PT IT CHƢƠNG TỔNG QUAN CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐA TRUY NHẬP VÀ KỸ THUẬT TRẢI PHỔ 95 95 98 TS Nguyễn phạm Anh Dũng 106 113 121 128 129 CHƢƠNG MƠ HÌNH KÊNH ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO MÃ VÀ HIỆU NĂNG CỦA NÓ 5.1 Giới thiệu chung 5.2 Mơ hình kênh đa truy nhập phân chia theo mã, DSCDMA 5.3 Hiệu hệ thống CDMA 5.4 Tách sóng đa người sử dụng 5.5 Tổng kết 5.6 Câu hỏi tập 132 CHƢƠNG ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG MÔI TRƢỜNG PHA ĐINH DI ĐỘNG VÀ PHÂN TẬP 6.1 Giới thiệu chung 6.2 Mở đầu 6.3 Tính chọn lọc kênh vô tuyến 6.4 Điều biến tần số 6.5 Phân bố Rayleigh Rice 6.6.Tổn hao đường truyền che tối 6.7.Các hệ thống tổ ong 6.8.Mơ hình kênh phạm vi hẹp 6.9 Các thông số kênh vô tuyến đa đường phạm vi hẹp 6.10 Tương quan thống kê tín hiệu thu 6.11 Lập mơ hình mơ kênh vô tuyến pha đinh di động 6.12 Giảm cấp chất lượng đường truyền vô tuyến giải pháp chống pha đinh 6.13 Tổng kết 6.14 Câu hỏi tập 165 CHƢƠNG ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO 7.1 Giới thiệu chung 7.2 Mở đầu 7.3 Nguyên lý OFDM 7.4 Sơ đồ hệ thống truyền dẫn OFDM 7.5 Xử lý tín hiệu OFDM băng gốc phát 7.6.Xử lý tín hiệu tương tự hệ thống truyền dẫn OFDM 7.7.Lựa chọn thông số OFDM sở 7.8 Ảnh hưởng thay đổi mức công suất tức thời 236 PT IT 4.4 Các hệ thống DSSS-QPSK 4.5 Đồng mã 4.6 Hiệu hệ thống DSSS 4.6 Tổng kết 4.7 Câu hỏi tập 132 132 143 145 162 163 165 165 168 170 171 177 182 195 199 208 214 220 232 234 236 237 239 242 244 258 261 266 TS Nguyễn phạm Anh Dũng 106 113 121 128 129 CHƢƠNG MƠ HÌNH KÊNH ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO MÃ VÀ HIỆU NĂNG CỦA NÓ 5.1 Giới thiệu chung 5.2 Mơ hình kênh đa truy nhập phân chia theo mã, DSCDMA 5.3 Hiệu hệ thống CDMA 5.4 Tách sóng đa người sử dụng 5.5 Tổng kết 5.6 Câu hỏi tập 132 CHƢƠNG ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG MÔI TRƢỜNG PHA ĐINH DI ĐỘNG VÀ PHÂN TẬP 6.1 Giới thiệu chung 6.2 Mở đầu 6.3 Tính chọn lọc kênh vơ tuyến 6.4 Điều biến tần số 6.5 Phân bố Rayleigh Rice 6.6.Tổn hao đường truyền che tối 6.7.Các hệ thống tổ ong 6.8.Mơ hình kênh phạm vi hẹp 6.9 Các thông số kênh vô tuyến đa đường phạm vi hẹp 6.10 Tương quan thống kê tín hiệu thu 6.11 Lập mơ hình mơ kênh vơ tuyến pha đinh di động 6.12 Giảm cấp chất lượng đường truyền vô tuyến giải pháp chống pha đinh 6.13 Tổng kết 6.14 Câu hỏi tập 165 CHƢƠNG ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO 7.1 Giới thiệu chung 7.2 Mở đầu 7.3 Nguyên lý OFDM 7.4 Sơ đồ hệ thống truyền dẫn OFDM 7.5 Xử lý tín hiệu OFDM băng gốc phát 7.6.Xử lý tín hiệu tương tự hệ thống truyền dẫn OFDM 7.7.Lựa chọn thông số OFDM sở 7.8 Ảnh hưởng thay đổi mức công suất tức thời 236 PT IT 4.4 Các hệ thống DSSS-QPSK 4.5 Đồng mã 4.6 Hiệu hệ thống DSSS 4.6 Tổng kết 4.7 Câu hỏi tập 132 132 143 145 162 163 165 165 168 170 171 177 182 195 199 208 214 220 232 234 236 237 239 242 244 258 261 266 TS Nguyễn phạm Anh Dũng 437 441 447 460 464 466 PT IT PHỤ LỤC A PHỤ LỤC B HƢỚNG DẪN TRẢ LỜI THUẬT NGỮ KÝ HIỆU TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Nguyễn Phạm Anh Dũng Chƣơng TỔNG QUAN CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾNVÀ KỸ THUẬT TRẢI PHỔ 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.1 Các chủ đề đƣợc trình bầy chƣơng Tổng quan FDMA Tổng quan TDMA Tổng quan CDMA Tổng quan SDMA So sánh dung lượng hệ thống FDMA, TDMA CDMA 1.1.2 Hƣớng dẫn IT      PT  Học kỹ tư liệu trình bầy chương  Tham khảo thêm [2]  Trả lời câu hỏi tập cuối chương 1.1.3 Mục đích chƣơng  Hiểu tổng quan phương pháp đa truy nhập  Hiểu cách so sánh dung lượng hệ thống đa truy nhập khác 1.2 MỞ ĐẦU Các phương thức đa truy nhập vô tuyến sử dụng rộng rãi mạng thông tin di động Trong chương ta xét tổng quan phương pháp đa truy nhập sử dụng thơng tin vơ tuyến Ngồi ta xét kỹ thuật trải phổ kỹ thuật sở cho hệ thống thơng tin di động CDMA Mơ hình hệ thống đa truy nhập cho hình 1.1 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng Bộ phát đáp vệ tinh a) Các trạm mặt đất b) Di động Trạm gốc IT Máy di động PT Hình 1.1 Các hệ thống đa truy nhập: a) đầu cuối mặt đất phát đáp, b) trạm di động trạm gốc Thông thường hệ thống thơng tin đa truy nhập vơ tuyến có nhiều trạm đầu cuối số trạm có nhiệm vụ kết nối trạm đầu cuối với mạng chuyển tiếp tín hiệu từ trạm đầu cuối đến trạm khác Các trạm đầu cuối hệ thống thống tin di động mặt đất máy di động trạm đầu cuối hệ thống thông tin vệ tinh trạm thông tin vệ tinh mặt đất Các trạm kết nối trạm đầu cuối với mạng chuyển tiếp tín hiệu từ trạm đầu cuối đến trạm khác trạm gốc thông tin di động mặt đất phát đáp vệ tinh hệ thống thông tin vệ tinh Do vai trị trạm gốc thơng tin di động mặt đất phát đáp vệ tinh máy di động trạm mặt đất giống hệ thống đa truy nhập vô tuyến nên phần ta xét chúng đổi lẫn cho Trong hệ thống thông tin đa truy nhập vơ tuyến có hai đường truyền: đường từ trạm đầu cuối đến trạm gốc trạm phát đáp, đường theo chiều ngược lại Theo quy ước chung đường thứ đường lên đường thứ hai gọi đường xuống Các phương pháp đa truy nhập chia thành bốn loại chính:  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) TS Nguyễn Phạm Anh Dũng  Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA: Code Division Multiple Access)  Đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA: Space Division Access) Các phương pháp đa truy nhập nói kết hợp với để tạo thành phương pháp đa truy nhập Các phương pháp đa truy nhập xây dựng sở phân chia tài nguyên vô tuyến cho nguồn sử dụng (các kênh truyền dẫn) khác Nguyên lý ba phương pháp đa truy nhập cho hình 1.2 Tần số Trạm gốc N f t f FDMA t B f N 2 t IT N FDMA Tần số Trạm gốc f t PT f TDMA t Thời gian f N B t N N Mã f Trạm gốc TDMA Thời gian Mã CDMA t Mã Tần số f 2 N t N N CDMA Thời gian Hình 1.2 Nguyên lý đa truy nhập: a) Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA); b) Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA); c) Đa truy nhập phân cha theo mã (CDMA) TS Nguyễn Phạm Anh Dũng Tb Tb E C1 (t)C1 (u)n(t)n(u)dtdu 0 Tb Tb E n(t)n(u) C1 (t)C1 (u)dtdu 0 N0 N0 Tb Tb (t u)C1 (t)C1 (u)dtdu Tb C1 (u)C1 (u)dt N0 Tương tự ta có : N0 IT 2 CHƯƠNG PT Bài 13 c / fc f fc fd 3.108 1850.106 1850.106 0,162m 80.10 3600 0,162 1850,000137MHz Trả lời: (c) Bài 14 f=fc-fd= 1850.106-137.10-6= 1849,999863MHz: (c) Bài 15 (d) Bài 16 =100:64=1,5625s: (c) 455 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng Bài 17 (1)(5) (0,1)(1) (0,1(2) (0,001)(0) [0,01+0,1+0,1+1] 4, 38 s : (c) Bài 18 (1)(5)2 (0,1)(1)2 (0,1)(2)2 1, 21 (0,01)(0) 21,07 s : (d) Bài 19 Bài 20 5(1, 37 s) 146kHz : (b) PT Bc 1,37 s : (c) IT 21,07 (4,38)2 CHƯƠNG Bài 15 Chuyển bảng lý lịch trễ công suất vào số lần  (ns) 110 190 410 a2 0,107 1(0) = 0,012 0,0052 0,107(110) 0,012(190) 0,0052(410) 0,107 0,012 0,0052 11,77 2, 28 2,132 =14,4ns: (b) 1,1242 Bài 16 1(0)2 0,107(110)2 0,012(190)2 0,0052(410)2 0,107 0,012 0,0052 456 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng 1294,7 433, 874,12 = 2314,55ns2: (c) 1,1242 Bài 17 2 2314,55 207,36 46ns : (d) Bài 18 Tính băng thơng sóng mang cực tiểu: 1/(50)=109/(5046)=434,78 kHz: (c) IT Bài 19 10.106/(434,78.103)=23 (c) Bài 20 TGD=4200ns=800ns: (c) PT Bài 21 Tính thời gian ký hiệu OFDM: Ts=5TGD= 5800ns=4s: (c) Bài 22 Tính tốc độ ký hiệu OFDM: Rs=1/Ts=106/4=250ksps: (b) Bài 23 Tính thời gian hiệu dụng ký hiệu: TFFT= Ts-TGD=3,2s: (b) Bài 24 Tính độ băng thơng con: f=1/TFFT= 106/3,2= 312,5 kHz: (b) Bài 25 Tính số bit thơng tin ký hiệu: 24Mbps  4s=96: (c) Bài 26 457 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng a) Hệ thống điều chế đơn sóng mang Đáp ứng kênh lên xung kim (CIR) T