L oi di đng
2.5.3 Ph ng pháp truy nh p kênh
Trong thông tin di đ ng, c n ph i đi u ti t càng nhi u ng i s d ng càng t t trên các ngu n t n s gi i h n. Truy nh p kênh đ c phân lo i thành ki u chi m d ng kênh và phân chia kênh. Ki u chi m d ng kênh là truy nh p t t đ i v i thông tin liên t c nh đi n tho i. Có đa truy nh p phân chia theo t n s trong h th ng t bào t ng t , đa truy nh p phân chia theo th i gian đ s d ng trong h th ng t bào s , và đa truy nh p phân chia theo mã.
Ki u chia kênh đ c g i là truy nh p ng u nhiên vì nó cho phép có va ch m và ng i s d ng có th chuy n m t cách đ c l p tín hi u g c m t cách ng u nhiên. Có các lo i truy nh p ALOHA, ICMA (đa truy nh p chuy n tín hi u r i) và CSMA (đa truy nh p nh y c m sóng mang). Trong h th ng t bào, khi máy di đ ng ti n hành cu c g i và chuy n tín hi u đi u khi n đ yêu c u kênh t i tr m g c thì truy nh p ng u nhiên đ c s d ng.
(Hình 2.3.3) miêu t FDMA, TDMA và CDMA s d ng th i gian và t n s nh th nào và thi t b thu phát c a chúng đ c c u t o nh th nào. FDMA, khi yêu c u m t cu c g i thì m t kênh đa vô tuy n đ c ch đ nh. Trong TDMA thì kênh vô tuy n đ c chia l i theo nh ng khe th i gian tu n hoàn và khi yêu c u m t cu c g i thì nó s ch đ nh khe nào c a m t kênh vô tuy n nào đó s đ c s d ng.
Hình 2.33. So sánh v t n s , th i gian và c u hình thu phát c a FDMA, TDMA và CDMA
Trong các ki u truy nh p này thì không có va ch m b i vì m i m t kênh vô tuy n và m t khe b hi m b i m t tr m vô tuy n.
M t khác đ i v i CDMA thì kênh vô tuy n b ng r ng đ c nhi u ng i s d ng chung, nh ng m i ng i s d ng thì ti n hành thông tin nh n d ng mã b ng cách s d ng mã khuy ch tán trong tr c giao.
<Hình 2.34> Miêu t s đ kh i máy thu phát tr m g c. Trong FDMA và CDMA thì s đ máy thu phát di đ ng gi ng nh tr m g c nh đ c trình bày hình 2.33(b). Trong TDMA thì tr m di đ ng c n ph i có ch c n ng phát và thu tín hi u theo khe th i gian đ c gán b i vì nó không có ch a ch c n ng đa phân chia. Trong FDMA và TDMA. t o ra t n s kênh b ng h p đ c góc thì ph i s d ng b t ng h p nh đ c trình bày trong ph n (a), (b) c a hình 2.34.
Hình 2.34 C u hình c a h th ng thu phát (tr m g c)
M t khác trong CDMA thì sóng đã đ c đi u ch th nh t c a s li u phát đ c đi u ch tr c giao th hai b ng mã khuy ch tán. T l d i thông gi a sóng đi u ch l n th hai và sóng đi u ch l n th nh t g i là hi u qu khuy ch tán. N u khuy ch tán ng c b ng mã khuy ch tán này thì chúng ta l i nh n đ c sóng đi u ch l n th nh t.
Ng c l i v i tr ng h p FDMA và TDMA trong đó tín hi u là tr c giao trong t ng mi n t n s và t ng mi n th i gian, đ tránh s va ch m, các tín hi u góc c a khách hàng trong CDMA đi m đ c tr ng c a nó là tín hi u đ c tr c giao hoá mi n mã.
2/ Truy nh p ng u nhiên.
Trong tr ng h p truy n thông gói mà yêu c u thông tin là ng u nhiên và kh n ng t o nhóm cao, m c dù m t kênh vô tuy n đ c dùng chung cho nhi u ng i s d ng nh ng xác su t va ch m th p. B ng cách s d ng truy n th ng góc theo th ng kê này, vi c truy nh p đ th c hi n ghép kênh đ c g i là đa trung nh p th ng kê.
Truy nh p ng u nhiên đ n gi n nh t là ALOHA. T m i khi góc thông tin c n phát đ c t o ra máy di đ ng gi góc thông tin này t i tr m g c. Khi có xu t hi n l i trong góc thông tin này t i tr m g c. Khi có xu t hi n l i trong góc thông tin thu đ c do va ch m thì tr m g c yêu c u phát tr l i cho máy di đ ng. Ch ng ICMA phát hi n đ c khi nào đ ng thông đ n tr m g c không b chi m (ch có máy di đ ng nào phát, và khi nào đ ng thông đ n tr m g c đang đ c s d ng (m t máy di đ ng đang phát) và tránh đ c va ch m trong kênh vô tuy n t tr m g c xu ng (t tr m g c đ n máy di đ ng).
3/ FDMA
Ph ng pháp đ n gi n nh t v truy nh p kênh là đa truy nh p phân chia t n s . FDMA là th hi n kênh b ng h p mà đ n gi n là b t k đ u cu i nào c ng có m t đ ng đi n tho i theo m i kênh mà nó có th truy nh p t i b t k t n s nào. ôi khi h th ng này còn đ c g i là m i kênh trên m t sóng mang. Phân chia t n s đây là m i máy di đ ng có th s d ng m t đ ng đ c t o ra b ng cách này (xem hình 2.35). a truy nh p phân chia t n s có ngh a là nhi u khách hàng có th s d ng d i t n đã đ c gán cho h mà không b trùng nh vi c chia ph t n ra thành nhi u đo n.
Ghép kênh phân chia t n s là: tín hi u c n đ c phát t i m t s khách hàng t m t máy phát s đ c phát đi b ng cách phân chia các b ng t n và máy thu s ch n thông tin thu c b ng t n c a nó. FDMA là phát tín hi u t i m t s máy thu. Do v y, n u s d ng FDMA trong h th ng t bào thì FDMA ph i là kênh ngh ch (backward channal) FDM là kênh thu n (Forward channel). Nó đ c g i là FDM/FDMA.
Hình 2.35 (trunked). 1 m ch trên m t m ch RF
Nh ng u đi m c a đa truy nh p phân chia t n s là m t trong nh ng v n đ khó kh n trong vi c th c hi n h th ng t bào s đó là s khuy ch tán tr do th i gian đ n b tr c a sóng đa đ ng trong kênh t bào, nó gây ra
nhi u ký hi u (ISI - Intersymbol Interference) và đôi khi làm gi m ch tiêu c a h th ng t bào. Vì v y, đ đ i phó v i ISI, c n ph i s d ng b cân b ng song đôi khi r t khó th c hi n. Tuy nhiên n u chu k ký hi u c a d li u s càng l n - t c là đ r ng b ng t n c a kênh càng nh thì ISI càng không b nh h ng c a khuy ch tán tr th ng xuyên. T ng ng, chúng ta đã bi t là FDMA không c n đ n b cân b ng trong kênh t bào b i vì chu k c a d li u s l n h n đa truy nh p phân chia th i gian. Và trong FDMA, không c n đ n đ ng b m ng ban đ u và vi c h i ph c đ nh th i bit hay đ ng b khung r t d dàng và ph n c ng đ n gi n trong vi c th c hi n modem. Nh ng y u đi m c a đa truy nh p phân chia t n s là: C n có b l c, b song công (duplexer) - là b ph n chia tín hi u g i đi và g i đ n c a đ u cu i thông qua ngten khi th c hi n đ u cu i t bào. Thông th ng, do chênh l ch v công su t đi n gi a đ u vào và đ u ra qua ngten là l n h n 100dB nên r t khó phân chia tín hi u. Vì v y, b song công mà hi n nay đang dùng khó th c hi n ch c n ng này và âm l ng l n. Vì v y, chúng ta ph i đ a t n th t xen 3dB vào khi b song công cho tín hi u đi qua. Nhi u cùng kênh là m t v n đ n a có th phát sinh do vi c phân chia nh ph t n s và do đó c n có b ng t n b o v gi a các kênh đ t i thi u hoá nhi u này.
4/ TDMA
Thông tin di đ ng s Châu Âu (GSM), Châu M (ADC) và Nh t (JDC) th ng ch p nh n s d ng TDMA. S đ theo khái ni m c a TDMA đ c trình bày trong (Hình 2.36). Trong thông tin di đ ng TDMA, tr m g c phát tín hi u TDM đ n máy di đ ng trong t bào. Máy di đ ng nh n m t khe th i gian c a mình trong s các tín hi u TDM và g i tín hi u kh i v tr m g c m t cách tu n t .
Các s máy di đ ng liên l c v i các tr m g c m t cách đ ng th i theo m t kênh vô tuy n. D i đây, chúng ta miêu t các đ c tính k thu t c a thông tin di đ ng TDMA.
Hình 2.36 S đ khái ni m c a thông tin di đ ng TDMA
(1) nh th i phát và thu
Hình 2.37 Ch rõ vi c đ nh th i phát và thu t i tr m g c và ch đ đ nh th i t i máy di đ ng trong tr ng h p ba kênh TDMA, chu k phát, thu, tr ng đ c l p đi l p l i trong máy di đ ng. Do vi c đ nh phát và thu không trùng nhau nên không c n đ n b l c ch n l a thu phát trong máy di đ ng. Kho ng th i gian tr ng đ c s d ng đ đo m c thu c a các tr m g c lân c n.
Hình 2.37 nh th i phát thu tr m g c
2/ C u hình c a khung
C u hình c a khung đ c trình bày trong (Hình 2.38). Nhóm c a tuy n lên (t máy di đ ng đ n tr m g c) bao g m ph n mào đ u, t mã đ ng b d li u đi u khi n, d li u c a ng i s d ng và th i gian b o v . Vì khung c a tuy n xu ng (t tr m g c đ n máy di đ ng) là tín hi u liên t c nên không c n thi t ph i có ph n mào đ u và th i gian b o v . Ph n mào đ u là h th ng mã c a đ ng b sóng mang và đ ng b đ ng h . Khi phát hi n tr thì vi c tái t o sóng mang là không c n thi t và mã đ ng b sóng mang là mã 1 b i vì sóng thu ph i là sóng chu n đ phát hi n b ng cách t o ra th i gian tr mã 1).
T mã đ ng b ch rõ đi m b t đ u c a d li u đi u khi n và d li u ng i s d ng. D li u đi u khi n dùng đ đi u khi n kênh vô tuy n trong thông tin.
Hình 2.38 C u hình c a khung
3/ i u ch nh th i gian b o v và đ nh th i phát.
Khi m t máy di đ ng g i chùm tín hi u h ng lên đ t o đ nh th i cho tín hi u TDMA h ng xu ng, đôi khi chùm này b xung đ t b i vì c ly gi a các máy di đ ng t i tr m g c là khác nhau. Ch ng h n nh khi khe 1 đ c gán cho m t máy di đ ng xa tr m g c và máy di đ ng g n nh t đ c gán khe 2 thì ph n cu i c a tín hi u chùm s va ch m v i khe 2 b i vì chùm tín hi u c a máy di đ ng 1 đ n ch m. i u này nh đ c trình bày trong hình <hình 2.38>, có th tránh đ c b ng cách đ a vào s d ng th i gian b o v . Tình hu ng mà có th tránh đ c xung đã đ c trình bày trong <Hình 2.39>. Khi bán kính t bào là R thì th i gian b o v (g) đi n hình là 2R/C (giây) trong đó C là v n t c ánh sáng. Khi R-3km thì g là 20s. N u th i gian b o v quá dài thì hi u qu c a khung [(đ dài c a d li u đi u khi n + d li u ng i s d ng) đ dài khung] b gi m.
Vi c đi u ch nh đ ng th i phát là ph ng pháp đi u ch nh đ nh th i gian phát c a máy di đ ng theo c ly t tr m g c đ nh n đ c tín hi u kh i c a t ng máy di đ ng mà vi c đ nh th i nó đ c mô t <Hình 2.37> vào không gây ra xung đ t tr m g c. M c dù hi u qu s d ng khung không gi m nó v n c n ph i đo kho ng cách. Nó đ c ch p nh n s d ng khi h th ng có t c đ bít cao, n i không th ch p nh n gi m hi u qu khung d có th i gian b o v gi ng nh h th ng t bào l n.
4/ Thu tín hi u nhóm.
Tuy nhiên, các tín hi u nhóm t các máy di đ ng không xung đ t v i nhau do đi u khi n đ nh th i phát và th i gian b o v và đ nh th i đ ng h c a tín hi u nhóm là nh p đ ng b . Vì v y, vi c tái t o l i đ ng h nhóm c a m i máy di đ ng là c n thi t tr m g c.
Vì tín hi u nhóm đ c phát m t cách tu n hoàn t máy di đ ng trong kênh truy n thông cho nên vi c tái t o đ ng h mà không c n ph i vì
ph n mào đ u đ c th c hi n b ng cách duy trì gia c a tín hi u đ ng h đã đ c tái t o cho đ n khi thu đ c tín hi u nhóm ti p theo và th c hi n ph ng th c tái t o đ ng h thông th ng khi nh n đ c tín hi u nhóm. M t khác, kênh đi u khi n chung là truy nh p ng u nhiên và tín hi u nhóm đ c b sung ph n mào đ u đ tái t o đ ng h . không làm gi m hi u qu khung thì vi c đ ng b hoá đ ng h c n ph i đ c chèn vào 1 ph n mào đ u ng n v i t c đ cao. Nó có th là đ ng b t c đ cao b ng cách đ ng b hoá pha đ u tiên c a đ ng h tái t o v i tín hi u nh n đ c. (5) Giám sát m c thu tr m g c bên c nh s đi u khi n chuy n vùng đ làm cho cu c g i đ c liên t c b ng cách phát hi n ra bào đôi d ch chuy n và chuy n t bào này sang kênh vô tuy n khi máy di đ ng đang g i t i t bào đã di chuy n là m t k thu t đi u khi n quan tr ng khi c ng đ tr ng c a tín hi u thu đ c t i tr m g c b gi m (trong h th ng t bào t ng t ) các tr m g c trong t bào bên c nh s đo c ng đ tín hi u c a máy di đ ng ngay l p t c. C ng đ tín hi u m nh nh t c a t bào tr m g c đ c nh m vào t bào đã d ch chuy n và kênh vô tuy n c a tr m g c này đ c gán cho máy di đ ng. Tuy nhiên s phát hi n t bào d ch chuy n này đã đ c s d ng trong FDMA. N u s ng i s d ng t ng lên thì quá trình đi u khi n chuy n vùng s r t l n tr m g c. Trong TDMA ngoài khe phát và thu còn có m t khe tr ng. Nên nó đ c s d ng thì quá trình đi u khi n c a tr m g c s đ c đ n gi n hoá r t nhi u b i vì có th đo c ng đ tín hi u t tr m g c g n đó và nó đ c đánh giá là t bào đã d ch chuy n.
5/ CDMA
Tr c đây r t lâu, do nh ng đ c tính c a h th ng thông tin tr i ph là r t m nh v m t ch ng nhi u và có l i th cho thông tin bí m t đ ng dài, cho nên nó đã đ c s d ng trong thông tin quân s . u nh ng n m 1980 do công ngh bán d n VLSI và nh s phát tri n c a ký thuy t