Tín hiệu điều chế M-QAM có dạng:
( ) 2 / s ( ).cos2 0 2 / s ( ).sin 2 0
s t = E T a t π f t− E T b t π f t (2.32)
Trong đó: a t b t( ) ( ), = ± ± ±1, 3, 5,..., M −1; M = 4, 16, 64…
(a)
(b)
Hình 2.27: Sơ đồ điều chế (a) và giải điều chế (b) M – QAM
Trong đó: S/P: Bộ biến đổi nối tiếp / song song
BPF: Bộ lọc giải S/P 2/L 2/L BPF BPF 900 X X ~ + a(t) b(t) s(t) Tín hiệu vào 900 LPF
LPF Biến đổi A/D
Biến đổi A/D X X Biến đổi song song / nối tiếp V2 V1 Vd2 Vd1 Chuỗi bit ra L= M s(t)
LPF: Lọc thông thấp
A/D: Bộ biến đổi tương tự / số
Sơ đồ điều chế và giải điều chế M-QAM được minh họa như hình 2.27. Bộ biến đổi nối tiếp – song song biến đổi từng cụm k = log2M bit lối vào bộ điều chế thành hai cụm tín hiệu NRZ, mỗi cụm gồm k/2 xung. Khối 2/L biến cụm NRZ nhị phân thành tín hiệu có L= M biên độ khác nhau.
Với sơ đồ giải điều chế, tín hiệu M-QAM lối vào có dạng như trên. Trong trường hợp lý tưởng, các sóng mang giải điều chế có dạng:
( ) 1 2cos 0 V t = ω t (2.34) ( ) 2 2cos 0 V t = ω t (2.35)
Sau khi thực hiện nhân và loại bỏ thành phần bậc hai, hai tín hiệu giải điều chế có dạng: ( ) ( ) 1 d V t =a t (2.36) ( ) ( ) 2 d V t =b t (2.37)
a(t) và b(t) có thể có L= M giá trị biên độ. Tín hiệu với L giá trị biên độ được biến đổi tạo bộ biến đổi A/D thành tín hiệu nhị phân có k/2 bit. Hai nhánh tín hiệu nhị phân này được đưa tới bộ biến đổi song song – nối tiếp đẻ trở thành cụm k bit lối ra.
2.4 KẾT LUẬN
Việc sử dụng kỹ thuật OFDM có thể loại bỏ hoàn toàn nhiễu do phân tập đa đường, phù hợp với việc thiết kế hệ thống truyền dẫn băng rộng, nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần. Tuy nhiên vì kỹ thuật OFDM yêu cầu về điều kiện trực giao giữa các sóng mang phụ nên nó rất nhạy cảm với hiệu ứng Doppler cũng như sự dịch tần và dịch thời gian do sai số đồng bộ. Với việc sử dụng kỹ thuật MIMO sẽ làm tăng dung lượng và chất lượng kết nối của hệ thống thông tin không dây.
Chương 3
TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG WIMAX TẠI VIỆT NAM 3.1 TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI WIMAX TẠI VIỆT NAM HIỆN NAY
Theo đánh giá của các chuyên gia, WiMax sẽ nhanh chóng vượt qua những công nghệ hiện có như WiFi hay 3G, bởi khả năng kết nối băng thông rộng tốc độ cao trong phạm vi rộng lớn. Hơn nữa, việc cài đặt WiMax dễ dàng, tiết kiệm chi phí cho các nhà cung cấp dịch vụ và giảm giá thành dịch vụ cho người sử dụng. Thêm vào đó, WiMax cũng tạo điều kiện thuận lợi hơn trong việc đưa các dịch vụ truyền dữ liệu về các khu vực nông thôn, vùng sâu, vùng xa và những nơi dân cư đông đúc khó triển khai hạ tầng cơ sở mạng dây dẫn băng rộng. Vì thế, WiMax được xem như công nghệ có hiệu quả kinh tế cao cho việc triển khai nhanh trong các khu vực mà các công nghệ khác khó có thể cung cấp dịch vụ băng rộng.
Năm 2006, bốn doanh nghiệp là VNPT, FPT, Viettel và VTC đã được cấp phép thử nghiệm cung cấp dịch vụ WiMax cố định. Bốn doanh nghiệp đã tiến hành thử nghiệm trên dải băng tần 3,3GHz đến 3,4GHz với tiêu chuẩn đã được ITU thông qua năm 2004 (chuẩn 802.16d). Trong đó, VDC (thành viên của VNPT) đã cùng với Cơ quan Hợp tác Phát triển Quốc tế Hoa Kỳ tại Việt Nam (USAID) tiến hành thử nghiệm WiMax ở tỉnh Lào Cai với cấu hình gồm 1 trạm phát sóng và khoảng 20 thiết bị thu đầu cuối dành cho người sử dụng. Các ứng dụng chủ yếu là truy nhập Internet tốc độ cao và gọi điện thoại bằng công nghệ VoIP nhằm mục đích hỗ trợ quản lý hành chính và phát triển kinh tế xã hội tại Lào Cai và các khu vực lân cận. Tổng kết sau 1 năm thử nghiệm, tốc độ truy nhập Internet tốc độ cao ở khoảng cách xa là khá tốt, chất lượng thoại VoIP cũng tạm chấp nhận với chi phí rẻ, dịch vụ truyền số liệu là rất tốt, còn WiFi Phone thì chưa được tốt lắm.
Sau khi thử nghiệm thành công WiMax cố định, đầu năm 2008 Bộ Thông tin Truyền thông đã cấp phép cung cấp dịch vụ thử nghiệm công nghệ WiMax di động cho 4 doanh nghiệp là: VNPT, Viettel, EVN Telecom và FPT Telecom. Thời hạn được thử nghiệm dịch vụ trong vòng 1 năm. Cụ thể VNPT được thử nghiệm ở băng tần 2,5GHz tại Hà Nội, Hồ Chí Minh và Đà Nẵng; Viettel sử dụng băng tần 2,3 – 2,4GHz tại Hà Nội và Thái Nguyên; EVN Telecom thử nghiệm tại băng tần 2,3 – 2,4GHz khu vực Hà Nội và Đồng Nai; FPT Telecom được thử nghiệm công nghệ WiMax di động ở băng tần 2,3 – 2,4GHz tại Hà Nội và Hải Phòng. Các doanh nghiệp sẽ được phép thử nghiệm chủ yếu các loại hình dịch vụ viễn thông băng rộng. WiMax di động chủ yếu cung cấp dịch vụ cho các sản phẩm di động như: máy tính xách tay, điện thoại di động, PDA, thiết bị không dây… Với WiMax di động, người sử dụng có thể truy cập Internet không dây tốc độ cao lên tới 1Mbps trong vùng phủ sóng bán kính rộng nhiều km.
3.2 MÔ HÌNH THỬ NGHIỆM WIMAX CỦA VIETTEL3.2.1 Quy mô và địa bàn thử nghiệm 3.2.1 Quy mô và địa bàn thử nghiệm
Dựa trên những kinh nghiệm từ việc triển khai hệ thống WiMax truy nhập cố định, Viettel có chủ trương phát triển và mở rộng các dịch vụ WiMax truy nhập di động trong phạm vi cả nước.
Để thực hiện chủ trương này, Viettel dự định sẽ triển khai thử nghiệm WiMax di động tại tất cả các tỉnh/thành phố trong cả nước với quy mô cụ thể như sau:
- Tại Hà Nội và Hồ Chí Minh: với 100 trạm - Tại các tỉnh/thành phố khác: 10 trạm
Phía đầu cuối, mạng thử nghiệm của Viettel là mô hình hỗn hợp: Thiết bị đầu cuối hỗ trợ đồng thời cho WiMax truy nhập cố định và WiMax truy nhập di động.
- Thiết bị đầu cuối: gồm cả CPE Outdoor và CPE Indoor, CPE Mobility, card PCMCIA, thiết bị di động cầm tay, CPE cho 1 người dùng và CPE cho nhiều người dùng… (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Đối tượng sử dụng: gồm cả cá nhân, hộ dân cư, đại lý công cộng và doanh nghiệp, cơ quan…
3.2.2 Tần số và dung lượng
Chuẩn 802.16 thiết kế cho WiMax một dải tần số khá linh hoạt: dưới 11GHz. Mặt khác công nghệ WiMax sử dụng tần số không cấp phép nên chưa có sự hài hòa tần số giữa các nước, giữa các khu vực. Các dải tần số thường được sử dụng là: 2,3; 2,5; 3,3; 3,5; 5,8 GHz.
Sau khi tham khảo một số đối tác cung cấp thiết bị, Viettel đề xuất thử nghiệm trên dải tần số 2,3 GHz hoặc 2,5GHz cho công nghệ WiMax truy nhập di động. Với độ rộng kênh có thể cung cấp cho thiết bị WiMax di động là: 5/8,75/10/20 MHz. Bước đầu Viettel sẽ sử dụng các sóng mang có độ rộng 8,75 MHz hoặc 10 MHz tùy theo chủng loại thiết bị.
Mỗi sóng mang 20MHz có thể cho dung lượng lên đến 30Mbps (UL+DL), do đó với mỗi trạm 1 sector có thể đáp ứng cho 200 thuê bao (tính dung lượng DL = 24Mbps). Vậy với một site (3 sector) có thể cung cấp cho khoảng 600 thuê bao.
3.2.3 Cấu trúc thử nghiệm
Các trạm phát sóng được kết nối trực tiếp hoặc gián tiếp vào tổng đài di động, PSTN và mạng Internet của Viettel tại các tỉnh thành phố trong cả nước.
Cấu hình thiết bị dự kiến thử nghiệm: - Công nghệ: IEEE 802.16 Rev E
- Dải tần cấp phép thử nghiệm: 2,3 GHz hoặc 2,5GHz - Băng tần xin cấp phép: 3x10MHz
- Độ rộng kênh: 5/8,75/10/20 (tùy theo chủng loại thiết bị) - Mỗi trạm có cấu hình: 3 sector
- Phương thức điều chế: TDD Topo mạng dự kiến thử nghiệm:
3.2.4 Tính chất thử nghiệm
- Tận dụng hạ tầng cơ sở sẵn có của các hệ thống Internet, Voice và Mobile.
- Mở rộng quy mô phủ sóng cho tất cả các tỉnh thành trong cả nước. - Hệ thống có khả năng kết nối dễ dàng với mạng PSTN, Internet và Mobile.
- Kiểm tra đầy đủ các tính năng đáp ứng của công nghệ WiMax như: mức độ can nhiễu, khả năng phủ sóng (khoảng cách, tốc độ), lưu lượng phục vụ…
3.2.5 Các dịch vụ dự kiến thử nghiệm
Trên cơ sở hạ tầng mạng sẵn có, Viettel sẽ tiến hành lắp đặt thiết bị WiMax để thử nghiệm trên cơ sở các dịch vụ đã được cấp phép như truy nhập Internet băng rộng, các dịch vụ trên nền Internet băng rộng, điện thoại IP, điện thoại di động…
WiMax có thể hỗ trợ các dịch vụ sau:
Mô tả lớp ứng dụng
Tính thời
gian thực Loại ứng dụng Băng thông
Trò chơi tương tác Có Trò chơi tương tác 50-85kb/s VoIP, hội nghị truyền hình Có VoIP 4-64Kb/s Video Phone 32-384 kb/s Xem phim trực tuyến Có Music/Speech 5-128 kb/s Video Clip 20-384 kb/s Movie Streaming >2Mb/s Công nghệ thông tin Không Tin nhắn <250 byte Duyệt Web >500 kb/s Email (có file đính kèm) >500 kb/s Tải thông tin Không Tải dữ liệu lớn, film >1Mb/s
Chia sẻ file ngang hàng >500 kb/s Bảng 3.1: Các dịch vụ dự kiến thử nghiệm
- Đo tại các giao diện mạng: sử dụng các bài đo áp dụng với dịch vụ Internet thông thường như đo lưu lượng, đo độ trễ…
- Đo driving test: Sử dụng MS đo cường độ tín hiệu, chất lượng tín hiệu thoại và dữ liệu, mức độ can nhiễu, tốc độ dữ liệu tại các khu vực địa hình khác nhau.
- Theo dõi hiệu năng, chất lượng mạng khi số lượng thuê bao tăng dần thông qua phân tích log file.
- Đo cường độ tín hiệu (RxLev), chất lượng tín hiệu (RxQual). - Tỷ lệ rớt cuộc gọi, tỷ lệ chuyển giao không thành công.
3.2.7 Đối tác cung cấp thiết bị
Viettel đã và đang chủ động tiếp xúc với nhiều hãng thiết bị viễn thông danh tiếng trên thế giới như SAMSUNG, HUAWEI, ALVARION, ALCATEL, NEXTNET… để đàm phán việc đưa thiết bị WiMax vào thử nghiệm trên mạng lưới của Viettel.
Ngay sau khi nhận được giấy phép thử nghiệm của Bộ Thông tin Truyền thông, Viettel thực hiện đấu thầu hạn chế theo quy định của Nhà nước để có được phương án tiếp nhận và sử dụng thiết bị tối ưu nhất. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cùng một lúc Viettel có thể sử dụng thiết bị của nhiều nhà cung cấp để kiểm tra mức độ tương thích cũng như chuẩn công nghệ. Đồng thời, có thể Viettel sẽ thuê một đối tác có uy tín trên thế giới để giám sát tối ưu mạng.
3.3 KẾT LUẬN
Chương này đã nêu khái quát tình hình phát triển WiMax ở Việt Nam trong những năm vừa qua và mô hình thử nghiệm WiMax của Công ty Viettel. Với những ưu điểm của WiMax và những nỗ lực đưa WiMax vào thực tiễn của các doanh nghiệp, trong những năm tiếp theo WiMax sẽ được ứng dụng rộng rãi tại Việt Nam.
Với nội dung gói gọn trong đồ án tốt nghiệp Đại học, đồ án được thực hiện bao gồm các phần chính, đó là: Giới thiệu tổng quan về các công nghệ không dây; tóm tắt các đặc điểm cơ bản của lớp PHY và MAC của chuẩn IEEE 802.16a – nền tảng của công nghệ WiMax; kỹ thuật OFDM, MIMO và điều chế thích nghi dùng trong WiMax; mô hình ứng dụng vào thực tế tại Việt Nam. Để triển khai được mạng WiMax vào thực tế Việt Nam cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các phương án bảo mật, QoS… mà trong đồ án này chưa có điều kiện tìm hiểu sâu.
Hiện nay mạng không dây WiMax vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu và phát triển bởi nhóm nghiên cứu trong diễn đàn WiMax. Trong đó, chuẩn WiMax cố định đã có những sản phẩm được cấp phép. Đối với chuẩn WiMax di động, ở Việt Nam đã có 4 doanh nghiệp được cấp phép thử nghiệm.
Trong ngành viễn thông đang có hai xu hướng phát triển mạnh mẽ là công nghệ thông tin di động thế hệ 3, 4 và mạng máy tính không dây. Trong khi thông tin di động với ưu thế về tính di động cao cố gắng tích hợp thêm khả năng truyền dữ liệu, truy cập Internet, thì mạng không dây với lợi thế sẵn có về truy cập Internet và truyền dữ liệu lại phát triển thêm khả năng thoại. Hai công nghệ này sẽ song song phát triển và tiến gần đến nhau, trong tương lai sẽ là một sản phẩm cung cấp cả hai ứng dụng thoại và dữ liệu với tính di động cao.
Đồ án nghiên cứu dựa trên một số tài liệu tiếng Anh trong lĩnh vực Điện tử Viễn thông nên không tránh khỏi những sai sót trong việc sử dụng các thuật ngữ chuyên ngành, rất mong nhận được sự đóng góp, sự chỉ bảo của các thầy, các bạn để hoàn thiện hơn vốn kiến thức của mình.
Một lần nữa xin cảm ơn các thầy giáo khoa Vô tuyến Điện tử, thầy Lê Hải Nam đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp.
Tiếng Việt
1) Nguyễn Quốc Bình; Kỹ thuật truyền dẫn số; NXB Quân đội Nhân dân. 2) Nguyễn Quốc Bình; Tập bài giảng về thông tin di động; Học viện Kỹ thuật Quân sự.
3) Lê Thanh Dũng, Lâm Văn Đà; WiMax di động Phân tích so sánh với các công nghệ 3G; NXB Bưu điện; 2007.
Tiếng Anh
4) Nam T.X (2005); Principles of OFDM for Wireless Communications;
Department of Information and Communication Engineering, The University of Electro-Communications, Tokyo, Japan.
5) Jeffrey G.Andrew, Arunabha Ghosh, Rias Muhamed; Fundamentals of WiMax; Premtice Hall Communications Engineering and Emerging Technologies Series.
6) IEEE 802.16 Standard; WiMax Forum.