Lý thuyết trải phổ và truy nhập vô tuyến

Chia sẻ: Nguyễn Quang Vinh | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:91

0
374
lượt xem
231
download

Lý thuyết trải phổ và truy nhập vô tuyến

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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....

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Lý thuyết trải phổ và truy nhập vô tuyến

  1. 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
  2. 1 Giới thiệu
  3. 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
  4. 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.
  5. 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
  6. 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
  7. 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:
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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
  12. Multiple Access Schemes
  13. 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
  14. 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.
  15. 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
  16. 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
  17. 2 FDMA Nguyên lý FDMA FDMA/FDD FDMA/TDD Nhiễu giao thoa kênh lân cận ACI
  18. 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.
  19. 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

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản