Bài giảng truyền dẫn vô tuyến số_ThS.Nguyễn Viết Đảm _HVCNBCVTTẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN SỐ Chuyên ngành Điện tử Viễn thông (Lưu hành nội bộ ) Biên soạn: Ths. Nguyễn Viết Đảm Hà Nội - 7/2010 Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triền nhanh chóng của công nghệ thông tin vô tuyến trong những năm qua và dự báo sự bùng phát của công nghệ này trong những năm tới sẽ dẫn tới sự thiếu hụt nguồn nhân lực có trình độ và kinh nghiệm cao trong lĩnh vực này. Các trường đại học trên thế giới đã và đang nghiên cứu nhiều chương trình và biện pháp để có thể đào tạo các chuyên gia và các kỹ sư vô tuyến có trình độ cao. Do đặc điểm cơ bản của truyền dẫn vô tuyến là: (i) tài nguyên vốn có bị hạn chế;
TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN SỐ Chuyên ngành Điện tử Viễn thông (Lưu hành nội bộ ) Biên soạn: Ths. Nguyễn Viết Đảm Hà Nội - 7/2010 Lời nói đầu -i- LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triền nhanh chóng của công nghệ thông tin vô tuyến trong những năm qua và dự báo sự bùng phát của công nghệ này trong những năm tới sẽ dẫn tới sự thiếu hụt nguồn nhân lực có trình độ và kinh nghiệm cao trong lĩnh vực này. Các trường đại học trên thế giới đã và đang nghiên cứu nhiều chương trình và biện pháp để có thể đào tạo các chuyên gia và các kỹ sư vô tuyến có trình độ cao. Do đặc điểm c ơ bản của truyền dẫn vô tuyến là: (i) tài nguyên vốn có bị hạn chế; (ii) chất lượng bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi phađinh ngẫu nhiên, trong khi đó nhu cầu chiến dụng tài nguyên vô tuyến ngày càng gia tăng cũng như yêu cầu về tính đa dạng, chất lượng về dịch vụ ngày càng cao. Từ lịch sử phát triển cũng như xu thế tất yếu của các hệ th ống truyền dẫn vô tuyến là khám phá tài nguyên, khai thác triệt để & hiệu quả tài nguyên, các giải pháp nhằm tăng dung lượng nhưng vẫn đảm bảo chất lượng, cũng như bài toán phân bổ tài nguyên công bằng mềm dẻo,v,v sự chắt lọc, tích hợp các kỹ thuật cơ bản cùng với các kỹ thuật tiên tiến, tính khả thi nhờ các công nghệ như FPGA .sẽ được hội tụ trong các hệ thống vô tuyến thế h ệ sau. Học phần "Truyền dẫn vô tuyến số" là một trong những học phần liên quan đến lĩnh vực công nghệ vô tuyến được giảng dậy tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông. Mục đích của học phần này là cung cấp các kiến thức cơ sở về truyền dẫn vô tuyến số để sinh viên có thể học được các học phần tiếp theo của công ngh ệ vô tuyến như: Thông tin di động, và các chuyên đề tự chọn. Cuốn sách này được biên soạn trên cơ sở sinh viên đã học các hoc phần như: Anten và truyền sóng, và các học phần cơ sở liên quan. Sách được tổ chức bao gồm các bài giảng về học phần học "Truyền dẫn vô tuyến số" được biên soạn theo chương trình đại học công nghệ viễn thông của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông theo hướng trên. Cuố n sách chia thành 9 chương có bố cục hợp lý cùng với nhiều bài tập và đáp án cụ thể cho từng bài tập để sinh viên có thể tự học. Hơn nữa, nhiều chương trình mô phỏng được viết trên Matlab có tính Modul, mở, và hệ thống, cho phép sinh viên nghiên cứu sâu cũng như phát khẳ năng sáng tạo. Do hạn chế của thời lượng nên chỉ bao gồm các kiến thức căn bản về truyền dẫn vô tuyến số . Để nâng cao kiến thức về lĩnh vực này sinh viên có thể tìm hiểu thêm các tài liệu tham khảo, và các đề tài nghiên cứu khoa học cuối sách. Cũng do hạn chế về thời lượng, chắc chắn không tránh khỏi những sai sót, kính mong nhận được sự đóng góp của đồng nghiệp, cũng như các chuyên gia trong lĩnh vực này để hiệu chuẩn và làm sâu rộng hơn nữa. Hà nội ngày………tháng…… năm 2010 Giảng viên Nguyễn Viết Đả m Mục lục -ii- MỤC LỤC Chương 1. Tổng quan về truyền dẫn vô tuyến số……………………………………… 1 1.1. Giới thiệu chung…………………………………………………………………… 1 1.2. Vai trò của truyền dẫn vô tuyến số trong mạng viễn thông………………… . 1 1.3. Đặc điểm cơ bản của truyền dẫn vô tuyến số………………………………………… 2 1.4. Các kỹ thuật nâng cao dung lượng và chất lượng truyền dẫn vô tuyến điển hình…… 4 1.5. Cấu hình hệ thống truyền dẫn vô tuyến số và phân loại …………………… . 7 1.6. Tổng kết……………………………………………………………………… 10 Chươ ng 2. Các dạng tín hiệu trong truyền dẫn vô tuyến số…………………… 11 2.1. Giới thiệu chung……………………………………………………………………… 11 2.2. Tín hiệu, phổ tín hiệu, phân loại tín hiệu…………………………………… 11 2.3. Kênh vô tuyến, các tham số đặc trưng của kênh vô tuyến và phân loại…………… . 15 2.4. Đặc tính của kênh băng tần hạn chế, méo kênh, nhiễu giữa các ký hiệu ISI… . 16 2.5. Ảnh hưởng của hạn chế băng tần và định lý Nyquist………………………… 19 2.6. Truyền dẫn tín hiệu ở băng gốc và ở băng thông………………………………… 22 2.7. Thiết kế và truyền dẫn tín hiệu qua kênh băng tần hạn chế…………………… 25 2.8. Ảnh hưởng của các đặc tính đường …………………………………….…… 29 2.9. Phương pháp biểu diễn và phân tích đánh giá tín hiệu điển hình . 37 2.10. Tổng kết……………………………………………………………………… . 39 Chương 3. Không gian tín hiệu và điều chế……………………………………… 40 3.1.Giới thiệu chung…………………………………………………………… . 40 3.2. Điều chế số và các khuôn dạng điều chế số………………………………………… 42 3.3. Không gian tín hiệu và biểu diễn tín hiệu………………………………… . 44 3.4. Đáp ứng của các bộ tươ ng quan lên tạp âm……………………… 50 3.5. Tách sóng khả giống nhất…………… . 53 3.6. Xác suất lỗi truyền dẫn trong kênh tạp âm Gaussơ trắng cộng, AWGN…………… 54 3.7. Biểu diễn tín hiệu điều chế ở dạng phức…………………………………………… 55 3.8. Kỹ thuật điều chế và giải điều chế PSK hai trạng thái nhất quán, BPSK……………. 56 3.9. Kỹ thuật điều chế và giải điều chế bốn trạng thái nhất quán…………………….… . 61 3.10. Kỹ thuậ t điều chế và giải điều chế M trạng thái nhất quán………………………. 78 3.11. Kỹ thuật điều chế OFDM…………………………………………………………… 87 3.12. Mật độ phổ công suất của các tín hiệu được điều chế…………………… . 95 Mục lục -iii- 3.13. So sánh tính năng của các kỹ thuật điều chế………………………………. 98 3.14. Đồng bộ sóng mang và đồng bộ ký hiệu………………………………… 103 3.15. Tổng kết……………………………………………………………………. 103 Chương 4. Kênh vô tuyến và dung lượng kênh vô tuyến………………………… 105 4.1. Giới thiệu chung…………………………………………………………… 105 4.2. Các khái niệm cơ bản……………………………………………………… 105 4.3. Kênh vô tuyến và đặc tính kênh vô tuyến………………………………… 107 4.4. Dung lượng kênh, phương pháp nâng cao dung lượng kênh vô tuyến…………… . 117 4.5. Phân bổ tài nguyên vô tuyến điển hình…………………………………… . 120 4.6. Tổng kết…………………………………………………………………… . 125 Chương 5. Mã hóa kênh kiểm soát lỗi ở vô tuyến số…………………………………… 127 5.1. Giới thi ệu chung……………………………………………………………………… 127 5.2. Các nguyên tắc mã hóa kênh kiểm soát lỗi………………………………………… . 127 5.3. Mã khối tuyến tính…………………………………………………………………… 131 5.4. Mã xoắn…………………………………………………………………… . 141 5.5. Mã Turbo…………………………………………………………………………… 161 5.6. Kết hợp mã hóa kênh kiểm soát lỗi và đan xen…………………………… 173 5.7. Tổng kết…………………………………………………………………… . 173 Chương 6. Giảm cấp chất lượng đường truyền dẫn và biện pháp chống pha đinh… 175 6.1. Giới thiệu chung……………………………………………………………………. 175 6.2. Giảm cấp chất lượng đường truyền . 175 6.3. Méo kênh truyền dẫn do thiết bị 176 6.4. Méo kênh truyền dẫn do truyền sóng 183 6.5. Phân biệt phân cực vuông góc . 188 6.6. Các kỹ thuật chống pha đinh và giảm cấp . 190 6.7. Tổng kết . 207 Chương 7. Thiết bị và hệ thống truyền dẫn vô tuyến số . 208 7.1. Giới thiệu chung…………………………………………………………………… 208 7.2. Cấu hình hệ thống truyền dẫn vô tuyến số 208 7.3. Xử lý tín hiệu và các phần tử của thiết bị vô tuyến số . 210 7.4. Máy phát thu vô tuyến với ghép song công…………………………………………. 220 7.5. Khai thác, quản lý và bảo dưỡng hệ thống truyền dẫn vô tuyến số . 222 7.6. Tổng kết . 233 Mục lục -iv- Chương 8. Phân tích đường truyền vô tuyến số…………………………………………. 234 8.1. Giới thiệu chung…………………………………………………………………… 234 8.2. Phân tích đường truyền vô tuyến số………………………………………………… 234 8.3. Phân tích, tính toán đường truyền vô tuyến số mặt đất……………………………… 239 8.4. Phân tích, tính toán đường truyền vệ tinh……………………………………………. 242 8.5. Tổng kết……………………………………………………………………………… 246 Chương 9. Hệ thống truyền dẫn băng siêu rộng…………………………………………. 247 9.1. Giới thiệu chung……………………………………………………………………… 247 9.2. Các tính chất cơ bản của tín hiệu và hệ thống UWB………………………………… 247 9.3. Tạo tín hiệu UWB……………………………………………………………………. 248 9.4. Kênh UWB và máy thu UWB……………………………………………… 249 9.5. Tổng kết……………………………………………………………………………… 255 Phụ lục . 257 Câu hỏi và bài tập 403 Hướng dẫn giải bài tập…………………………………………………………………… 423 Thuật ngữ viết tắt………………………………………………………………………… 620 Tài liệu tham khảo . 624 Chương 1: Tổng quan về truyền dẫn vô tuyến số -1- Chương 1 TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN SỐ 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG Các chủ đề được trình bầy trong chương Vai trò của truyền dẫn vô tuyến số trong mạng viễn thông Khái niệm và đặc điểm của truyền dẫn vô tuyến số Các kỹ thuật nâng cao chất lượng và dung lượng truyền dẫn vô tuyến số Sơ đồ khối chung của một kênh truyền dẫn vô tuyến số M ục đích chương Hiểu vai trò của truyền dẫn vô tuyến số trong mạng viễn thông Biết ưu nhược điểm và các biện pháp cải thiện hiệu năng truyền dẫn vô tuyến số Hiểu được tổng quan những vấn đề sẽ nghiên cứu ở các chương sau trong tài liệu. 1.2. VAI TRÒ CỦA TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN SỐ TRONG MẠNG VIỄN THỐNG Các hệ th ống vô tuyến số được sử dụng làm các đường truyền dẫn số giữa các phần tử khác nhau của mạng viễn thông như: Đường trung kế số nối giữa các tổng đài số. Đường truyền dẫn nối tổng đài chính với các tổng đài vệ tinh. Đường truyền dẫn nối các thuê bao với tổng đài chính hoặc tổng đài vệ tinh. Bộ tập trung thuê bao vô tuyến. Kết nối các máy di động với mạng viễn thông trong mạng thông tin di động. Kết nối máy cầm tay vô tuyến với tổng đài nội hạt trong hệ thống điện thoại không dây số. Hệ thống truyền dẫn vô tuyến số là phần tử quan trọng của mạng viễn thông, đặc biệt khi các công nghệ thông tin vô tuyến mới như thông tin di động đượ c dùng rộng rãi. Sơ đồ tổng quát của mạng viễn thông số công cộng hình 1.1 thể hiện các vai trò cơ bản nói trên. Từ hình 1.1 cho thấy các tổng đài nội hạt (LS: Local Switching Center) được nối với nhau trong mạng liên tổng đài qua tổng đài quá giang (TS: Transit Switching Center) nhờ mạng truyền dẫn số. Môi trường truyền dẫn có thể là: quang, vô tuyến số mặt đất hoặc vệ tinh. Trước hết các luồng số ra từ tổng đài được ghép chung thành một luồng tổng tốc độ cao nhằm chiếm dụng hết dung lượng kênh truyền dẫn được cấp phát, sau đó được đưa lên các thiết bị đầu cuối quang, vô tuyến số mặt đất hoặc vệ tinh rồi phát vào môi trường truyền dẫn tương ứng (nhằm sử dụng được các môi trường truyền dẫn vào mục đích truyền thông). Mạng nội hạt là mạ ng cho phép kết nối các máy đầu cuối (TE: Terminal Equipment) với tổng đài nội hạt. Việc kết nối này thường thông qua trạm tập trung thuê bao xa (RSC Remote Subscriber Concentrator) hay tổng đài vệ tinh. Trước hết lưu lượng từ các thuê bao được tập trung thành các luồng số tốc độ cao, sau đó được truyền đến tổng đài nội hạt LS qua đường truyền dẫn như: quang, vi ba số mặt đất hoặc vệ tinh. Bộ tập trung có thể là hữu tuyến hoặc vô tuyến. Bộ tập trung vô tuyến (Radio Concentrator) thường dùng nguyên tắc Chương 1: Tổng quan về truyền dẫn vô tuyến số -2- đa truy nhập như: FDMA (Frequency Division Multiple Access: đa truy nhập phân chia theo tần số), TDMA (Time Division Multiple Access: đa truy nhập phân chia theo thời gian) và CDMA (Code Division Multiple Access: đa truy nhập phân chia theo mã) để tập trung lưu lượng số từ các thuê bao vào tổng đài nhằm chiếm dụng hiệu quả tài nguyên vô tuyến khan hiếm. Loại thiết bị đầu cuối rất tiện lợi và ngày càng phổ biến là máy vô tuyến cầm tay, nó có thể là thiết bị cầm tay của hệ thống di động hoặ c máy điện thoại không dây số của mạng nội hạt, chúng được kết nối với tổng đài nội hạt LS qua đường truyền dẫn vô tuyến số mặt đất hoặc vệ tinh nhờ trạm thu/phát gốc vô tuyến (BS: Base Station). Công nghệ thường được dùng để kết nối các máy vô tuyến cầm tay với tổng đài là: FDMA, TDMA hoặc CDMA, OFDMA. Trong tương lai các máy cầm tay vô tuyến có thể chiếm 50% các máy đầu cuối TE. G h Ð p k ª n h G h Ð p k ª n h G h Ð p k ª n h G h Ð p k ª n h B S H T h « n g t i n d i ® é n g / ® i Ö n t h o ¹ i k h « n g d © y B S H T h « n g t i n d i ® é n g / ® i Ö n t h o ¹ i k h « n g d © y Hình 1.1. Sơ đồ tổng quát mô tả ứng dụng truyền dẫn vô tuyến số trong mạng viễn thông Sở dĩ truyền dẫn vô tuyến số đóng một vai trò rất quan trọng trong mạng viễn thông hiện tại cũng như trong tương lai là vì hai lợi thế cơ bản: linh hoạt và di động. Tuy nhiên, truyền dẫn vô tuyến cũng tồn tại rất nhiều nhược điểm đòi hỏi các nhà thiết kế hệ thống cần có các biện pháp, giải pháp đối phó nhược điểm cũng như sử dụng dụng hiệu quả phương thức truyền dẫn này. 1.3. ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN SỐ Nhược điểm và hạn chế của truyền dẫn vô tuyến số Do môi trường truyền dẫn là môi tru ờng hở và băng tần hạn chế, nên hệ thống truyền dẫn vô tuyến số tồn tại rất nhiều hạn chế. Môi trường truyền dẫn hở dẫn đến các ảnh hưởng cơ bản sau: Chương 1: Tổng quan về truyền dẫn vô tuyến số -3- Chịu ảnh hưởng rất lớn vào môi trường truyền dẫn như: khí hậu thời tiết. Chịu ảnh hưởng rất lớn vào địa hình như: mặt đất, đồi núi, nhà cửa cây cối . Suy hao trong môi trường lớn Chịu ảnh hưởng của các nguồn nhiễu trong thiên nhiên như: phóng điện trong khí quyển, phát xạ của các hành tinh khác (khi thông tin vệ tinh) . Chịu ảnh hưởng c ủa nhiễu công nghiệp từ các động cơ đánh lửa bằng tia lửa điện Chịu ảnh hưởng nhiễu từ các thiết bị vô tuyến khác. Dễ bị nghe trộm và sử dụng trái phép đường truyền thông tin Ảnh hưởng rất nguy hiểm ở các đường truyền dẫn vô tuyến số là pha đinh. Từ giáo trình truyền sóng và anten cho thấy: phađinh là hiện tượng thăng giáng thất thường (ng ẫu nhiên) của cường độ điện trường ở điểm thu. Nguyên nhân pha đinh thường là do sự thay đổi ngẫu nhiên trong môi trường như thời tiết và địa hình làm thay đổi điều kiện truyền sóng. Pha đinh nguy hiểm nhất là pha đinh nhiều tia, xẩy ra khi máy thu nhận được tín hiệu không chỉ từ tia đi thẳng mà còn từ nhiều tia khác (phản xạ, tán xạ,…trong môi trường truyền sóng). Để đối phó với các ả nh hưởng này, các hệ thống truyền dẫn vô tuyến số thường được trang bị các hệ thống và thiết bị chống pha đinh hữu hiệu. Truyền dẫn vô tuyến số được thực hiện ở giải tần từ 1GHz đến vài trục GHz, trong khi đó truyền dẫn quang được thực hiện ở tần số vào khoảng 2.10 6 GHz (tại λ=1500nm) vì thế băng tần truyền dẫn vô tuyến số rất hẹp so với truyền dẫn quang. Nếu coi băng tần truyền dẫn chiếm 5%=0,05 tần số mang trung tâm, thì: (1) đối với truyền dẫn vô tuyến ở tần số 10GHz, độ rộng băng tần truyền dẫn cho phép vào khoảng 10 0,05 0,5GHz GHz ; (2) đ ối với truyền dẫn quang tại bước sóng =1500nm hay tần số C f = 8 9 310 1500 10 = 14 2.10 Hz = 5 2.10 GHz băng tần truyền dẫn cho phép vào khoảng GHzGHz 45 1005,010.2 . Từ ví dụ này cho thấy, độ rộng băng tần cho phép truyền dẫn quang gấp 5 10 lần độ rộng băng tần truyền dẫn vô tuyến. Ngoài ra dải tần số thấp (từ 1 đến 6 GHz) được ưa dùng hơn vì suy hao ở vùng tần số này thấp hơn. Điều này dẫn đến dung lượng truyền dẫn của các đường truyền dẫn vô tuyến số rất bị hạn chế. Ưu điểm: Tuy nhiên truyền dẫn vô tuyến số có hai ưu đ iểm tuyệt vời mà không hệ thống truyền dẫn nào có thể sánh được: Linh hoạt: Cho phép triển khai rất nhanh hệ thống truyền dẫn số chẳng hạn truyền hình di động,v.v… Ưu điểm này cho phép các nhà khai thác phát triển mạng viễn thông nhanh chóng ở các vùng cơ sở hạ tầng viễn thông chưa phát triển với vốn đầu tư thấp nhất. Di động: Chỉ có truyền d ẫn vô tuyến mới đáp ứng được thông tin mọi nơi mọi thời điểm. Nhu cầu này không ngừng gia tăng ở thế kỷ 21 khi nhu cầu đi lại của con người ngày càng tăng. Ngoài các ưu điểm trên thông tin vô tuyến là phương tiện thông tin duy nhất cho các chuyến bay vào các hành tinh khác, thông tin đạo hàng, định vị Để phát huy được các ưu điểm và đối phó các nhược điểm của truyền dẫn vô tuyến số các nhà thiết kế các thiết bị và hệ thống truyền dẫn vô tuyến số phải sử dụng các biện pháp công nghệ xử lý số và các công nghệ vô tuyến hiện đại. Dưới đây ta sẽ đề cập ngắn gọn các công nghệ này. Chương 1: Tổng quan về truyền dẫn vô tuyến số -4- 1.4. CÁC KỸ THUẬT NÂNG CAO DUNG LƯỢNG VÀ CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN ĐIỂN HÌNH Do đặc điểm của truyền thông không dây là: (i) Tài nguyên vốn có bị hạn chế; (ii) Chất lượng bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi phađinh ngẫu nhiên từ địa hình, thời tiết, .đặc biệt với tín hiệu băng rộng, trong khi đó nhu cầu chiến dụng tài nguyên vô tuyến ngày càng gia tăng cũng như yêu cầu tính đa dạng, chất lượng dịch vụ ngày càng cao. Vì vậy, vấn đề khám phá tài nguyên, sử dụng hiệu quả tài nguyên nhưng vẫn đảm bảo chất lượng truyền luôn là những chủ đề được quan tâm nghiên cứu triển khai. Dưới đây ta đề cập các kỹ thuật điển hình nhất. 1.4.1. Các biện pháp khắc phục các nhược điểm của môi trường truyền sóng để nâng cao chất lượng truy ền dẫn vô tuyến điển hình Để khắc phục các ảnh hưởng lên truyền dẫn vô tuyến số do môi trường truyền dẫn hở, các biện pháp kỹ thuật sau đây thường được sử dụng: Tổ chức quy hoạch sử dụng tài nguyên vô tuyến hợp lý Tổ chức cấu hình hệ thống hợp lý Sử dụng các công nghệ xử lý số phức tạ p Hoàn thiện các mạch điện vô tuyến Tổ chức quy hoạch sử dụng tài nguyên vô tuyến Để các thiết bị vô tuyến số không gây nhiễu cho nhau các thiết bị này không được sử dụng đồng thời các tài nguyên vô tuyến mà phải sử dụng chúng một cách luân phiên. Ba tài nguyên vô tuyến sau đây cần được chia sẻ chung cho các thiết vô tuyến số để chúng không gây nhiễu cho nhau: tần số, thời gian và năng lượng. Các hệ thố ng vô tuyến số sử dụng luân phiên tài nguyên: (i) tần số được gọi là phân chia theo tần số (FD: Frequency Division); (ii) thời gian được gọi là phân chia theo thời gian (TD: Time division); (iii) mã hay phân chia năng lượng (CD: Code Division). Ngoài ra, các hệ thống vô tuyến số sử dụng tài nguyên không gian (SD Space Division) như trường hợp hệ thống dùng MIMO. Để thực hiện phân chia theo tần số ITU-R và các tổ chức vô tuyến lớn khác của quốc tế như: FCC của Mỹ (Federal Communication Commission: Uỷ ban thông tin liên bang), ARIB của Nhật (Association of Radio Industry and Bussiness: Liên hiệp kinh doanh và công nghiệp vô tuyến) đưa ra các khuyến nghị quy hoạch tần số. Các khuyến nghị này quy định các kênh tần số được sử dụng, khoảng cách giữa các kênh này, phân cực giữa các kênh . Dựa trên các khuyến nghị này các quốc gia sẽ quy hoạch tần số cho mình. Có thể nói rằng: Các hệ thống ghép kênh tạo ra các tài nguyên (tần số, thời gian, mã, không gian) có tính duy nhất và khai thác triệt để tính duy nhất vào mục đ ích truyền thông. Tuy nhiên, ghép kênh chỉ cho phép chiếm dụng hết tài nguyên nhưng không sử dụng hiệu quả tài nguyên. Để khắc phục nhược điểm này, các hệ thống vô tuyến dùng các phương pháp đa truy nhập, các phương pháp đa truy nhập được xây dựng trên cơ sở phân chia tài nguyên vô tuyến cho các người dùng khác nhau. Theo đó, tồn tại các phương pháp đa truy nhập như: đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA, đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA, đa truy nhập phân chia theo mã CDMA, đa truy nhập phân chia theo không gian SDMA. Việc tổ chức hợp lý các phương pháp đa truy nhập này thường được dùng trong các mạng thông tin di động và vô tuyến số nội hạt sẽ cho phép tăng đáng kể dung lượng của các hệ thống vô tuyến số. Do tài nguyên vô tuyến bị hạn chế (băng tần truyền dẫn hẹp) để tiết kiệm tài nguyên này các phương pháp quy hoạch tài nguyên vô tuyến phải cho phép tái sử dụng tốt nhất các tài nguyên vô tuyến. Chương 1: Tổng quan về truyền dẫn vô tuyến số -5- Xu hướng tất yếu của mạng thế hệ sau NGN, đặc biệt là mạng vô tuyến di động: Sử dụng hết, sử dụng hiệu quả tài nguyên và đảm bảo chất lượng dẫn đến khái niệm phân chia tài nguyên khả dụng, gán, cấp phát, phân bổ, định tuyến một cách hiệu quả, cũng như các cơ chế động & thích ứng. Nó cho phép đa dạng hóa về loại hình dịch vụ. Tuy nhiên, lại t ăng tính phức tạp trong quản lý tài nguyên (định tuyến, điều khiển luồng, tài nguyên địa chỉ). Tổ chức cấu hình hợp lý Tổ chức cấu hình cho các hệ thống truyền dẫn vô tuyến số đảm bảo sự hoạt động của các hệ thống này trong trường hợp xẩy ra sự cố. Thường xẩy ra hai loại sự cố sau: Sự cố thiết b ị Sự cố đường truyền (gây ra do phađinh) Để đảm bảo truyền dẫn tin cậy, các hệ thống này thường được trang bị thêm các thiết bị hay hệ thống bảo vệ. Đối với trường hợp sự cố thiết bị, bên cạnh thiết bị công tác còn có thiết bị dự phòng để tiếp nhận truyền tin từ thiết bị công tác khi thiết bị này bị sự cố . Đối với trường hợp sự cố đường truyền, một hay nhiều đường truyền dẫn truyền dẫn dự phòng được lập cấu hình bên cạnh các hệ thống thống công tác. Khi đường truyền dẫn ở hệ thống công tác bị sự cố, thông tin ở các hệ thống này sẽ được chuyển sang truyền ở các đường truyền dự phòng. Phân tập được hiểu là: cùng một tín hiệu được truy ền trên các đơn vị tài nguyên khác nhau hoặc được truyền trên các đường truyền khác nhau. Vì vậy, các đường truyền dự phòng ở các hệ thống này được gọi là các đường phân tập. Tồn tại các phương pháp phân tập sau đây ở các hệ thống truyền dẫn vô tuyến số: Phân tập không gian Phân tập tần số Phân tập phân cực Phân tập góc Phân tập thời gian Ở dạng phân t ập không gian, ta lợi dụng khả năng (xác suất) đồng thời xẩy ra phađinh ở hai điểm không tương quan trong không gian là rất nhỏ. Vì thế nếu ở phía thu ta đặt hai anten thu ở hai điểm không tương quan trong không gian thì ta có thể luôn luôn thu được tín hiệu tốt và bằng các kết hợp (hoặc chọn) tín hiệu giữa hai đường truyền này ta sẽ được một tín hiệu tốt. Tương tự, ở dạng phân tập tần số , ta lợi dụng khả năng đồng thời xẩy ra phađinh ở hai tần số không tương quan với nhau là rất nhỏ. Vì thế nếu sử dụng hai hệ thống truyền dẫn số ở hai tần số khác thì ta có thể luôn luôn thu được tín hiệu tốt và bằng các kết hợp (hoặc chọn) tín hiệu giữa hai đường truyền này ta sẽ được một tín hiệu tốt. Các dạng phân tập thứ ba và b ốn cũng sử dụng thêm một hệ thống dự phòng ở phân cực và góc khác với hệ thống chính để kết hợp (hoặc chọn) tín hiệu giữa hai đường truyền tạo nên một tín hiệu tốt. Đối với dạng phân tập cuối cùng, luồng số cần truyền được chia thành các khối bản tin khác nhau, các khối bản tin này được truyền lặp ở một số thời điểm khác nhau để phía thu có thể chọn ra các khối bản tin tốt nhất. Tuy nhiên, từ quan điểm sử dụng hiệu quả tài nguyên, thì ở chừng mực nhất định phương pháp phân tập chiếm dụng tài nguyên không hiệu quả. . phương thức truyền dẫn này. 1.3. ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN SỐ Nhược điểm và hạn chế của truyền dẫn vô tuyến số Do môi trường truyền dẫn là môi. truyền dẫn vô tuyến số điển hình được đề cập. Cấu hình hệ thống truyền dẫn vô tuyến số và phân loại. Chương 2: Các dạng tín hiệu trong truyền dẫn vô tuyến số