- Kết hợp công suất: Trong trường hợp có M anten được thực hiện ở đường xuống và mỗi anten được điều khiển bởi một bộ khuếch đại công suất với tốc độ
CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ SDR
3.3.3 Kiến trúc vô tuyến la
Chức năng phần cứng định nghĩa vô tuyến tồn tại từ những năm 1960 và 1970, tạo ra truyền hình màu, di động vô tuyến và một phần của hệ thống di động thế hệ thứ nhất. Sự phức tạp của máy thu truyền hình màu và thiết bị đầu cuối di động 1G đã đưa công nghệ này tới giới hạn. Truyền hình màu và thiết bị di động 1G thường rất đắt đỏ và đôi khi không đáng tin cậy, mạch điện tử tương tự chiếm không gian và tiêu thụ năng lượng lớn và công suất lại chịu ảnh hưởng của các nhân tố môi trường như nhiệt độ thay đổi.
Vấn đề giảm chi phí ADC, DAC và DSP trong những năm 1980 và sự cần thiết của việc sử dụng hiệu quả băng tần vô tuyến, đường lối phát triển kiến trúc vô tuyến từ hệ thống đơn thuần tương tự sang hệ thống lai giữa tương tự và số. Kiến trúc này được phổ biến những năm 90, sử dụng trong BTS thế hệ 2, cho trạm thu phát ở băng thông 20MHz. Trong GSM 900 thiết bị nhận hoạt động ở tần số 880- 915 MHz trong khi tần số phát ở 925-960 Mhz. Bởi vì hoạt động ở tần số cao nên cần từ 2 tần số trung tần IF trở lên để đạt được hiệu quả yêu cầu. Chức năng analog của máy nhận để chọn sóng mang đơn giữa băng tần nhận và phát. Mục tiêu này đạt được qua từng giai đoạn, mỗi giai đoạn bao gồm một bộ nhân và một bộ lọc. Tại phía nhận, đầu tiên tín hiệu FRx được trộn với bộ tạo dao động điều chỉnh được, LO1Rx, để lựa chọn sóng mang và nhảy đến tần số trung gian IFA1, 140 hay 70MHz. Bộ lọc trong mỗi giai đoạn đảm bảo chọn hoặc bỏđi những thành phần tín hiệu theo mục đích. Tiến trình như vậy được lặp lại ở các giai đoạn tiếp theo đến tần số trung gian thứ hai IFA2, 10,7MHz. Cuối cùng sóng mang yêu cầu được chuyển đến băng tần cơ sở sau khi qua bộ lọc thông thấp để chuyển đổi từ tương tự sang số. Tín hiệu băng cơ sở số sau đó được giải điều chế (ví dụ GMSK cho GSM) và bộ cân bằng giải mã kênh; những chức năng này có thể được thực hiện bởi bộ trộn của ASIC và DSP. Giải mã kênh bao gồm deinterleaving và sửa lỗi ví dụ Viterbi decoder, với bước cuối cùng của giải mã thoại cung cấp dòng bit thông tin. Trường hợp sóng mang đơn được giãn đến hệ thống đa sóng mang, được trình bày hình 3.5. Kiến trúc này được sử dụng rộng rãi trước thập niên 90 trong hệ thống BTS 2G. Các trạm thu phát chiếm băng tần 20Mhz riêng biệt. Ở hệ thống GSM 900 trạm thu có thể chiếm băng tần 880-915 MHz trong khi trạm phát sử dụng băng tần 925-960 MHz. Bởi vì hoạt động ở tần số cao hệ thống có thể yêu cầu hai hoặc nhiều hơn 2 tần số trung gian (IFA1 và IFA2) để đạt được hiệu suất yêu cầu. Chức năng tương tự của máy thu để lựa chọn sóng mang đơn từ băng tần nhận đến băng tần phát chuyển đến băng tần cơ sở. Điều này đạt được bởi các phân đoạn chuyển đổi liên tiếp, mỗi phân đoạn bao gồm một bộ lọc và một bộ nhân. Phía thu
nhảy đến tần số trung gian (tương tự) IFA1, 140 hoặc 70 MHz. Bộ lọc trong mỗi phân đoạn đảm bảo có thể nhận và loại bỏ bản sao tín hiệu. Quá trình này được lặp lại bởi các phân đoạn chuyển đổi tiếp theo đến tần số IFA2 10.7 MHz. Phân đoạn chuyển đổi cuối cùng đó là trộn sóng mang yêu cầu với băng tần cơ sở để chuyển đổi tương tự sang số.
Tín hiệu băng cơ sởđược số hóa sau đó giải điều chế(GMSK đối với GSM) và cân bằng để giải mã kênh. Những chức năng này được thực hiện bởi một bộ ASIC và DSP. Giải mã kênh để sửa lỗi (viterbi decoder), bước cuối cùng của giải mã thoại sẽ cung cấp dòng bit thông tin.
Sóng mang đơn được mở rộng trở thành hệ thống đa sóng mang, thể hiện hình 3.5 . Kiến trúc này dễ dàng để co giãn với việc mở rộng dung lượng bởi thêm dãy thu phát sóng mang vô tuyến. Với hệ thống băng hẹp (30 – 200 Khz) để tăng dung lượng bằng cách thêm các dãy thu phát thì rất bất tiện. Nhiều dãy sẽ tăng phần tính toán, tiêu hao công suất và yêu cầu bảo dưỡng.
Phần xử lý tín hiệu số băng cơ sở bao gồm card xử lý tín hiệu được thiết kế để điều khiển thành phần sóng mang của quá trình thu phát. Với đầu vào tương tự hệ thống đầu ra số dễ dàng được mở rộng bởi thêm nhiều card băng cơ sở, sự phức tạp của phần cứng để tăng dung lượng sử dụng đa sóng mang với kiến trúc này có ý nghĩa quan trọng. Sự phức tạp sẽ bất tiện khi những giao thức sử dụng cho truyền thông cố định. Một vấn đề có thể xảy ra khi giao thức thay đổi nhanh, đặc biệt nếu không đủ thời gian để khấu hao thiết bị đã phải thay thế thiết bị mới. Điều này là một vấn đề quan trọng mà SDR hứa hẹn cho giải pháp sau này.