4. MÔ HÌNH CẤU TRÚC CỦA MẠNG WLAN
4.1.1 Các kỹ thuật trải phổ
Khi tài nguyên vô tuyến ngày càng trở nên cạn kiệt, người ta bắt đầu phải áp dụng kỹ thuật trải phổ nhằm nâng cao hiệu năng sử dụng tần số. Có hai kỹ thuật trải phổ thông dụng nhất hiện nay là FHSS và DSSS. Băng thông cho mỗi CPE sẽ không còn là một dải hẹp mà sẽ là toàn bộ băng tần số, việc xác định CPE thông qua một mã code của mỗi CPE - mã giả ngẫu nhiên (PN sequence).
Hình II-4.4 - Nhẩy tần số
Các kênh trong FHSS
Tín hiệu dữ liệu được truyền trên một dải tần rộng bằng kỹ thuật truyền tín hiệu trên những tần số sóng mang khác nhau tại những thời điểm khác nhau. Khoảng cách giữa các tần số sóng mang FHSS được qui định trước, băng thông cho mỗi kênh khoảng 1Mhz, trật tự nhảy tần được xác định bằng một hàm giả ngẫu nhiên. FCC yêu cầu băng thông phải được chia ít nhất thành 75 kênh (subchannel). FHSS radio được giới hạn chỉ gửi một lượng nhỏ dữ liệu trên mỗi kênh trong một chu kỳ thời gian xác định, trước khi nhảy sang kênh tần số kế tiếp trong chuỗi nhảy tần. Chu kỳ thời gian này gọi là dwell time, thường có giá trị khoảng 400 microseconds. Sau mỗi bước nhảy (hop) thiết bị thu phát cần phải thực hiện động bộ lại (resynchronize) với những tần số vô tuyến khác trước khi có thể truyền dữ liệu. Mục đích chủ yếu của việc nhảy tần giả ngẫu nhiên như trên là để tránh hiện tượng giao thoa tín hiệu do kênh dữ liệu không làm việc quá lâu trên một kênh tần số cụ thể nào đó. Giả sử nếu như xảy ra nhiễu giao thoa nghiêm trọng trên một tần số nào đó trong chuỗi nhảy tần thì nó cũng sẽ ảnh hưởng không nhiều đến hệ thống. Bởi quá trình truyền chỉ được thực hiện tại đây trong một khoảng thời gian nhỏ.
DSSS (Direct Sequence Spread Strectrum)
DSSS cũng thực hiện việc trải phổ tín hiệu như trên nhưng theo một kỹ thuật hoàn toàn khác. Băng thông của tín hiệu thay vì được truyền trên một băng hẹp (narrow band) như truyền thông vi ba, sẽ được truyền trên một khoảng tần số lớn hơn bằng kỹ thuật mã hóa giả ngẫu nhiên (Pseudo-Noise sequence).
Quá trình trải và nén phổ trong DSSS
Tín hiệu băng hẹp và tín hiệu trải phổ cùng được phát với một công suất và một dạng thông tin nhưng mật độ phổ công suất (power density) của tín hiệu trải phổ lớn hơn nhiều so với tín hiệu băng hẹp. Tín hiệu dữ liệu kết hợp với chuỗi mã giả ngẫu nhiễn trong quá trình mã hóa sẽ cho ra một tín hiệu với băng thông mở rộng hơn nhiều so với tín hiệu ban đầu nhưng với mức công suất lại thấp hơn. Một ưu điểm nổi bất của kỹ thuật DSSS là khả năng dự phòng dữ liệu. Bên trong tín hiệu DSSS sẽ gộp dự phòng ít nhất 10 dữ liệu nguồn trong cùng một thời gian. Phía thu chỉ cần đảm bảo thu tốt được 1 trong 10 tín hiệu dự phòng trên là đã thành công. Nếu có tín hiệu nhiễu trong băng tần hoạt động của tín hiệu DSSS, tín hiệu nhiễu này có công suất lớn hơn và sẽ được hiểu như là một tín hiệu băng hẹp. Do đó, trong quá trình giải mã tại đầu thu, tín hiệu nhiễu này sẽ được trải phổ và dễ dàng loại bỏ bởi việc sử lý độ lợi (gain processing). Xử lý độ lợi là quá trình làm giảm mật độ phổ công xuất khi tín hiệu được xử lý để truyền và tăng mật độ phổ công suất khi despread, với mục đích chính là làm tăng tỉ số S/N (Signal to Noise ratio).
So sánh FHSS và DSSS
FH không có quá trình xử lý độ lợi do tín hiệu không được trải phổ. Vì thế nó sẽ phải dùng nhiều công xuất hơn để có thể truyền tín hiệu với cùng mức S/N so với tín hiệu DS. Tuy nhiên tại ISM band theo quy định có mức giới hạn công xuất phát, do đó FH không thể được đạt S/N giống như DS. Bên cạnh đó việc dùng FH rất khó khăn trong việc đồng bộ giữa máy phát và thu vì cả thời gian và tần số đều yêu cầu cần phải được đồng bộ. Trong khi DS chỉ cần đồng bộ về thời gian của các chip. Chính vì vậy FH sẽ phải mất nhiều thời gian để tìm tín hiệu hơn, làm tăng độ trễ trong việc truyền dữ liệu hơn so với DS.
Hình II-4.7 - Khả năng sử dụng lại tần số của phương pháp DSSS
Như vậy trong một vùng đơn tốc độ bit vận chuyển đến có thể lên tới: 11Mbps x 3 = 33Mbps, thay vì 11Mbps như khi chỉ có một kênh truyền được sử dụng trong một khu vực.