2.2 Kỹ thuật phân tập
Trong thông tin vô tuyến, kỹ thuật phân tập được sử dụng rộng rãi để giảm ảnh hưởng của fading và tăng độ tin cậy truyền dẫn mà không cần tăng công suất phát hoặc thay đổi băng thông. Hầu hết các hệ thống không dây đều áp dụng các kỹ thuật phân
tập. Theo các miền người ta chia thành các kỹ thuật phân tập sau: phân tập thời gian, phân tập tần số và phân tập không gian.
2.2.1 Phân tập thời gian
Phân tập thời gian được thực hiện bằng cách phát nhiều bản tin giống nhau tại các khe thời gian khác nhau, do đó bộ thu sẽ thu được các tín hiệu khơng tương quan về fading. Khoảng thời gian phân cách giữa các lần phát là phải lớn hơn thời gian kết hợp (coherence time) của kênh truyền để đảm bảo các fading xảy ra trong khoảng thời gian này sẽ không tương quan với nhau. Trong các hệ thống thông tin di động, việc phân tập thời gian được thực hiện bằng cách kết hợp kỹ thuật đan xen (interleaving) và mã hóa sửa lỗi. Interleaving sẽ tạo ra khoảng thời gian phân cách giữa các bản sao của tín hiệu truyền, do đó sẽ tạo ra các tín hiệu độc lập về fading tại bộ giải mã. Do interleaving sẽ gây ra trễ khi giải mã nên kỹ thuật này chỉ phù hợp với các mơi trường có fading nhanh khi khoảng thời gian kết hợp của kênh truyền nhỏ. Với các kênh truyền có fading chậm, việc sử dụng các bộ Interleaver có kích thước lớn sẽ gây ra hiện tượng trễ rất đáng kể, không chấp nhận được cho các ứng dụng nhạy với độ trễ như truyền thoại. Một nhược điểm của phân tập thời gian là sự sử dụng băng thông không hiệu quả do dư thừa nhiều dữ liệu trong miền thời gian.
2.2.2 Phân tập không gian
Kỹ thuật phân tập khơng gian cịn gọi là phân tập ăngten (antenna diversity) được sử dụng phổ biến trong truyền dẫn viba. Kỹ thuật này được thực hiện bằng cách dùng nhiều ăngten hoặc dãy ăngten sắp xếp một cách hợp lý để thu/ phát tín hiệu. các anten được phân cách nhau bằng một khoảng cách vật lý để đảm bảo các tín hiệu khơng tương quan nhau. Khoảng phân cách yêu cầu sẽ thay đổi theo độ cao anten, môi trường truyền sóng và tần số thu phát. Thơng thường khoảng cách vài bước sóng là đủ đảm bảo các tín hiệu khơng tương quan. Trong phân tập khơng gian, các bản sao tín hiệu truyền được cung cấp đến bộ thu dưới dạng dư thừa trong miền không gian. Không như
đảm bảo sử dụng hiệu quả băng thơng. Đây là đặc tính rất hấp dẫn cho việc phát triển truyền thông vô tuyến tốc độ cao.
Phân tập phân cực và phân tập góc là hai dạng của phân tập khơng gian. Trong phân tập phân cực tín hiệu phân cực đứng và tín hiệu phân tập ngang được phát bằng hai ăngten phân cực khác nhau phân cực khác nhau và thu bằng hai ăngten phân cực khác nhau. Sự khác nhau về phân cực đảm bảo 2 tín hiệu khơng tương quan mà khơng cần phải đặt hai ăngten cách xa nhau. Phân tập góc được sử dụng phổ biến cho truyền dẫn với tần số sóng mang trên 10GHz. Trong trường hợp này các tín hiệu phát có sự phân tán cao trong khơng gian nên các tín hiệu thu từ các hướng khác nhau ở máy thu sẽ tạo ra bản sao của tín hiệu phát không tương quan.
Dựa trên số lượng các ăngten được dùng cho phát hay thu ta phân loại phân tập không gian thành phân tập phát và phân tập thu. Trong phân tập phát, nhiều ăngten được triển khai ở vị trí máy phát. Tin được xử lý ở máy phát và sau đó được truyền chéo qua các ăngten. Cịn trong phân tập thu thì nhiều ăngten được sử dụng ở máy thu để thu các bản sao độc lập của tín hiệu phát. Các bản sao của tín hiệu phát được kết hợp để tăng SNR và giảm fading đa đường.
Hiện nay, phân tập phát và phân tập thu được kết hợp để nâng cao hơn nữa hiệu năng của hệ thống. Trong các hệ thống thực tế, thường sử dụng kết hợp các kỹ thuật phân tập, gọi là phân tập đa chiều (multidimensional diversity), để đảm bảo chất lượng hệ thống với thiết kế tối ưu nhất.
2.2.3 Phân tập tần số
Kỹ thuật phân tập tần số sử dụng nhiều tần số khác nhau để truyền tải cùng một bản tin. Các tần số được lựa chọn với dải phân cách đủ lớn để ảnh hưởng của fading lên các tần số này là độc lập nhau. Tương tự như phân tập thời gian, phân tập tần số cũng có khái niệm băng thông kết hợp (coherence bandwidth). Tuy nhiên, thông số này
sẽ thay đổi tương ứng với các mơi trường truyền sóng khác nhau. Tương tự như phân tập thời gian, phân tập tần số cũng sử dụng băng thông không hiệu quả do sự dư thừa nhiều tần số.
2.3 Ước lượng kênh truyền 2.3.1 Giới thiệu 2.3.1 Giới thiệu
Ước lượng kênh truyền là q trình mơ tả các tác động của kênh truyền lên tín hiệu đầu vào do đó tín hiệu có thể được nhận dạng. Để có một bộ ước lượng tốt, đầu tiên dữ liệu phải được mơ hình tốn học hóa. Hình 2.6 miêu tả sơ đồ khối của một quá trình ước lượng kênh truyền cơ bản. Một bộ ước lượng kênh truyền tốt có tỉ lệ trung bình bình phương lỗi MSE (mean squared error) nhỏ nhất với thuật tốn tính tốn khơng q phức tạp.