2.5.1. Kĩ thuật TDMA:
Trong thụng tin TDMA nhiều người sử dụng một súng mang và trục thời gian được chia nhiều khoảng thời gian nhỏ để dành cho nhiều người sử dụng sao cho khụng cú sự chồng chộo.
TDMA được chia thành TDMA băng rộng và TDMA băng hẹp, Mỹ và Nhật sử dụng TDMA băng hẹp cũn Chõu Âu sử dụng TDMA băng rộng, nhưng cả hai hệ thống này được coi như là sự tổng hợp của FDTM và TDMA vỡ thực tế người sử dụng dựng cỏc kờnh được ổn định cả về tần số và khe thời gian trong băng tần.
Người sử dụng1 Người sử dụng 2 Người sử dụng 3
Khe thời gian1 Khe thời gian 2 Khe thời gian 3 Khe thời gian 4 Khe thời gian 5 Khe thời gian 6 2.5.2. Kỹ thuật GSM:
GSM là hệ thống thụng tin của Chõu Âu tương thớch với hệ thống bỏo hệ số 7. Chỳng sử dụng hệ thống TDMA với cấu trỳc khe thời gian tạo nờn sự linh hoạt trong truyền điện thoại, số liệu và thụng tin điều khiển.
Hệ thống GSM sử dụng băng tần:
( 890 - 960) Mhz cho băng lờn ( từ MS đến BS ). ( 935 - 960 ) Mhz cho băng xuống ( từ BS đến MS ) .
* Cấu trỳc khung của hợ̀ thống di động GSM:
0 1 2 3 2047 0 1 2 3 50 0 1 24 25 0 1 24 25 0 1 2 3 50 0 1 2 3 4 5 6 7 ... ... ... ... ...
1 sieõu khung baống 26 ủa khung(6,12s)
1 sieõu khung baống 51 ủa khung(6,12s)
1 ủa khung baống 26
khung(120s) 1 ủa khung baống
1 khung TDMA baống 8 khe thụứi gian (4,615ms)
2.5.3. Kỹ thuật CDMA:
Lý thuyết về CDMA đó được xõy dựng những năm 1980 và được ỏp dụng trong thụng tin quõn sự từ năm 1960 cựng với sự phỏt triển cụng nghệ bỏn dẫn và lý thuyết thụng tin vào năm 1980 CDMA đó được thương mại từ phương phỏp thu GRS và Ommi – Trasc, phương phỏp này được đề xuất trong hệ thống tổ ong của Qual Comm – Mỹ vào năm 1990.
Trong thụng tin CDMA nhiều người sử dụng chung thời gian và tần số, mó PN ( tạp õm giả ngẫu nhiờn ) với sự tương quan chộo thấp được ấn định cho mỗi người sử dụng, người sử dụng truyền tớn hiệu nhờ trải phổ tớn hiệu truyền cú sử dụng PN đó được ấn định, đầu thu tạo ra một giả ngẫu nhiờn như đầu phỏt và khụi phục tớn hiệu dự định nhờ sự trải phổ ngược cỏc tớn hiệu đồng bộ thu được.
2.5.4. Trải phổ:
* Hợ̀ thống trải phổ trược tiờ́p DS : Direct Sequency
Hệ thống DS là là sự điều chế cỏc dóy mó được điều chế thành dạng súng trược tiếp, hệ thống này cú dạng tương đối đơn giản vỡ chỳng khụng yờu cầu tớnh ổn định nhanh hoặc tốc độ tổng hợp tần số cao.
* Nguyờn lý :
Tớn hieọu soỏ
Rb=1/Tb Toỏc ủoọ bit
Boọ taùo maừ
Toỏc ủoọ chớp Rc=1/Tc Mi(t)
Ci(t) cos(w)
Ci(t) Bieỏn ủoồi maừ Boọ taùo maừ
LPF Boọ tớch phaõn e(t) U(t) C(t) C(t) Tớn hieọu soỏ lieọu ủửụùc khoõi phuùc 2cos(w) V(t) Si(t) Mi(t) Tb Ci(t) Mi(t).Ci(t) Tớn hieọu soỏ ủửụùc khoõi phuùc t t t t
Bản tin của tớn hiệu số cần phỏt Mi(t) dạng mó NRZ lưỡng cực với Mi(t) = ±
1 được đưa nờn với chuỗi mó Ci(t) được tạo ra một bộ tạo chuỗi cơ, hai giả ngẫu nhiờn PRBS tốc độ của bản tin gọi là tốc độ bớt Rb, Rb nhỏ hơn nhiều so với tốc độ của chuỗi mó được gọi là tốc độ chớp Rc. Mỗi luồng số của mỗi kờnh sẽ được bộ tạo mó, tạo ra một chuỗi PRBS tương ứng Ci(t) cú độ dài L, mỗi bớt cú độ lõu của chuỗi mó Tb = TxL, Ci(t) cú tốc độ cao hơn nhiều so với Rb = 1/Thuận Chõu của tớn hiệu số cần phỏt do đú phổ của tớn hiệu giả ngẫu nhiờn rộng hơn nhiều phổ của tớn hiệu số cần phỏt. Do phổ rộng và cụng suất phỏt khụng thay đổi nờn tớn hiệu PRBS cú biờn độ rất thấp. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* Đặc tớnh của tớn hiợ̀u DS:
Điều chế DS là điều chế 2 pha. Dóy mó được đưa vào bộ điều chế cõn bằng để cú đầu ra là súng mang. RF điều chế 2 pha, súng mang cú độ lệch pha 1800 giữa pha 1 và pha 0 theo dóy mó.
Tớn hiệu thu được khuyến đại và nhõn với mó đồng bộ liờn quan tại đầu phỏt và đầu thu, khi đú nếu cỏc mó tại đầu phỏt và đầu thu được đồng bộ súng mang được tỏch pha lớn hơn 1800 và sừng mang được khụi phục cỏc súng mang băng tần hẹp này đi qua bộ lọc băng thụng được thiết kế chỉ cho cỏc súng mang đủ điều chế băng gốc đi qua.
Độ rộng băng RF của hệ thống DS ảnh hưởng đến hoạt động hệ thống một cỏch cỏch trực tiếp nếu bằng là 2KHz thỡ độ lợi xử lý giới hạn là 20 KHz.
2.5.5.Điều chờ́ QPSK ( Quadrature Phase Shift Keying):
Sau khi được trải phổ bởi 2 chuỗi PN hoa tiờu vuụng gúc 2 luồng I và Q cú khỏc pha 900 được đưa hai bộ lọc băng thụng và được điều chế khoỏ chuyển pha 4 trạng thỏi. Tớn hiệu sau điều chế QPSK được xỏc định theo cụng thức sau:
- A : biờn độ súng mang đó được điều chế xỏc định theo cụng thức sau:
A = I2.t+Q2(t)
- ϕ : Pha của súng mang đó được điều chế ϕ = ar tg ( TQ((tt))) Quan hệ giữa cỏc trạng thỏi pha của tớn hiệu QPSK và cỏc kỹ thuật I, Q
I Q Ψ 0 1 1 1 0 0 1 0 Π/4 3Π/4 5Π/4 7Π/4 Sơ đồ sơ bộ điều chế QPSK:
Boọ chuyeón
song song 90 LoùcKeõnh
QPSK -1 +1 -1 +1 TCxo
PHẦN III
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THễNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3
1.1. Yờu cầu chung đối với hợ̀ thống thụng tin di động thờ́ hợ̀ 3:
Hệ thống TTDĐ thế hệ 3 được xõy dựng cơ sở tiờu chuẩn chung của IMT – 2000 ( Viễn thụng di động quốc tế 2000). Cỏc tiờu chớ chung để xõy dựng IMT – 2000 nh sau:
1.1.1. Sử dụng dải tần quy định quốc tờ́ 2 GHZ nh sau:
Đường lờn: 1885 – 2025 MHZ Đường xuống: 2110 – 2200 MHZ
1.1.2. HTTTDĐ toàn cầu cho cỏc loại hỡnh thụng tin vụ tuyờ́n:
+ Tớch hợp cỏc mạng thụng tin hữu tuyến và vụ tuyến. + Tương tỏc với mọi loại dịch vụ viễn thụng.
1.1.3. Sử dụng cỏc mụi trường khai thỏc khỏc nhau:
+ Trong cụng sở. + Ngoài đường. + Trờn xe. + Vệ tinh.
1.1.4. Cú thể hỗ trợ cỏc dịch vụ nh:
+ Mụi trường thụng tin nhà ảo trờn cơ sở mạng thụng tin, di động cỏ nhõn và chuyển mạng toàn cầu.
+ Đảm bảo cỏc dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu chuyển mạng theo kờnh và số liệu chuyển mạng gúi.
1.1.5. Dễ dàng hỗ trợ cỏc dịch vụ mới xuất hiợ̀n:
Mụi trường hoạt động của IMT – 2000 được chia làm 4 vựng với cỏc tốc độ bớt Rb phục vụ nh sau:
Vựng 1: Trong nhà , ụ pico, Rb ≤ 2 Mbps. Vựng 2: Thành phố, ụ micro, Rb ≤ 384 Kbps. Vựng 2: Ngoại ụ, ụ macro, Rb ≤ 144 Kbps. Vựng 3: Toàn cầu, Rb = 9,6 Kbps.
1.2. Giới thiợ̀u về hợ̀ thống thụng tin di động thờ́ hợ̀ 3 (3G): (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Từ thập niờn 90, Liờn minh Viễn thụng Quốc tế đó bắt tay vào việc phỏt triển nền tảng chung cho cỏc hệ thống thụng tin di động. Kết quả là một sản phẩm được gọi là Thụng tin di động toàn cầu 2000 (IMT - 2000). Con số 2000 cú nghĩa là sản phẩm này sẽ cú mặt vào khoảng năm 2000, nhưng thực tế phải chậm đến 2, 3 năm. IMT – 2000 khụng chỉ là một dịch vụ, nú đỏp ứng ước mơ liờn lạc từ bất cứ nơi đõu và bất cứ lỳc nào. Để được như vậy IMT – 2000 tạo điều kiện thớch hợp cỏc mạng mặt đất hoặc vệ tinh. Hơn thế nữa, IMT – 2000 cũng đề cập tới Internet khụng dõy, hội tụ cỏc mạng cố định và di động (chuyển vựng), cỏc tớnh năng đa phương tiện di động, hoạt động xuyờn mạng và liờn mạng.
Như đó núi, hệ thống 3G cần phải hoạt động trờn một dải phổ đủ rộng và cung cấp được cỏc dịch vụ thoại, dữ liệu, đa phương tiện. Đối với một thuờ bao hoạt động trờn một ụ siờu nhỏ (picocell), tốc độ dữ liệu cú thể lờn đến 2,048 Mbps.
Với một thuờ bao di động với tốc độ chậm hoạt động trờn một ụ cực nhỏ (microcell), tốc độ dữ liệu cú thể đạt tới 384 Kbps. Với một người dựng di động trờn phương tiện giao thụng hoạt động trờn một ụ lớn (macrocell), tốc độ dữ liệu cú thể đạt tới 144 Kbps.
Từ GSM lờn 3G
Con đường đến 3G duy nhất của GSM là CDMA băng thụng rộng, ở Chõu Âu.
WCDMA được gọi là hệ thống viễn thụng di động toàn cầu (UMTS). Trong cấu trỳc dịch vụ 3G, cần cú băng thụng rất lớn và nh thế cần nhiều phổ tần hơn. Ở Hoa Kỳ, FCC chưa thể nhanh chúng phõn bổ bất cứ phổ nào cho cỏc dịch vụ 3G. Hoa Kỳ cú khoảng 190 Mhz phổ tần phõn bổ cho cỏc dịch vụ vụ tuyến di động trong khi phần cũn lại của Thế giới chỉ được phõn bổ 400 Mhz. Vỡ thế cú thể tin rằng sự phỏt triển 3G ở Hoa Kỳ sẽ rất khỏc với phần cũn lại của Thế giới.
Để đến 3G cú lẽ cần phải đi qua giai đoạn 2,5G. Núi chung 2,5G bao gồm tất cả cỏc cụng nghệ sau: Dữ liệu chuyển mạch gúi tốc độ cao (HS CSD), dịch vụ vụ tuyến núi chung (GPRS), tốc độ dữ liệu năng cao cho sự phỏt triển GSM hay toàn cầu (EDGE).
* HSCSD là phương thức đơn giản nhất để năng cao tốc độ. Thay vỡ một khe thời gian (Ts), một trạm di động cú thể sử dụng một số khe để kết nối dữ liệu. Trong cỏc ứng dụng thương mại hiện nay, thụng thường sử dụng tối đa 4Ts, 1Ts cú thể sử dụng hoặc tốc độ 9,6 Kbps. Đõy là cỏch khụng tốn kộm nhằm tăng dung lượng dữ liệu chỉ bằng cỏch năng cấp phần mềm của mạng. Nhưng nhược điểm lớn nhất của nú là cỏch sử dụng tài nguyờn vụ tuyến. Bởi đõy là hỡnh thức chuyển mạch kờnh, HSCSD chỉ định việc sử dụng cỏc Ts một cỏch liờn tục, thậm chớ ngay cả khi khụng cú tớn hiệu trờn đường truyền.
bằng việc dựng 8Ts. Nú được quan tõm là vỡ hệ thống chuyển mạch gúi, do đú nú khụng sử dụng tài nguyờn vụ tuyến một cỏch liờn tục mà chỉ thực hiện khi cú thụng tin cần gửi đi. GPRS đặc biệt thớch hợp với cỏc ứng dụng phi thời gian thực như email và lướt Web. Triển khai hệ thống này thỡ tốn kộm hơn hệ thống HSCSD. Mạng này cần cỏc thành phần mới cũng nh cần sửa đổi cỏc thành phần hiện cú nhưng nú được xem là bước đi cần thiết để tiến tới tăng dung lượng, dịch vụ. Một mạng GMS mà khụng cú khả năng GPRS thỡ sẽ khụng tồn tại lõu trong tương lai. ở Việt Nam, vinaphone và Mobiphone cũng đó triển khai GPRS..
* Bước tiếp theo là cải tiến GSM thành tốc độ dữ liệu nõng cao cho sự phỏt triển GMS hay toàn cầu (EDGE), tăng tốc độ dữ liệu lờn tới 384 Kbps với 8Ts thay vỡ 14,4 Kbps cho mỗi Ts, EDGE đạt tới 48 Kbps cho mỗi Ts. ý tưởng của EDGE là sử dụng phương phỏp điều chế mới được gọi là 8 PSK. EDGE là một phương thức nõng cấp hấp dẫn đối với mạng GSM vỡ nú chỉ yờu cầu một phần mềm năng cấp trạm gốc. Nú khụng thay thế hay núi đỳng hơn cựng tồn tại với phương phỏp điều chế khoỏ dịch tối thiểu Gausian (GMSK), được sử dụng trong GSM, nờn cỏc thuờ bao cú thể sử dụng mỏy di động cũ của mỡnh nếu khụng cần được cung cấp chất lượng dịch vụ tốt hơn. Xột trờn khớa cạnh kỹ thuật, cũng cần giữ lại GMSK. Nếu EDGE được sử dụng cựng với GPRS thỡ sự kết hợp này được gọi là GPRS nõng cấp (EGPRS), cũn sự kết hợp của EDGE và HSCSD được gọi là ECSD.
WCDMA thực sự là một dịch vụ vụ tuyến băng thụng rộng sử dụng băng tần 5 Mhz để đạt được tốc độ dữ liệu lờn tới 2 Mbps. Rb ≤ 384 Kbps. Hiện tại cả Chõu Âu và Nhật Bản đều đang thử nghiệm hoặc triển khai WCDMA và cụng nghệ này đang tiến triển nhanh trờn con đường thương mại hoỏ.
Từ IS – 95 đờ́n CDMA 2000
CDMA khụng thể chuyển ngay sang 3G vỡ khụng cú phổ tần trờn thị trường Hoa Kỳ. Trờn thị trường Hàn Quốc đó thử nghiệm CDMA2000 trờn phổ tần 3G của mỡnh. Cũng nh đối với GSM, Hoa Kỳ và phần cũn lại của thế giới cú những con đường khỏc nhau để đi tới 3G.
CDMA2000 được cấu trỳc theo cỏch để cho phỏp nhiều mức dịch vụ 3G trờn kờnh IS – 95 1,25 Mhz truyền thống. Cỏc dịch vụ này là CDMA2000 1xRTT (một thời được gọi là cụng nghệ truyền dẫn vụ tuyến kớch thước kờnh IS - 95). Với cụng suất 3G tối đa, CDMA2000 sử dụng một kờnh 3,75 Mhz, lớn gấp 3 lần kờnh truyền thống, gọi là 3xRTT.
Hệ thống 1xRTT sử dụng một sơ đồ điều chế hiệu quả hơn để tăng gấp đụi dung lượng thuờ bao thoại và tạo ra cỏc kờnh dữ liệu lờn tới 144 Kbps. Tốc độ này cho phộp một số nhà cung cấp dịch vụ cho rằng mỡnh đang thực hiện 3G. trong thực tế, tốc độ người sử dụng ở trong khoảng 50 – 60 Kbps.
Kờ́t luận
Rừ ràng là sẽ cú khụng chỉ một con đường đi tới cỏc hệ thống vụ tuyến di động 3G, và cũng rừ ràng là IMT2000 đó được đụng đảo chấp nhận. Tuy nhiờn tớnh khụng tương thớch của cỏc cụng nghệ 3G, việc thiếu phổ tần, thiếu cỏc ứng dụng và thiết bị 3G đặt ra một số vấn đề cần giải quyết.
Từ quan điểm cụng nghệ, cả CDMA2000 và WCDMA đều sử dụng cỏc kỹ thuật trải phổ rộng. Tuy nhiờn, chỳng cú cấu trỳc kờnh, mó chip, tốc độ chip thủ tục đồng bộ hoỏ khỏc nhau. Cần cú thời gian để hài hoà cỏc trở ngại về cụng nghệ này. Để giải quyết được vấn đề phổ trờn toàn cầu sữ tốn kộm và mất nhiều thời gian. Cuối cựng cần cú nhiều dịch vụ hơn nữa để thu hỳt khỏch hàng. Chỳng ta đó thấy sự phổ biến của email và tin nhắn đối với PDA và điện thoại di động. Giờ đõy chỳng ta cần cú một loạt cỏc ứng dụng đa phương tiện đũi hỏi phải cú tốc độ dữ liệu của 3G.
KẾT LUẬN CHUNG
Hệ thống CDMA sử dụng cụng nghệ trải phổ để truyền cỏc tớn hiệu giữa cỏc trạm gốc và cỏc mỏy đầu cuối thuờ bao. Cỏc tớn hiệu này xuất hiện như tạp õm Gaussan theo đú mỗi mẫu gần như một biến ngẫu nhiờn Gaussan, như vậy việc sử dụng dạng súng nhị phõn ngẫu nhiờn gần như dựng dạng súng tạp õm Gaussan nhờ đú cú thể linh động và rễ ràng điều chế dạng súng này với một tớn hiệu số chứa thụng tin nờn hiệu quả thực tế cú giỏ trị với kỹ thuật trải phổ trực tiếp (DS) cú khả năng truyền thụng tin tốc độ cao. Trong hệ thống CDMA cú độ rộng băng thụng lớn hệ số tỏi sử dụng tần số bằng 1 do đú rất thuận lợi cho việc mở rộng dung lượng hệ thống một cỏch cú điốu khiển và một kờnh băng tần trong CDMA được sử dụng chung cho tất cả cỏc BS. Với việc phõn tập đa đường để cải tiến chất lượng thoại, sử dụng kỹ thuật mó hoỏ khỏc nhau để tăng độ tin cậy và tớnh bảo mật tốt.
Đối với hệ thống thụng tin di động thế hệ 3 hoạt động trờn dải phổ rộng và cung cấp được cỏc dịch vụ thoại, đa phương tiện.
Một số ưu điểm của hệ thống thụng tin di động thế hệ 3:
1. Tốc độ truy nhập cao để đảm bảo cỏc dịch vụ băng thụng rộng nh Internet nhanh hoặc cỏc dịch vụ đa phương tiện.
2. Linh hoạt, đảm bảo cỏc dịch vụ mới nh đỏnh số cỏ nhõn toàn cầu và điện thoại vệ tinh. Cỏc tớnh năng này cho phộp mở rộng đỏng kể tầm phủ của cỏc hệ thống thụng tin di động.
3. Tớnh tương thớch với cỏc hệ thống thụng tin di động hiện cú, đảm bảo sự phỏt triển liờn tục của hệ thống thụng tin di động.
Nhiều tiờu chuẩn của hệ thống thụng tin di động thế hệ 3 IMT – 2000