Bài giảng Thu phát vô tuyến: Chương 1 - Nguyễn Viết Đảm
lượt xem 1
download
Bài giảng Thu phát vô tuyến - Chương 1: Tổng quan thu phát vô tuyến, cung cấp cho người học những kiến thức như: Giới thiệu chung; Kiến trúc tổng quát của một hệ thống thu phát vô tuyến; Số hóa đầu thu phát vô tuyến; Vô tuyến định nghĩa bằng phần mềm (SDR); Các mô hình SDR; Kiến trúc mạng truy nhập và trạm gốc mới; Các đầu cuối đa chuẩn MST. Mời các bạn cùng tham khảo!
Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!
Nội dung Text: Bài giảng Thu phát vô tuyến: Chương 1 - Nguyễn Viết Đảm
- Thu phát vô tuyến BỘ MÔN VÔ TUYẾN KHOA VIỄN THÔNG 1 BÀI GIẢNG THU PHÁT VÔ TUYẾN Nguyen Viet Dam Faculty of Telecommunications I Posts and Telecommunications Institute of Technologies Address: PTIT- Km10-Nguyen Trai Street, HaDong, HaNoi Office : (0)84-(0)4-8549352, (0)84-(0)34- 515484 Mob: 0912699394 HàNguyễn 08-2015 nội Viết Đảm 1
- Thu phát vô tuyến GIỚI THIỆU MÔN HỌC v Nội dung ü Giới thiệu kiến trúc chung và chức năng các phần tử của một hệ thống thu phát vô tuyến ü Các kiến trúc và yêu cầu hiệu năng của các hệ thống thu phát vô tuyến trong thông tin di động (3G UMTS, 4G LTE): máy di động, trạm gốc (BTS) ü Hệ thống anten phiđơ BTS v Phân bổ thời lượng ü Lý thuyết: 36 tiết ü Tiểu luận, BT: 08 tiết v Đánh giá ü Chuyên cần: 10 % ü Bài tập/Thảo luận: 20 % ü Kiểm tra giữa kỳ: 10 % 2 ü Thi kết thúc: 60 % Nguyễn Viết Đảm 2
- Thu phát vô tuyến Nội dung chi tiết môn học Chương 1: Tổng quan thu phát vô tuyến Chương 2: Kiến trúc máy thu Chương 3: Kiến trúc máy phát và các bộ khuếch đại công suất Chương 4: Các yêu cầu hiệu năng và kiến trúc thu phát vô tuyến 3G UMTS Chương 5: Kiến trúc 3G UMTS BTS (NodeB) và triển khai mạng vô tuyến Chương 6: Các yêu cầu hiệu năng và các vấn đề thiết kế máy thu phát di động 4G LTE Chương 7: Các yêu cầu hiệu năng và các vấn đề thiết kế máy thu phát vô tuyến 4G LTE eNodeB Chương 8: Kiến trúc eNodeB Chương 9: Hệ thống anten phiđơ BTS Nguyễn Viết Đảm 3
- Thu phát vô tuyến GIỚI THIỆU MÔN HỌC v Tài liệu tham khảo: [1] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thu phát vô tuyến, Bài giảng, Học viện công nghệ BCVT, 6/2013 [2]. Peter B. Kenington. RF and Baseband Techniques for Software Defined Radio, Artech House, 2005 [3]. William F. Egan, Ph.D. Practical RF System design, Willey Interscience, John Willey and Son, 2003 [4]. J.A. Wepman J.R. Hoffman. RF and IF Digitization in Radio Receivers: Theory, Concepts, and Examples, NTIA Report 96-328. 1996 [5]. Receiver Design, EE144/EE245 H. Miranda, 2007 [6]. Zhongping Zhang and Others. Advanced Baseband Technology in Third Generation Radio Base Station, Ericssion Review No.1, 2003 Nguyễn Viết Đảm 4
- Thu phát vô tuyến GIỚI THIỆU MÔN HỌC Môi trường vô Yêu cầu và nhu Mạng truyền thông vô tuyến cầu tuyến hiện tại n n n g ă a g g à y à g c t i N n ụ d n h u u h g ầ ế c c i Đặc • Khai thác tài nguyên VT điểmnguyên bị hạn chế Tài chưa triệt để. n n o a g à y à g c c và khan hiếm cơ • Khai thác tiềm năng của các Y ư n h u ợ g ấ ầ c ê t l Bản thành phần và node mạng chưa triệt để. Chất lượng và an ninh kém • Khai thác CSI chưa triệt để. Khai thác hiệu quả & triệt để tài • Việc phối kết hợp chưa cao. nguyên nhưng vẫn phải đảm bảo chất Giải lượng pháp điển • Mã hóa kênh sửa lỗi tiên tiến, phân tập, điều chế bậc cao, MIMO-OFDM hình • Quy hoạch và tối ưu mạng, cơ chế thích ứng: AMC, AOFDM, SON • Phân bổ tài nguyên tối ưu và lập lịch động ü Khai thác hiệu quả và triệt để tài • CR: Phát hiện và khai thác phổ Mục tiêu: nguyên vô tuyến tần rỗi (cảm nhận MT và phân Tối đa hóa ü Khai thác triệt để năng lực và tiềm năng bổ tài nguyên) hiệu năng của các thành phần và node mạng. • CC: Hợp tác, phối kết hợp giữa trên cơ sở ng Đối phó, khắc phục các nhược điểm. các node và các phần tử để tăng hợp tác và ü C ü Khai thác triệt để CSI. độ chính xác cảm nhận Nguyễn Viết Đảm khả tri 5
- Thu phát vô tuyến GIỚI THIỆU MÔN HỌC - Các tham số đặc trưng của MT động Môi trường (CSI động) VT - Tài nguyên hạn chế và khả dụng (cảm nhận) động như: hố phổ (cơ hội chiếm - dụng và chia hạntài nguyên) suất, Tài nguyên bị sẻ chế (mã, công Yêu cầu cao băng thông…) (các ràng - Nhu cầu chiếm dụng tài nguyên động buộc) - Tính công bằng mềm dẻo, mức độ ưu tiên § Tính chất động, tính ngẫu nhiên của môi Cơ sở và trường VT và ĐK ràng buộc. công cụ NC § Xử lý tín hiệu tiên tiến § Mô phỏng: Kiểm chứng kết quả Xây dựng mô hình và giải pháp tối ưu hóa hiệu năng trên cơ sở hợp tác và khả tri trong một số điều kiện môi trường vô tuyến và điều kiện ràng Mục buộc điển hình ở dạng: tiêu ü Khai thác triệt để năng lực, tiềm năng của các thành phần và node trong mạng; ü Khai thác triệt để tài nguyên vô tuyến khan hiếm; ü Đối phó, khắc phục các nhược điểm của môi trường truyền thông vô tuyến. Nguyễn Viết Đảm 6
- Thu phát vô tuyến GIỚI THIỆU MÔN HỌC Cellular Architecture and Key Technologies for 5G Wireless Communication Networks v A Potential 5G Wireless Cellular Architecture v Promising Key 5G Wireless Technologies ü Massive MIMO ü Spatial Modulation ü Cognitive Radio Networks ü Mobile Femtocell ü Green Communications ü Visible Light Communication v Future Challenges in 5G Wireless Communication Networks ü Optimizing Performance Metrics ü Reducing Signal Processing Complexity for Massive MIMO ü Realistic Channel Models for 5G Wireless Systems ü Interference Management for CR Networks v Mục tiêu: Mô hình và giải pháp tối ưu hóa hiệu năng cho hệ thống truyền thông vô tuyến ở dạng: (i) khai thác triệt để năng lực & tiềm năng của các phần tử trong hệ thống; (ii) khai thác triệt để tài nguyên vô tuyến khan hiếm; (iii) đối phó, khắc phục các nhược điểm của môi trường truyền thông vô tuyến. Nguyễn Viết Đảm 7
- Thu phát vô tuyến GIỚI THIỆU MÔN HỌC Cellular Architecture and Key Technologies for 5G Wireless One of the key Communication Networks The 5G cellular architecture should ideas of designing also be a the 5G cellular heterogeneous architecture is to one, with separate outdoor macrocells, and indoor microcells, small scenarios so that cells, and relays. penetration loss To accommodate through building highmobility users walls can be such as users in somehow avoided. vehicles and high- This will be speed trains, we assisted by have proposed the distributed mobile femtocell antenna system concept, which (DAS) and combines the massive MIMO concepts of mobile technology relay and femtocell. The 5G CR network is an innovative software defined radio technique which has been considered as one of the promising technologies to improve the utilization of the congested RF spectrum. Adopting CR is motivated by the fact that a large portion of the radio spectrum is underutilized most of the time. Nguyễn Viết Đảm 8
- Thu phát vô tuyến GIỚI THIỆU MÔN HỌC Khái quát về vô tuyến khả tri Theo Ed Thomas “ Nếu xét toàn bộ giải tần số vô tuyến từ 0 đến 100 GHz và quan trắc ở một thời điểm tại một địa điểm cụ thể, thì chỉ có 5% đến 10% lượng phổ tần được chiếm dụng” => lãng phí hơn 90% tài nguyên phổ tần vô tuyến. Công nghệ CR được xem là giải pháp tối ưu cho vấn đề này. “Vô tuyến khả tri là vô tuyến có thể thay đổi các thông số truyền trên cơ sở tương tác với môi trường làm việc” Môi trường Vô tuyến Các tác nhân Vô tuyến RF Các tác nhân Tín hiệu truyền đi Vô tuyến RF Thông tin về CR thích nghi SDR thích nghi hố phổ với môi trường với môi trường QUYẾT ĐỊNH CẢM NHẬN phổ mạng PHỔ PHỔ Thông tin về Dung lượng hố phổ kênh PHÂN TÍCH Vô tuyến thông minh thích nghi với phổ PHỔ môi trường phổ; trong khi SDR lại thích nghi với môi trường mạng. Chu trình CR Nguyễn Viết Đảm 9
- Thu phát vô tuyến GIỚI THIỆU MÔN HỌC Khái quát về vô tuyến khả tri Vô tuyến thông thường RF Điều chế Mã hóa Tạo khung Xử lý Phần cứng Phần mềm Vô tuyến định nghĩa RF Điều chế Mã hóa Tạo khung Xử lý bằng phần mềm SDR Phần cứng Phần mềm RF Điều chế Mã hóa Tạo khung Xử lý Vô tuyến Khả tri CR Xử lí thông minh (cảm nhận, nhận thức , tối ưu) Phần cứng Phần mềm Vô tuyến thông thường, Vô tuyến được định nghĩa bằng phần mềm và Vô tuyến khả tri Nguyễn Viết Đảm 10
- Thu phát vô tuyến GIỚI THIỆU MÔN HỌC Khái quát về vô tuyến khả tri 7 tầng của mô hình OSI Độ phức tạp của ISP và Công nghệ qua các tầng của mô hình OSI. Đối với một CR tối ưu, tính thông minh và khả năng cấu hình lại được ở tất cả các lớp là yêu cầu lý tưởng. “CR sử dụng xử lý tín hiệu thông minh (ISP) ở lớp Vật lí của một hệ thống không dây và đạt được bằng cách kết hợp ISP với SDR”. Nguyễn Viết Đảm 11
- Thu phát vô tuyến GIỚI THIỆU MÔNSDR được điều khiển để Mỗi khối HỌC hoạt động trong một dải tần nhất Khái quát về vô tuyến khả phần mềm mà định thông qua tri Cổng vào vô tuyến khả tri, anten chia Điều khiển không phải thay đổi cấu trúc phần thực hiện điều khiển băng thu/phát Nhiều anten sẻ với tín hiệu cứng (mềm hóa cấu hình) tần vô tuyến khả tri hoạt hiệu quả tín nhằm tách SDR-1 (∆f ) Cho phép lựa chọn tần số Lựa chọn tần số động 1 động bằng tần số RF củađi vào/ra hiệu nó sao cho tránh được nhiễu tới mạng chính cấu hình SDR-1 (∆f 2) Tự (DFS) Anten Bộ ghép Truyền thông/ Đầu ra băng rộng song công Phối hợp Băng tần = ∑∆fi IPD: phát hiện người dùng lựa chọn Cho phép đảm bảo rằng vô trên cơ sở cảm nhận tài chính tuyến khả tri chỉ phát SDR-1 (∆fN) thích ứng mức chiếm tín hiệu Cho phép (phân cấp hóa nguyên ở những tần số hiện không bịphát tài nguyên). công suấtdụng theo sóng mang tham chuẩn Tạo sự thay chiếm dụng. tần số làm việc của thiết đổi chính xác để điều chế cao Phát hiện tuyến tần và chuyển đổi băng tần bị vô lịch sử chiếm dụng khả tri. tài nguyên vô tuyến (IPD) Cổng Đầu vào định Điều khiển công Bộ tổng hợp suất phát (TPC) thích ứng thời Mô hình vô tuyến khả tri dựa trên SDR (FPGA => thông minh hóa thiết bị người dùng) Nguyễn Viết Đảm 12
- Thu phát vô tuyến Tài nguyên vô tuyến và tài nguyên sợi quang Nguyễn Viết Đảm 13
- Thu phát vô tuyến GIỚI THIỆU MÔN HỌC 2G 3G (GSM) 900 MHz 1800 MHz 1900 MHz WCDMA FDD (Mỹ) E-GSM E-GSM 35 MHz 35 MHz 75 MHz 75 MHz 60 MHz 60 MHz 60 MHz 60 MHz BTSRx BTSTx BTSRx BTSTx BTSRx BTSTx BTSRx BTSTx 880 -815 925-960 1710-1785 1805-1880 1850 -1910 1930 -1990 1920 -1980 2110-2170 876 -880 921-925 45 MHz 95 MHz 80 MHz 190 MHz Khoảng cách Khoảng cách Khoảng cách Khoảng cách song công song công song công song công 1900 -1920 2020-2025 TDD1 TDD2 Khoảng Khoảng Khoảng Khoảng bảo vệ bảo vệ bảo vệ bảo vệ 20MHz 20MHz 20MHz 30MHz Ấn định tần số ba băng GSM, TDMA bắc Mỹ và WCDMA FDD Nguyễn Viết Đảm 14
- Thu phát vô tuyến GIỚI THIỆU MÔN HỌC Khái quát về vô tuyến khả tri Tính chất điển hình của vô tuyến khả tri: § Khả năng khả tri § Khả năng tự cấu hình Công suất Phổ đã được chiếm dụng Khả năng khả tri: khả nhận tàiTần số nguyên (phổ tần) không được chiếm dụng tại một thời điểm hoặc vị trí nhất định => tối ưu hóa phân bổ tài nguyên (công suất, mã, lập lịch,....), tối ưu hóa tham số đối lập (AMC).....tối ưu hóa hiệu năng Tính tự cấu hình là khả năng điều chỉnh các thông số theo môi trường truyền thông động và tài nguyên động, khả năng thích ứng. Truy nhập phổ tần động Thời gian “Hố phổ” Nguyễn Viết Đảm 15
- Thu phát vô tuyến GIỚI THIỆU MÔN HỌC Nhiệt nhiễu Công suất Tín hiệu cấp phép Tín hiệu không được cấp phép Tần số B2 = Băng tần không được phép B1 = Băng tần cấp phép Minh họa một phần PSD tín hiệu không cấp phép chồng lấn tín hiệu cấp phép Nguyễn Viết Đảm 16
- Thu phát vô tuyến GIỚI THIỆU MÔN HỌC Phân loại kỹ thuật cảm nhận phổ tần Unlike the traditional transmitter-centric approach, the interference temperature model manages interference at the receiver through the interference temperature limit, which is represented by the amount of new interference that the receiver could tolerate. Mô hình nhiệt nhiễu Nguyễn Viết Đảm 17
- Thu phát vô tuyến 1 Tổng quan thu phát vô tuyến 1.1. Giới thiệu chung 1.2. Kiến trúc tổng quát của một hệ thống thu phát vô tuyến 1.3. Số hóa đầu thu phát vô tuyến 1.4. Vô tuyến định nghĩa bằng phần mềm (SDR) 1.5. Các mô hình SDR 1.6. Kiến trúc mạng truy nhập và trạm gốc mới 1.7. Các đầu cuối đa chuẩn MST Nguyễn Viết Đảm 18
- Thu phát vô tuyến 1.1. Giới thiệu v Mục đích ü Hiểu được kiến trúc tổng máy thu phát vô tuyến ü Hiểu được các vấn đề số hoá hệ thống máy thu phát vô tuyến và hệ thống máy thu phát vô tuyến dựa trên định nghĩa băng phần mềm (SDR) ü Hiểu các cách thức kinh doang mới của các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) đối với các BTS và các máy cầm tay trong các hệ thống thông tin di động ü Hiểu được thiết kế tách riêng giữa phần vô tuyến và phần băng gốc trong các BTS và cách triển khai BTS kiểu khách sạn hóa ü Hiểu được ý nghĩa của máy cầm tay đa chế độ v Nội dung 19 Nguyễn Viết Đảm
- Thu phát vô tuyến 1.2. KIẾN TRÚC TỔNG QUÁT HỆ THÔNG THU PHÁT VÔ TUYẾN 1.3. SỐ HÓA ĐẦU THU PHÁT VÔ TUYẾN 1.3.1. Các phương pháp lấy mẫu và lọc tương tự 1.3.1.1. Lấy mẫu tại tần số bằng hai lần tần số cực đại của tín hiệu tương tự 1.3.1.2. Năng lượng ngoài băng 1.3.1.3. Các bộ lọc chống xuyên băng khả thi 1.3.1.4. Lấy mẫu trên tần 1.3.1.5. Lấy mẫu vuông góc 1.3.1.6. Lấy mẫu băng thông cho biến đổi hạ tần trực tiếp 1.3.2. Các hiệu ứng tạp âm lượng tử, méo và tạp âm máy thu 1.3.3. Một số thông số quan trọng 1.3.3.1. Tỷ số tín hiệu trên tạp âm lý thuyết 1.3.3.2. Thông số thực tế 1.3.4. Các phương pháp biến đổi ADC Viết Đảm Nguyễn 20
CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD
-
Bài giảng HỆ THỐNG VIỄN THÔNG - Chương 2
16 p | 207 | 39
-
Bài giảng kỹ thuật điện tử - Chương 5
12 p | 205 | 38
-
Công nghệ đường dây thuê bao số - Trần Thị Trà Vinh
5 p | 178 | 36
-
Bài giảng thông tin di động - Chương 1
18 p | 182 | 31
-
Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến: Chương 6 - Nguyễn Viết Đảm
23 p | 10 | 1
-
Bài giảng Thu phát vô tuyến: Chương 2 - Nguyễn Viết Đảm
54 p | 7 | 1
-
Bài giảng Truyền dẫn vô tuyến số: Chương 7 - Nguyễn Viết Đảm
37 p | 2 | 1
Chịu trách nhiệm nội dung:
Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA
LIÊN HỆ
Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM
Hotline: 093 303 0098
Email: support@tailieu.vn