b) Sử dụng các anten thông minh (Smart Anten) Các anten này chophép tập trung
3.3. Đa truy cập phân chia theo thời gia n TDMA
Hình 1.7 cho thấy sự hoạt động của một hệ thống theo nguyên lý đa truy cập phân chia theo thời gian. Các máy đầu cuối vô tuyến phát không liên tục trong thời gian TB. Sự truyền dẫn này được gọi là cụm. Sự phát đi một cụm được đưa vào một cấu trúc thời gian dài hơn được gọi là chu kỳ khung, tất cả các máy đầu cuối vô tuyến phải phát đi theo cấu trúc này. Mỗi sóng mang thể hiện một cụm sẽ chiếm toàn bộ độ rộng của kênh vô tuyến được mang bởi tần số sóng mang fi.
Hình 3.7. Nguyên lý TDMA
Ký hiệu:
TSi: Khe thời gian dành cho người sử dụng i TB: Thời gian của một cụm
TF thời gian của một khung
Nguyên lý này sử dụng cặp tần số song công cho TDMA được gọi là đa truy cập phân chia theo thời gian với ghép song công theo tần số TDMA/FDD. Trong phương pháp này đường lên bao gồm các tín hiệu đa truy cập theo thời gian được phát đi từ các máy đầu cuối đến trạm gốc, còn ở đường xuống là tín hiệu ghép kênh theo thời gian được phát đi từ trạm gốc cho các máy đầu cuối
Để phân bố tần số thông minh hơn, phương pháp TDMA/TDD được sử dụng. Trong phương pháp này cả hai đường lên và đường xuống đều sử dụng chung một tần số, tuy nhiên để phân chia đường phát và đường thu, các khe thời gian phát và thu được phát đi ở các khoảng thời gian khác nhau.
Hình 3.8. Các phương pháp đa truy cập – a)TDMA/FDD; b)TDMA/TDD
3.3.1. Tạo cụm
Quá trình tạo cụm được mô tả ở hình 1.9. Máy phát của trạm gốc nhận thông tin ở dạng luồng cơ số hai liên tục có tốc độ bit Rb từ giao tiếp người sử dụng. Thông tin này
phải được lưu giữ ở các bộ nhớ đệm và được ghép thêm thông tin điều khiển bổ sung để tạo thành một cụm bao gồm thông tin của người sử dụng và thông tin điều khiển bổ sung.
Hình 3.9. Quá trình tạo cụm ở một hệ thống vô tuyến TDMA
Ký hiệu:
Rb: Tốc độ bit của người sử dụng
R: Tốc độ ký hiệu điều chế cho sóng mang
TS: Độ rộng khe thời gian; Tb: Độ rộng cụm; TF: Độ dài khung
Sau đó cụm được đặt vào khe thời gian TB tương ứng ở bộ ghép khung TDMA. Giữa các cụm có thể có các khoảng trống để tránh việc chồng lấn các cụm lên `nhau khi đổng bộ không được tốt.
Đầu ra của bộ ghép khung TDMA ta được luồng ghép có tốc độ điều chế R đưa đến bộ điều chế. Tốc độ điều chế R điều chế cho sóng mang được xác định như sau: R = Rb(TF/TB) [bps] (1.1)
Giá trị R lớn khi thời gian của cụm nhỏ và vì thế thời gian chiếm (TB/TF) cho một kênh để truyền dẫn thấp. Chẳng hạn nếu Rb= 10kbit/s và (TF/TB) = 10, điều chế xẩy ra ở tốc độ 100kbit/s. Lưu ý rằng R là tổng dung lượng của mạng đo bằng bps. Từ khảo sát ở trên có thể thấy rằng vì sao dạng truy nhập này luôn luôn liên quan đến truyền dẫn số: nó dễ dàng lưu giữ các bit trong thời gian một khung và và nhanh chóng giải phóng bộ nhớ này trong khoảng thời gian một cụm. Không dễ dàng thực hiện dạng xử lý này cho các thông tin tương tự.
Mỗi cụm ngoài thông tin lưu lượng còn chứa thông tin bổ sung như: 1) Đầu đề chứa:
a. Thông tin đề khôi phục sóng mang (CR: Carrier Recovery) và để đồng bộ đồng hồ bit của máy thu (BTR: Bit Timing Recovery).
b. Từ duy nhất (UW : Unique Word) cho phép máy thu xác định khởi đầu của một cụm. UW cũng cho phép giải quyết được sự không rõ ràng về pha (khi cần thiết) trong trường hợp giải điều chế nhất quán. Khi biết được khởi đầu của cụm, tốc độ bit và xẩy ra sự không rõ ràng pha máy thu có thể xác định được các bit đi sau từ duy nhất.
c. Nhận dạng kênh (CI: Channel Identifier).
d. Các thông tin nói trên có thể được đặt riêng rẽ và tập trung ở đầu cụm hay có thể kết hợp với nhau hay phân bố ở nhiều chỗ trong một số khung (trường hợp các từ đồng bộ khung phân bố).
2) Báo hiệu và điều khiển 3) Kiểm tra đường truyền
Trong một số hệ thống các thông tin bổ sung trên có thể được đặt ở các kênh dành riêng.
3.3.2. Thu cụm
Quá trình xử lý ở máy thu của máy vô tuyến đầu cuối 3 được cho ở hình 1.10. Phần xử lý khung TDMA sẽ điều khiển việc mở cổng cho cụm cần thu trong khe thời gian TS3 dành cho máy đầu cuối này. Máy thu xác định khởi đầu của mỗi cụm (hoặc mối khung) bằng cách phát hiện từ duy nhất, sau đó nó lấy ra lưu lượng dành cho mình từ
khung TDMA. (Lưu ý rằng ở một số hệ thống nhờ đồng bộ chung trong mạng nên máy thu có thể xác định ngay được khe thời gian dành cho nó mà không cần từ duy nhất). Lưu lượng này được thu nhận không liên tục với tốc độ bit là R. Để khôi phục lại tốc độ bit ban đầu Rb ở dạng một luồng số liên tục, thông tin được lưu giữ ở bộ đệm trong khoảng thời gian của khung đang xét và được đọc ra từ bộ nhớđệm này ở tốc độ Rb trong khoảng thời gian của khung sau.
Điều quan trọng để xác định được nội dung của cụm nói trên là trạm thu phải có khả năng phát hiện được từ duy nhất ở khởi đầu của mỗi cụm (hoặc mỗi khung). Bộ phát hiện từ duy nhất xác định mối tương quan giữa các chuỗi bit ở đầu ra của bộ phát hiện bit của máy thu, chuỗi này có cùng độ dài như từ duy nhất và là mẫu của từ duy nhất được lưu giữ ở bộ nhớ của bộ tương quan. Chỉ có các chuỗi thu tạo ra các đỉnh tương quan lớn hơn một ngưỡng thì được giữ lại như là các từ duy nhất.
Hình 3.10. Quá trình thu cụm trong TDMA
3.3.3. Đồng bộ
Ở TDMA vấn đề đồng bộ rất quan trọng. Đồng bộ cho phép xác định đúng vị trí của cụm cần lấy ra ở máy thu hay cần phát đi ở máy phát tương ứng. Nếu các máy đầu cuối là máy di động thì đồng bộ còn phải xét đến cả vị trí của máy này so với trạm gốc. Về vấn đề đồng bộ chúng ta sẽ xét ở các hệ thống đa truy nhập vô tuyến cụ thể.
lượng của mạng. Vì thế TDMA thường được sử dụng kết hợp với FDMA cho các mạng đòi hỏi dung lượng cao.
Nhược điểm cuả TDMA là đòi hỏi đồng bộ tốt và thiết bị phức tạp hơn FDMA khi cần dung lượng truyền dẫn cao, ngoài ra do đòi hỏi xử lý số phức tạp nên xẩy ra hiện tượng hồi âm.