Xem mẫu
- Nội dung
Mở đầu: Tài nguyên vô tuyến và đa truy nhập
Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA
Nguyên lý FDMA
Nhiễu giao thoa kênh lân cận
Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA
Nguyên lý TDMA
Tạo cụm
Thu cụm
Đồng bộ
Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA
Hệ thống thông tin trải phổ
Mô hình hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS:Dạng sóng và phổ tín hiệu
CDMA/FDD
CDMA/TDD
Đa truy nhập phân chia theo không gian SDMA
- 1
Giới thiệu
- Mô hình hệ thống đa truy nhập
Bộ phát đáp v ệ tinh
a)
Các trạm
mặt đất
b) Di động
Trạm gốc
ô
Máy di
động
- Tài nguyên vô tuyến và đa truy nhập
Khái niệm:
Tài nguyên vô tuyến và sử dụng hiệu quả tài nguyên vô tuyến:
Điều chế, ghép kênh.
Đa truy nhập, quy hoạch tần số, điều chế mã hóa thích ứng AMC,
MIMO, quy hoạch mạng, mã hóa nguồn tin hiệu quả, nén tín hiệu,
phân bổ tài nguyên thích ứng, lập lịch động, điều khiển truy nhập
môi trường MAC…
Kênh truyền dẫn (sóng mang), kênh đường lên UL và kênh đường
xuống DL, phân bổ tài nguyên cho kênh.
(Băng tần, độ rộng băng tần, băng thông, phổ tần, dung lượng,
tốc độ bit) của kênh, tần số trung tâm. Tín hiệu băng tần cơ sở, tín
hiệu thông băng (thông dải).
Can nhiễu, lọc nhiễu, băng tần bảo vệ, mã hóa sửa lỗi.
- Tài nguyên vô tuyến và đa truy nhập
v« uyÕn = ( t s hêigi ∙,kh«ng an)
Tµinguyªn t f Çn è,t an,m gi
14 4 4 4 4 44 4 4 4 42 4 4 44 4 4 4 4 4 4 43
dông îc,s dông ,s dông Öu u¶ µinguyªn Òu h Ðp
Sö ® ö hÕt ö hi q t => ®i chÕ,g kªnh,®a r nhËp
tuy
Các phương pháp đa truy nhập được xây dựng trên cơ sở phân chia tài
nguyên vô tuyến cho các nguồn sử dụng (kênh truyền dẫn) khác nhau
FDMA:Fr equency vi i M uli e cces
Di s on tpl A s
TDMA:Ti e D i s on uli e cces
m vi i M tpl A s
CDMA:Code D i s on uli e cces
vi i M tpl A s
SDMA:Space vi i A cces
Di s on s
1 4 4 4 4 4 4 4 42 4 4 4 4 4 4 4 43
víinhau ¹o hµnh ¬ng
K Õthîp t t ph ph¸p a r nhËp íi
® tuy m
- Tần s ố
Trạm gốc
f N
1 t
FDMA
f
1
2 t
f B
N
2 2
t
Tùy vào tài
Nguyênlý đa truy nhập
1
nguyên (phổ
N
Thờ i gian tần, khe thời
f
Trạm gốc gian, mã) khả
1 Tần s ố
t dụng mà MS
f 2
t
chiếm dụng
1
một (kênh tần
2 f
Nt
B số B/N MHz,
N
1 2 khe thời gian
N
TS, mã định
TDMA Thờ i gian
kênh) trong
Mã f
Trạm gốc tập các (kênh
1
Mã tần số, khe
t thời gian TS,
Mã mã định kênh)
CDMA
Tần số
1
f
1
2 tương ứng
2
N t
N
N Thờ i gian
- Nguyên lý đa truy nhập
Mỗi kênh người sử dụng vô tuyến trong hệ thống vô
tuyến tổ ong mặt đất (hay một trạm đầu cuối trong hệ
thống thông tin vệ tinh đa trạm) sử dụng một sóng
mang có phổ nằm trong băng tần của kênh vào thời
điểm hoạt động của kênh.
Tài nguyên dành cho kênh được trình bầy ở dạng
một hình chữ nhật trong mặt phẳng thời gian và tần số,
thể hiện độ rộng băng của kênh và thời gian hoạt động
của nó. Để phân biệt được kênh truyền (sóng mang),
tài nguyên hệ thống phải được phân chia thành hàm
số của:
- Nguyên lý FDMA và TDMA
Vị trí năng lượng sóng mang (kênh) ở miền tần số. Nếu
phổ của sóng mang chiếm các băng tần con khác nhau, thì máy
thu có thể phân biệt các sóng mang bằng cách lọc (nguyên lý
FDMA); phương pháp này tạo và khai thác triệt để tính duy
nhất về tần số của kênh; cho phép phân tách các kênh có cùng
thời điểm, cùng vị trí không gian, cùng mã nhưng khác nhau về
tần số.
Vị trí năng lượng sóng mang (kênh) ở miền thời gian. Máy
thu phân phân tách kênh bằng cách mở cổng theo thời gian; cho
phép phân tách các kênh chiếm cùng một băng tần, có cùng mã
trải phổ, cùng vị vị trí không gian (nguyên lý TDMA); phương
pháp này tạo và khai thác triệt để tính duy nhất về thời gian
của kênh.
- Nguyên lý CDMA
Vị trí năng lượng sóng mang (kênh) ở miền mã. Máy thu
phân tách kênh bằng cách giải mã (dùng mã định kênh). Do mỗi
kênh (nguồn phát) có một mã riêng (tính duy nhất-tính trực giao
của mã), nên máy thu có thể phân tách các kênh thậm chí chúng
đồng thời chiếm cùng một băng tần ở cùng vị trí trong không
gian, mã phân biệt kênh được thực hiện bằng các mã PN có
tính trực giao và tốc độ lớn hơn tốc độ của ngồn tin (nguyên lý
CDMA). Việc sử dụng các mã này dẫn đến sự mở rộng đáng
kể phổ tần của kênh ban đầu (phổ tần nguồn tin hữu ích); đây
cũng là lý do mà CDMA còn được gọi là đa truy nhập trải phổ
SSMA; phương pháp này tạo và khai thác tính duy nhất về mã;
cho phép các kênh có cùng tần số, cùng thời điểm, cùng vị trí
không gian, nhưng khác nhau về mã.
- Nguyên lý SDMA
Vị trí năng lượng sóng mang (kênh) ở miền không gian. Năng lượng của
các nguồn phát khác nhau được phân bổ hợp lý trong không gian để chúng
không gây nhiễu cho nhau. Vì các kênh (các nguồn phát) chiếm dụng không
gian được quy định trước, nên máy thu có thể phân tách nguồn phát ngay cả
khi chúng đồng thời phát trong cùng một băng tần có cùng mã định kênh,
(nguyên lý SDMA); phương pháp này tạo và khai thác tính duy nhất về
không gian; cho phép các kênh có cùng tần số, cùng thời điểm, cùng mã định
kênh, nhưng khác nhau về không gian. Một số biện pháp để thực hiện
SDMA như:
Tái sử dụng tần số là phương pháp sử dụng lặp tần số cho các nguồn phát tại
các khoảng cách đủ lớn trong không gian để chúng không gây nhiễu cho nhau, và
khoảng cách cần thiết để các nguồn phát cùng tần số không gây nhiễu cho nhau
được gọi là khoảng cách tái sử dụng tần số.
Dùng các anten thông minh (Smart Anten) cho phép tập trung năng lượng sóng
mang của nguồn phát phát vào hướng có lợi nhất cho máy thu chủ định và tránh
gây nhiễu cho các máy thu khác.
- Kỹ thuật cơ sở
Kết hợp ba dạng đa
truy nhập cơ sở thành
dạng đa truy nhập lai
ghép FDMA
Phân chia theo t ần
số/thờ i gian
(FD/TDMA)
Phân chia theo t ần Phân chia theo t ần
số/mã (FD/CDMA)
TDMA
số/thờ ì gian/mã
(FD/TD/CDMA)
Chu kỳ khung
Mặt phẳng
chiếm kênh B (băng thông
hệ thống ) Phân chia theo thờ i
thời gian - gian/mã (TD/CDMA)
tần số
Tần s ố
Thờ i gian
CDMA
- Multiple Access Schemes
- Đa truy nhập
Phương pháp ghép song công FDD và TDD:
Phương pháp ghép song công theo tần số (FDD: Frequency Division Duplex) là
phương pháp mà tín hiệu phát/thu của một máy thuê bao đồng thời được phát/thu
trên hai băng tần tần con khác nhau.
Chế độ ghép song công theo thời gian (TDD: Time Division Duplex) là chế độ mà tín
hiệu phát/thu của một máy thuê bao được phát/thu trên cùng tần số nhưng khoảng
thời gian phát thu khác nhau.
FD D TD D
§é éng ng
r b¨ §é éng ng
r b¨ §é éng ng
r b¨
t Ç ∆
t n X
Ç ∆
t n X
t Ç ∆
t n X
§êng
xuèng
Đườn §êng K ho¶ng
g xuèng b¶o vÖ
lên
§êng ª
ln
Ph© n ch
c¸ song f f
∆
c«ng
Y
- Đa truy nhập
FDD thường để đáp ứng nhu cầu của thị trường nơi không thể sử dụng
TDD do quy định tần số hoặc triển khai FDD thuận lợi hơn; băng thông
đường lên/xuống của FDD cố định và bằng nhau dược trung tâm tại hai
tần số sóng mang khác nhau.
TDD đòi hỏi có các biện pháp chống nhiễu, tuy nhiên TDD có lợi điểm
sau:
TDD cho phép điều chỉnh tỷ lệ đường lên/đường xuống để hỗ trợ
hiệu quả lưu lượng đường lên/đường xuống không đối xứng.
TDD đảm bảo tính đổi lẫn kênh đường lên và đường xuống vì thế hỗ
trợ tốt hơn cho truyền dẫn thích ứng, MIMO và các công nghệ anten
tiên tiến vòng kín khác.
TDD chỉ cần một kênh mang tần số vì thế cho phép thích ứng tốt hơn
đối với các cấp phát tần số khác nhau trên thế giới
Thiết kế máy phát thu TDD ít phức tạp hơn và vì thế rẻ tiền hơn.
- Minh họa FDD dùng trong WiMAX
Đa truy nhập
Đường
xuống
Đường
lên
Khung
Thời gian
Quảng bá SS bán song công 1
SS song công SS bán song công 2
SS song công Tx/Rx đồng thời trên 2 tần số khác nhau;
SS bán song công, thu phát không đồng thời, dẫn đến TRG; RTG (đồng bộ)
Ấn định băng thông FDD theo cụm
- Minh họa TDD dùng trong WiMAX
Đa truy nhập
n=(Tốc độ x thời gian khung )/4
Khung con đường lên Khung con đường xuống
PSn-1
PS0
Thích ứ ng
Khung j-2 Khung j-1 Khung j Khung j+1 Khung j+2
Đ ối với SC, SCa, tốc độ là tốc độ ký hi ệu ; Đối với OFDM và OFDMA tốc độ là tần số lấy mẫu danh định (f s)
Cấu trúc khung TDD
- 2
FDMA
Nguyên lý FDMA
FDMA/FDD
FDMA/TDD
Nhiễu giao thoa kênh lân cận ACI
- Nguyên lý FDMA
FDMA là phương thức đa truy nhập trong đó mỗi kênh
được cấp phát một băng tần số cố định bằng cách: (i)
Chia độ rộng băng tần cấp phát cho hệ thống B MHz
thành n băng tần con (B/n MHz); (ii) Ấn định mỗi băng
tần con (B/n MHz) cho một kênh riêng. Để đảm bảo
FDMA tốt tần số phải được phân chia và quy hoạch
thống nhất trên toàn thế giới, tính đến khoảng bảo vệ
cho từng kênh nhằm tránh nhiễu kênh lân cận (ACI:
Adjacent Channel Interference) cũng như sự không hoàn
thiện các bộ lọc và bộ dao động.
- Nguyên lý FDMA
B/n MHz
Đoạn bảo v ệ
1 2 3 4 n
Nhiễu kênh lân c ận
B MHz
FDMA và nhiễu giao thoa kênh lân cận
nguon tai.lieu . vn
