Hệ thống và kiến trúc các hệ thống vô tuyến

CH NG 5: H TH NG VÀ KI N TRÚC CÁC H TH NG VÔ TUY N ƯƠ Ệ Ố Ệ Ố Ế Ế

5.1. Tóm t t vi c s d ng các băng t n s ệ ử ụ ầ ố ắ

ệ các d i t n sóng đi n t

ệ ể ướ ẩ ằ ả ầ ố ượ ệ ử ụ t l ắ ạ ầ ẩ ế c h t c chu n hoá. Hình c s d ng trong thông tin vô tuy n. đ ế i vi c s d ng các băng t n s đã đ ả ầ ố ệ ừ ượ ử ụ ế Đ cho vi c theo dõi các chu n vô tuy n n m trong d i t n s nào, tr chúng tôi tóm t i thi u ớ 5.1.1 gi

Hình 5.1.1: Các d i sóng đi n t đ ệ ừ ượ ử ụ c s d ng trong thông tin vô tuy n ế ả

c tóm t

ầ

n s và b ố

ướ

c sóng c a chúng đ ủ

ượ

ắ t

ả ư ả Các d i sóng cũng nh d i t trong b ng sau: ả

D i sóng D i t n s B c sóng ả ả ầ ố ướ

30 KHz – 300 KHz 10 km – 1 km LF (Low Frequency)

MF (Medium Frequency) 300 KHz – 3 MHz 10O m – 10 m

VHF (Very High Frequency) 30 MHz – 300 MHz 10 m – 1 m

UHF (Ultra High Frequency) 300 MHz – 3 GHz 1 m – 10 cm

SHF (Super High Frequency) 3 GHz – 30 GHz 10 cm – 1 cm

EHF (Extremely High Frequency ) 30 GHz – 300 GHz 1 cm – 1m m

B ng 5.1.1: Các d i sóng đi n t đ ệ ừ ượ ử ụ c s d ng trong thông tin vô tuy n ế ả ả

ữ

ể

ầ

ờ

ố

Ngoài ra ngư i ta còn dùng các ch cái đ đánh s các băng t n nh trình bày trong b ngả 5.1.2.

ả ầ ố ị Băng sóng D i t n s quy đ nh (GHz)

1 – 2 L

2 – 4 S

4 – 8 C

8 – 12 X

12 – 18 Ku

18 - 26.5 K

26.5 – 40 Ka

33-50 Q

40 – 60 U

50 – 75 V

60 – 90 E

75 – 110 W

90 – 140 F

110 – 170 D

140 – 220 G

B ng 5.1.2: Các băng sóng s d ng trong thông tin vô tuy n ế ử ụ ả

5.2. Các chu n vô tuy n (Wireless Standards) ế ẩ

ủ ế ệ ế ẩ ệ ố ẽ ớ t các thông s k thu t c a h th ng. Trong ph n này s gi ầ t ắ i thi u các h th ng hay các chu n vô tuy n, ch y u tóm ậ ủ ệ ố ố ỹ

5.2.1. Các h th ng thông tin di đ ng th h th nh t (1G) ế ệ ứ ấ ệ ố ộ

i là: Các h th ng thông tin di đ ng th h đ u tiên trên th gi ộ ế ệ ầ ệ ố ế ớ i ph i nói t ả ớ

ệ ố ị ụ ệ - H th ng AMPS (Avanced Mobile Phone Service): H th ng d ch v đi n tho i di đ ng tiên ti n. ộ ệ ố ạ ế

ệ ố ệ ố - H th ng TACS (Total Access Communication System): H th ng thông tin truy c p t ng th . ể ậ ổ

ệ ố ệ ố ắ ộ

- H th ng NMT (Nordic Mobile Telephone): H th ng thông tin di đ ng B c âu. • H th ng AMPS: ệ ố

Các thông s k thu t chính c a h th ng này nh sau: ủ ệ ố ố ỹ ư ậ

D i t n: D i t n thu: 869-894 MHz. ả ầ ả ầ

D i t n phát: 824-849 MHz. ả ầ

Ph ng pháp truy c p kênh: FDMA. ươ ậ

Ph ng pháp đi u ch : đi u t n FM. ươ ề ầ ề ế

Đ r ng kênh vô tuy n (ph kênh vô tuy n): 30 kHz. ộ ộ ế ế ổ

S l ng kênh: 832. ố ượ

ng pháp ghép kênh: FDD. ươ

Ph • H th ng TACS: ệ ố

H th ng này có hai lo i: ETACS và NTACS ệ ố ạ

D i t n: D i t n thu: 916 – 949 MHz. 860 – 870 MHz. ả ầ ả ầ

D i t n phát: 871 – 904 MHz. 915 – 925 MHz. ả ầ

Ph ng pháp truy c p kênh: FDMA FDMA ươ ậ

Ph ng pháp ghép kênh: FDD FDD ươ

Ph ng th c đi u ch : FM FM ươ ứ ề ế

Đ r ng ph c a kênh: 25 Hz 12.5 MHz ổ ủ ộ ộ

ng kênh: 1000 400

S l ố ượ • H th ng NMT: ệ ố

Trong đó có chu n: NMT 400 và NMT 900 ẩ

D i t n: D i t n thu: 463 – 486 MHz 935 – 960 MHz ả ầ ả ầ

D i t n phát: 453 – 458 MHz 890 – 915 MHz ả ầ

Ph ng pháp ghép kênh: FDD FDD ươ

Ph ng pháp truy c p kênh: FDMA FDMA ươ ậ

Ph ng pháp đi u ch : FM FM ươ ề ế

Đ r ng c a kênh: 25 kHz 12,5 kHz ộ ộ ủ

S l ng kênh: 200 1999 ố ượ

ứ ệ ố ề ờ ủ ấ ư ạ ử ụ ế ổ

ị c ng d ng nhi u trên th ượ ứ ụ ố ủ ệ ố t b đ u cu i, c a h th ng ế ị ầ ng pháp ng ph . H n ch chính là do s d ng ph ươ ạ (đi u t n: FM: Frequency Modulation) trong h th ng đã h n ệ ố ng pháp i s d ng so v i các h th ng dùng ph ề ầ ng ng ườ ử ụ ệ ố ươ ớ Các h th ng thông tin di đ ng th nh t đã không đ ộ tru ng do nhi u h n ch c a chúng nh giá c a thi ề ạ ế ủ cao và h n ch v dung l ế ề ượ ạ ng t đi u ch t ự ế ươ ch đáng k s l ể ố ượ đi u ch s . ế ố ề ế ề

5.2.2. Các h th ng thông tin di đ ng th h th hai (2G) ế ệ ứ ệ ố ộ

ộ ệ ố ượ ộ ể ề ư (anolog) 1G. Các u đi m v ệ ố ự ế ệ ứ ng t ươ ệ ố ả ng ng ạ ế ở c ng d ng r ng rãi trên toàn th gi t tr i so ượ ộ t tr i ng thông tin và ệ ệ i s d ng. Ngoài ra trong h th ng 2G, s xu t hi n ệ ố ự ấ bào (cellular ệ i. ế ớ ẽ ế ụ ượ ứ ệ ố ộ ụ

Các h th ng thông tin di đ ng th h th 2 (2G) có nhi u u đi m v v i các h th ng thông tin di đ ng t ư ể ộ ớ đó là vi c ng d ng các công ngh s cho phép c i thi n ch t l ấ ượ ụ ệ ứ tăng đáng k s l ể ố ượ ườ ử ụ c a k thu t chuy n giao (hand-over) m ra h th ng di n tho i t ể ậ ủ ỹ system) đã , đang và s ti p t c đ • H th ng hay chu n GSM ệ ố ẩ

bào th h th 2 xu t hi n ộ ấ ế ệ ở ệ ố

ở ề ộ ậ ầ ế ố ấ ọ ư ậ ậ ặ ử ụ ạ ộ Ở ỹ ẩ ố ỹ ậ ậ ệ ử ụ ỹ ơ ả ố ầ ầ ố ờ

ươ ứ ề ế ị ả ưở ế ệ ệ ấ ổ ệ ố ứ ạ ả ụ ệ ấ ộ ề ố ệ ố ọ ỡ ệ ố ư ậ ố ộ ng pháp đa truy c p theo th i gian, do đó t c đ bit này đ ờ ữ ệ Năm 1992, h th ng thông tin di đ ng t Châu Âu ế ệ ứ đó là h th ng GSM (Global System for Mobile Communication) hay còn g i làọ ệ ố h th ng thông tin di đ ng toàn c u. Đây là h th ng thông tin ầ Châu Âu đ u ệ ố ệ ố ở tiên s d ng các k thu t đi u ch s . C u trúc m ng GSM, vi c quy ho ch m ạ ỹ ệ ạ c d y trong các môn h c v k thu t vi n thông và thông r ng m ng… s đ ẽ ượ ễ ề ỹ ạ ộ ủ đây ch gi tin di đ ng. i thi u các thông s k thu t đ c tr ng c b n c a ỉ ớ chu n GSM. H th ng GSM s d ng k thu t ghép kênh theo t n s FDD ệ ố (Frequency Division Duplex) và k thu t truy c p theo th i gian và t n s (Time ậ ệ ố Division Multiple Access and Frequency Division Multiple Access). H th ng ng th c đi u ch GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying), GSM s d ng ph ử ụ ở ng b i b l c s d ng là b l c Gaussian. Đi u ch GMSK này ít b nh h ề ộ ọ ộ ọ ử ụ ấ méo phi tuy n, tuy nhiên, hi u su t s d ng ph hay hi u su t băng thông th p ấ ử ụ ế (1 bit/s/Hz). H th ng GSM lúc đ u d tính cho các ng d ng thông tin tho i và ự ầ truy n s li u t c đ bit th p (9600 bit/s), và dùng cho vi c truy n các b n tin ề ơ ng n hay còn g i là SMS (Short Message Service) c 1600 ký t . T c đ bit c ắ ộ ự ố ử ụ s c a h th ng sau khi mã hoá là 279.833 kbit/s nh ng h th ng s d ng ệ ố ở ủ c chia cho 8. ph ươ ượ Kho ng th i gian trong đó các d li u đ c nén g i là các khe th i gian (time ờ ọ ượ ả i s d ng di đ ng và có slot). H th ng này cho phép thông tin gi a nh ng ng ữ ờ ệ ố ườ ử ụ ữ ộ

th h th nh t. Sau đây ươ ể ự ế ệ ứ ấ nhi u đ c đi m n i tr i so v i các h th ng t ề tóm t ặ t các thông s k thu t đ c tr ng c b n c a h th ng: ng t ơ ả ủ ệ ố ệ ố ư ổ ộ ố ỹ ớ ậ ặ ắ

D i t n: D i t n thu: 935 – 960 MHz. ả ầ ả ầ

D i t n phát: 890 – 915 MHz. ả ầ

Ph ng pháp truy c p: TDMA/FDM. ươ ậ

Ph ng pháp ghép kênh: FDD ươ

uệ )

Ph ng th c đi u ch : GMSK 1 bit/symbole (1 bit/ 1 kí hi ươ ứ ề ế

Mã hóa tho i: 13 kbit/s. ạ

T c đ bit: 270.833 kbit/s. ố ộ

s 0,3

ệ ố

B l c s d ng: B l c Gaussian h . ộ ọ ử ụ ộ ọ

Đ r ng ph c a kênh: 200 kHz. ổ ủ ộ ộ

S l ng kênh: 124, m i kênh cho 8 ng i s d ng. ố ượ ỗ ườ ử ụ

ố

ộ

ạ ng đ

i s d ng và đ c bi ặ ưở ộ ụ ự ạ ớ ự ị ng ng ư ớ ộ ữ ỉ ế ố ng v s l ề ố ượ ỏ ố ộ ế ố ị ế ụ ấ ụ ẽ ạ c t c đ tuỳ theo yêu c u c a ng ộ ố ượ c tính theo s l ự ủ ụ ể ể ỏ ố ạ ượ ư ộ ể ế ố ố ộ ư ệ ố ề ả ệ ố ế ặ c g i là các h th ng 2G+ ho c 2.5G. ượ ọ ệ ố ặ ố

ể ủ t là s phát tri n c a V i s tăng tr ệ ườ ử ụ các d ch v đòi h i t c đ cao nh internet t c đ cao, đi n tho i hình… trong ệ ố khi đó yêu c u k t n i không ch k t n i gi a các thuê bao di đ ng v i nhau mà ầ các thuê bao đ n các nhà cung c p d ch v , các công ty… trong đó còn k t n i t ấ ế ố ừ tộ l n nh t là các nhà cung c p dich v internet, các m ng intranet s đòi h i m ỏ ấ ớ ạ m ng thông tin di đ ng t c đ cao ộ . Ngoài ra, v i d li u, m ng ph i đáp ớ ữ ệ ả ướ i s d ng và vi c thanh toán c c ượ ố ầ ứ ệ ườ ử ụ ủ phí ph i đ ng các gói tin - packet). Tuy ng thông tin (s l ố ượ ả ượ nhiên, m ng GSM d a trên chuy n m ch kênh nguyên th y đ k t n i không ạ ạ ề th đáp ng các d ch v đòi h i t c đ cao nh trên. Đ tăng t c đ bit, nhi u ể ư ộ ị ứ c đ a ra cho m ng thông tin di đ ng GSM nh h th ng dich gi i pháp đã đ ả v vô tuy n gói chung GPRS (General Packet Radio Services) trên n n t ng c a ủ ụ ệ GSM ho c h th ng EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution). Các h th ng này còn đ • H th ng DCS ệ ố

ố ệ ế ố ế ệ ố ứ ấ ậ ố ườ ẩ ọ H th ng thông tin di đ ng t bào th h th 2, h th ng DCS (Digital ệ ộ Châu Âu năm 1993. Communication System: H th ng thông tin s ), xu t hi n ệ ở ệ ố ư ở H th ng này có các thông s k thu t chính gi ng nh h th ng GSM nh ng ố ỹ ư ệ ố ệ ố c Châu Âu ng m t s n t n s 1800 MHz. Do đó i ta còn g i chu n này la ở ộ ố ướ ầ ố GSM 1800. Các thông s k thu t đ c tr ng nh sau: ư ậ ặ ố ỹ ư

D i t n: D i t n thu: 1805 – 1880 MHz. ả ầ ả ầ

D i t n phát: 1710 – 1785 MHz. ả ầ

Ph ng pháp đa truy c p: TDMA/FDM. ươ ậ

Ph ng pháp ghép kênh: FDD. ươ

Ph ng th c đi u ch : GMSK. ươ ứ ế ề

Mã hóa tho i: 13 kbit/s. ạ

T c đ bit c s : 270.833 kbit/s. ố ộ ơ ở

B l c s d ng: Gaussian. ộ ọ ử ụ

Đ r ng kênh vô tuy n: 200 kHz. ế ộ ộ

ng kênh: 1600 v i 3 ng i s d ng cho 1 kênh. ớ ườ ử ụ

S l ố ượ • H th ng DECT ệ ố

i Châu Âu, xu t hi n h th ng đi n tho i không dây th h ạ ệ ố ệ ệ ấ ạ ệ ố ứ ạ ệ ố ử ụ ố

ế ệ Năm 1993 cũng t th 2, h th ng DECT (Digital European Cordless Telephone: H th ng đi n ệ ệ ố ế ầ tho i không dây s Châu âu). H th ng này s d ng ph ng pháp đi u ch t n ề s GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying), b l c s d ng là b l c Gaussian ộ ọ ố có h s 0,5. Các thông s k thu t đ c tr ng đ ươ ộ ọ ử ụ c tóm t ắ ượ t nh sau: ư ậ ặ ố ỹ ệ ố ư

D i t n: 1880 – 1900 MHz. ả ầ

Ph ng pháp đa truy c p: TDMA/FDM. ươ ậ

Ph ng pháp ghép kênh: TDD. ươ

Ph ng th c đi u ch : GMSK 1 bit/1 ký hi u. ươ ứ ế ề ệ

Mã hóa tho i: 32 kbit/s. ạ

T c đ bit c s : 1152 Mbit/s. ố ộ ơ ở

B l c s d ng: Gaussian. ộ ọ ử ụ

Đ r ng kênh vô tuy n: 1,728 kHz. ộ ộ ế

ng kênh: 10 v i 24 ng i s d ng cho 1 kênh. ớ ườ ử ụ

S l ố ượ • H th ng IS - 54 ệ ố

bào th h th ể ở ắ ỹ ệ ố ạ ế ệ ờ ặ B c M , h th ng đi n tho i t ệ ố ư ệ ố ấ ố ỹ ượ ế ế ng th c đi u ch pha ề ố ắ ể ệ ố ươ ứ

ngằ 0,35.

ế ệ ứ Cùng vào th i đi m năm 1992 2 (IS-54 ho c NADC North American Digital Cellular: H th ng đi n tho i vô ạ ệ Châu Âu, tuy n t bào s B c M ) xu t hi n. Cũng gi ng nh h th ng GSM ế ế ở ệ c ti n tri n ti p theo c a h th ng IS-54 cũng đang đ c nghiên c u và các b ứ ủ ệ ố ướ 4/p DQPSK. phát tri n. H th ng NADC s d ng ph ể ế ử ụ er) v i h s truy c p B l c s d ng là b l c cosin nâng (Raised-Cosine Filt ậ ớ ệ ố ộ ọ ộ ọ ử ụ b ng hay h s roll-off b ệ ố ằ

Các thông s k thu t chính c a chu n IS-54 nh sau: ố ỹ ư ủ ẩ ậ

100

D i t n: D i t n thu: 869 – 894 MHz. ả ầ ả ầ

D i t n phát: 824 – 849 MHz. ả ầ

Ph ng pháp đa truy c p: TDMA/FDM. ươ ậ

Ph ươ

Ph ng th c đi u ch : DQPSK 2 bit/1 symbol. ng pháp ghép kênh: FDD. 4/p ươ ứ ề ế

Mã hóa tho i: 8 kbit/s. ạ

T c đ bit c s : 48,6 kbit/s. ố ộ ơ ở

osine nâng.

B l c s d ng: C ộ ọ ử ụ

Đ r ng kênh vô tuy n: 30 kHz. ế ộ ộ

S l ng kênh: 832. ố ượ • H th ng IS-95 hay CDMA One ệ ố

bào khác xu t hi n, đó ỹ Châu M , m t h th ng đi n tho i t ộ ệ ố ạ ế ệ ệ ấ Cũng năm 1992 ở là h th ng IS-95 hay CDMA one. ệ ố

D i t n: D i t n thu: 869 – 894 MHz. ả ầ ả ầ

D i t n phát: 824 – 849 MHz. ả ầ

Ph ng pháp ta truy c p: CDMA/FDM. ươ ậ

Ph ng pháp ghép kênh: FDD. ươ

Ph ng th c đi u ch : QPSK/OQPSK, 2 bit/1 symbol. ươ ứ ề ế

Mã hóa tho i: thay đ i < 9,6 kbit/s. ạ ổ

osine nâng.

B l c s d ng: C ộ ọ ử ụ

Đ r ng kênh vô tuy n: 1250 kHz. ế ộ ộ

ng kênh: 20.

S l ố ượ • H th ng IS-136 ệ ố

ệ ố ệ ạ ố ộ ọ ng t ể ủ ệ ố ể ử ụ ươ ầ ầ H th ng IS – 136 hay còn g i là h th ng đi n tho i di đ ng s tiên ti n ế ệ ố ự (Digital Advanced Mobile Phone System) là s phát tri n c a h th ng t AMPS có th s d ng băng t n 800 MHz c a chu n IS-54 và băng t n 1900 MHz c a h th ng PCS. Các thông s k thu t đ c tr ng nh sau: ự ủ ậ ặ ủ ệ ố ố ỹ ẩ ư ư

D i t n: D i t n thu: 869 – 894 MHz. ả ầ ả ầ

D i t n phát: 824 – 849 MHz. ả ầ

Ph ng pháp ta truy c p: TDMA/FDM. ươ ậ

101

Ph ươ

DQPSK , 2 bit/1 symbol. Ph ng th c đi u ch : ươ ứ ề ế ng pháp ghép hình: FDD. 4/p

Mã hóa tho i: 8 kbit/s. ạ

T c đ bit c s : 48,6 kbit/s. ố ộ ơ ở

B l c s d ng: Cosine nâng. ộ ọ ử ụ

Đ r ng kênh vô tuy n: 30 kHz. ế ộ ộ

ng kênh: 832.

S l ố ượ • H th ng PDC ệ ố

t hi n

ấ

ệ m t h th ng đi n tho i t ộ ệ ố ệ ng th c đi u ch ế 0,5.

ở Nh t B n xu ậ ả ệ ố DQPSK, b l c s ế ệ ứ bào th h th 2, bào s cá ố ạ ế ộ ọ ử ử ụ ự ạ ế ệ 4/p Năm 1994, h th ng PDC (Personal Digital Cellular: H th ng đi n tho i t ố ệ nhân). H th ng này s d ng ph d ng là b l c cosine nâng có h s roll-off b ụ ệ ố ộ ọ ươ ệ ố ề ng ằ

D i t n: 810 – 826 MHz. ả ầ

940 – 956 MHz.

1777 – 1801 MHz

1429 – 1553 MHz

Ph ng pháp đa truy c p kênh: TDMA/FDM. ươ ậ

Ph ươ

Ph ng th c đi u ch : DQPSK, 2 bit/1 symbol. ng pháp ghép kênh: FDD. 4/p ươ ứ ề ế

Mã hóa tho i: 8 kbit/s. ạ

T c đ bit c s : 48,6 kbit/s. ố ộ ơ ở

B l c s d ng: Cosine nâng ộ ọ ử ụ

Đ r ng kênh vô tuy n: 25 kHz. ế ộ ộ

ng kênh: 4800.

S l ố ượ • H th ng PHS ệ ố

4/p ệ ố

ộ ẩ ế ệ ứ ủ ệ ấ ệ ạ ậ ả ệ ố ộ ọ ử ụ ộ ọ ề Đây là m t chu n không dây th h th 2 c a Nh t B n xu t hi n năm 1993. ế H th ng PHS (Personal Handy Phone System: H th ng đi n tho i vô tuy n ệ ố c m tay) s d ng đi u ch DQPSK, b l c s d ng là b l c cosine nâng ế ử ụ ầ v i h s truy c p băng hay h s roll-off là 0,5. ớ ệ ố ậ

D i t n: 1895 – 1918 MHz. ả ầ

102

Ph ng pháp ta truy c p kênh: TDMA/FDM. ươ ậ

Ph ươ

Ph ng th c đi u ch : DQPSK, 2 bit/1 symbol. ng pháp ghép kênh: TDD. 4/p ươ ứ ề ế

Mã hóa tho i: 32 kbit/s. ạ

T c đ bit c s : 384 kbit/s. ố ộ ơ ở

B l c s d ng: Cosin nâng. ộ ọ ử ụ

S l ng kênh: 300 kHz. ố ượ

5.2.3. H th ng thông tin di đ ng th h 2.5G ệ ố ế ệ ộ

ế ự ụ ươ ầ ị ng v s l ề ố ượ ưở ư ệ ộ ố ệ ố ư ự ị ề ậ ể ỏ ộ ầ ệ ố ứ ầ ệ ữ ề ấ ệ ố ụ

ệ ố ự ư Ư ể ệ ố ụ ố ế ệ ứ ấ ẵ ệ ố ậ ể ổ ấ ủ ỉ ượ ủ

ườ ử ụ i s d ng ng ng Nh đã đ c p đ n trong ph n 5.2.2, s tăng tr ạ ộ ng ti n nh internet, đi n tho i h i và s phát tri n m nh các d ch v đa ph ệ ạ ngh …, đòi h i các h th ng thông tin di đ ng có t c đ truy n d n cao. Tuy ẫ ộ ề nhiên, h th ng thông tin di đ ng th h th 2 không cung c p t c đ bit đ l n ủ ớ ấ ố ộ ế ệ ứ ể đ đáp ng các yêu c u cao này, do đó yêu c u ph i nâng c p và phát tri n ấ ả ể m ng GSM hi n h u. Ng i ta đã đ xu t nâng c p h th ng GSM Châu Âu lên ệ ố ấ ườ ạ thành các h th ng các d ch v vô tuy n gói chung GPRS (General Packet Radio ế ị ệ Services) và h th ng EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution). Các h ộ th ng 2.5G này nh là s sát nh p h th ng 2G lên h th ng thông tin di đ ng ệ ố ậ th h th 3 (3G). u đi m c a các h th ng này là t n d ng đ c c s v t ượ ơ ở ậ ch t s n có c a m ng GSM, ch yêu c u thay đ i r t ít đ có th khai thác đ c. ể ầ ạ • H th ng GPRS ệ ố

ầ ể ủ ệ ố ứ ộ ề ẵ ể ạ ượ ố ệ ự ậ ữ ệ ể ớ ố ụ ộ ớ ộ ữ ả ấ ố ệ ử ụ ề ạ ầ ả ố ỉ ổ ề ầ ợ M t s phát tri n đ u tiên c a h th ng GSM đ đ t đ c t c đ bit thích h p ộ ự v i các ng d ng yêu c u t c đ bit trung bình là vi c d a trên n n GSM s n có ầ ố ộ ớ và thêm m t l p trong th t c thông tin cho phép v n chuy n các d li u d ng ạ ủ ụ ể nguyên ki u ( hay mode) chuy n gói v i t c đ bit kho ng 115 kbit/s và gi ể m ch cho các t c đ bit th p kho ng ch c kbit/s. H th ng này có tên là GPRS. ệ ố ụ ộ ơ ở ậ B ng vi c s d ng l i các t n s , khung truy n d n (trame) và các c s v t ẫ ch t s n có c a m ng GSM, ch có duy nh t có thay đ i v ph n m m trong ề ạ vi c vài đ t h th ng, gi i pháp GPRS s d ng là mode thông tin khác nhau: ạ ằ ấ ẵ ệ ủ ặ ệ ố ấ ử ụ ả

ạ ể thông tin này d a trên vi c thi ự ế ậ ạ ệ ề ế ị ầ ố i m t đ ậ ồ ạ ề ố ng truy n d n cho phép thi ẫ ế ậ ề ề ậ ữ t l p t m th i ờ t b đ u cu i. Kênh thông tin này là t n ồ ộ ườ ng t l p m t m ch ạ ở ộ i s d ng. u đi m chính c a thông tin chuy n m ch ạ ể ị ễ ườ ử ụ Ư ể ờ ự ế ủ ệ ự ề ẫ - Thông tin chuy n m ch kênh: m t kênh thông tin hai chi u gi a các thi ộ ữ i th t và duy trì trong su t quá trình truy n tin. Do đó t n t t ạ truy n v t lý h p thành b i các đ ườ ợ thông tin gi a các ng kênh là thông tin tr c ti p và th i gian th c. Các tín hi u truy n d n không b tr gi a các ng i s d ng (không tính đ n tr truy n sóng). ườ ử ụ ữ ế ễ ề

103

ạ ự ử ậ t b đ u cu i d ki u thông tin này d a trên vi c nh n và g i thông ể ồ i d ng các kh i tin hay còn g i là các gói tin. T n ệ ọ ố - Thông tin chuy n m ch gói: ể gi a các thi ế ị ầ ữ i hai mode chuy n m ch gói: t ể ạ ố ướ ạ ạ

ồ ị ỉ ườ ậ i nh n c truy n đi theo ch đ “t t b đ u cu i. + Mode “datagram”: trong ki u này, các gói tin bao g m đ a ch ng ể tr ” b i thi đ ượ ế ộ ự ị ở ế ị ầ ề ố

mode này, m ng nh n bi ế ễ ạ ậ ế ậ ế ả ạ ả ị ệ ộ + Mode m ch o: ả Ở ạ ra các m ch o đ thi ể ạ t c đ tuy n tin; hay nói cách khác, t c đ t ề ộ ố ố thu c vào s thu nh n các gói tin tr ễ ự ạ t thông tin đang ti p di n và t o t l p quá trình trao đ i d li u. M ng qu n lý nh p hay ổ ữ ệ i đa c a vi c nh n các gói tin tùy ố ậ ủ c đó di n ra nhanh hay ch m. ậ ướ ậ ộ

ẩ ề ử ụ ầ ặ ề ề ể ạ ộ ề ượ ử ụ ể ề ư ế ư ề ệ ể ế ợ ộ ạ ờ ơ ớ ề ố ộ ố ầ ẫ ủ ầ ả ậ ố ề ề ả ế ố ộ ủ ề ạ ẫ ạ ượ ử ụ ứ ụ

ố Chu n GPRS s d ng khung truy n d n TDMA c a chu n GSM. Tùy theo s ủ ẫ ẩ ờ ng bit thông tin c n tuy n đi, có th m t khe th i gian ho c nhi u khe th i l ờ ể ộ ượ ki u chuy n m ch kênh gian đ c s d ng đ chuy n các gói tin. Do đó, ể ở ể ể ể c s d ng đ truy n thông tin có t c đ bit th p nh ti ng nói và ki u đ ấ ố ượ ử ụ ữ chuy n m ch gói đ truy n thông tin t c đ bit cao h n nh truy n các gói d ơ ố ạ ể li u. GPRS đã k t h p các khe th i gian, t o ra t c đ bit cao h n so v i GSM. ộ GPRS cho phép tăng t c đ truy n d li u lên 8 l n n u s d ng c 8 khe th i ờ ề ử ụ ữ ệ ế gian c a t n s sóng mang. Tuy nhiên, GPRS v n d a vào k thu t đi u ch ỹ ự GMSK nguyên th y, do đó, v n h n ch t c đ truy n tin. GPRS là n n t ng IP (Internet Protocol) cho m ng GSM và UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), do đó nó đ c s d ng cho các ng d ng WAP (Wireless Application Protocol) và Internet. • H th ng EDGE ệ ố

ỹ ả ề ươ ặ ử ụ ể ạ ượ ố ệ ố ả

pợ s d ng ph ử ụ ế ợ

ộ ệ ứ ươ ề ế ề ẫ ề ạ ư ạ ầ ệ ể ử ụ i pháp này cho phép gi m giá thành đ u t ả ỉ ử ụ ế ầ ư ờ ơ ở ậ ươ ả . Ph ệ ẽ ạ ế ộ ả ề ẩ ầ ớ 270 kbit/s lên t ế ơ ở ế ố ụ ề ố ệ ẩ ứ ề ế ươ ủ ế ạ ề ấ t b đ u cu i và các tr m thu phát công su t nh nh i vi c ch t o thi ng t ứ ng thích v i các ng c t c đ bit t M t gi i pháp k thu t khác đ đ t đ ớ ươ ộ ậ ộ ng ti n t c đ cao đó là gi i pháp EDGE (Enhanced d ng truy n thông đa ph ả ộ ụ i các đ c tr ng ph c a i pháp này s d ng l ổ ủ Data Rate for GSM Evolution). Gi ư ạ ố ộ bit đ t t i 384 kbit/s. Chu n EDGE cho phép đ t ạ chu n GSM cho phép t c đ ẩ ạ ớ ẩ ng th c đi u ch pha 8- c t c đ bit này b ng vi c k t h đ ế ằ ượ ố PSK (8–Phase Shift Keying) và s d ng hay k t h p nhi u khe th i gian trong ờ ử ụ quá trình truy n d n nh trong m ng GPRS thay vì ch s d ng khe th i gian ư ạ i h u h t các c s v t ch t nh trong m ng GSM. B ng vi c có th s d ng l ấ ằ ng th c c a m ng GSM, gi ứ ủ ố ộ đi u ch 8-PSK; có nghĩa là trong đó k t h p 3 bits cho 1 ký hi u s tăng t c đ ế ợ ề ổ bit lên 3 l n so v i đi u ch GMSK c a chu n GSM v i cùng m t d i ph ớ ủ ặ ố chi m d ng. T c đ bit c s chuy n t i 810 kbit/s ho c t c ề ừ ớ ộ đ ộ truy n s li u 384 kbit/s cho chu n EDGE thay vì 9,6 kbit/s cho chu n GSM. ẩ ạ Tuy nhiên hi u su t công su t c a ph ng th c đi u ch 8-PSK trong m ng ươ ấ ủ ấ ệ ng th c đi u ch GMSK trong m ng GSM. Do đó EDGE ch b ng 4/9 c a ph ứ ề ỉ ằ công su t c a máy phát EDGE ph i l n g p đôi so v i GSM, đi u này s nh ẽ ả ấ ủ ớ ả ớ ỏ ư h ố ệ ớ ưở ế ị ầ ế ạ ạ ấ

104

ắ ể ầ ả ề ụ đ i pháp trong đó máy đ u cu i ố ở ườ ầ ề ế ế đ ng th c đi u ch GMSK còn tr m thu phát vô tuy ầ ớ ứ ề ố ớ ậ ư ụ Micro BTS, pico BTS. Đ kh c ph c khó khăn v công su t c a máy đ u cu i ố ấ ủ i ta đã đ a ra gi ng lên s phát tín hi u ng ệ ư ườ ẽ n ế g c BTS s ẽ s d ng ph ạ ứ ươ ố ử ụ ng xu ng tín hi u đi u ch 8–PSK v i lý do ph n l n các ng d ng phát ụ đ ứ ố ệ ở ườ ng xu ng (nh truy c p internet, ng d ng d ch v đa t c đ cao đ u n m ụ ằ ở ườ ố ộ ị ề i pháp này nh m h n ch tính ph c t p cho máy đ u cu i. ng ti n), gi ph ứ ạ ả ệ ươ ế ằ ạ ầ ố

ẫ ự ể ạ ạ ệ ố ạ ụ ị ụ ữ ệ ớ ệ ứ ề ệ ộ ơ ố ộ ả ử ụ ẽ ơ ộ ệ ố H th ng EDGE tuy nhiên v n d a vào chuy n m ch kênh và chuy n m ch gói ể ế ố ộ 384 kbit/s nên s khó khăn cho vi c ng d ng các d ch v đòi và h n ch t c đ h i vi c chuy n m ch linh đ ng h n và t c đ truy n d li u l n h n (kho ng ả ạ ể ỏ ộ ng lai. Khi đó bu c ph i s d ng h th ng thông tin di đ ng 2 Mbit/s) trong t ươ th h th 3 ho c th 4… ặ ế ệ ứ ứ

5.2.4. H th ng thông tin di đ ng th h th 3 ế ệ ứ ệ ố ộ

ị ớ ế ụ ứ ế ệ ứ ầ ệ ươ ng ng v i s k t h p các h ớ ự ế ợ ọ ứ ượ ố ế ợ ề ệ ố

ệ ố ươ ứ ể Ở ỹ ngố CDMA 2000 t ể ủ ệ ố Ở ộ ế ượ ứ ố ớ ươ ng ng v i m t ộ Các d ch v vô tuy n di đ ng th h th 3 m i (3G) không t ớ ộ ệ giao di n thông tin duy nh t và toàn c u, mà t ấ ươ c g i là IMT 2000 và nó th ng có nhi u giao di n v i nhau. S k t h p này đ ự ế ợ ớ ệ k t h p h th ng UMTS (Universal Mobile Telephone System), h th ng UWC– ệ ố M , các h th ng đang trong quá rình nhiên c u và phát 136 và CDMA 2000. ứ ng ng v i s ti n tri n c a h th ng IS – tri n đó là h th ớ ự ế ệ ệ 95 và h th ng UWC–136 là m t ti n tri n c a IS–136. Châu Âu, các h ủ ể ệ ố ẩ th ng đang đ ng ng v i chu n UMTS. Chu n c nghiên c u và phát tri n t ứ ẩ ể ươ UMTS và CDMA 2000 s d ng ph ng pháp truy c p theo mã CDMA, trong khi ử ụ chu n UWC–136 d a trên ph ậ ng pháp truy c p theo th i gian TDMA. ươ ự ậ ẩ ờ

ẩ ủ ụ ề ị ạ ệ ữ ệ ạ

ụ ệ ố ộ ạ ộ ệ ố ả i. Các chu n 3G ph i t ẩ ử ụ ỹ c ng d ng. ẽ ượ ứ ụ

ươ ng M c đích c a các chu n này là cho phép các d ch v truy n thông tin đa ph ti n t c đ cao (đi n tho i, d li u và hình nh) qua m ng internet và đ m ra ể ở ng thích v i m t m ng thông tin chung trên toàn th gi ớ ả ươ ế ớ các h th ng 2G và 2G+. Do đó, k thu t thông tin s d ng băng t n kép ho c ặ ầ ậ đa băng s đ • H th ng UMTS ệ ố

c l a chon cho các h th ng thông tin di đ ng th h ệ ố c qu n lý b i liên đoàn vi n thông th gi ượ ự ở ộ ệ ố ượ ế ớ

cứ

chổ ễ ự ố ầ ậ ở ỹ ệ ễ ẩ ơ ủ ế ủ ệ ủ ệ ụ ể ng thuê bao, c i ti n s h i t ế ệ UMTS là m t h th ng đ ộ i ITU trong khuôn th 3. UMTS đ ứ ả nế các đ iố kh d án IMT-2000 toàn c u. Năm 1998, d án UMTS đă m r ng đ ở ộ ổ ự tác, các t M , Nh t và Hàn Qu c. D án này có tên là GPP (Third ự Generation Group Project Partnership). Vi n các tiêu chu n vi n thông Ch u Âu ẩ ch c chu n ETSI (European Telecommunicatin Standards Institute) là c quan t ẩ ổ ứ ở hoá các giao di n vô tuy n c a h th ng UMTS, công vi c đã th c hi n b i ự ệ ệ ố t nh t, tăng nhóm 3GPP. M c đích c a UMTS là đ phát tri n vùng ph sóng t ấ ố ể gi a đi n tho i c đ nh và di đ ng và xúc s l ộ ố ượ ả ế ự ộ ụ ữ ạ ố ị ệ

105

ị ệ ụ ng th c đa truy c p ể ế ủ ươ ứ ộ ẳ ươ ề ố ờ

c s d ng cho m i kênh là QPSK. Tùy theo nhu c u s ế ượ ử ụ

ệ ố ả ọ ợ ố ỹ ế ợ ti n vi c hoàn thành d ch v 3G. UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access) là giao ế ậ : truy di n vô tuy n c a UMTS. UTRA có 2 ki u hay ph ệ c p theo mã b ng r ng W- CDMA (Wide Band Code Division Multiple Access) ậ ng pháp phân b theo mã trong mi n th i gian TD- dành cho mode FDD và ph CDMA (Time Division Code Division Multiple Access) cho mode TDD. Ph ngươ ầ ử d ngụ th c đi u ch đ ề ỗ ề ph và t c đ bit truy n, h s tr i ph s thay đ i cho phù h p. K thu t đi u ậ ỹ ổ ổ ẽ ề ố ộ ch và tr i ph đ ủ c k t h p g i là HPSK. Các thông s k thu t chính c a ậ ổ ượ ả chu n UMTS nh sau: ư ứ ổ ế ẩ

W-CDMA và TD-CDMA

D i t n: 1920 – 1980 MHz. 1850 – 1910 MHz. ả ầ

2110 – 2170 MHz. 1930 – 1990 MHz.

Ph ng pháp đa truy c p: WCDMA. TDD. ươ ậ

Ph ng pháp ghép kênh: FDD. FDD. ươ

Ph ng th c đi u ch : QPSK. QPSK. ươ ứ ề ế

T c đ bit c s tr c khi tr i ph : 144 kbit/s. 2048 kbit/s. ơ ở ướ ố ộ ả ổ

384 kbit/s.

Đ r ng c a kênh: 5MHz. 20MHz. ộ ộ ủ

10 MHz.

B l c s d ng: Cosin nâng Cosin nâng ộ ọ ử ụ

ổ ữ ệ ươ ứ ề ệ ố ộ ữ ệ ng c a fading trong kênh vô tuy n. ạ T c đ bit d li u thay đ i tùy theo v n t c di chuy n và h th ng UMTS ho t ể ậ ố ộ ố ổ . T c đ d li u thay đ i ộ ố đ ng theo ph ộ và h th ng cho phép gi m các nh h ệ ố ng th c truy n d n không đ ng b ẫ ả ồ ủ ưở ế ả

5.2.5. Các m ng LAN không dây ạ

ộ ơ ở ạ ầ ẻ ộ ự ạ ọ ộ ố ư ặ ề ầ ấ ờ ụ ự ư ng th c truy n tin đ ứ ng th c truy n đi m-đi m và ph ề ươ ướ ứ ể ề ể ứ M t m ng LAN (Local Area Network) là m t c s h t ng thông tin k t n i ế ố ạ ộ ớ ạ i h n t b tin h c và cho phép chia s tài nguyên chung trong m t c ly gi các thi ế ị vài trăm mét. M t s m ng LAN đi n hình nh Ethernet, IEEE 802.3, IEEE ể 802.5 ho c Token-ring, IEEE 802.4 ho c Wireless LAN (WLAN). M ng WLAN ạ ặ c ng d ng c ng d ng r t nhi u trong th i gian g n đây. WLAN đ đ ở ượ ứ ượ ứ ụ ng h c, nhi u khu v c khác nhau nh trong các tòa nhà, trong các b nh vi n, tr ọ ườ ệ ệ ề ề c s d ng đ truy n … . Trong m ng WLAN, hai ph ượ ử ụ ươ ạ ể ngẳ h thông tin: ph ng” ng th c tuy n “đ ề ứ ể ươ ng th c truy n thông này có th ho t đ ng theo (omini–directional). Hai ph ạ ộ ươ ụ ki u h tr nhau tùy theo ng d ng. Các v n đ chính liên quan đ n ng d ng ế ứ ứ ỗ ợ ề ấ ụ ể ề

106

ạ ấ ệ ễ ỹ ề ậ ả ự ổ ượ ử ụ ổ ổ

ả ổ ả ổ ậ ỹ ậ ạ ơ ề ng ng t ừ ứ ả ậ ữ ẩ ẩ ố ộ ố ộ

ỹ c a các m ng WLAN là s xu t hi n các nhi u (interference). Trong WLAN, k ủ c s d ng nhi u. Hai k thu t tr i ph là: tr i ph nh y t n thu t tr i ph đ ả ầ ậ ả ế FHSS (Frequency Hopping Spead Spectrum) và k thu t tr i ph dãy tr c ti p ự ỹ DSSS (D ect Sequence Spead Spectrum). Tuy nhiên k thu t tr i ph dãy tr c ự ỉ ồ c dùng nhi u h n trong m ng WLAN. Thu t ng WLAN bao g m ti p đ ượ ế nhi u chu n t chu n t c đ bit th p đ n chu n có t c đ bit cao ế ấ ẩ ươ ề (IEEE 802.11, HYPERLAN 1 và HYPERLAN 2). • Chu n IEEE 802.11 ẩ

ẩ ệ ễ ầ ừ ế ụ ừ ộ ữ ệ ươ ậ ổ ả ượ

ề ố ộ ấ ươ ứ 1 đ n 2 Mbit/s, ph ặ ặ ộ ế ứ ề ự ế ề ạ ặ

ế Vi n các tiêu chu n vi n thông Châu Âu ETSI đã dành băng t n t 2.4 GHz đ n 2.484 GHz cho các ng d ng liên quan đ n chu n này. T c đ d li u trong ố ẩ ứ IEEE 802.11 thư ngờ t l p v t lý, có 2 ph 1 Mbit/S đ n 2 Mbit/s. ng pháp Ở ớ ế c dùng chung tr i ph là FHSS và DSSS. Băng t n 2.4 GHz đ n 2.48 GHz đ ế ầ i đa 1 W ( M ), 10 mW ( Nh t) và 1 mW cho 3 kênh chính. Công su t phát t ậ ở ở ỹ ố c s d ng ph thu c vào t c đ bit. ng th c đi u ch đ Pháp). Các ph ( ụ ế ượ ử ụ ộ ở ế ng th c đi u ch BPSK ho c QPSK k t V i t c đ bit t ế ề ứ ươ ế ừ ộ ớ ố h p v i tr i ph dãy tr c ti p DSSS; v i t c đ bit 5.5 Mbit/s ho c 11 Mbit/s, ợ ớ ả ớ ố ự ổ i ta s d ng ph ng th c đi u ch CCK (Complementary Code Keying), là ng ế ươ ử ụ ườ m t tr t c a đi u ch M tr ng thái tr c giao. ng h p đ c bi ệ ủ ợ ộ ườ • Các chu n HYPERLAN ẩ

ẩ ẩ ả ế ố ẩ ệ t b thông tin không dây. Các chu n này không mô t ậ ớ ế ị ẩ ạ ấ ậ ư ớ ư ấ ấ ẩ ể ở ố ể ử ụ ụ ụ ậ ể ạ l p v t lý và ậ ả ả ở ở ớ ủ ng thích c a các h th ng thông tin khác nhau ệ ố ẩ ạ ồ ộ ọ Chu n HYPERLAN (High Performance Radio Local Area Network) là m t h các chu n cho thông tin vô tuy n t c đ cao trong băng t n 5,15 GHz – 5,3 GHz ầ ộ giao di n không gian và và 17,1 GHz – 17,3 GHz. Các chu n HYPERLAN mô t t l p v t lý cho các thi ả ấ t ẩ ớ ố ỹ c các l p nh trong chu n GSM ch ng h n mà nó cung c p các thông s k ẳ ả các l p cao thu t cho 2 l p th p nh t trong mô hình OSI, nh ng không mô t ớ ả c phát tri n cho phép ghép n i gi a các m ng h n b i vì các chu n này đã đ ạ ữ ượ ơ khác nhau và không ph thu c vào các ng d ng. Ta có th s d ng các chu n ẩ ứ ộ ả HYPERLAN đ truy c p vào các m ng khác nhau. HYPERLAN ph i đ m b o ệ s t giao di n ự ươ không gian. T n t i 4 chu n HYPERLAN: HYPERLAN 1, HYPERLAN 2, Hyperaccess và Hyper-Link.

Các thông s đ c tr ng c a chu n Hyperlan 1 ố ặ ủ ư ẩ

4 có các giá tr tham s nh ị

ầ ố ượ ấ ữ ề ằ F ả ậ c c p phát n m gi a 5.15 GHz và 5.3 GHz. Kênh truy n d n ẫ ư ừ 0 đ n Fế ố - Băng t n s đ ph i t p trung vào 1 trong 5 sóng mang t sau:

F0 = 5176,4680 MHz.

F1 = 5199,9974 MHz

F2 = 5223,5268 MHz

107

F3 = 5242,0562 MHz

F4 = 5270,5856 MHz

c s d ng m t cách ng m đ nh, các t n s sóng mang ầ ố 0, F1 và F2 đ ầ ố ầ ộ ị Các t n s F khác có th b c m m t s n ượ ử ụ c. ể ị ấ ở ộ ố ướ

c s d ng là GMSK có h s 0,3 cho t c đ ệ ố ố ộ ng pháp đi u ch đ - Các ph ề cao và đi u ch FSK cho các t c đ bit th p. ế ượ ử ụ ấ ươ ề ố ộ ế

– 235 bit/s cho các t c đ bit cao và 1,470587

ượ ế ạ ả ộ ch đ A, B ho c ch đ C. - Công su t phát không v đ ng ặ ộ ấ ở ế ộ t quá 1 W (30 dBm) và các b khuy ch đ i ph i ho t ạ ế ộ

ộ ố ộ ố - T c đ bit là 23,5294 Mbit/s Mbit/s – 15 bit/s cho các t c đ bit th p. ố ộ ấ

ng dùng c phía phát và ứ ạ ẳ ử ụ ướ ả ở - Ăngten s d ng là ăngten monopole b c x đ ng h phí thu.

- Gi i đi u ch c n thi t m t b cân b ng kênh. ả ế ầ ể ế ộ ộ ằ

- Kho ng cách gi a hai tr m có th đ t t i 50 m trong các tòa nhà. ể ạ ớ ữ ả ạ

Các đ c tính c a chu n HYPERLAN 2 ủ ặ ẩ

ấ ệ ể ượ ộ ơ ở ạ ầ ả ự ề ươ ệ ố ẩ ượ ộ ệ ả ệ ươ ể ạ ớ ệ ộ ệ ố c thi ộ ệ ố ầ ẫ ố ở ớ ề ạ c nh vi c s d ng ph ờ ệ ử ụ ệ ệ ấ ặ ả ng truy n d n đa đ ươ ộ ố i đ ạ ượ ử ụ ụ ệ ậ c phát tri n cho m t c s h t ng cung c p vi c truy c p HYPERLAN 2 đ không dây c ly ng n kho ng 150 m cho các m ng IP, Ethernet, UMTS và cho ạ ắ ng lai nh h th ng video ng ti n trong t các h th ng truy n thông đa ph ư ệ ố th i gian th c v i t c đ bit có th đ t t i 54 Mbit/s. Chu n HYPERLAN 2 này ự ớ ố ờ đã đ t k cho vi c c i thi n k t n i t c đ cao cho các h th ng thông ế ố ố ế ế tin di đ ng và h th ng không dây th h ti p theo trong băng t n 5.2 GHz. ế ệ ế l p v t lý và 25 HYPERLAN 2 cho phép truy n d n t c đ bit cao 54 Mbit/s ộ ậ l p m ng. T c đ bit cao này đ t đ Mbit/s ng pháp ở ớ ạ ượ ố ộ ươ đi u ch đa sóng mang tr c giao OFDM. OFDM đ c bi t r t hi u qu trong các ế ự ả ề ng. Kho ng cách gi a hai kênh là 20 MHz, cho môi tr ườ ườ ề ữ ẫ ườ i ng đ i trong m t băng t n t ng là 100 MHz. Ng ng kênh t phép m t s l ầ ổ ố ộ ố ượ ta s d ng 52 sóng mang ph m i kênh. Trong s 52 sóng mang ph này, 48 ụ ụ ỗ ử ụ dành cho vi c truy n d li u, 4 sóng mang ph còn l ệ c s d ng cho vi c ữ ệ i đi u ch đ ng b (coherent demodulation). h tr gi ộ ỗ ợ ả ề ế ồ ề

ặ ể ủ ớ ả

ủ t nh t. Các ph ng pháp đi u ch ữ ế ấ ượ ử ụ ệ ươ ế ố ề ề ấ ươ M t trong nh ng đ c đi m c a l p v t lý đó là kh năng s d ng các ph ng ộ ậ th c đi u ch khác nhau trên các sóng mang c a OFDM và vi c mã hóa cho phép ề ứ đ m b o ch t l ế ng truy n d n vô tuy n t ẫ ả ả đó là: BPSK, QPSK, 16 QAM và m t cách tùy ch n, 64 QAM. ộ ọ

ị ự ờ ề ng theo đ ng xu ng. M t thi ế ị ầ ộ ự ế Các d li u truy n qua HYPERLAN 2 ch u s ghép kênh theo th i gian và s k t ữ ệ n i đ nh h t b đ u cu i thuê bao di đ ng liên ộ ướ ố ị l c v i m t đi m tuy c p c đ nh AP (Access Point) b i giao di n không gian. ộ ớ ạ ố ố ị ườ ậ ố ở ể ệ

108

ạ ậ ậ ể ệ ệ ạ ự t thi t l p m t s quy ho ch các t n s nh ạ ớ ạ ư ế ậ ể ạ đ ng trong m t vùng ph sóng. Hàm này g i là hàm l ọ ộ

ươ ự ộ ạ ứ ế ậ ng lân c n và duy t l ể ườ ế t c các ngu n tài nguyên vô tuy n trong môi tr ở ể ậ ự ả ậ ườ ể ớ ấ ẵ ỏ ấ ế ị ầ ế ị ầ ể t b đ u cu i đ ấ t l p đ ề ể ờ ế ố ớ ư ữ ế ạ ộ ằ

i các đi m truy c p. Ngoài ra, c th c hi n t Vi c truy c p vào m ng s đ ẽ ượ ư trong HYPERLAN 2 không c n thi ộ ự ế ầ ầ ố ng ng v i các tr m thu bào nh GSM. Các đi m truy c p t trong các m ng t ạ ậ ươ ứ ế cố (BTS) trong m ng GSM có 1 hàm tích h p cho phép s d ng phát vô tuy n gế ử ụ ợ aự các t n s m t cách t ầ ố ộ ủ ch n t n s linh ho t DFS (Dynamic Frequency Selection). ọ ầ ố Hàm DFS ho tạ ng th c sau: đi m truy c p nghe các đi m truy c p k bên cũng đ ng theo ph ậ ể ộ ệ ạ nh t i ồ ư ấ ả ậ t c các kênh đã s d ng b i các đi m truy c p khác. Đi m truy c p l a chon t ử ụ ấ ả ng nh nh t. Ngo i ra, trong m t kênh s n sàng có các nhi u v i môi tr ễ ộ ể HYPERLAN 2 còn có hàm chuy n giao (Handover) cung c p kh năng di chuy n ể ả c k t n i đ n các đi m truy cho các thi t b đ u cu i. Các thi ế ố ế ố ố ượ i s d ng di chuy n, các k t n i c p có t s tín hi u-t p âm cao nh t. Khi ng ế ố ườ ử ụ ệ ạ ể ỉ ố ậ ẫ ố t c thi đã đ c d i sang các đi m truy c p có tính năng truy n d n t ế ậ ậ ượ ượ t b đ u cu i di đ ng gi nh t. Thi nguyên k t n i v i m ng n u nh chúng ố ế ị ầ ấ v n n m trong vung ph sóng này. ủ ẫ • Bluetooth và Home RF

ẫ ề ề ế ự ẫ ắ ộ ự ứ ế ượ ừ ệ ố ỉ ớ c nghiên c u và vài mét đ n vài ơ ư c ợ h th ng Bluetooth và ố ệ ố ầ ầ Nhi u h th ng truy n d n vô tuy n c ly ng n v n đang đ ệ ố t b khác nhau trong m t c ly t phát tri n đ k t n i các thi ế ị ể ể ế ố cặ vài trăm mét. đây ch gi ch c ho i thi u s l ệ Ở ụ Home RF. Hai h th ng này ho t đ ng trong băng t n ISM xung quanh t n s ạ ộ 2.4 GHz.

ượ ự ế ấ ớ t b thông d ng b ng h ng ngo i. Kho ng cách truy n d ụ ữ ề ạ ả ệ ố ử ụ ằ ấ c dùng trong các tòa nhà và dành cho các tuy n có c ly thông tin Home RF đ i đa kho ng 300m v i công su t phát 100 mW. Còn Bluetooth dành cho thông t ả ố ự tính tin gi a các thi ồ ế ị kho ng vài ch c mét v i công su t phát 1 mW. Hai h th ng s d ng m t k ộ ỹ ớ ụ thu t nh y t n đ gi m nhi u b i các lò vi sóng. ể ả ả ầ ả ậ ễ ở

l p v t lý c a Bluetooth và Home RF nh sau: Các thông s k thu t chính ố ỹ ậ ở ớ ủ ư ậ

Bluetooth Home RF

2404 – 2478 MHz D i t n ả ầ ả ầ c) ể ướ ừ 2402 – 2480 MHz (D i t n có th thay đ i tùy t ng n ổ TDMA/TDD ng pháp truy c p/ghép TDMA/TDD ậ

ế GFSK 1 Mbit/s 2-FSK ho c 4-FSK ặ 1 ho c 2 Mbit/s Ph ươ kênh ng pháp đi u ch Ph ươ ề T c đ bit c s cho các burst ơ ở ố ộ ặ

109

ả ữ

1 MHz 64 kbit/s 721 Kbit/s Kho ng cách gi a các kênh Mã hóa tho iạ T c đ bit d li u ữ ệ ố ộ

Công su t phát 1 ho c 100 mW ấ ặ 1 MHz 32 kbit/s 800 ho c 1600 ặ Kbit/s 100 ho c 1 mW ặ

5.2.6. M ch vòng vô tuy n n i h t WLL (Wireless Local Loop) ộ ạ ế ạ

ng ộ ờ ị

ế ế ệ ộ ạ ạ ấ ạ ủ ự ế ự ệ ố ị ộ Ư ể ạ ể ấ ế ạ ầ i s d ng đ ng th i. Vi c s d ng băng t n th ệ ố ề ườ ử ụ ữ ồ

ấ ị ấ ầ ố ầ ả ầ ộ ặ M ch vòng vô tuy n n i h t là các m ng vô tuy n c đ nh cung c p vi c truy ạ ạ c p vô tuy n cho các m ng vi n thông công c ng. u đi m c a m ng WLL là ễ ậ d a trên s ti n tích, s linh ho t và s phát tri n m ng m t cách nhanh chóng. ộ ự ạ ự có th cung c p các t c đ bit đa d ng và Các h th ng vô tuy n băng t n r ố ộ ể pấ gi a 1,9 GHz cho nhi u ng ệ ử ụ ầ n ầ 64 Kbit/s). Để và 3,4 GHz cho phép cung c p d ch v t c đ bit th p (N l ộ ụ ố ấ cung c p d ch v t c đ bit c 2 Mbit/s c n tăng t n s trong băng lên 10,5 GHz ầ ỡ ụ ố ộ tế d i t n r ng h n t ho c 26 GHz. Đ truy c p v i t c đ bit c Gbit/s c n thi ơ ừ ỡ ớ ố ộ ậ ể iớ 40 GHz, th m chí 60 GHz. 28 GHz t ậ

ọ ạ ệ ố ộ ạ ế

ố ệ ượ ự ự ở ộ ạ ng đ i g n đây c a h th ng phân b đa đi m đa kênh MMDS ố ươ ệ ầ ố

Công ngh đ c l a ch n cho m ch vòng vô tuy n n i h t là h th ng phân b đa đi m n i h t LMDS (Local Multipoint Distribution System). LMDS là s m ể r ng t ể ố ủ ộ (Microwave or Multichannel Multipoint Distribution System). • H th ng MMDS ệ ố

ộ ệ ố ế ề ươ ướ ề ộ ấ ầ ố ề ử ụ ả ế c phát. MMDS là m t h th ng phát vô tuy n truy n hình, do đó ph ng th c truy n ề ứ ng truy n xu ng h d n là bán sóng công và ch cung c p đ ệ ng thuê bao. H ố ườ ỉ ẫ 2,4 GHz đ n 2,6 GHz. th ng này s d ng m t băng t n s khá h p 200 MHz t ố ừ ẹ ế ng truy n d n s kênh truy n hình. Đ i v i tín hi u H n ch này gi m dung l ệ ố ớ ề ẫ ố ượ ạ truy n hình băng thông 6 MHz, ch có 33 kênh có th đ ể ượ ề ỉ

ầ ố ượ ử ụ ủ ạ 50 đ n 60 km. Ngoài ra, các t n s này ít b nh h ừ ị ả ở ng suy gi m gây ra b i các ph n t ả ở ệ ố ề ả ự ng th c đi u ch ứ ế ầ ố n ờ ế ấ ặ ươ ộ 1 đ n 100 mW. ừ ế ấ

c s d ng trong m ng MMDS cho phép ph sóng các vùng v i ớ Các t n s đ ng b i các hi n ệ bán kình t ưở ế c và do đó đ m b o s ho t đ ng ạ ộ t ả ầ ử ướ ượ ế t x u. Các ph c a h th ng MMDS trong đi u ki n th i ti ề ệ ủ s d ng trong MMDS là QPSK, 16 QAM ho c 64 QAM. B khuy ch đ i công ử ụ ạ su t đ m b o công su t ra t ấ ả ả • H th ng LMDS ệ ố

ể ộ ộ ệ ố ướ i 20 GHz ph th c vào m i n ụ ộ ế ỗ ướ ể ệ ố ầ ố c. H th ng này cho phép thông t trong t t ữ ế ắ ế LMDS là m t h th ng thông tin vô tuy n băng r ng đi m – đa đi m có t n s ho t đ ng d ạ ộ tin song biên (2 biên) ti ng nói, d li u, internet và video. Các ch vi ữ ệ LMDS bao hàm ý nghĩa và các ng d ng c a h th ng: ụ ủ ệ ố ứ

110

ầ ố ử ụ ộ ệ ố ệ ố L (Local): h th ng LMDS là m t h th ng n i h t vì t n s s d ng, kho ng ả ộ ạ cách hay c ly truy n sóng b h n ch c ch c km. ế ỡ ụ ị ạ ự ề

ộ ệ ố ượ tr m thu phát vô tuy n t i s d ng, trong khi h ệ ng ng ướ ườ ử ụ c phát ượ ạ i c l M (Multipoint): LMDS là m t h th ng thông tin trong đó các tín hi u đ t ừ ạ là ph ế ớ ng th c truy n d n đi m – đi m. ẫ i nhi u ng ề ể ể ươ ứ ề

ề ệ ẫ ể ồ D (Distribution): H th ng này cho phép truy n d n các tín hi u có th đ ng ệ ố th i là tho i, d li u, internet ho c hình nh. ả ữ ệ ặ ạ ờ

ự ế ề ươ ề ế ề ả ơ M c dù các ph ặ ph ươ đ i t ổ ừ ng pháp đi u ch QPSK đ 64 Mbit/s đ n 8 Mbit/s và c ly thông tin trung bình t ế ng pháp đi u ch 16 QAM và 64 QAM đ ượ ố ừ ư c d ki n, nh ng ế c u tiên h n c . Các t c đ bit truy n thay ộ ượ ư ự 5 km đ n 6 km. ế

5.3. M t s v n đ c b n trong thi ộ ố ấ ề ơ ả ế ế t k các h th ng vô tuy n ệ ố ế

ế ế ệ ố ế t k h th ng máy thu–phát vô tuy n (transceiver), m t h ượ ố ế ổ ợ ố ề t s nh h ế ố ớ ế ự ả ưở ệ ộ ọ Khi phân tích và thi các tham s sau c n đ c quan tâm và tính toán: các tham s ty n tính, các tham ầ ố s v t p âm và các tham s v công su t hay các tham s phi tuy n. T h p các ố ố ề ạ ấ tham s này cho ta bi ng c a tín hi u và t p âm đ i v i tính năng ạ ủ ố c a h th ng. ủ ệ ố

ADC

Kênh

LPF

Amp.

Mixer

LO 2

DSP

BPF

BPF LNA BPF

LPF

Amp.

9 0°

ADC

Hình v 5.3.1 d ẽ ướ i đây trình bày s đ kh i c a m t h th ng vô tuy n. ố ủ ộ ệ ố ơ ồ ế

LO 1

Máy phát Máy thu

Hình 5.3.1: Ví d s đ kh i c a m t h th ng vô tuy n ế ộ ệ ố ụ ơ ồ ố ủ

ấ ế ủ ề ề c trình bày ế ủ c trình bày ế ồ ở ư ộ ứ ộ ậ ầ ế ủ ế ế ệ ố ặ ườ ị ạ ạ ệ ượ ủ ng này: h s t p âm c a máy thu, nhi ợ ệ ố ạ ườ ệ ạ ạ ệ ố ế ộ ộ ầ ạ ộ S suy hao c a tính hi u vô tuy n trong kênh và các v n đ v kênh vô tuy n đã ệ ự t ch c năng và nguyên lý ho t đ ng c a các đ ch ng 2. Chi ti ạ ộ ượ ứ ế ở ươ kh i trong máy phát và máy thu s đ ủ các ph n ti p theo c a ẽ ượ ố ế ầ ệ t máy phát nh m t ngu n phát tín hi u thi ng này. Trong ph n này, ta gi ch ả ươ t thu b i lý t ở ng. H n ch ch y u khi tín hi u thu y u là m c đ t p âm nhi ệ ưở i ta đ nh nghĩa ba thông s đ c tr ng ăngten và t o ra chính trong máy thu. Ng ư ộ t đ t p âm h th ng và đ cho hi n t ệ ộ ạ ng h p tín hi u thu và nhi u m nh h n ch là do máy nh y máy thu. Trong tr ạ ễ ộ phi tuy n nh các b khuy ch đ i, các b tr n t n, b thu có các ph n t ầ ử ế ư ế chuy n đ i t s . B tr n t n trong máy thu s tao ra các t n s m i có ng t ự ố ộ ộ ầ ể ầ ố ớ ổ ươ ẽ

111

ặ ể ệ ạ ỉ ố ẽ ả th ho c trong băng t n s d ng và do đó s làm suy gi m t s tín hi u-t p âm và do đó gi m đ nh y máy thu. ộ ầ ử ụ ạ ả

5.3.1. Nhi t đ t p âm h th ng và h s t p âm ệ ộ ạ ệ ố ạ ệ ố

t đ i t p âm c a h th ng đ u vào c a máy thu nh trong ệ ộ ạ ủ ệ ố ở ầ ủ ư Ta đ nh nghĩa nhi ị hình v sau: ẽ

ặ ẳ ẩ ầ M t ph ng chu n đ u vào

Máy thu

Hình 5.3.2: M t ph ng chu n cho vi c đ nh nghĩa các tham s c a t p âm ố ủ ạ ệ ị ẩ ặ ẳ

N = 0 2

akT 2

-23J.K-1 là h ng s Boltzmann

đây đ c coi nh là t p âm tr ng Gaussian đ ạ ắ ạ ư ượ ượ ặ ằ ấ ằ ư ậ ộ ể ạ ạ ậ ộ ệ ổ ị ả ử ạ ạ ộ ằ ậ ổ ưở ạ ở ả ộ ệ T p âm c đ c tr ng b i quá ở ở trình ng u nhiên Gaussian có tr trung bình b ng không và có m t đ ph công ổ ẫ 0/2 (W.Hz-1). Gi ờ s t p các t p âm (t p âm khí quy n, m t tr i, su t b ng N ặ ấ ủ t, th m chí m t đ ph công su t c a thiên hà) thu b i ăngten là t p âm nhi ng đ n tín chúng không ph i là m t h ng s không đ i. T p âm này nh h ế ả ố hi u theo cách c ng (AWGN: Additive White Gaussian Noise). Liên quan đ n ế ăngten ta có: PT (5.3.1)

v i k = 1,38 . 10 ớ ằ ố

t đ t p âm ăngten (K: Kelvin) Ta là nhi ệ ộ ạ

.0 BN

. BkT a

ng h p c ph i h p tr kháng trong m t băng ợ ăngten và máy thu đ ố ợ ộ i máy thu s là: ườ ệ ụ ở ẽ PT (5.3.2) Trong tr ượ thông hi u d ng c a t p âm, B. Công su t t ấ ớ ủ ạ =

P N ở ấ ạ

dBm

174

log

)

(

ề ượ ị ấ ở T p âm n n đ ạ nhi ẩ ệ ộ t đ chu n 290K, công su t t p âm n n bi u di n theo đ n v dBm s là: ề c đ nh nghĩa b i công su t này. Đ i v i m t ngu n t p âm ể ồ ạ ẽ ộ ơ ị PT (5.3.3)

ế ạ ộ ồ

Z 0

ộ ạ ệ ấ ố ớ ễ 10 B . ộ ăngten và m t máy thu có đ khuy ch đ i công rxNP và băng thông hi u d ng t p âm B (Hình 5.3.3), ụ đ u ra máy thu s là: Trong m t h th ng g m m t ộ ệ ố su t G, t p âm c a máy thu ủ ạ công su t t p âm n n ấ ạ ề ở ầ ẽ Máy thu

outNP

G,, B

Z 0

T s

Ngu n t p âm T ồ ạ ẳ ặ ẩ ầ M t ph ng chu n đ u vào

Hình 5.3.3: Ngu n t p âm ăngten và máy thu ồ ạ ở

112

P N

PBGkT a N

out

PT (5.3.4)

rxNP : t p âm c a chính máy thu. ủ

ạ

)

GkB

P N

T a

( TGkB a

T e

. TGkB s

=(cid:247)

out

P N GkB

(cid:246) (cid:230) PT (5.3.5) (cid:247) (cid:231) (cid:231) ł Ł

T e

P rxN GkB

nhi t đ t p âm hi u d ng. ệ ộ ạ ệ ụ V i ớ đư c g i là ợ ọ

T e

T s

T a máy thu.

đ c g i là nhi đ u vào ượ ọ ệ ộ ạ t đ t p âm c a h th ng chu n hóa ủ ệ ố ẩ ở ầ

ị ộ ố ộ ạ ố

ị thi ệ ố ạ đ u ra và công su t t p âm ả ấ ạ ồ ạ ế ằ ả

ẩ

Nrx

+= 1

PBGkT 0 BGkT 0

T e T 0

ễ 0T (th ườ ỉ ố ả ữ ầ ự ầ ạ ự (m i t ng ỗ ầ ứ ộ ố ự ) là h s t p âm F. H s t p âm F ệ ố ạ đ u ra c a ủ ở ầ t r ng ngu n t p âm đ u vào có ầ ự ể t đ t p âm chu n ệ ộ ạ c xem nh là s suy gi m t s tín hi u–t p âm (S/N) gi a đ u vào và đ u ra ệ ư + M t tham s khác xác đ nh m c đ t p âm gây ra trong 1 b n c c trong máy thu có th coi là m t b n c c ể đ c xác đ nh là t s gi a công su t ấ ở ầ ỉ ố ữ ượ b n c c ph n h i không nhi u v i gi ớ ồ ố nhi ng l y 290 K). H s t p âm F cũng có th ệ ố ạ ấ đ ượ c a b n c c. ủ ố ự PT (5.3.6)

FT (0 ầ

Te ồ

PT (5.3.7) Hay -

)1 ng h p m t máy thu g m n t ng (m i t ng coi là 1 b n c c) m c n i ắ ố ợ ư cợ 5.3.4, có th d dàng ch ra r ng h s t p âm c a h th ng đ

ỗ ầ ộ ố ự ủ ệ ố ệ ố ạ ể ễ ằ ỉ ế Trong tr ườ ti p nh hình ư tính theo công th c Friis: ứ

…

Z 0

…

T ng n ầ , , FTG e n T ng 1 ầ FTG e , , 1 T ng 2 ầ FTG e , 2

a Đ u vào ầ chu n hoá ẩ

Ngu n t p âm T ồ ạ

ệ ố ạ ắ ố ủ ầ ồ Hình 5.3.4: H s t p âm c a máy thu g m n t ng m c n i ti pế

113

,1=

). ế ạ ủ ầ ứ

t đ t p âm hi u d ng c a t ng th i. ệ ộ ạ ệ ụ ủ ầ ứ

iG : h s khuy ch đ i c a t ng th i ( ệ ố ieT , : nhi iF : h s t p âm c a t ng th i.

ệ ố ạ ủ ầ ứ

++ ...

= FF 1

...

F 2 G 1

F 1 n GGG 2

- - PT (5.3.8) -

Do đó nhi i d ng: ệ ộ ạ t đ t p âm hi u d ng có th vi ệ ụ t d ể ế ướ ạ

T e

ne , ...

T ủ GGG 2 n

T ệ ố ạ + 2, e G 1 LF =

ự ỉ ộ ố . Ngoài ra, d dàng ch ra r ng h s t p âm c a m t b n c c suy gi m b ng ằ ằ ả PT (5.3.9) = ++ T ... chính h s suy gi m L đó: e ễ ệ ố ả - PT (5.3.10)

R s

ể ự ế ế ệ ạ ớ t k các m c siêu cao t n tích h p, khó có th th c hi n và tính toán v i ng tính toán d a trên i ta th ườ ự ở ở Khi thi các t ng ph i h p tr kháng ố ợ ầ dòng đi n và đi n áp nh bi ệ ư ệ ầ ợ W50 . Khi đó ng ườ uể di n theo hình 5.3.5: ễ

2 NV

V in

outV

2 sV

2 Ni

Z in

B n c c ố ự không nhi uễ

ự ệ ạ ạ Hình 5.3.5: Mô hình hóa t p âm c a b n c c đ tính toán t p âm d a trên đi n áp ủ ố ự ể

ng h p này, b n c c có ngu n t p âm n i t Tr ợ ộ ạ ượ ộ c n i v i m t ố ớ ườ

Ni đ ệ ố ạ

NV và 2 i )(tVs

( V

)

( V

)

ng đ ng . H s t p âm khi đó ươ ươ ủ ạ ố ự ồ ạ ở sR c a ngu n phát t p âm t ồ c tính [Raz98]: đi n tr ệ đ ượ

+= 1

. iR Ns 2 s

. iR Ns kTR s

PT (5.3.11)

114

i ta ệ ố ạ ủ ấ ồ ộ ườ

Do đó, h s t p âm ph thu c duy nh t vào tr kháng c a ngu n hay ng th ụ ng nói là chu n hóa theo tr kháng ngu n ườ ẩ ở ồ ở sR .

ng t ố ế ự ứ nh công th c ư Tr ườ Friis, ng ươ i ta xác đ nh h s t p âm c a h th ng nh sau: ng h p h th ng t ng m c n i ti p (Hình 5.3.6), t ắ ầ ệ ố ạ ệ ố ị ủ ệ ố ợ ườ ư

R s

2NV

2inV

2outV

1outV

1NV

1inV

T ng 2 T ng 1 ầ

R L

2Ni

1Ni

2outR

1outR

2inR

1inR

ầ B n c c ố ự không nhi uễ B n c c ố ự không nhi uễ

i ti p

ố ế đ tính toán t p âm

)

kTR s

iR Ns

2 N

Hinh 5.3.6: Mô hình hóa c a hai b n c c m c n ố ự ủ ắ ể ạ

F total

2 ( V N kTR s

( iRV out 1 2 Av 1

1 kTR s

1 R in 1 +

R 1 in

R s

PT (5.3.12) (cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) ł Ł

R in

R s

out 1

ồ = ầ c tính theo: T ng quát hóa, cho h th ng g m M t ng m c n i ti p và gi a các t ng ph i ố ầ ổ = ... h p tr kháng ở ợ ữ , h s t p âm đ ượ ố ế ệ ố ạ ắ R L ệ ố = R R in 1

++ ...

total

F 1

1 Av

...

- - PT (5.3.13)

F 2 2 Av 1

2 Av 1

2 M ( ẩ

đây, t ủ ồ

F M 2 Av 2 c chu n hóa theo ngu n phát ượ ệ ố ạ ) đ i di n cho đ khuy ch đ i đi n áp c a b n c c không ạ ạ

ầ ế ự ủ ệ ệ ộ ố t c các h s t p âm c a các t ng đ ấ ả = iAvi ( Ở sR và i.ả t

5.3.2. Đ nh y thu ộ ạ

ạ ủ ể ở ầ ấ ố ạ i thi u ấ ị ề

Đ nh y c a máy thu là công su t t ộ m c t s sóng mang-t p âm (C/N) nh t đ nh ạ ứ ỉ ố s tín hi n-t p âm (S/N hay SNR: Signal-to-N ệ ạ ố i bit BER (Bit Error Rate) khi ph t s l ỉ ố ỗ ộ đ u vào máy thu cho phép đ t m t ặ ỉ i đi u ch ho c t đ u vào b gi ế ở ầ oise Ratio) ứ đ u ra v i m t m c ộ ớ c l a ch n. Hay ng th c đi u ch đ ọ ề ộ ả ở ầ ế ượ ự ươ ứ

115

ệ ộ ỏ c. nói cách khác đ nh y c a máy thu đ ạ ủ mà h th ng có th thu đ ể ị c v i m t t s tín hi u- nhi u ch p nh n đ ệ c xác đ nh là m c tín hi u thu nh nh t ấ ấ ượ ộ ỉ ố ậ ượ ượ ớ ệ ố ứ ễ

Đ tính toán đ nh y thu, theo đ nh nghĩa h s t p âm, ta có: ể ạ ộ

out

PT (5.3.14) ị SNR SNR

RS đ

ệ ệ ệ ệ ố ạ /. P sig SNR out đ u vào. ở ầ đ u ra. ở ầ ơ ệ ị ở ồ t đ phòng, P nhi Trong đó: SNRin: t s tín hi u- t p âm ạ ỉ ố SNRout: t s tín hi u- t p âm ạ ỉ ố Psig.: công su t tín hi u vào trên 1 đ n v băng thông (1 Hz). PRS: công su t t p âm gây ra b i đi n tr ngu n trên 1 Hz. ở c tính nh sau: Ở ệ ộ ấ ấ ạ ượ ư

(

dBm

)

174

dBm

PRS

kT 0

PT (5.3.15)

. SNR

P sig

. FP RS

out

PT (5.3.16) Do đó:

Khi xét trên toàn b băng thông B, ta có: ộ

B . .

total

out

PT (5.3.17)

P sig ự ể đ u ra m t t s tín hi u-t p âm nh t đ nh. ả ở ầ

FP SNR . . RS ộ ạ ộ ỉ ố

ng trình PT (5.3.17) d đoán đ nh y thu là m c tín hi u t i thi u đ a vào ư ệ ố ươ ứ ệ ạ ấ ị Ph máy thu mà v n đ m b o ẫ ả

(

dBm

)

(

)

SNR

(

)

log

P in

P RS

min

Bi u di n b ng đ n v dBm, ta có: ơ ể ễ ằ ị PT (5.3.18)

uầ vào t

( dBF dBm inP là công su t tín hi u đ

SNR và min

min

đây, i thi u đ đ t đ ệ ấ ố c t s ể ạ ượ ỉ ố ể

Ở B là băng thông (Hz).

174

++ F

log

SNR

min

V y:ậ PT (5.3.19)

ươ ở ế ổ ợ ủ ả ạ ươ ề ế

min

B đ ộ ủ ạ ệ

ng trình PT (5.3.19) là t ng c a t p v ph i c a ph ủ ạ ả ủ ấ ng g i là t p âm n n. Ngo i ra ta còn th y ọ ườ ng trình PT (5.3.19) không ph thu c vào đ khuy ch đ i c a h th ng và ộ ụ c tính c a băng thông hi u d ng c a t p âm máy thu. ụ ủ ấ đ c tr ng tuy n c a b l c trung t n (b l c có băng thông h p nh t ầ ạ ủ ệ ố ượ ẹ ộ ọ ộ ọ ủ ư i đi u ch ). Ba thành ph n đ u tiên ầ ầ âm tích h p c a h th ng và th ệ ố ph inP là m t hàm ộ toán t ừ ặ c khi gi tr ướ ế ế ề ả

t đ c a ngu n t p âm không ph i là t đ t p âm ệ ộ ủ c trên nhi Khi nhi ăngten khác T0), đ nh y thu đ ệ ộ ạ TS. ồ ạ ạ ộ T0 (ví d nh nhi ả ư ụ t đ t p âm c a h th ng ủ ệ ố ệ ộ ạ ượ

116

5.3.3. Các hi n t ng phi tuy n và các tham s đ c tr ng t ng ng ệ ượ ố ặ ư ế ươ ứ

5.3.3.1. Các hi n t ệ ượ ng phi tuy n ế

ủ ế ầ c bi u di n là m t s ễ ể ộ ự M t h th ng là tuy n tính n u đ u ra c a nó có th đ ể ượ k t h p tuy n tính c a các đáp ng xung c a các đ u vào. ộ ệ ố ế ợ ế ủ ứ ủ ế ầ

Ví d : ụ là 2 đ u vào ầ

in VV , in V out V ,

out

t )(

ng ng. là 2 đ u ra t ầ ươ ứ

bV in

aV in 1

là thì đ u ra t ầ ươ ng ng s ứ ẽ

t )(

out

Khi đó, n u đ u vào là: aV ầ t )( ế bV . Trong đó a, b là các h ng s . ố ằ

B t kỳ h th ng nào không th a mãn đi u ki n này là h th ng phi tuy n. ệ ố ệ ố ế ệ ề ấ ỏ

ế tuy n tính và phi tuy n. Các ph n t ầ ử ế ẽ ư ẽ ầ ử ệ ố ứ phi tuy n s gây ra các hi n t ổ ặ ẽ ế ế ả ệ ố ư ệ ượ ế ị ể ferrit… Ngoài ra, hi n t ế ạ ặ ậ ệ ừ ế ị t b tuy n tính do vi c gi đây ta ch đ c p đ n m t s thông s ế ế ỉ ề ậ ệ ộ ố ộ ế ầ ả ị ệ ự ệ Nh s trình bày trong các ph n sau, máy phát và máy thu vô tuy n có ch a các ầ ệ ượ ph n t ng ế làm suy gi m các tính năng c a h th ng ho c s thay đ i các tham s nào đó ủ ố c a h th ng (đ khuy ch đ i c a máy thu…) ho c t o ra các thành ph n tín ủ ặ ạ ầ ạ ủ ộ ự tích c c ng này x y ra trong các ph n t hi u kí sinh nh các hài… . Hi n t ả ầ ử ệ t b tích c c nh b chuy n m ch, b tr n nh transistor, diode…; trong các thi ộ ộ ạ ư ộ ự ư ng t n, b khuy ch đ i…; ho c trong các v t li u t ệ ượ ầ phi tuy n cũng có th g p ph i trong các thi ớ ạ i h n ể ặ ố băng t n làm cho các tín hi u b méo. Ở chính và các phép tính th c hi n áp d ng cho máy phát, máy thu và trong bât kỳ ụ h th ng phi tuy n nào. ệ ố ế

ng s d ng hàm truy n đ t b ng đi n áp c a các h th ng phi ử ụ ườ ệ ạ ằ ể i ta th ậ ườ ế ề ơ ệ ậ ỏ Ng ủ ệ ố đư c ợ đ n gi n: tuy n b c 3 và b qua các b c cao h n đ cho vi c tính toán ả ơ

t )(

out

tV )( in 1

2 tV )( in 2

3 tV )( in 3

PT (5.3.20)

ủ ệ ố ế ệ ệ là đ i di n cho b khuy ch đ i tuy n tính đi n áp c a h th ng. Trong đó: Vout(t) là đi n áp đ u ra c a h th ng phi tuy n. ầ Vin(t) là đi n áp đ u vào. ầ ạ ế ộ ủ ệ ố ệ ệ ế ạ

5.3.3.1.1. Hài (Harmonic)

ầ ử

ặ

ho c m t ộ h th ng phi tuy n, ế ư ầ ng xu t hi n các thành ph n t n s là s nguyên l n ố

ộ ệ ố ệ ủ ệ ố ầ ầ ố : ộ ph n t N u m t tín hi u hình sin đ a vào m t ế đ u ra c a h th ng th ệ ở ầ c a t n s đ u vào. Gi ầ ủ ầ ố ầ ấ ườ s tín hi u đ u vào ệ ả ử

cos

)( tV in

PT (5.3.21)

117

cos

Vout

(

)

(

cos

w 2

cos

w 3cos

A 2 2

A 3 4

Khi đó tín hi u đ u ra: ệ ầ

cos

w 2

w 3cos

Vout

A 3 4

A 2 2

A 3 4

(cid:246) (cid:230) PT (5.3.22) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) ł Ł

a 3

cos

3 A 3 4

(cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) Trong bi u th c ể ứ PT (5.3.22), thành ph n ầ có cùng t n sầ ố (cid:247) (cid:231) ł Ł

ượ ọ ầ c g i là thành ph n c b n (fundamental) và các thành ph n ầ ơ ả v i tín hi u vào đ ệ ớ b c cao h n g i là các hài (harmonics). ơ ậ ọ

v i ậ v i bi u th c PT (5.3.22) ta th y biên đ c a hài b c n t l ứ ừ ể ấ ỉ ệ ớ Am (m > n). V i giá tr ng khác t l ộ ủ ị A nh , ta có th coi hài b c ỉ ệ ớ An và các ậ n t lỉ ệ ể ớ ỏ Cũng t đ i l ạ ượ v i ớ An.

5.3.3.1.2. Đi m nén 1 dB ể

ố ặ ư ầ ạ ộ ộ ố ạ t trong m t m ch hay trong m t h ế ề ở ặ ầ ữ ế ầ ệ ố ộ ặ ể ị ế ề ạ ộ ệ M t trong nh ng thông s đ c tr ng c n thi ế th ng phi tuy n, đó là méo biên đ gây ra b i đ c tính truy n đ t không tuy n tính. Trong h u h t các m ch ho c các h th ng, tín hi u đ u ra có th b bão hòa tùy theo m c biên đ tín hi u đ u vào. ứ ề ầ ộ

. Và ta th y: ấ

a a

3 4

T bi u th c ừ ể ứ PT (5.3.22) ta th y r ng thành ph n chính c a tín hi u đ u ra có ấ ằ ủ ệ ầ ầ ø Ø œ Œ biên đ ộ ß º

<œ

>a 3

3 4 3 4

a a a a

(cid:236) ø Ø n uế (cid:239) Œ PT (5.3.23) (cid:239) ß º (cid:237) ø Ø (cid:239) n uế Œ (cid:239) ß º (cid:238)

và có đ khuy ch đ i gi m khi công su t đ u vào tăng. Ng ấ ầ ườ ả ộ

>œ ạ ế

0 i ta ng này là nén đ khuy ch đ i (gain compression) ho c s bão hòa ạ i ta đ nh nghĩa công su t nén 1 dB đ u ra.

Đ khuy ch đ i tín hi u t n s c tính b i: ệ ở ầ ố c b n đ ơ ả ượ ế ạ ộ ở

3 A

log

G fond

3 4 A

3 4

(cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) (cid:246) (cid:230) PT (5.3.24) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) ł Ł (cid:247) (cid:231) ł Ł

118

c đ nh nghĩa b i: Đ khuy ch đ i tuy n tính (đ n v dB) đ ế ơ ị ế ạ ộ ở

log

G 0

PT (5.3.25) ượ ị A 1 A

comp

ộ ế ượ PT (5.3.26) - Đ khuy ch đ i nén 1 dB đ ạ G c xác đ nh b i: ị ở 10 G dB

out

1dBm

compP

ệ ở ầ ế đ u vào gây ra đ khuy ch ứ ộ ị V y đi m nén 1 dB đ ậ đ i truy n tính hay khuy ch đ i tín hi u nh gi m 1 dB (Hình 5.3.7). ạ c xác đ nh là m c tín hi u ượ ệ ế ỏ ả ể ế ạ

P ird Intercept Point ) 3 (Th in

5.3.3.2.Đi m ch n b c 3 - IP ể ặ ậ

t )(

ho c h th ng phi tuy n trên, nh ng tín hi u đ y vào cũng v i ph n t ớ ư ệ ầ Bây gi là t Hình 5.3.7: Đi m nén 1 dB ể ặ ệ ố ầ ử ế h p c a hai sóng mang hình sin: ờ ổ ợ ủ

V =

)( t

in A

in t

)( t

1 cos cos

)

(

)

(

) 3

tV )( in V in V in đở ầu ra c a h th ng, ta có: ủ ệ ố ( a w

PT (5.3.27)

cos

+ At 1 2

A 1

tVout )(

A 1

+ At 2 1

A 1

Khi đó =

w 2

+ At 2 1 w 2

)

+(cid:247)

cos

A 1

+ At 2

A 1

A 2

cos 2

(cid:246) (cid:230) (cid:231) ł Ł

w cos(

t )

w cos(

t )

t 1

( Vout t )( 1

+(cid:247)

AA 2 1

3 A 1

cos 4

cos 2 w 3cos 4

cos

cos(

w 2

) t

cos(

w 2

) t

+œ

2 AA 1 2

+œ

w 3 cos 3 A 2 4

w 3cos 4

3 2

3 4

(cid:236) Ø - (cid:246) (cid:230) (cid:231) (cid:237) Œ ł Ł º (cid:238) ø (cid:246) (cid:230) ø Ø - (cid:247) (cid:231) Œ ß º ł Ł ß

(

)

(

)

cos

w 2

cos

w 2

cos

2 AA 2 1

t 1

3 2

3 4

(cid:252) ø Ø PT (5.3.28) - (cid:253) œ Œ ß º (cid:254)

119

w ở

i ắ ế ạ PT (5.3.28), ta th y biên đ c a tín hi u v i t n s ộ ủ ệ ấ ớ ầ ố 2 B ng cách s p x p l ằ đ u ra là: ầ

(

)

Atotal

A 1

3 A 1

2 AA 1 2

w , 2

3 4

3 2

PT (5.3.29)

ườ ể ệ ng h p này ta có th xem nh m t tín hi u nhi u ệ t n s ễ ở ầ ố ộ ả ư ộ ữ ợ ể ệ ằ ả biên Trong tr ế đ ộ A2 l n có th làm suy gi m tín hi u h u ích b ng vi c làm gi m đ khuy ch ớ đ i.ạ

ứ ừ ể ệ ầ ấ ầ ấ ề ậ ầ ơ ả ả ử ế ầ ỉ ế ầ ầ ọ bi u th c PT(5.3.28) ta còn th y s xu t hi n các thành ph n không Cũng t ự ộ s ta không đ c p đ n các thành ph n m t ph i là các hài (harmonics). Gi ế ả chi u và các hài, ch quan tâm đ n thành ph n c b n (hay thành ph n chính) và ề i (các thành ph n này g i là thành ph n “bi n đi u” các thành ph n còn l ệ ầ ạ t t (intermodulation), hay vi ế ắ

Các thành ph n c b n t n s t là IM). Ta có: w và : ầ ơ ả ở ầ ố 1

a 3

2 a 3

cos

t 1

A 2

3 A 1 3 4

2 AA 2 1 2

3 A 2 3 4

2 AA 1 2 2

(cid:246) (cid:230) (cid:246) (cid:230) PT (5.3.30) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) A 11 (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) ł Ł ł Ł

Các thành ph n IM: ầ

(

)

(

cos

AA 1 2

a 3

– - t n s : : Ở ầ ố

(

)

(

w 2

cos

w 2

cos

w 12

2 AA 1 2 4

a 3

PT (5.3.31) – - t n s : : Ở ầ ố

(

)

(

w 2

cos

w 2

cos

w 22

2 AA 2 1 4

– - t n s : : Ở ầ ố

w 12

w 22

Tí hi u h u ích ệ ữ

- - và ấ ể ầ ằ t n s ố ầ ở ầ ầ ầ ố ơ ả ự có th g n b ng ho c Ta th y các thành ph n ặ trùng v i thành ph n t n s c b n và gây méo tín hi u khi s khác nhau v t n ề ầ ớ w và s gi a ố ữ ệ w nh . Minh h a nh trong hình v 5.3.8. ư ẽ ỏ ọ

Ph n t hay h ệ ầ ử th ng phi tuy n ế ố

D D

f w

w

f w

w 12

w 2

w 22

sig Hình 5.3.8: Gây méo tín hi u b i IM

- ệ ở

120

w và ầ ử ặ ệ ố ho c h th ng

sig

T hình v ta quan sát th y r ng, v i hai nhi u ấ ằ ừ ẽ ớ cách t n sầ ố D t là và c a tín hi u thu ủ ệ l n l ầ ượ

•

- (IM3) trong băng t n c a tín ệ ấ t n s ầ ở ầ ố ầ ủ t n s ễ ở ầ ố 1 f , sau khi qua ph n t w 22 phi tuy n xu t hi n thành ph n ế hi u thu. ệ

phi tuy n IP3 đ i v i m t ph n t ố ớ ộ ầ ử ế

ệ ượ ộ ế ạ i ta đ nh nghĩa ng nó, ng ệ ộ ế ủ ườ ế ị Hi n t các tính năng c a m t máy thu vô tuy n. Đ đ nh h ng g i là đi m ch n phi tuy n b c 3 (IP m t đ i l ướ 3). ng bi n đi u IM là m t trong nh ng nguyên nhân chính làm h n ch ữ ể ị ậ ộ ạ ượ ể ế ặ ọ

(dB)

out

OIP 3

Thành ph n ầ c b n ơ ả

Thành ph n b c 3 ầ

ậ

IM 3

(dB)

IIP 3

1 1

1 3

ầ ầ ử phi tuy n là hai nhi u có cùng biên đ ( ễ ế ứ ấ ằ đ u ra cũng tăng theo t l ộ A1= A2=A). T cácừ ộ A c a tín ủ ỉ ệ ộ ủ ể ệ Khi đ u vào ph n t bi u th c PT (5.3.30) và PT (5.3.31) ta nh n th y r ng, khi biên đ hi u vào tăng, biên đ c a tín hi u thu n v i ậ t n s c b n ệ ở ầ ố ơ ả ở ầ ỉ ệ ớ A3. v i ớ A, trong khi biên đ c a các IM tăng t l ộ ủ ậ

Hình 5.3.9: Xác đ nh IP ị ằ b ng đ th ồ ị 3

121

3(IIP3: Input IP3) đ ứ

ệ ố ở ầ ị ượ đ u ra h th ng các m c tín hi u t ệ ươ ươ ta tìm m i liên h gi a IP ờ ậ ng đ ố

Đi m IP 3 ể đ u vào t o ra ở ầ ph n t n s c b n và thành ph n b c 3. Bây gi ầ ầ ố ơ ả a các h s hay h th ng phi tuy n. đ u vào h th ng IPP ở ầ ệ ố ạ ầ ạ ủ ệ c xác đ nh là m c tín hi u ứ ng đ i v i thành ố ớ 3 và ệ ữ ế trong hàm tuy n đ t c a ph n t ề ầ ử ệ ố ệ ố i

thi t i bi u th c PT (5.3.28) ta đ c: V i gi ớ ả ế A1= A2=A, vi t l ế ạ ứ ể ượ

2 AA

cos

2 AA

cos

t 1

9 4

(cid:246) (cid:230) (cid:246) (cid:230) (cid:247) (cid:231) (cid:247) (cid:231) ł Ł ł Ł 9 a = )( tVout 4

(

)

(

cos

w 2

cos

w 2

...

3 4

PT (5.3.32) - -

> >

Aa 9

PT (5.3.33) Gi thi t r ng: ả ế ằ

1,w

và ộ ể ầ ầ t n s ệ ở ầ ố - - , t n s ở ầ ố Khi đó biên đ tín hi w 12 u vào đ đ u ra các thành ph n tín hi u ệ w 22

IIP 3

3 IIP 3

3 4

có cùng biên b là:ộ = a PT (5.3.34)

IIPA là IP3

đây, đ u vào. ở ở ầ

IIPA

a a

3 4

PT (5.3.35) Do đó:

ệ ượ ưở ặ c khi ng Đi m IP ể tr ướ ng t 3 là đi m “t ể ượ i ta có th đ t t ể ạ ớ ườ ng” vì hi n t ề x y ra ng nén ho c bão hòa luôn t ự ả t thi i. Đi u này không cho phép th a mãn gi ế ả ỏ

ủ ữ ấ PT (5.3.33). Ph ệ 5.3.9) v i tín hi u có biên đ nh sau đó th c hi n vi c n i suy tuy n tính. ớ ng pháp đo h u hi u nh t là đo các đ c tính c a hình trên (hình ệ ặ ệ ộ ươ ệ ự ế ộ ỏ

3 N u nh ta bi t IP ở ầ ế đ i), ta có th tính đ ượ ể ạ

ư ự ế ộ đ u vào ho c đ u ra (s khác nhau chính là đ khuy ch ế ầ c biên đ c a các thành ph n IM ặ ộ ủ ầ

inA12

là biên đ c a hai tín hi u đ u vào G i ọ ộ ủ ệ ầ

outA12

là biên đ c a các thành ph n t n s c b n đ u ra. ầ ầ ố ơ ả ở ầ ộ ủ

IMA

out

là biên đ các tành ph n IM đ u ra. ầ ộ ở ầ

A 12

out

Khi đó:

A 12 A

4 3

1 3 A 12

out

3 A 12

3 4

PT (5.3.36)

122

K t h p ph ng trình PT (5.3.34) và PT (5.3.36) ta có: ế ợ ươ

2 IIP 3

out

A A

2 12

out

PT (5.3.37)

log

A 12

out

2 A 12

out

2 IIP 3

Vì v y:ậ PT (5.3.38) -

N u bi u di n theo công su t, ta có: ể ế ễ ấ

P IM

P 12

out

P 2 12

out

P IIP 3

PT (5.3.39) -

Ho c: ặ

(

)

P 12

out

P 12

+ PP 12

IIP 3

out

1 2

1 D= 2

PT (5.3.40) -

( dBP

)

P 12

out P IM

out

- D . V i ớ

3 và biên đ các thành ph n IM

3 nh sau: ư

Tóm l i, m i liên quan gi a IP ạ ữ ố ầ ộ

)

(

dBm

)

(

dBm

)

P 12

P IM out 3

dBP ( 2

D PT (5.3.41)

c bi u di n theo hình sau: M i liên h này có th đ ệ ể ượ ố ễ ể

PD

w 12

w 2

w 22 2

1 1 Hình 5.3.10: M i liên h gi a IP ố

- - ệ ữ và IM 3

3 đ ệ ể ả

3 đ ộ

ng, IP ượ ở ầ ủ ệ c xác đ nh ễ ượ ượ ớ đ u vào c a máy thu đ cho vi c so sánh v i ể ườ c xác ộ ủ ệ đ u ra đ đ m b o vi c so sánh gi a thành ph n méo và biên đ tín hi u ữ ở ầ ị c d dàng, trong khi đ i v i máy phát IP ệ ố ớ ầ Thông th biên đ c a tín hi u thu đ đ nh ả ị phát.

123

•

IP3 v i nhi u ph n t ề ầ ử ớ phi tuy n m c n i ti p ắ ố ế ế

T ng 1

ầ

T ng 2 ầ )( t

t )(

Vout

)(tVin

1,3

2,3

IIPA ệ ố

IIPA ầ

ộ ệ ố ầ ử ố ế phi tuy n m c n i ti p. ề ế phi tuy n m c n i ti p. Trong m t h th ng có th có hai hay nhi u ph n t ể Hình 5.3.11 minh h a m t h th ng g m hai ph n t ầ ử ộ ệ ố ắ ắ ố ế ế ọ ồ

3 t ng và IP

ế ắ ố ồ

cos

+ At

cos

Hình 5.3.11: H th ng g m hai t ng phi tuy n m c n i ti pế ẽ ầ ố ổ ầ 3 c a t ng t ng hay t ng ph n ủ ừ ừ ệ ữ Sau đây ra s tìm m i liên h gi a IP .ử t

)( tVin

Gi thi t tín hi u đ c đ a vào h th ng trên. ả ế ệ ượ ư ệ ố

Ở ầ đ u ra c a t ng 1 ta có: ủ ầ

2 tV )( in 2

3 tV )( in 3

V tV )( out in 1 đ u ra c a t ng th 2 ta có: ủ ầ

PT (5.3.42)

t )( ứ =

t )(

out

V 1

out

V 2

2 out

V 3

Ở ầ PT (5.3.43)

3 out c:

Khi ch xét đ n các thành ph n b c 1 và b c 3 ta đ ế ậ ậ ầ ỉ ượ

)

t )(

( A

cos

3 1

a 1

3 4

3 2

(cid:246) (cid:230) · (cid:247) (cid:231) ł Ł

Vout [

(

)

]

)

w 2

cos

( cos

w 2

...

PT (5.3.44) - - ·

T bi u th c trên ta tính đ c IP đ u vào : ừ ể ứ ượ ở ầ

IIPA

1 +

a 2

3 1

PT (5.3.45)

a 2

a 3

3 1

a 1

2 1

ể ươ ặ ứ PT (5.3.45) có th d ấ ủ ộ ấ ủ ể ự ớ ự ị ng ho c âm, do đó ta có ị m u s s cho m t giá tr ườ ng i m u s đ u l y giá tr tuy t đ i, khi đó ễ ướ ệ ố ầ ị D u c a m u s c a bi u th c ể ẫ ố ủ th l a ch n các giá tr và d u c a các thành ph n ị ọ IP3 l n. Tuy nhiên th c t ự ế h p x u nh t là ba thành ph n d ấ ấ ợ bình ph ầ ở ẫ ố ẽ không d dàng l a ch n các giá tr trên. Ta xét tr ọ ố ề ấ ượ : c ẫ ng và ngh ch đ o PT(5.3.45) ta đ ả ươ ị

2 b

3 4

b 11

1 2 IIP

2 IIP

1 2 A IIP 3

1,3

2,3

PT (5.3.46)

124

IIPA

1,3

2,3

t Trong đó và đ u vào c a t ng th nh t và ứ ở ầ ủ ầ ứ ấ

2 b

ng ng là các IP b ươ a 3 t ng th 2. ầ ứ Thành ph n ầ là k t qu c a vi c tr n gi a thành ph n tín ộ ả ủ ữ ệ ế ầ

1,w

ở các t n s ầ ố v i các thành ph n tín hi u có biên đ ầ ệ ớ ộ ệ

các t n s và . ở ầ ố 1 hi u có biên đ ộ 1 22

k t qu trên ta th y, khi ứ ấ ấ

IIPA gi m b i t ng th nh t có Cũng t ở ầ đ khuy ch đ i l n d n đ n tín hi u đ u vào t ng th hai cũng l n và do đó ầ ộ thành ph n IMầ

ừ ế ế tăng, giá tr ị ầ ệ ả ứ ế ớ ả ạ ớ ẫ 3 l n h n. ớ ơ

2 1

t n s ệ ử ụ và ệ ở ầ ố ộ ọ ể b suy gi m, do đó ta có th lo i b thành ph n th 2 trong bi u ể ạ ỏ ầ ầ ứ ả ị Trong m t máy thu, do vi c s d ng các b l c, các thành ph n tín hi u ộ 22w 12w th c trên, và ta có: ứ

1 2 IIP

2 IIP

1 2 A IIP 3

1,3

2,3

PT (5.3.47) »

2 1

ộ ệ ố ầ ử ế phi tuy n T ng quát hoá công th c trên đ i v i m t h th ng có trên 2 ph n t ố ớ m c n i ti p, ta đ ổ ắ ố ế

...

1 2 IIP

2 IIP

2 1 2 A IIP

PT (5.3.48) »

1,3

2,3

3,3

ứ ượ : c 1 2 A IIP 3

2 IIPA

3,3

là IP3 đ u vào cho t ng th 3. ứ ầ ầ

3 theo dBm đ i v i h th ng g m 2 ph n t ứ

ố ớ ệ ố ầ ử ố ế phi tuy n m c n i ti p, ế ắ ồ [Bau02]: i ta có th s d ng công th c Norton Đ tính IP ể ng ườ ể ử ụ

2,3

log

P OIP

P OIP ,3

total

2,3

1 G 2

P OIP P OIP

1,3

. ø Ø PT (5.3.49) - œ Œ œ Œ ß º

ắ ầ ồ Đ i v i h th ng g m h n 2 t ng m c n i ti p, ta ch vi c tính cho 2 t ng đ u ầ ố ớ ệ ố i tính cho t ng ti p theo và c liên t c cho đ n h t. r i k t qu l ồ ế ố ế ứ ỉ ệ ế ầ ế ả ạ ơ ầ ụ ế

5.3.3.3. D i đ ng SFDR (Spurious Free Dynamic Range) ả ộ

125

c Công su t đ ấ ượ quy v đ u vào ề ầ

ỉ ố ữ ệ ố c t ị ứ ả ộ ấ ệ ứ ấ ề ế ế ế ệ ệ ỏ i đa mà h th ng ệ ố c xác đ nh là t s gi a m c tín hi u đ u vào t D i đ ng đ ầ ượ ệ ạ ạ ượ ỉ s tín hi u-t p c và m c tín hi u nh nh t cho phép đ t đ ch p nh n đ ố ỏ ượ ậ ứ i đi u ch . Trong thông tin vô tuy n, m c đ u vào c a b gi âm mong mu n ủ ộ ả ố ở ầ c tính t i đa đ tín hi u t ấ các đ c tính bi n đi u và m c tín hi u nh nh t ượ ệ ố ứ ặ ừ đ nh y thu. c xác đ nh t đ ạ ừ ộ ị ượ

in,max

SFDR

Đ nh y thu

ộ ạ

T p âm quy v đ u vào

ề ầ

ạ

w

w 2

1 Hình 5.3.12: Đ nh nghĩa d i đ ng SFDR

w 1 ị

2 ả ộ

ứ ấ ượ ư ứ ầ ị c xác đ nh nh là m c tín hi u đ u vào trong ệ ở ầ t n ệ ứ – đây m c tín hi u l n nh t đ Ở m t quá trình th nghi m 2 sóng mang, và trong quá trình này m c tín hi u ử ộ w không v s ố ề ệ ớ ệ t quá t p âm n n nh hình v (Hình 5.3.12). ượ ư ẽ ạ

3 và IM3 như

ng trình PT (5.3.39), ta có th vi t l i m i liên h gi a IP ươ ể ế ạ ệ ữ ố T ph ừ sau :

P out

out

P in

IIP 3

- PT (5.3.50)

IMP

out

là công su t đ u ra c a các thành ph n IM đây Ở ấ ở ầ ủ ầ

ng đ u vào nh sau : Do đó, ta có th bi u di n các đ i l ể ể ạ ượ ễ ở ầ ư

-+ PGP in

P in

IIP 3

- - PT (5.3.51)

Trong đó : G(dB) là đ khuy ch đ i c a h th ng. ạ ủ ệ ố ế ộ

IMP

là công su t đ u vào chu n c a các thành ph n IM ẩ ủ ấ ầ ầ

P IM

P IP 3

P in

Do đó: PT (5.3.52)

126

3 quy v đ u vào, ề ầ

IMP

, ầ

]

174

dBF (

)

log

P IIP 3

P in

max

P IIP 3 3

M c đ u vào t ể ứ ầ b ng v i m c đ t p âm n n quy v đ u vào là ớ ằ + i đa đ cho biên đ các thành ph n IM ộ ề ầ + ố ứ ộ ạ + ề [ -+ PT (5.3.53)

(

)

3 c coi nh là đ nh y thu là ấ ượ ộ +

log

174

dBFB

NS /

)

(

min

ứ ộ ệ ỏ ạ PT (5.3.54) M c đ tín hi u đ u vào nh nh t đ ầ -= ư +

max

min

(

inP +

inP , do đó : ] )

và ả ộ ữ ự

174

dBF (

)

log

P IIP 3

SFDR

S N

min

- - D i đ ng SFDR là s khác nhau gi a [ 2 (cid:246) (cid:230) PT (5.3.55) - (cid:247) (cid:231) ł Ł

ế ậ ề ế ấ ằ ả đ u vào c a b gi Ta th y r ng d i đ ng SFDR liên quan đ n nhi u tham s và thi ả ộ h đ n gi n gi a h s t p âm, IP ữ ệ ố ạ ệ ơ hi u- t p âm t i thi u yêu c u ầ ở ầ ể ố ạ ệ t l p m t liên ộ ố 3 và băng thông c a t p âm cũng nh t s tín ủ ạ ư ỉ ố i đi u ch . ế ề ủ ộ ả

5.4. Ki n trúc các h th ng vô tuy n ệ ố ế ế

5.4.1. H th ng phát vô tuy n ế ệ ố

5.4.1.1. Gi i thi u chung ớ ệ

ệ ế ệ ự ế ế ầ c khi đ a ra ăngten đ phát đi v i đi u ki n không đ ư ướ ề ớ ể ề ộ ố ườ c ki m ch ng b i nhi u y u t ế ợ ng c a tín hi u phát đ ấ ượ ượ ể ế ợ ứ ệ ầ ượ ề ủ ộ ề ệ ể ở Máy phát vô tuy n th c hi n vi c đi u ch , nâng t n và khuy ch đ i tín hi u ệ ạ ệ tr c gây méo tín hi u. ng h p, đi u ch và nâng t n có th k t h p làm m t. Trong Trong m t s tr h th ng phát, ch t l ế ố ệ ố sau:

ng đi u ch : Ch t l ề ế ấ ượ c ế ượ ướ ượ c l ỉ ấ ẩ ế ệ ố ệ ố ả ộ ng đi u ch đ - Ch t l ng theo pha ho c/và ề ấ ượ ặ biên đ tùy theo các chu n. Trong h th ng GSM, ch duy nh t sai s v pha ố ề ệ ố ộ ệ ướ ượ ng và kh ng ch , trong khi trong h th ng EDGE, vi c c l c đ c l ng ượ ướ ượ đ c th c hi n cho c biên đ và pha tông qua vi c đo EVM (Error Vector ệ ự ượ Measurement).

ổ ủ ổ ủ ệ ị ệ ệ ố ượ ặ ượ ể c xác đ nh b i đ r ng ph ở ộ ộ c ki m soát b i các giá tr v ớ ặ ỉ ố ấ ậ ậ ư ổ - Ph c a tín hi u phát: Ph c a tín hi u phát đ ị ề nh trong h th ng GSM, HYPERLAN 2, ho c đ ư ấ t s công su t c n ACPR(Adjacent Channel Power Ration) ho c t s công su t ỉ ố rò r kênh lênh c n ACPR (Adjacent Channel Leakage Power Ration) nh trong ỉ h th ng UMTS. ệ ố

- Ch t l ng c a tín hi u phát còn liên quan đ n các tín hi u phát kí sinh. ấ ượ ủ ế ệ ệ

127

ố ớ ệ ố ử ụ ờ ng pháp truy c p theo th i gian, ậ ể ng phát còn liên quan đ n các tham s trung gian liên quan đ n chuy n ấ ượ ươ ố ế ế - Ngoài ra, đ i v i vác h th ng s d ng ph ch t l m ch.ạ

ệ ấ ượ ộ ấ ọ ố ớ ủ ệ ự ế ng pháp đi u ch có đ ề ệ ng bao tín hi u không đ i, lý t ổ t, còn trong tr ệ ố ưở ườ ọ ế ệ ế ố ườ ế ề Ngoài ch t l ng c a tín hi u phát, hi u su t c a máy phát cũng là m t v n đ ấ ủ ệ ử quan tr ng trong vi c l a ch n ki n trúc máy phát. Đ i v i các h th ng s ử ng là s d ng các ph ườ ươ ụ ng h p d ng các b khuy ch đ i có hi u su t càng cao càng t ợ ộ ấ ụ h th ng s d ng ph ử ụ ng bao thay đ i, nên s d ng ổ ử ụ ệ ố b khuy ch đ i r t tuy n tính. ạ ấ ộ ạ ng pháp đi u ch có đ ươ ề ế ế

Ng i ta có th chia hai ki u ki n trúc máy phát, đó là: ườ ể ể ế

Máy phát tr c ti p hay còn g i là máy phát không qua trung t n. ự ế ầ ọ

Máy phát 2 t ng hay máy phát có trung t n. ầ ầ

5.4.1.2. Máy phát tr c ti p không qua trung t n ầ ự ế

DAC

LPF

DSP

Match

BPF

LPF

DAC

90°

Hình 5.4.1 gi i thi u s đ kh i ch c năng c a m t máy phát tr c ti p. ớ ệ ơ ồ ự ế ứ ủ ố ộ

Quadrature

PLL

ế ế ượ ữ ệ ế Hình 5.4.1: Ki n trúc máy phát tr c ti p ự ế c h t đ ướ ạ ế ề ộ ữ ệ ể

ng t ố ố ử ổ ố ươ ộ ọ ự ể ầ ơ ả ư ế ệ ầ ắ c mã hóa và s p Phía phát, tín hi u có th là ti ng nói, d li u… tr ệ ể i thi u giao thoa gi a các ký hi u và h n ch b r ng băng thông x p đ gi m t ể ả ế essing). Sau khi qua bộ b i m t kh i x lý tín hi u s DSP (Digital Signal Proc ệ ố ộ ở DAC (Digital-to-Analog Converter) và b l c thông th p chuy n đ i s t ấ LPF (Low Pass Filter), các tín hi u băng t n c b n I và Q đ a đ n đ u vào c a ủ

128

ự ượ ệ ế ừ ộ ộ ộ ầ ự ả ề ế ộ ở ệ ế ư ế

c nhân v i hai tín ớ b dao đ ng n i ( đây là m c vòng khóa pha PLL: Phase ạ c l c b i b l c thông d i BPF ượ ọ ộ ề ower Amplifier) ạ ộ ủ kháng ế i h th ng ph i h p tr i đ l o b các hài b c cao gây ra do s phi tuy n c a b ệ ự ố ế ớ ố ợ ở 2 b tr n t n cho phép th c hi n đi u ch I/Q. Hai nhánh đ ệ hi u tr c giao đ n t ộ Locked Loop). Sau b đi u ch tín hi u đ ở ộ ọ ế (Band Pass Filter) và đ a đ n b khuy ch đ i công su t PA (P ấ ộ c l c l sau đó đ ỏ ậ ượ ọ ạ ể ạ khuy ch đ i công su t tr c khi đ a t ư ướ ạ ấ Match(Matching) đ đ a ra ăngten phát đi. ể ư

ầ ố ủ ầ ằ Trong c u trúc này, t n s c a tín hi u cao t n phát b ng v i t n s c a b dao ớ ầ ố ủ ộ ệ đ ng n i trong b đi u ch , do đó máy phát này có tên là máy phát tr c ti p. ộ ự ế ộ ề ấ ộ ế

ể ế ầ ử ớ ố ầ ứ ơ ồ ế ả i cho các ng d ng công c ng b i vì nó cho phép gi m đ ậ ợ ượ ụ ở c trình bày sau). Gi ẽ ượ ộ ẽ ứ ộ ổ ợ ầ h p t n s và do đó s tiêu hao năng l ưở ả ơ ữ ộ ự ả ể ế ể ấ ộ Ki n trúc máy phát này hi n nhiên có ít ph n t so v i ki n trúc máy phát có trung t n (s đ kh i ch c năng s đ i pháp này do đó là m t thu n l ộ c m t ộ b tr n, m t t g ít h n. Tuy nhiên, ố ộ ộ ượ ạ ng gi a b khuy ch đ i ki n trúc này cũng có hai nh ượ ế công su t và b dao đ ng đi u khi n b ng đi n áp VCO (Voltage Control Oscillator) trong b t h p t n s ; và các v n đ t p âm phát ký sinh. c đi m đó là: s nh h ề ộ ộ ổ ợ ầ ố ệ ề ạ ằ ấ

Match

BPF

ng trong h u h t các ki n trúc máy phát ấ ữ b khuy ch đ i công su t gây ạ ộ ự ỗ ả ộ ổ ế ầ i t n s ố ở ầ ấ ộ ố ằ ệ Th ế ườ ế nhi u t h p t n s PLL do s h c m gi a b đ u ra c a b t ộ ổ ợ ầ ễ ớ ầ ủ khuy ch đ i công su t và b b t o dao đ ng b ng đi n áp VCO trong b t ộ ộ ạ ộ ạ ế đ u ra c a b t i t n s h p t n s PLL s gây ra nhi u t ễ ớ ầ ố ở ầ ợ ầ ố h p t n s . ủ ộ ổ ợ ầ ố ẽ

Q

90°

I=cos(φ) Quadrature

Q

ộ ầ ệ ượ ph n h i và đ a t ồ ư ớ ị ế ệ ủ ộ ả ấ

I

ưở ở

)

90°

ủ ộ ủ ề ạ BPF ệ ể c khuy ch đ i m t ph n b i VCO b i vì Tín hi u sau khi đ ạ ở ầ ố ớ đ u ra c a b PA là tín hi u đi u ch có công su t cao và có cùng t n s v i ề ế ở ầ VCO ng b i pha c a tín hi u phát. Trong t n s c a PLL. B dao đ ng n i b nh h ộ ủ ầ ố ủ ộ ị ả ộ ệ I ng pháp đi u ch pha, b dao đ ng n i ng h p h th ng s d ng các ph ộ tr ệ ố ươ ử ụ ế ề ợ ườ ộ ộ i b t o dao ng c a b khuy ch đ i công su t (PA) t Hình 5.4.2: nh h ấ ưở ế Ả ớ ộ ạ PA i pha c a tín hi u phát, do đó s gây ra m t s sai pha ng sao chép l có xu h ộ ự ẽ ệ ạ ướ đ ng đi u khi n b ng đi n áp (VCO) = D+ + w j y ằ ộ vRF b . t t )( cos( Q=sin(φ)

D+

w cos(

a .

t (

))

vLO

Công su t ấ đ u raầ Quadrature

Sai pha LO

f 0 Hình 5.4.3: nh h ng c a tín hi u phát do sai pha trong b t o dao đ ng n gây Ả ưở ủ ệ ộ ộ f ộ ạ ra

129

ế ạ ạ ự ả ưở ề ộ ạ ệ ế ộ c đ chùm sao (constellation diagram) c a tín hi u phát. ố h p t n s . Sai pha này s liên quan đ n t p âm pha (phase noise) đ i c a b t ẽ ủ ộ ổ ợ ầ ố v i tín hi u đi u ch sau khi nâng t n. Hình 5.4.3 minh ho s nh h ng cúa ầ ế ề ớ tín hi u phát do sai pha trong b t o dao đ ng n i gây ra. K t qu s làm méo ả ẽ l ượ ồ ộ ủ ệ

ữ ơ ề ộ ể i b VCO còn nghiêm tr ng h n trong t ớ ộ ậ ể ọ ệ ố ng. Tuy nhiên v n đ này có th ấ ư ượ ệ ủ ế ộ ượ ề ả ặ ớ ệ ộ ộ ườ V n đ gây nhi u gi a b PA t ng ề ễ ấ c đi u khi n chuy n m ch nh trong các h th ng truy c p ghép h p b PA đ ạ ượ ộ ợ t ki m năng l ể kênh mi n th i gian ho c đ ti ặ ể ế ề ờ ề c n u nh t n s ỏ ơ đ u ra c a b PA ph i đ nh h n gi m ho c tránh đ ư ầ ố ở ầ ả ủ ặ c th c hi n b ng cách ho c l n h n t n s c a b dao đ ng n i. Đi u này đ ệ ự ộ ộ ằ làm l ch t n s c a b dao đ ng n i b ng cách c ng thêm ho c tr đi t n s ầ ố ở ừ ặ ộ ằ đ u ra c a m t b t o dao đ ng n i khác. ầ ượ ơ ầ ố ủ ộ ầ ố ủ ộ ộ ộ ạ ủ ộ ộ

5.4.1.3. Ki n trúc máy phát có trung t n (máy phát 2 t ng) ế ầ ầ

12w w

ế ấ ế ễ ạ ể ả ộ ầ i pháp khác đ gi ộ ổ ủ i quy t v n đ nhi u gi a b khuy ch đ i công su t ấ ữ ộ băng t n c b n theo hai ho c nhi u ề ộ ặ ầ ố ủ M t gi ộ và b t o dao đ ng n i là tr n tín hi u ộ t ng đ cho ph c a tín hi u ầ dao đ ng n i. Hình 5.4.4 gi ề ơ ả ệ ở đ u ra b PA khác xa v i các t n s c a các b ớ ộ i thi u s đ kh i ch c năng c a máy phát 2 t ng. ệ ơ ồ ả ộ ạ ể ộ ệ ở ầ ớ ứ ủ ầ ố ộ

+ w w

DAC

12w w

BPF2

LPF

sin w

DSP

Match

BPF1

DAC

cosw

LPF

w w +

90 °

cosw

w 2

- Quadrature PLL 2

Hình 5.4.4: S đ kh i ch c năng máy phát 2 t ng PLL 1 ơ ồ ứ ầ ố

130

ầ ế ể ệ ở ơ ả

ọ ấ ượ ứ ư ứ ế ầ ầ ả c đ a đ n kh i nâng t n th 2, ố ộ ọ ể ạ ỏ ố ộ ọ ệ ở ầ ố ể ạ ỏ ứ ả ầ băng t n c b n (BF: Base Frequency) lên B đi u ch I-Q chuy n tín hi u ộ ề f1, sau đó t n s trung gian hay còn g i là trung t n (IF: Intermedia Frequency) ố ầ ầ f2. qua b l c thông d i th nh t BPF1 và đ ộ ọ ả Tín hi u đi u ch sau kh i nâng t n này và sau khi qua b l c thông d i th 2 ứ ế ệ ề ủ f1 + f2. B l c thông d i th nh t BPF1 đ lo i b các hài c a BPF2 có t n s là ấ ứ ả ầ ố tín hi u ệ t n s trung t n, trong khi b l c thông d i th 2 đ lo i b tín hi u ộ ọ ở ầ ố f1 - f2. t n s

ầ ầ ố ự ế ề ệ ầ ầ ữ ầ ấ T ng đ u tiên th c hi n vi c đi u ch và nâng t n lên t n s trung t n IF. T n ầ ầ ư s trung tân th p h n t n s cao t n phát, do đó máy phát hai t ng có nh ng u ố đi m so v i máy phát tr c ti p nh sau: ể ệ ơ ầ ố ự ế ầ ư ớ

ự ấ ề ề ộ - S m t cân b ng v biên đ và pha gi a hai tín hi u I và Q nh h n nhi u so ỏ ơ ữ v i máy phát tr c ti p, do đó giao thoa gi a hai tín hi u I và Q nh . ỏ ữ ớ ằ ự ế ệ ệ

c s d ng ộ ọ ể ượ ử ụ ở trung t n thay vì ầ ở ế ạ cao t n đ h n ch t p ể ạ ầ - B l c kênh có th đ âm và các tín hi u ký sinh phát trong các kênh lân c n. ệ ậ

IFf

f +

t k b l c thông d i th ả ặ ệ ả ộ ọ ế ế ộ ọ ớ ố ậ ậ ứ ạ ể ắ ả ượ ọ ệ ố ễ ế ấ ấ ợ ầ ố ộ ọ ớ ầ ố ẩ ườ ầ ấ ệ ệ ự ặ ử ụ ệ ậ ứ Khó khăn g p ph i trong ki u máy phát này là vi c thi ể ả ộ ệ ố ọ hai. B l c này ph i lo i b các băng t n không mong mu n v i m t h s l c ầ ạ ỏ cao. Th t v y trong c u trúc này, t n s nh phát sinh sau b tr n t n th hai ầ ố ả ộ ộ ầ ấ c l c đ không gây nhi u các nh minh ho trong hình 5.4.5 b t bu c ph i đ ộ ư ư h th ng khác. Yêu c u b l c này ph i có h s ph m ch t r t cao n u nh ả ầ ệ ố ng h p t n s trung t n t n s nh này quá g n v i t n s sóng mang trong tr ầ ầ ầ ố ả t k b l c t n nh . Vi c l a ch n t n s trung t n r t quan tr ng cho vi c thi ế ế ộ ọ ầ ọ ọ ầ ố ỏ s nh, đ c bi ầ ng pháp đa truy c p theo t n t trong các h th ng s d ng ph ươ ệ ố ố ả s .ố

image

f IF

ề ầ ố ả ộ ộ ầ ấ Hình 5.4.5: V n đ t n s nh sau b tr n t n th ứ hai

131

5.4.2. Ki n trúc máy thu ế

5.4.2.1. Gi i thi u chung ớ ệ

ộ ệ ế ủ ậ ừ c khi đ a vào b gi ọ ế ớ ộ ề ố ầ i đi u ch tín hi u. Hình 5.4.6 gi ệ ầ ệ ề ể ư ủ ộ ọ ế ạ ạ ả ạ ượ ọ ấ ấ ứ

ADC

ộ ạ ư ầ i đi u ch I/Q đ ề ế ể ạ ầ trung t n đ ầ ng t ổ ươ ự ố ụ ạ ể ế ệ ăngten m t tín hi u đi u ch cao t n sau đó Vai trò c a máy thu là đ nh n t ề i thi u h t n và l c tr ệ ộ ả ướ ạ ầ ở s đ kh i ch c năng c a m t máy thu s . Tín hi u đi u ch cao t n thu b i ứ ơ ồ ố c đ a qua b l c thông d i BPF, b khuy ch đ i t p âm th p LNA ăngten đ ượ ư ế ộ c h t n l n th nh t xu ng (Low Noise Amplifier), sau đó l ố i đ c l c và đ ạ ầ ầ ượ 1. Tín hi uệ trung t n thông qua b tr n t n và b t o dao đ ng n i th nh t PLL ộ ộ ầ ấ ứ ộ ộ ệ ở c tách ra hai nhánh và đ a vào b gi i đi u ch I/Q. Tín hi u ở ượ ế ề ộ ả ổ ừ băng t n c b n sau b gi c khuy ch đ i và chuy n đ i t ơ ả ộ ả ế ượ ng t -s ADC (Analog-to-Digital t sang s nh b chuy n đ i t ự ố ờ ộ ươ i tín hi u phát ban đ u Converter). Sau đó vi c l c, khuy ch đai và khôi ph c l ầ t n s c b n đ ệ ố ở ầ ố ơ ả ượ ệ ọ c th c hiên thông qua b x lý tín hi u s DSP. ự ộ ử

LPF

BPF

DSP

BPF

BPF LNA BPF

ADC

Mixer Amp. Amp.

LPF

BPF

90°

PLL 1 Amp. Amp.

PLL 2

ơ ồ ủ ề ế ng t ề ế ạ ự ề

ặ ế ng t ủ ự ề c đánh giá b ng t s l Hình 5.4.6: S đ kh i ch c năng c a máy thu ứ ố Tuỳ theo t ng h th ng và tuỳ theo yêu c u v các tính năng, đi u ch có th là ể ệ ố ề ầ ừ số t t o ra nhánh I và nhánh Q, ho c đi u ch t ể . Đi n đi u ch s , c n thi ế ươ ế ố ầ hình, các h th ng GSM và DECT s d ng đi u ch GMSK nh ng trong GSM ề ệ ố ư ử ụ đi u ch là s trong khi trong m ng DECT là t . Các tính năng c a máy ế ươ ố thu s đ ằ ố ượ ạ i bít BER (Bit Error Rate). ỉ ố ỗ

132

ữ ễ ở ỉ Máy thu không ch thu tín hi u h u ích mà còn thu c nhi u gây ra b i chính h ệ i đây. th ng đó ho c b i các h th ng lân c n nh minh ho trong hình 5.4.7 d ệ ệ ố ặ ở ả ạ ướ ư ậ ố

0f Tín hi u h u ích ệ ữ

Các tín hi u khoá ệ

Máy thu

Các kênh lân c nậ

Hình 5.4.7: Các tín hi u t i máy thu ệ ớ

ấ ề ồ ạ ệ ệ ạ i nhi u tín hi u: ấ ườ ườ ặ ở ế trong ho c ặ ở ệ ố ng xu t hi n ho c ệ ấ

ậ ệ ủ ệ ố ng ng v i các kênh s d ng khác. ớ ư ươ ứ h th ng đang xét ế ế ừ ệ ố

BPF

LNA

t các tín hi u này đ cho b gi ể ử ụ ệ ệ ữ ệ ộ ả ề ồ ả ọ ố ầ ấ ể ạ ướ ế ụ ế ệ ố ủ ứ ẽ ầ ệ ố ế ị c tính toán và thi ừ ộ ọ ứ ộ ọ ẽ ượ ễ ọ ế ế ầ ệ ữ ễ ễ ễ ạ ộ i ăngten nh ch ra trong hình v c đ a t Ta th y cùng t n t - Các tín hi u có công su t m nh. Trong h th ng thông tin vô tuy n chúng ngoài th ng là các tín hi u hình sin và th ệ băng t n thu. ầ - Tín hi u c a các kênh lân c n, đây có th là các tín hi u c a h th ng đang xét ệ ủ nh ng nh ng t ư - Tín hi u đ ng kênh, đó là các tín hi u đi u ch đ n t ệ ồ ề nh ng t ch ng l n i và « ấ » lên tín hi u h u ích. ớ ư i đi u ch có th duy Máy thu do đó ph i l c t ể ế ể ộ ọ trì tính năng yêu c u. B t k máy thu nào, b l c đ u tiên hay còn g i là b l c ọ ầ ộ ọ đ u vào máy thu n m trong chon l a tr c có vai trò h n ch băng t n thu ự ằ ở ầ băng t n thu c a h th ng. Ví d trong h th ng GSM là t 925 MHz đ n 960 ầ ủ ng c a b l c này s quy t đ nh m c đ l c các nhi u ngoài MHz. Ch t l ấ ượ t k theo ch c năng l c các tín băng. Các b l c khác s đ ộ ọ hi u h u ích và theo m c đ các nhi u trong băng t n thu. ứ ộ Khi máy thu ho t đ ng, b n thân nó cũng có th gây ra các nhi u, các nhi u này ả s đ ư ỉ ẽ ượ ư ớ ể ẽ 5.4.8.

Mixer

Tín hi uệ phát ký sinh

t c các chu n vô tuy n, các tín hi u phát ký sinh đ ẩ ế ấ ả ượ ể LO ễ ệ ố ộ ể ễ ệ ễ ồ ử ụ ồ ệ c ki m soát đ nó Trong t ệ không gây nhi u các h th ng khác. Ngu n chính gây ra các nhi u ký sinh này ồ ầ ố đ n t b dao đ ng n i. Các nhi u ký sinh khác đó là các tín hi u có t n s là ộ ế ừ ộ b i l n c a xung đ ng h s d ng. Các nhi u s làm gi m đ nh y c a máy ủ ộ ủ ộ ầ Hình 5.4.8: Tín hi u phát ký sinh trong máy thu ậ c kênh mong mu n và lo i b các nhi u lân c n. thu. Do đó máy thu ph i l c đ ễ ẽ ố ả ạ ỏ ả ọ ượ ạ ễ

133

ầ ự ố ớ ẩ ườ ấ ấ ệ ễ ữ ẩ ầ ấ ủ ộ ọ ầ ằ ộ ả ầ ẩ ồ ộ ượ ấ ụ ầ ệ ủ ề ậ ủ ế ấ ộ ụ ề ộ ự ự ầ ầ ọ ọ ạ ỏ ễ ng v n trong băng). Th ệ ố ệ ự ạ ỏ ườ ườ ẫ ệ ố Tuy nhiên nhi u khi th c hi n không đ n gi n do yêu c u các b l c có h s ộ ọ ơ ệ ề ả ng ta ph i dung i không mu n suy hao l n. Th ph m ch t r t cao trong khi l ả ạ ệ ố hoà gi a hai tiêu chí là vi c lo i b các nhi u ngoài băng b ng cách tăng h s ằ ạ ỏ t gi a băng ph m ch t c a b l c và suy hao trong b ng. Ngoài ra c n phân bi ữ ệ t n và kênh. Băng t n bao g m toàn b d i t n mà m t chu n hay h th ng nào ệ ố ầ đó đ c c p phép. Ví d máy thu GSM có băng t n 935 MHz - 960 MHz. Trong ườ ử ụ i s d ng khi kênh đ c p đ n băng thông c a tín hi u c a duy nh t m t ng trong h th ng. Ví d trong GSM, kênh có b r ng 200 kHz. Do đó c n chú ý ầ ệ t l a ch n băng t n và l a ch n kênh. L a ch n băng t n là th c hi n phân bi ự ọ vi c lo i b các nhi u ngoài băng và l a ch n kênh là lo i b các nhi u ngoài ễ ọ ự ệ ể ọ ng b loc thông d i đ u tiên dùng đ l c kênh (th ả ầ băng t n còn l a ch n kênh s do các kh i ti p theo trong máy thu th c hi n. ầ ộ ố ế ự ự ệ ẽ ọ

BPF

LNA

Nhi uễ Tín hi u h u ích ệ ữ

Băng t n thu ầ f

f Hình 5.4.9: L a ch n băng t n trong máy thu ự ầ ọ

ẽ ư ề ễ ạ ữ ấ ầ ố ẫ ả ầ ả ị ỉ ự ễ ệ ộ ọ ẽ ấ ộ ộ ầ ư ộ ư ế c. ả Nh trình bày trong hình v (hình 5.4.9), hàm truy n đ t c a b l c thông d i ộ ọ ạ ủ đ u tiên có băng thông h u h n, có th xu t hi n các nhi u t i các t n s mà ể ạ ầ nhi u này ch b suy gi m không đáng k . Sau b l c thông d i đ u tiên v n có ễ ể ế ủ i các nhi u trong băng, các nhi u này s tăng do s méo phi tuy n c a th t n t ễ ể ồ ạ các t ng ti p theo nh b khu ch đ i t p âm th p, b tr n t n… nh đã trình ầ ạ ạ ế ph n tr bày ầ ở ướ

erodyne receiver).

ả ộ ộ ọ ể ế ế ng và suy gi m đ t k máy thu phát vô tuy n đó là d i đ ng c a ủ ầ ng truy n, d i đ ng yêu c u ả ộ ế ề ườ ả ệ ớ ể ế ứ ư ỉ t k nh m tăng c nghiên c u và thi ằ ế ế ế khác…. Tính đ n ế , có th phân lo i các ki n trúc máy thu ể ể ạ ế

i đi u ch tín hi u tr c ti p hay máy thu homodyne (Homodyne ạ ạ ỏ ầ ố ả ả ự ệ ề ế ế M t đi m quan tr ng khác khi thi tín hi u. Cùng v i fading đa đ ườ ớ c a tín hi u thu th ng l n h n 100 dB. ơ ườ ệ ủ Các ki u ki n trúc máy thu v n đang đ ẫ ượ tính năng cũng nh các thông s k thu t, các ch tiêu kinh t ậ ố ỹ th i đi m này, theo hi u bi t c a tác gi ờ ả ế ủ ể nh sau: ư • Máy thu t o phách hay máy thu heterodyne (Het • Máy thu lo i b t n s nh (Image-reject receiver). • Máy thu gi receiver).

134

• Máy thu trung t n s (Digital IF receiver). ầ ố • Máy thu Subsampling (Subsampling receiver)

Sau đây ta s đ c p đ n các lo i máy thu này. ế ẽ ề ậ ạ

5.4.2.2.Máy thu Heterodyne

= =

LO 1

f f

= =

f f IF

f f RF

f LO 1

- - - -

ADC

LPF

DSP

I Mixer

ADC

BPF

LNA BPF

LPF

I/Q Demod Q

BFf

IFf

LO 1 LO

Hình 5.4.10: Ki n trúc máy thu Heterodyne ế

ế ừ ộ ọ ạ ạ ầ ể ọ ầ ố ệ ự

ổ ừ

ộ ọ ể ự ố ệ ố ể ự ử ệ ọ ượ ử ụ ể ề ặ ế ề ư ề ề ệ ứ ậ ậ ầ ố ả ệ ướ ầ ộ ầ ẽ ọ c và sau b khuy ch đ i t p âm th p. c s d ng tr ng đ ăngten thu qua b l c băng thông và khuy ch đ i t p âm th p ấ Tín hi u thu t ệ c c chuy n xu ng t n s trung t n trung t n đ l c sau đó ti p t c đ LNA đ ế ụ ượ ầ ố ể ượ ệ h xu ng t n s c b n và tách thành hai tín hi u tr c giao I và Q. Các tín hi u I ầ ố ơ ả ố ạ c đ a qua b l c thông th p đ lo i b thành ph n t n s cao, sau đó và Q đ ấ ầ ầ ố ể ạ ỏ ượ ư ộ sang tín hi u s nh hai b tín hi u t c l y m u chuy n đ i t đ ng t ệ ươ ẫ ố ờ ệ ự ượ ấ i kh i c đ a t ng t -s ADC. Các tín hi u là các m u r i r c đ chuy n đ i t ố ẫ ờ ạ ượ ư ớ ệ ổ ươ ể ụ x lý tín hi u s đ th c hi n các ch c năng x lý mong mu n nh khôi ph c ư ố ứ ử d li u, l c …. ữ ệ Ki n trúc máy thu này đ c s d ng nhi u vì nó có nhi u u đi m v m t k ề ặ ỹ ế ạ ỏ ầ ố thu t. Tuy nhiên ki n trúc máy thu này g p ph i v n đ v vi c lo i b t n s ả ấ ậ đ u vào c a b tr n t n th nh t đ ộ c tr n nh. Th t v y t n s nh có m t ủ ộ ộ ầ ặ ở ầ ấ ượ ả v i t n s c a b dao đ ng n i th nh t cũng cho ra m t tín hi u có cùng v i ớ ứ ộ ộ ấ ộ ớ ầ ố ủ t n s trung t n. Do đó c n ph i lo i b t n s nh này tr ộ c khi đ a qua b ư ả ầ ố ạ ỏ ầ ố ả c và m t b l c tr n t n. Nh trong hình v , m t b l c thông d i l a ch n tr ộ ộ ọ ộ ộ ọ ư ộ ầ t n s nh th ấ ướ ườ ầ ố ả ả ự ộ ướ ạ ạ ượ ử ụ ế

ườ ướ ớ ộ ọ

ề ặ ướ ng không có cùng tr ng các b l c này là các b l c sóng âm b m t có kích th Thông th ộ ọ giá thành cao và khó tích h p, do đó s tăng kích th ẽ h th ng. Ngoài ra, các b l c này th ệ ố c l n và c cũng nh giá thành c a ủ ớ ộ ư kháng v i b ở ợ ộ ọ ườ

135

ế ạ ạ ấ ể ự i ta c n tìm các gi ố ợ ườ ầ ở ầ ử ụ ộ ả th đ ng đ th c hi n ệ ể ạ ỏ ầ i pháp đ lo i b t n khuy ch đ i t p âm th p, do đó c n thêm các ph n t ầ vi c ph i h p tr kháng. Do v y, ng ệ s nh mà không dung các b l c này. ố ả ậ ộ ọ

5.4.2.3. Máy thu lo i b t n s nh ạ ỏ ầ ố ả

• Ki n trúc máy thu Hartley

c, trong máy thu heterodyne, vi c l a ch n và s ư ph n tr ầ ướ ọ ở ộ ọ ầ ố ả ả ố ệ ự ề ể ạ ỏ ầ ố ả ữ ỹ ử Nh đã trình bày d ng các b l c t n s nh cũng ph i dung hoà các thông s . Đi u này đã khích ụ l t k tìm ra nh ng k thu t khác đ lo i b t n s nh. Sau đây ta các nhà thi ệ ậ s kh o sát hai ki n trúc máy thu ki u này. ẽ ế ế ế ể ả

ế

LPF

IFf

IFjf 90°

sin

tLO

RF input

BPF

LNA

90° cos

tLO

LPF

Q Q -

IFf

image

RFfLOf

f f

IFf

I Hình 5.4.11: Ki nế trúc máy thu Hartley

tr )(

)

w cos( ạ ỏ

i đi u ch tín hi u I và Q. Nh ủ ự ả ệ ẽ ề ầ ệ ầ ượ ệ ủ ỗ ộ ộ ươ ấ ở ộ ư c tr n v i hai tín ớ ộ ở ộ c l c b i b ượ ọ c di pha 90° ượ c đ a qua b c ng. ượ ư ộ ộ c khi chúng đ thi t tín hi u thu có d ng: Nguyên lý c a máy thu Hartley d a trên vi c gi ế trình bày trong hình v trên, tín hi u cao t n RF đ u vào đ hi u c u ph ng c a b dao đ ng n i LO. M i nhánh sau đó đ ộ ầ ệ l c thông th p, sau đó m t trong hai nhánh ( đây là nhánh Q) đ ọ tr ướ Gi ả ệ ế ạ

A ọ RF l cọ

ộ ộ ầ ầ ầ ủ PT (5.4.1) f ta LO

= đ u ra c a b tr n t n và sau l c lo i b thành ph n t n s Ở ầ ố c:ượ đ = AI

w cos(

At ).

)

w cos(

)

AA . RF 2

PT (5.4.2)

136

w cos(

w sin(

At ).

)

w sin(

)

l cọ PT (5.4.3) = AQ Q

AA . RF 2 ệ ầ ố ả

N u nh ư ở ầ đ u vào b tr n t n, ta có m t tín hi u t n s nh có d ng: ộ ộ ộ ầ ế ạ

t )(

w cos(

)

r image

image

PT (5.4.4)

image

[ cos

w (

w cos(

)

w cos(

)

image

A image

A LO

- V i ớ đ u ra c a b tr n ta có: ủ ộ ộ . PT (5.4.5) - , ở ầ ] At .)

w cos[(

At ]. )

w sin(

)

w sin(

)

image

A image

A image 2 A image 2

PT (5.4.6) -

đ u ra b di pha ệ ệ ệ ệ ở ầ ộ Ở ự (đi m A) s là: nhánh Q th c hi n vi c di pha tín hi u 90°, do đó tín hi u ể ẽ

w cos(

)

w cos(

)

AA . RF 2

image 2

PT (5.4.7) -

T ng t nhánh I: ươ ự ở

w cos(

)

w cos(

)

AA . RF 2

image 2

PT (5.4.8)

A và IB, tín hi u

Th c hi n vi c c ng hai tín hi u Q đ u ra đi m C có d ng: ệ ộ ự ệ ệ ệ ở ầ ể ạ

w cos(

)

tr )( C

. A . A = + + - t )( [ w cos( t ) w cos( t )] [ w cos( t ) w cos( t )] r C A image 2 AA . RF 2 A image 2 PT (5.4.9) AA . RF 2 AA . RF

D+

t )(

(

w cos(

)

I r LO

ượ ể ự ả ữ ằ ộ ị ạ ỏ ở ấ ệ ữ ệ ệ ầ ố ả ệ ng đ n tín hi u h u ích trung t n. ệ ữ ưở ở ư PT (5.4.10) ủ ấ c đi m c a c u Ta th y t n s nh b lo i b b i c u trúc này. Tuy nhiên nh ấ ầ ố ả ng c a vi c không cân b ng gi a hai nhánh I và Q. Sai trúc Hartley là s nh h ủ ưở s v biên đ ΔA và v pha Δψ gi a hai nhánh I và Q làm cho vi c lo i b t n ạ ỏ ầ ề ố ề trên là không hoàn thi n và tín hi u t n s nh còn t n s nh nh trình bày ồ ố ả ở ư i s làm nh h t ầ ế ả ạ ẽ Ví d đ i v i nhánh I, tín hi u t ộ ụ ố ớ y b t o dao đ ng n i nh sau: ộ ệ ừ ộ ạ D+

Do đó tín hi u trên nhánh I đ u ra c a b l c thông th p tr thành: ệ ở ầ ấ ở

ủ ộ ọ D+ D+ ( A ) ( A ) A image A RF PT (5.4.11) + D+ y w cos( ) w cos( ) t A LO 2 = ng t y trung t n sau khi c ng hai nhánh là: )(* I t B T ươ A LO 2 ự ư D+ t . IF nh trên, tín hi u ệ ở . ộ ầ

137

D+

(

A )

D+

w cos(

)

w cos(

)

)(* tr C

LO 2

AA . RF 2

D+

(

A )

image

D+

PT (5.4.12)

w cos(

)

w cos(

)

image 2

LO 2

t )(

ng trình này, ng i ta đ nh nghĩa s lo i b tín hi u t n s nh. ươ ự ạ ỏ ườ ị ệ ầ ố ả ỉ ố ệ ị ệ ầ ố ả Ở ầ T ph đ u ừ vào, ta có t s tín hi u và tín hi u t n s nh xác đ nh theo tham s công su t ấ ố nh sau: ư

t )(

2 A RF 2 A image

P r signal P r image

PT (5.4.13)

đ u ra, t ng trình trên ta có th tính đ c t s công su t: Ở ầ ph ừ ươ ể ượ ỉ ố ấ

t )(

(

signal

D+ D+

y y

+ +

A LO ( A

A ) A )

A 2 LO 2 A

A LO ( A

A ). cos( A ). cos(

) )

t )(

2 A RF 2 A image

2 A LO 2 A LO

P r C P r C

image

D PT (5.4.14) D -

i ta đ nh nghĩa t s lo i b tín hi u t n s nh IRR (Image Reject ệ ầ ố ả ỉ ố ạ ỏ ị ừ

IRR

+ +

x x

+ +

x x

y y

1( 1(

) )

1(2 1(2

). ).

cos( cos(

+ 1) + 1)

c: Đ t ặ , ξ đ c tr ng cho s sai l ch biên đ t ự ộ ươ ư ệ ặ ng đ i, ta đ ố ượ T đó ng ườ Ratio) nh sau: ư AD A D - PT (5.4.15) D

ng trình trên ta th y, v i m t b tr n có l i pha 2° và l ươ ộ ộ ộ ớ ỗ ỗ i biên đ 0.5 dB ộ T ph ừ gi a hai nhánh I và Q, t s IRR s là -19.4 dB. ữ ấ ỉ ố ẽ

• Ki n trúc máy thu Weaver ế

ộ ệ ế ế ự ệ ị ị ệ ầ ố ả ệ c th c hi n ệ ữ ượ ạ ỏ ầ ố ả ầ ả ằ ự ị ằ ượ ứ ượ

c đi m nh trong ki n trúc Hartley v ư ể ề ng di n loai b t n s nh và ch thích h p v i các h th ng không yêu ế ệ ố ả ố ả ế ươ ượ ỉ ợ ớ ng I và Q. ể ầ Ki n trúc Weaver là m t ki n trúc khác cho phép th c hi n vi c d ch chuy n t n s là tín hi u h u ích không b suy gi m b i tín hi u t n s nh. Vi c khôi ph c ụ ở ả ố ở băng t n c b n và cho phép lo i b t n s nh b i tín hi u đ ơ ả ệ ở ự ệ vì s di pha 90° đ c th c hi n không ph i b ng b di pha mà b ng s d ch ự ộ ệ ự c trình bày trong chuy n t n l n th hai. S đ ki n trúc máy thu Weaver đ ơ ồ ế ể ầ ầ hình 5.4.12. Ki n trúc này cũng g p ph i các nh ph ệ c u tái t o l ạ ạ ầ ặ ỏ ầ i tín hi u c u ph ệ ầ ươ

138

IFjf

LPF

sin

tLO

- Q

RF input

PLL

+

BPF

LNA

90° cos

tLO

LPF

image

RFfLOf

0 I

f f

IFf

Hình 5.4.12: Ki nế trúc máy thu Weaver

5.4.2.4. Máy thu gi i đi u ch tín hi u tr c ti p hay máy thu homodyne ả ự ế ế ệ ề

)(t

ADC

s I

LPF

ằ ế ượ ọ ượ ệ ẳ ầ ố c g i là máy thu trung t n b ng không. Trong ầ c chuy n th ng xu ng t n s c b n BF mà ố i thi u s đ kh i ầ ố ơ ả ệ ớ ơ ồ ể ầ i đi u ch tín hi u tr c ti p. Máy thu homodyne đôi khi còn đ ki n trúc này, tín hi u cao t n đ không qua t n s trung gian hay trung t n. Hình 5.4.13 gi ầ ố ch c năng c a máy thu gi ề ủ ự ế ứ ế ệ ả

DSP

90°

BPF

LNA

LPF

Amp.

)(t

ADC

Amp.

0 Hz f

f RF

Hình 5.4.13: S đ kh i ch c năng c a máy thu Homodyne ơ ồ ứ ủ ố

139

ề ế ộ i đi u ch c u ph ệ ấ ế ư ộ ọ ế ầ ươ

IFf

ầ ố ủ f ộ , do đó ạ ạ c đ a qua b l c thông d i và b khuy ch đ i t p ả ng cho phép khôi ph c tín ụ ng này, t n s c a b dao đ ng ộ ươ 0= ệ ỉ

Tín hi u đi u ch cao t n đ ầ ượ ư âm th p sau đó đ a đ n b gi ề ộ ả ế hi u I và Q. Trong b gi i đi u ch c u ph ộ ả ệ ế ầ ề n i đ c đi u ch nh b ng v i t n s c a tín hi u thu ớ ầ ố ủ ằ ề ộ ượ .

Máy thu homodyne có nh ng u đi m sau: ữ ư ể

ầ ộ ọ ầ ố ả ướ ấ ắ ẹ ướ ớ ấ ầ

ớ c). Cũng do lo i b đ ượ ộ ướ ợ t k . Hi n t i ng ng ít h n. ệ ơ ế ế ệ ạ ườ ộ i ta có th thi ể ấ ễ ộ ế ớ i m t s nh ộ ố ồ ạ ượ c ư ể ể

i đi u ch c u ph đ u ra b gi ươ ng ế ầ ề ả ầ ộ ộ c l n và khó tích - Không c n b l c t n s nh có giá thành r t đ t, kích th ộ c g n nh , ít thành ph n c u thành (m t h p, do đó máy thu này có kích th ọ ợ t ng dao đ ng n i so v i hai hay nhi u t ng trong c u trúc heterodyne trình bày ề ầ ầ ấ ộ ả ph n tr c b l c t n s nh nên máy thu này có kh ạ ỏ ượ ộ ọ ầ ố ả ở ầ năng tích h p cao và tiêu th năng l ụ ế - Máy thu homodyne đ n gi n trong vi c thi t ơ ả k các b di pha 90°, b tr n t n, b chia công suât băng rông, do đó r t d dàng ộ ộ ầ ế thi t k máy thu băng r ng , nhi u băng v i ki n trúc này. ề ộ ế ế M c dù có các u đi m k trên, máy thu homodyne cũng t n t ặ đi m sau: ể • V n đ thành ph n m t chi u ọ ườ ề ậ ề ề ở ầ i ta còn g i là v n đ DC-offset) ấ • V n đ méo b c ch n (Even-Order Distorsion) ẵ ề • V n đ m t cân b ng gi a hai nhánh I và Q (I/Q mismatch). ề ấ ấ (ng ấ ấ ữ ằ

ẽ ụ ể ừ ế ng c a chúng đ i v i ch t l ố ớ ấ ượ ưở ủ ủ Sau đây ta s trình bày c th t ng v n trên đ i v i ki n trúc máy thu này b ng ằ ấ ỉ ng c a máy thu thông qua t vi c xem xét nh h ố ớ ả ệ s l i bit BER. ố ỗ

• V n đ DC-Offset ấ ề

ộ ể ề ả ươ ủ ộ ả ạ ế ầ đ u ra c a b gi ng t ớ ề ưở i tín hi u h u ích. Đi n áp này s đ i đi u ch c u ph ữ ề ươ

ng t i đi u ch ề ự ố ưở ề ầ ề ệ ầ c minh i đây. Hình 5.4.14 ch minh ho cho tín hi u I, nh ng cũng ư ượ ư ộ ạ ệ ỉ cho tín hi u Q. ng t Nh c đi m chính c a máy thu homodyne đó là đ nh y thu gi m do vi c xu t ấ ủ ượ ệ i đi u ch c u ph hi n đi n áp m t chi u ầ ng. Thành ph n ề ở ầ ộ ệ ệ đi n áp m t chi u s nh h c ẽ ượ ệ ệ ẽ ả ộ ệ ng. Tín hi u khuy ch đ i b i các t ng ti p theo sau b gi ệ ế ầ ế ạ ở ộ ả ầ ế c khuy ch đ i s gây ra s bão hoà các t ng khuy ch đai ti p này sau khi đ ế ế ế ầ ự ạ ẽ ượ ế -s ADC. Tín hi u I và Q sau b gi theo và b chuy n đ i t ộ ả ệ ổ ươ ể ộ s r t d b nh h ng b i thành ph n đi n áp m t chi u này. ẽ ấ ễ ị ả ộ ệ ở Có nhi u nguyên nhân gây ra thành ph n đi n áp m t chi u này nh đ ề ho trong hình d ạ t ự ươ ướ ệ

140

LPF

BPF

LNA

+)( t

Amp. Mixer

Hình 5.4.14: Các nguyên nhân gây ra DC-offset

ợ i đây cho tr

ố ự ộ ư ộ ị ộ ầ ữ ộ ạ ạ ộ ộ ầ ầ ộ ộ ầ ộ ộ c phát đi b i ăngten và b ph n x tr ướ l ạ ở ạ ở ệ i b i các ch ộ ấ ớ ơ ể c thu b i ăngten và t ầ ề ở ầ ề ầ ộ ộ ộ ọ ệ ố t gi a b dao đ ng n i LO (Local Nguyên nhân đ u tiên la do s cách ly không t ộ ệ Oscillator) và b tr n t n cũng nh b khuy ch đ i t p âm th p LNA. Tín hi u ấ ế b dao đ ng n i m t ph n b “rò” sang b tr n t n và LNA. Tín hi u này t ệ ừ ộ ạ ậ ầ ng ng i v t g n đ ị ở ả ượ i khi nghe đi n di đ ng), tín hi u ph n x này ăngten (ví d đ u và c th ng ạ ả ệ ườ ụ ầ ệ tr n v i chính tín hi u LO do đó làm xu t hi n i đ l ạ ượ ệ ự ộ ở đ u ra b l c thông th p. Thành ph n m t chi u này là thành ph n m t chi u ấ ư c đ ồ chùm sao (constellation diagam) không mong mu n vì nó còn làm l ch l ng h p tín hi u đi u ch QPSK. nh minh ho trong hình v d ề ườ ẽ ướ ư ệ ế ạ ợ

Q

DCs

I

DCs c đ chùm sao” gây ra b i thành ph n đi n ầ ng h p tín hi u đi u ch QPSK

ệ Hình 5.4.15: S l ch “l ộ ự ệ áp m t chi u trong tr ề ượ ồ ườ ở ề ế ệ ợ

i bit. Hình 5.4.16 ch ra s nh h ưở ủ ng c a thành ỉ i bit c a đi u ch QPSK khi có m t c a t p âm Gaussian ẽ i t s l ớ ỉ ố ỗ ế Và do đó s làm tăng t s l ự ả ỉ ố ỗ ph n này t ặ ủ ạ ề ủ tr ng c ng AWGN (Additive White Gaussian Noise) và DC-offset. ầ ắ ộ

141

i BER đ i v i tín hi u đi u ch ế

ố ớ

ề

ệ

ở

ủ

6 bits v i các giá tr DC-offset khác nhau[Man02].

Hình 5.4.16: nh hẢ

ớ

ự

-3, t s tín hi u-nhi u gi m 4 dB v i thành

ư ng c a DC-offset t ớ QPSK ị

ớ ậ ả ệ ỉ ố ầ ệ ế ộ ủ ố ớ ề ấ ằ ộ ứ ễ ự ấ ượ ễ ệ ữ ệ ủ ế ệ ờ ộ ạ ủ ộ ộ ầ ở ộ ộ ầ ệ ệ ầ ả ộ ộ ở ộ ọ ơ ưở ứ ớ

th c hi n v i 10 ệ (o): Không có DC-offset; (◊): 15 % ; (x): 30 %; (□): 45 % Ta nh n th y r ng đ i v i BER =10 ph n đi n áp m t chi u chi m 45% biên đ c a tín hi u h u ích. Nguyên nhân th hai gây ra DC-offset đó là s xu t hi n c a các tín hi u ký sinh đ u vào angten. Các nhi u này đ hay nhi u c khuy ch đ i nh b LNA và ễ ở ầ “rò” sang đ u vào LO c a b tr n t n. Đ i v i các máy thu heterodyne, đi n áp ố ớ ầ c l c b i b l c thông d i. Đi n áp m t chi u t o b i b tr n t n đ u tiên đ ề ạ ượ ọ ng ít h n nhi u so v i máy m t chi u tao ra b i b tr n t n th hai có nh h ề ả ở ộ ộ ầ ề thu homodyne. ng truy n song g n angten thu (ví S thay đ i c a kênh vô tuy n ho c môi tr ế ầ ề ặ ổ ủ ự ờ i s d ng) s gây ra s ph n x thay đ i theo th i d s di chuy n c a ng ẽ ự ể ườ ử ụ ụ ự b LO, do đó s t o ra m t đi n áp m t chi u có biên gian c a tín hi u “rò” t ẽ ạ ộ ệ đ thay đ i theo th i gian. Do đó c n có bi n pháp đ lo i b ho c đ bù thành ộ ệ c nghiên c u ph n đi n áp m t chi u này. Đây là m t v n đ đã, đang và s đ ứ ộ ấ ầ và là thách th c đ i v i các nhà nghiên c u tuỳ theo t ng ng d ng c th . ụ ể Ở ứ đây ch trình bày s l

ườ ủ ạ ổ ừ ộ ủ ộ ả ệ ể ạ ỏ ề ặ ể ầ ờ ổ ệ ề ộ ẽ ượ ụ ừ ứ c nghiên c u và tri n khai. c m t s bi n pháp đã đ ề ố ớ ơ ượ ộ ố ệ ứ ứ ượ ể ỉ

Gi ả ể ạ ỏ ạ Gi i pháp 1: ả sinh m c n i ti p i pháp đ u tiên đ lo i b DC-offset là t o ta m t t i đi u ch I/Q. S có m t c a t đi n ký đi n này ắ ố ế ở ầ hai đ u ra b gi ầ ộ ụ ệ ặ ủ ụ ệ ộ ả ự ề ế

142

ng đ i pháp này r t đ n gi n nh ng cũng ả ả ả ư ươ ấ ơ ớ i m t s nh ộ ố ượ ng v i m t b l c thông d i. Gi ộ ộ ọ c đi m sau: ể ườ ả ẽ ả ượ ệ ổ ậ ộ ọ ề ng h p ph ợ ầ ươ ng ộ ng ph t p trung xung quanh thành ph n m t

ả ị ủ ụ ệ ở ầ ộ c ạ ỏ ượ ượ c ổ ng pháp đi u ch n-FSK nh trong các ế ươ ờ ề i pháp này không lo i b đ i pháp này đ ả ư

ệ ử ự ả ơ ằ ệ ủ c tr đi đ i l ng trung bình này. c l ệ ướ ượ ượ i pháp khác hi u qu h n đó là d a vào quá trình x lý tín ng giá trin trung bình c a các đi n áp ừ M t gi ộ

ự ộ ộ ộ ầ ữ i pháp này s tăng giá thành h ủ ẽ ầ ố ộ i pháp 4: ế ẫ ố ử ụ ự i pháp s này không t n t ồ ạ ụ ế ượ ấ ố ề ả ế i các nh ượ ố ầ ở ể ủ ộ ấ ự ể ộ ề ể t ầ ử ươ ng t -s có t c đ r t cao. S phát tri n c a công ngh ổ ươ ự ể ả ượ ầ ố ấ ẫ ủ ẫ ả ả ộ c thông tin [Yem06a]. ụ ượ i pháp khác đ t n d ng các u đi m c a máy thu gi ư ể i pháp 5: ế ủ ể ệ ấ M t gi ả ộ ự ệ ế ạ ầ ệ ự ư ỉ ằ ệ ể ấ ỏ ể ươ ộ ế ề ụ c nh ượ ằ ề ầ ố băng t n c b n này ph i t ầ ơ ả ả ươ c thu n l ng t -s đ ấ ậ ự ố ượ ở ệ ể ọ ọ ầ ố ệ ả t ươ t n t ồ ạ - B l c thông d i s làm suy gi m tín hi u I và Q trong tr pháp đi u ch s d ng có năng l ế ử ụ chi u.ề - Giá tr c a t đi n đ u ra là c đ nh, do đó gi ố ị h t thành ph n đi n áp m t chi u thay đ i theo th i gian. Gi ề ệ ầ ế s d ng cho các h th ng s d ng ph ử ụ ệ ố ử ụ h th ng nh n tin. ắ ệ ố Gi M t gi i pháp 2: ả ộ ả băng t n c b n b ng vi c hi u ầ ơ ả ệ ở m t chi u sau đó tín hi u I và Q thu đ ạ ượ ệ ộ ề i pháp khác đ tránh khôi v n đ DC-offset đó là s d ng ử ụ i pháp 3: Gi ề ấ ả ể ả ườ ng b dao đ ng n i có t n s g p hai l n sau đó đ a qua b chia hai. Trong tr ộ ư ầ ố ấ ầ ộ ộ ẽ ạ i ta có th tăng s cách ly gi a LO và b tr n t n, do đó s h n h p này ng ể ườ ợ ch s xu t hi n c a DC-offset. Tuy nhiên gi ệ ấ ế ự ả ệ th ng do vi c s dung b LO có t n s cao. ệ ử ố i pháp n a cũng có th áp d ng đó là s d ng máy thu hoàn Gi M t gi ữ ể ả ộ ả c l y m u tr c ti p không thông toàn s . Khi đó tín hi u cao t n đi u ch đ ầ ệ ể qua các t ng ti p theo. Do đó v i gi c đi m ớ . Tuy nhiên trong máy thu hoàn toàn s này, yêu ng t gây ra b i các ph n t ự ệ c u b chuy n đ i t ự ố ầ ố c đi u này [Ben01]. Ngoài ra còn có th áp CMOS s cho phép th c hi n đ ệ ẽ d ng các gi ả i pháp đ gi m t n s l y m u c a các b ADC mà v n đ m b o ụ khôi ph c đ ả i Gi ể ậ ủ ả c đi m c a vi c xu t hi n DC- đi u ch tín hi u tr c ti p và tránh đ ệ ượ ề offset là th c hi n h t n nh ng không v t n s băng tân c b n b ng không ơ ả ng đ i mà là x p x b ng không. Giá tr t n s ố ị ầ ố ở ể ớ i. B t k v i nh đ vi c dùng b chuy n đ i t ợ ổ ươ ng pháp đi u ch nào, ta hoàn toàn có th l c tín hi u b i m t b l c thông ph ộ ộ ọ cao mà không làm suy gi m tín hi u. Vi c l a ch n t n s này ph i đ m b o ả ả ả ệ ự sao cho các kênh lân c n không trùng v i t n s nh c a tín hi u. ớ ầ ố ả ủ ệ ậ

• V n đ Even-Oder Distorsion ấ ề

V n đ suy gi m mode b c ch n s y ra khi có nhi u kênh lân c n. ẵ ả ề ễ ậ ấ ả ậ

adj

LPF

BPF

LNA

Mixer

Hình 5.4.17: V n đ méo do mode b c ch n (Even-order distorsion) ề ậ ẵ ấ

143

ữ ầ ồ đ u vào t n s sóng mang f ăngten g m tín hi u h u ích có t n s f adj. Nhi u kênh lân c n này đ ở ầ ấ ớ ở ầ ố ố 0 và nhi u có ễ ễ c bi u di n ể ệ ễ ượ ậ Tín hi u thu ệ công su t l n i dang sau: d ướ

t )(

t (

cos(

p 2

tQt ) (

sin(

p 2

)]

adj

IA [ adj

adj

PT (5.4.16) -

ở ự ệ ổ ế ự ng phi tuy n trong b ế ữ ổ ộ ủ ộ ạ ấ ế ạ máy thu s cách ly kém gi a c ng RF và LO d n đ n s “rò“ tín hi u RF ộ ộ 2 và IM3, nhi uễ ệ ầ ầ ố ơ ạ ạ ậ ệ ấ ộ tr n v i chính nó làm xu t hi n m t thành ph n t n s c ớ i đi u ch I/Q: Do ẫ sang c ng LO c a b t o dao đ ng n i và hi n t ệ ượ khuy ch đ i t p âm th p đ i v i tín hi u m nh s gây ra IM ẽ ố ớ kênh lân c n s t đ u ra b gi b n ả ở ầ ẽ ự ộ ộ ả ề ế

t )(

IK [

tQt )( (

)]

dist

2 adj

PT (5.4.17)

ở ầ ấ dits.(t) ch ng l n ồ ằ ệ ọ ng b i hi n t ổ ủ ộ ộ ầ đ u ra băng t n c b n và tín hi u s ng pháp l c. ưở ở ầ ơ ả ệ dist.(t) b ng ph ị ả ầ ả ặ ầ

2 t

2. Ví d giáo s ng

ng t ươ ng t ng ệ ượ này c n ph i đ c bi t quan tâm vì tín c khuy ch đ i b i LNA và có th t o ra méo đáng ạ ở nh khái c xác đ nh b ng đi m ch n IP ậ ằ ệ ể ạ ươ ượ ể ượ ự ư ể ầ ườ i ụ ư ề ế ố ế ị 3 nh trình bày trong ph n tr ứ ề ả ấ ộ

s dist '

f20

f adj

Do đó tín hi u h u ích ữ ệ nhau và không th lo i b tín hi u s ươ ể ạ ỏ Ngoài ra, c ng vào c a b tr n t n cũng ch u nh h t k b trôn t n y u t . Do đó khi thi t ế ế ộ ự hi u t i b trôn t n đã đ ệ ớ ộ ầ k . Méo b c 2 có th đ ậ ể c. ni m IP ướ ư ệ i quy t v n đ IM M t s nhà nghiên c u đã tìm cách gi ế ầ ả ộ ố i pháp nh sau [Fau01]: Úc, M. Faulkner, đã đ xu t m t gi ư . t )(

LPF

BPF

LNA

sdist

)(. t

0 f

Mixer

f0 ng pháp lo i b IM

f adj ố ớ

đ i v i tín hi u nhánh I ho c nhánh ạ ỏ ệ ặ ươ

Hình 5.4.18: Ph Q

144

c th c hi n cho c hai nhánh I và Q. Gi ự ả ả ượ i pháp này d a trên ệ ệ ễ dist.(t): m t b l c thông cao lo i b các tín hi u ộ ộ ọ ạ ỏ ự ng tín hi u nhi u s ệ

ể ươ đ u ra b l c này (đi m A) ta có nhi u c a kênh lân c n ạ ễ ủ ộ ng cho phép t o ra m t tín hi u ộ ế ậ ở ầ t n t n s c b n ệ ở ầ ố ơ ả ượ c ỉ ề ạ 2 b ng cách đi u ch nh: S đ này c n đ ầ ơ ồ vi c c l ệ ướ ượ t n s ở ầ ố c b n, do đó ở ầ ộ ọ ơ ả s fố adj(t). M t b tr n c u ph ộ ộ ộ ầ s’dist(t) t l v i s ộ ộ và m t b tr cho phép vi c lo i b IM ệ ế ạ ỏ ộ ộ ừ ỉ ệ ớ dist(t); m t b khuy ch đ i có đ khuy ch đ i đi u ch nh đ ạ ằ ề ỉ

t )(

sg '.

= t 0)(

dist

PT (5.4.18) -

ộ ượ t n s f đ u ra. Ph ạ ỉ ề ể ạ ỏ ở ầ c. ễ ở ầ ố adj và 2fadj ,do đó ta ầ ệ ng pháp này cho phép c i thi n vi c ươ ệ ả ễ ở M t b l c thông th p đ lo i b thành ph n nhi u thu đ c tín hi u h u ích ệ lo i b nhi u kênh lân c n 11 dB. Ph ậ 2 v n đang là v n đ mà các nhà nghiên c u quan tâm. ng pháp lo i b IM đây g là đ khuy ch đ i đi u ch nh đ ế ấ ộ ộ ọ ượ ữ ạ ỏ ươ ạ ỏ ứ ề ấ ẫ

• V n đ I/Q mismatch ấ ề

L i pha và biên đ

ỗ

ộ

LPF )(t

vLO

)(t

vRF

90°

BPF

LNA

LPF

L i pha và biên đ

ỗ

ộ

ử ụ ặ ầ ị i đi u ch ề ộ ả ng trong đó yêu c u d ch pha tín hi u RF ho c LO 90°. Nh ng th c t ư ệ ệ ủ ự ộ ả ư c đ ằ ng đ n “l ế ẽ ả ượ ưở i bit. ế Nh trinh bày trong hình 5.4.19, máy thu homodyne s d ng b gi ư ự ế c u ph ươ ầ luôn s y ra sai pha, s khác pha c a tín hi u LO sau khi qua b di pha không ả ph i là 90°. Ngoài ra, biên đ c a tín hi u I và Q cũng không b ng nhau. S sai ệ ộ ủ pha và khác nhau v biên đ c a tín hi u I và Q s nh h ồ ệ ộ ủ ề chùm sao” c a tín hi u, do đó s tăng t s l ỉ ố ỗ ẽ ệ ủ

Hình 5.4.19: L i biên đ và pha trong máy thu homodyne ỗ ộ

145

)( tr

. a

cos

+ bt

sin.

ế ạ : ệ N u tín hi u thu có d ng PT (5.4.19)

ặ thi t tín hi u I và Q c a b t o dao đ ng n i LO nh sau: v i a = b = -1 ho c a = b = 1. ớ Gi ệ ả ế ủ ộ ạ ư ộ ộ

t )(

1(2

w cos(

)

r I LO

2 x

2 y

D PT (5.4.20)

t )(

1(2

w cos(

)

r Q LO

D PT (5.4.21) - -

ể ể ứ ả ơ ế ả ơ ệ ố ộ ứ ệ ệ ể ớ ứ ể ộ ể ạ ỏ ộ ấ ệ ầ ầ ở H s 2 trong hai bi u th c trên đ làm cho k t qu đ n gi n h n. ξ và Δ sai biên đ và sai pha. ủ B ng vi c nhân tín hi u thu trong bi u th c PT (5.4.19) v i tín hi u I và Q c a ệ ằ ộ b t o dao đ ng n i trong bi u th c PT (5.4.20) và PT (5.4.21) và sau khi qua b ộ ạ l c thông th p đ lo i b thành ph n cao t n, tín hi u thu ơ ả băng t n c b n ầ ọ nh sau: ư

t )(

cos

sin).

r I BB

D D PT (5.4.22) -

t )(

sin).

cos

r Q BB

D D PT (5.4.23) - -

ủ ộ ả ữ ệ ộ

Lý t

ngưở

i đi u ch do ế ưở gây nên. Hình 5.4.20 minh ho s nh h ng c đ chùm sao tín hi u QPSK đ i v i m t giá ộ ệ ề ạ ự ả ố ớ ằ ồ S không cân đ i v biên đ và pha gi a tín hi u I và Q c a b gi ự ố ề ng c a các ph n t s không lý t ầ ử ưở ự ủ c a s m t cân b ng này lên l ủ ự ấ ượ tr ξ và Δ c đinh. ố ị

Hình 5.4.20: Hi n t i biên đ (hình trái) ệ ượ ộ và do l ng I/Q mismatch do l ỗ i pha (hình ph i) ả ỗ

146

i pha gây nên s t o ra l ự ệ ệ ỗ i bit. Hình 5.4.21 ch ra s nh h ế ị ng này t S l ch chùm sao do l do đó s tăng t s l ỉ ố ỗ ẽ ạ ỉ i khi quy t đ nh các ký hi u thu, i BER [Man02]: ớ ỗ ự ả ưở ẽ

Hình 5.4.21: nh h ng c a I/Q mismatch v biên đ (hình trái) và pha (hình Ả ưở ủ ề ộ

th c hi n v i 10 ệ

ự

ớ

6 bits v i các ớ

i pha

ộ

ỗ

(o): Không có l (◊): 20 % (◊): 5 % (x): 40 % (x): 10 % (□): 60 % (□): 15 %

đ i v i BER v i ph ng th c đi u ch QPSK ph i)ả ế ố ớ ứ ề ộ ươ ớ i biên đ và pha khác nhau[Man02]. giá tr l ị ỗ i biên đ (o): Không có l ỗ

-3: t s tín hi u-t p âm gi m 2 dB đ i v i tr

ả ế ố ớ ỏ ộ ấ ằ ủ ề ậ i biên đ và pha khác Đây là k t qu phân tích và mô ph ng đ i v i các giá tr l ị ỗ nhau cho 106 bit. Ta nh n th y r ng t s BER c a tín hi u đi u ch QPSK v i ớ ế ệ ỉ ố ng I/Q mismatch nh sau: s có m t c a c a t p âm AWGN và hi n t ự ặ ủ ủ ạ ệ ượ ư

-3: t s tín hiêu-t p âm gi m 4 dB v i tr

ng h p sai biên đ ớ ố ớ ườ ệ ạ ỉ ố ả ợ ộ ữ ng h p sai pha gi a I và ớ ườ ỉ ố ả ạ ữ ợ

ề ầ ng đi u ch s . Do đó c n thi i quy t v n đ này và đây v n đang là m t ch đ i I/Q mismatch làm suy gi m ch t l ấ ượ ề ế ố ẫ ả ộ ả ế ấ ọ ệ ạ ủ ề i do I/Q mismatch gây ra. Ph ng pháp bù đ khác ph c và s a l - V i BER=10 gi u I và Q là 60% - V i BER=10 ớ Q là 15%. Tóm l ạ ph i tìm các ph ươ ả nghiên c u hi n t ứ m t ph ươ ộ t ế ủ ề ng pháp gi i c a các nhà khoa h c. Trong [Cav93] J.K. Cavers đã đ xu t ấ ươ ng ử ỗ ụ ể

147

ộ ằ ề ệ ướ ượ c l ữ ng s không cân b ng v biên đ và v pha b ng ằ ự ề ng quan gi a các chu i bit I và Q nh n đ ậ ượ ỗ ộ ỗ ả ề ư ớ ạ i đi u ch I/Q đ ự ộ ế ề ệ ở ầ i pha ng pháp đi u ch . ế ố t n cu i ơ ề b gi ề ứ ườ ầ ấ ầ ố ở ộ ả ị ưở ề t b và gi ể ả ế ị ệ ớ ườ ng ng có giá tr nh h n so v i tr ỏ ơ ng h n v i ớ ơ ị ả t k IC, t n s th p cho phép s d ng ử ụ ế ế i pháp đ c i thi n vi c ph i h p tr kháng. ệ ệ ẽ ầ ố ấ ở ế ướ ượ ỉ ố ợ c khuy ch đ i r t l n tr ộ ự ạ ấ ớ ầ ầ ặ ệ ế c l ượ ạ ỗ ỗ ộ ầ ủ ẽ ố ợ ể ự ệ ệ ề ề ề ấ c v i máy thu homodyne. V n đ IQ mismatch có th đ ấ ề ng pháp x lý tín hi u đ ch nh s a l ể ượ i các đi m trong l ể ắ ượ ử ạ ử ệ ể ỉ pháp này d a trên vi c ự c. cách tính s t ự ươ ta c n ph i duy trì I/Q mismatch v biên đ nh h n 1 dB và l Th c t ỏ ơ ầ ự ế i h n này còn tuỳ thu c vào ph nh h n 5°, nh ng các gi ươ ỏ ơ Trong các máy thu heterodyne, b gi c th c hi n ượ ề ộ ả cùng, các yêu c u v I/Q mismatch s nh nhàng h n vì các lý do sau: ẹ ẽ i đi u ch I/Q th Th nh t, t n s ế h p trong máy thu homodyne, do đó hai nhánh I và Q s ít b nh h ợ v n đ I/Q mismatch. Ngoài ra, trong thi ấ nhi u thi ả ề c khi Th hai, trong máy thu heterodyne, tín hi u đ ứ ư tách làm hai nhánh I và Q, do đó ch yêu c u m t ho c hai t ng sau đó. Nh ng ầ ng i, m i kênh c a máy thu homodyne th c hi n vài t ng khuy ch đ i và ạ l c, m i m t t ng s gây ra vi c m t ph i h p. Ngoài ra, trong máy thu ấ ọ ề ố heterodyne, ta cũng có th th c hi n vi c tách hai nhánh I và Q trong “mi n s ” ệ đ tránh các v n đ v IQ mismatch trong khi đi u này không th th c hi n ệ ể ự ể ụ ằ c kh c ph c b ng đ ượ ớ các ph c đ chùm ồ ươ sao.

5.4.2.5. Máy thu trung t n sầ ố

ấ c h xu ng trung t n và đ ế ầ ẫ ự ạ ầ ượ ụ ượ ng t -s , các nhi m v khác nh l c, h t n… đ ệ ơ ồ ki n trúc máy thu heterodyne ừ ế c l y m u tr c ti p thông qua ượ ấ ự c th c ệ i thi u s đ kh i ch c năng máy thu trung ứ ư ọ ố ớ Ki n trúc máy thu trung t n s th c ra xu t phát t ầ ố ự ế đó tín hi u RF đ ạ ở ố ệ b chuy n đ i t ự ố ổ ươ ể ộ hi n trong “mi n s ”. Hình sau gi ề ố ệ t n s . ầ ố

ADC

DSP

BPF

LNA BPF

Amp.

Mixer

LO 1

Hình 5.4.22: S đ kh i ch c năng máy thu trung t n s ứ ơ ồ ầ ố ố

t n s trung t n đ ầ ệ ở ầ ầ ố ộ ầ ạ ạ ọ ệ ố ụ c l y m u sau đó Trong máy thu này, đ u tiên tín hi u ẫ ự i tín hi u I và Q b ng cách tr n t n, l c, khuy ch đ i… đ c th c viêc tái t o l ượ ằ ệ ng pháp x lý tín hi u s . Vi c áp d ng x lý tín hi n trong mi n s b ng ph ử ề ố ằ ử ươ ố ớ c v n đ IQ mismatch. V n đ chính đ i v i hi u trong mi n s s tránh đ ề ượ ố ẽ ề ượ ấ ế ạ ệ ấ ệ ệ ề ấ

148

ng t -s ầ ể ế ổ ươ ở ượ ạ ượ ể ộ ủ ử ng không v ả ầ ố ớ ộ trung t n th ườ ầ t c a b ADC do đó ph i không v ệ ủ ộ ầ ả

ng t i thi u t ệ ễ ủ ố ứ ủ ộ ệ c băng t n đ u vào t ầ ế ủ ộ ả ộ ộ ủ ả ạ ượ ả ụ ộ ầ ệ ự ẩ ở ng t n s ầ ấ ừ ầ ầ ầ ố ấ ệ ả ẽ ầ ầ ố ở ấ ề ạ ế ầ ể ạ i thi u kho ng 14 bit. H n ch c a b trung t n v i t c đ ấ ầ ể ượ ệ ở ế ắ ẫ ầ ự ố ki n trúc máy thu ki u này đó là yêu c u đ i v i b chuy n đ i t t quá vài trăm ADC. B i vì biên đ c a tín hi u ệ ở t quá và t p âm nhi ng t mV, t p âm l ượ ạ vài ch c mV. Do đó n u nh b l c thông d i trung t n đ u tiên không lo i b ạ ỏ ư ộ ọ ế ụ h t các nhi u c a kênh lân c n, s phi tuy n c a b ADC ph i đ nh đ gi m ả ủ ỏ ể ả ế ự ậ i tín hi u. Ngoài ra, d i đ ng c a b ADC cũng ph i đ nh h ả ủ ả ưở ể ớ ề l n đ thích ng v i vi c thay đ i v biên đ c a tín hi u thu do suy hao truy n ổ ề ệ ớ ể ớ d n và fading đa đ ứ ng ng ng. B ADC ph i đ t đ ươ ườ ẫ v i giá tr c a t n s trung t n trong khi ph i tiêu th công su t v a ph i. ị ủ ầ ố ả ớ Các yêu c u trên làm cho vi c th c hi n tiêu chu n Nyquist t n khó khăn b i vì ầ ẫ trung t n kho ng 100 MHz, s yêu c u t n s l y m u thông th ườ c a b ADC ít nh t vài trăm MHz và yêu c u v s tuy n tính, v t p âm n n ề ề ự ộ ủ t m t b ADC t và d i đ ng, c n thi ộ ế ủ ộ ộ ả ố ả ộ ADC có th đ ớ ố ộ c kh c ph c b ng cách l y m u tín hi u ụ ằ nh h n t n s trung t n. nh trình bày trong Hình 5.4.23. ư ỏ ơ ầ ố ầ

IFf

ADC

IFf

BPF

LNA BPF

Mixer

f <

LOf PLL

- f s

ơ ồ ầ ố Hình 5.4.23: S đ kh i ch c năng và ph c a máy thu trung t n s ổ ủ ố ứ v i t n s l y m u th p ấ ớ ầ ố ấ ẫ

c l y m u và h t n t p trung ẫ ệ ổ ủ ấ ằ ượ ấ ở ầ ố IF-fs. ể ạ ầ ậ ố ổ c s d ng trong các thi ư ượ ử ụ ọ ầ ố ệ ạ ự ạ ở ể ủ ậ đó tín hi u cao t n RF đ i c a các b ADC. Tuy nhiên, cùng v i s ộ , ngày nay ng i ta đã có th ch t o các b ườ ế ầ ệ ẫ ỡ ở ệ ẫ ố ố ạ ầ ượ ấ ụ ứ c nhi u ng ườ ề ề ủ ề ể ượ ứ t n s f Ta th y r ng, ph c a tín hi u đ Do đó kh i tr n t n, l c ti p theo cho phép chuy n ph xu ng t n s c b n. ầ ố ơ ả ế ố ộ ầ t b đ u cu i di i ch a đ Máy thu trung t n s hi n t ố ế ị ầ ớ ự đ ng b i vì do s h n ch hi n t ế ệ ạ ủ ộ ộ phát tri n c a công ngh vi đi n t ể ế ạ ệ ử ADC có t n s l y m u c GHz. Do đó ki n trúc máy thu trung t n s , th m chí ầ ố ầ ố ấ c l y m u tr c ti p không máy thu hoàn toàn s mà ự ế ấ ng lai r t qua kh i h t n nào s có ti m năng phát tri n và ng d ng trong t ươ ẽ g n và cũng đang là ch đ nghiên c u đ i quan tâm [Yem06, ầ Juo03].

149

5.4.2.6. Máy thu Sub-sampling

ổ ủ

ệ

Ph c a tín hi u cao t nầ

Tín hi u l y m u ẫ ệ ấ

ổ ủ

Ph c a tín hi u đ u ra b l y

ở ầ

ệ ộ ấ m uẫ

ệ ế ầ ớ ơ ấ đ u vào có th đ ổ ộ ở ầ ỉ ẫ ộ ế ư ộ ể ượ ấ c l y ỏ ừ ng trong ki n trúc máy thu c ể ượ ẫ c l y m u v i nh p l y m u ị ấ ố ế ư ẫ ầ ớ Trong ki n trúc máy thu này, tín hi u cao t n RF m u v i nh p th p h n b i vì các tín hi u băng h p ch có m t thay đ i nh t ẹ ở ệ ị i các chu kỳ ti p theo. Ý t m t chu kỳ sóng mang t ưở ế ớ t n s sóng mang có băng thông B có th đ này nh sau: m t tín hi u ệ ở ầ chuy n xu ng băng t n th p h n n u nh nó đ ượ ấ ơ ấ ố ể l n h n 2B. ơ ớ

Hình 5.4.24: Bi u di n quá trình sub-sampling lý t ng trong mi n t n s ễ ể ưở ề ầ ố

ạ ạ ờ ấ ư ồ ổ ặ ộ ả ấ ẫ ề ố ự ả ộ ổ ợ ầ ố ơ ạ ả ể ộ ề ể c đi m r t quan tr ng đó là s ể c lý gi ư ầ ượ ể ượ ệ ấ ộ ấ ầ ố ủ ằ ẫ i ph mà không b Nh minh ho trong hình 5.4.24, quá trình này t o ra s l p l ị ổ ự ặ ạ ế ế ộ ạ ch ng l n. Nh có s gi m nhi u v t c đ chuy n đ i, vi c thi t k b t o ệ ể ề dao đ ng n i ho c b t h p t n s đ n gi n h n r t nhi u. Ngoài ra, so sánh ề ơ ấ ộ ộ v i b trôn t n RF, b n thân m ch l y m u cũng có nhi u u đi m. ề ư ầ ớ ộ ự Tuy nhiên ki n trúc máy thu ki u này có m t nh ấ ọ ế i nh sau: băng thông t p âm. Đi u này có th đ ch ng l n và tích t ả ụ ậ ồ c a b l y m u ít nh t là b ng t n s c a tín hi u cao t n đ u vào, do đó t p ạ ầ ấ ủ âm trong băng r t l n. ấ ớ

150

ng 5 Bài t p ch ậ ươ

Bài t p 5.1 ậ

Cho m t h th ng g m ba t ng m c n i ti p (hình v ) v i các tham s sau: ắ ố ế ộ ệ ố ẽ ớ ầ ố ồ

BPF

LNA

G = -7 dB

G = 20 dB G = - 3 dB

T ng 1 là b l c thông d i có h s khuy ch đ i: ả ệ ố ộ ọ ạ G = -3 dB. ế ầ

3IPP ở

ạ ạ ế ế ấ ộ ộ ạ G = 20 dB và

T ng 2 là b khuy ch đ i t p âm th p có đ khuy ch đ i ầ đ u ra là 20 dBm. ầ

3IPP

đ u ra là 15 dBm. T ng 3 có đ khuy ch đ i ộ ạ G = -7 dB và ế ầ ở ầ

đ u ra và đ u vào c a toàn b h th ng. Tính IP3 IP3 ở ầ ở ầ ộ ệ ố ủ

Bài t p 5.2 ậ

ộ ệ ố ạ ở ầ ầ ỉ ố đ u ra là 10 dBm, h s t p âm 6 dB và băng thông c a M t máy thu có IP ủ ệ ạ t p âm 10 kHz. Tính d i đ ng SFDR c a máy thu n u yêu c u t s tín hi u-t p ế ủ ả ộ ạ i thi u là 12 dB. âm đ u vào c a b gi i đi u ch t ủ ộ ả ở ầ ế ố ề ể

Bài t p 5.3 ậ

151

ượ ố ớ c n i v i ăngten thông qua cáp đ ng tr c. ụ ồ ệ ộ ạ t đ t p ụ ồ M t máy thu có băng thông 30 kHz đ H s t p âm c a máy thu là 6 dB, suy hao cáp đ ng tr c là 3 dB, nhi ủ âm hi u dung c a ăngten là 290 K. ủ ộ ệ ố ạ ệ

1. Tính nhi t đ t p âm hi u d ng c a h th ng, gi thi t ệ ộ ạ ủ ệ ố ệ ụ ả ế T0 = 300K.

đ u vào ăngten đ có t s tín hi u-t p âm ầ ở ầ ệ ạ ỉ ố ể 2. Tính công su t tín hi u yêu c u là 30 dB cùng v i gi t ệ ế T0 = 300K. thi ấ ớ ả

Bài t p 5.4 ậ

Hai máy thu đ c bi u di n theo hình sau: ượ ể ễ

Ố

ng d n sóng ẫ

Máy thu 1:

Ố

ng d n sóng ẫ

Suy hao L G F = 30 dB 3 = 7 dB = 30 dB G 5 = 10 F = 0.033 dB G 1 T = 10 dB 2 = 8 K = 30 dB G 4 = 12.9 F Máy thu 2:

= 290 K T 1 G T = 20 dB 3 = 1000 K = 30 dB G 5 = 10 F G T = 20 dB 2 = 106 K = 30 dB G 4 = 12.9 dB F

4 đ u vào c a hai máy thu trên là 16.5 dB. Máy ở ầ đ u ra cao h n ?. Có ả ỉ ố

thi t t s tín hi u-t p âm ả ế ỉ ố ệ ạ ủ ệ ạ ở ầ ơ Gi thu nào trong hai máy trên đ m b o t s tín hi u-t p âm ả nh n xét gì t k t qu trên? ả ừ ế ậ

Bài t p 5.5 ậ

Cáp

ề

ế

Ti n khuy ch đ iạ

Khuy ch ế đ iạ

= 8 dB L 2

ạ ố ớ ộ ộ ề ế ế ạ ộ M t máy thu có b ti n khuy ch đ i n i v i b khuy ch đ i thông qua m t cáp nh hình sau: ộ ư

= 6 dB 1 ạ ố

= 13 dB 3 ế ằ

i thi u c a b ti n khuy ch đ i bi t r ng h s t p âm ế ế ạ ệ ố ạ ể ủ ộ ề t quá 9 dB. Tính đ khuy ch đ i t t ng c a máy thu không v ổ ộ ủ ượ

Bài t p 5.6 ậ

152

5. Gi

iớ nhi

ầ ệ ố ạ ả ộ ầ ạ ấ ớ ầ ng là 7°C và t s tín hi u-t p âm là 10 thi ệ ạ ươ ươ ả t đ t p âm t ệ ộ ạ ầ ệ ố ạ ỉ ố ở ệ ế ng đ ế c tính so v ầ M t máy thu có t n đ m đ u vào có h s t p âm 10 dB và suy gi m 6 dB, t ng ộ ti p theo có đ khuy ch đ i r t l n và h s t p âm 2 dB. Đ u vào máy thu, ế ế t nhi r ng các t ng này là tuy n tính ph i h p tr kháng và có cùng băng thông và các ằ t đ 290K. h s t p âm đ ệ ố ạ ố ợ ệ ộ ượ

1. Tính t s tín hi u-t p âm ệ ạ ỉ ố ở ầ đ u ra c a máy thu. ủ

đ u ra c a máy thu t ủ ệ ạ ể ố ệ ố ạ ề ế 2. Đ đ m b o t s tín hi u-t p âm ả ỉ ố ng ầ ế ườ ti n khuy ch đ i nh h n 9 dB, tính h s khuy ch đ i c a tâng này. ỏ ơ ề i thi u 40 dB, ở ầ ể ả ủ ầ i ta thêm vào t ng ti n khuy ch đ i. N u yêu c u h s t p âm c a t ng ạ ệ ố ầ ạ ủ ế ế ạ

Bài t p 5.7 ậ

đ và các tham s sau: ộ

T ng 3

T ng 4

ầ

Ph i h p ố ợ tr kháng ở

G F

=10 dB 2 =3 dB

=10 dB 4 =3 dB

=10 dB 3 =3 dB

G F

G F 4 ệ ạ

ơ ồ T ng 1 ố T ng 2 M t máy thu có s ầ

=4 dB =100 K ở ề

ở ầ đ u vào có suy hao 4 dB và nhi ỗ ầ ế ế ạ ệ ộ ạ ọ

L T 1 T ng ph i h p tr kháng t t p âm 100 K. Ba ố ợ ầ t ng ti p theo đ u có đ khuy ch đ i m i t ng là 10 dB và h s t p âm m i ỗ ộ ầ t ng 3 dB (nh minh h a theo hình trên). Tính nhi ủ ng c a ươ ư ầ Ta = 50 K. h th ng khi h th ng trên đ ệ ố thi Gi ả

t đ 290 K. ệ ố ạ t đ t p âm t ng đ ươ ệ ộ t p âm t đ c n i v i angten có nhi ạ ượ nhi t r ng các t ng này đ u ph i h p tr kháng và ệ ộ ở ở ề ố ớ ố ợ ệ ố ầ ế ằ

Bài t p 5.8 ậ

t ệ đ t p âm ộ ạ

c n i v i ăngten, có nhi FR = 6 dB đ ộ ượ ố ớ ệ ố ạ M t máy thu có h s t p âm là 290 K, qua cáp đ ng tr c có suy hao L = 20 dB (nh hình v ). ư ụ ẽ ồ

Máy thu = 6 dB F R L=20 dB

153

ộ ự ế ạ FA = 6 dB vào phía đ u trên (g n v i ăngten) ho c phía đ u d ầ ộ ớ ướ ầ ườ ủ ạ GA = 20 dB và h sệ ố i ta d tính thêm b khuy ch đ i có đ khuy ch đ i ế i (g n ầ ặ ng h p: ợ ộ ủ ộ ế ạ Ng ườ t p âm ạ ầ máy thu) c a cáp. Tính h s t p âm c a toàn h th ng trong 3 tr ệ ố ạ không có b khuy ch đ i, b khuy ch đ i đ t ạ khuy ch đ i đ t đ u trên c a cáp và b ủ i c a cáp. Nh n xét gì v k t qu tính đ c ?. ộ ế đ u d ạ ặ ở ầ ướ ủ ệ ố ặ ở ầ ề ế ượ ế ậ ả