Băng thông và băng tần

Băng thông và băng tần
- Băng thông là dải tần số được giới hạn trong khoảng tần số min đến tần
số max của một kênh truyền
- Băng tần : là một dải tần số cũng được giới hạn trong khoảng min, max
nhưng nó đựơc cấp cho các hệ thống sử dụng để thu phát tín hiệu.
Công suất phát tối đa của một MS:
- dải tần 900Mhz: 2W(handheld), 8W(car/transportable phone)
- dải tần 1800Mhz: 1W (do kích thước của cell bé)
fading đa đường thì có chịu ảnh hưởng của tốc độ mã hay ko?
- Fading đa đường là tổng hợp của các tia sóng phát ra từ máy phát bao
gồm các tia đi thẳng (LOS), tia phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ nên khi đến
máy thu nó sẽ có các độ trễ là t1, t2, t3… Tín hiệu ở máy phát sau khi thực
hiện trải phổ trực tiếp (DSSS), nhân với chuỗi PN c(t), điều chế xong ta
được tín hiệu phát đi là A.b(t).c(t) Cos(wt+phi). Khi đến máy thu, do Fading
đa đường nên tín hiệu này sẽ có các độ trễ khác nhau, nên nó sẽ chứa
chuỗi PN có các độ trễ khác nhau, chẳng hạn như c(t-t1), c(t-t2), c(t-t3)….
Khi thực hiên giải trải phổ, tín hiệu được nhân thêm một lần chuỗi PN một
lẫn nữa, khi đó tích của c(t). c(t-t1), c(t). c(t-t2)… sẽ phụ thuộc vào tốc độ
chip Rc. Dựa vào đồ thị của hàm tự tương quan của chuỗi PN, ta thấy
rằng với độ trễ t1, t2… nếu như chúng lớn hơn chu kỳ chip Tc thì giá trị
tương quan của nó sẽ đạt giá trị thấp nhất và sẽ bằng -1/N.

Do đó, nếu tốc độ mã Rc càng lớn, tức là Tc càng bé, thì các độ trễ t1, t2
sẽ càng dễ dàng lớn hơn Tc, khi đó các tích c(t). c(t-t1), c(t). c(t-t2) sẽ
bằng min và bằng -1/N. N càng lớn thì tỷ số 1/N càng gần về 0, và các tia
do phản xạ, khúc xạ sẽ gần như bị triệt tiêu. Còn tia đi thẳng LOS, khi giải
trải phổ thì được nhân với mã PN có độ trễ bằng chính nó nên tích bằng 1.
VÌ vậy mà hệ thống DSSS loại bỏ được hiện tượng Fading đa đường.
Hiện tượng Fading
1. Khái niệm:
a. Khi tín hiệu được truyền từ anten phát đến anten thu, nó sẽ đi theo

nhiều đường khác nhau. Các tia này gồm tia đi thẳng-LOS (cái này
trong viba, còn trong di động thì không nhất thiết), tia khúc xạ từ khí
quyển, tia phản xạ từ các vật chắn trên đường đi Kết quả tín hiệu
tại anten thu là tổng hợp của các tín hiệu này, nếu may mắn thì các
tín hiệu này đồng pha và cường độ tín hiệu được tăng cường.
Nhưng nếu các tín hiệu này triệt tiêu lẫn nhau làm cường độ tín hiệu
tại anten thu giảm nghiêm trọng (ngang mức nhiễu)- đó chính là
hiện tường fading!
2. Phân loại:
- Fading nhiều đường
- Fading phẳng
- Fading chọn lọc tần số
- Fading nhanh
- Fading chậm
- Chúng được phân loại theo chu kỳ của tín hiệu và băng
thông của tín hiệu dãi nền như sau:

3. Cách phòng chống
4. Pha-đinh chọn lọc theo tần số (selective fading) không gây ra méo phi
tuyến mà gây méo tuyến tính (linear distortion).

2. Pha-đinh phẳng bù được nhờ tăng công suất phát (hoặc giảm cự ly liên
lạc) hoặc sử dụng AGC. Những yếu tố đó tạo ra dự trữ pha-đinh phẳng.

3. Để khắc phục pha-đinh chọn lọc tần số với các tín hiệu có băng rộng, có
các biện pháp cơ bản sau:
a) Sử dụng mạch san bằng thích nghi, thường là các ATDE (Adaptive
Time Domain Equalizer) với các thuật toán thích nghi thông dụng là
Cưỡng ép không ZF (Zero Forcing) và Sai số trung bình bình phương cực
tiểu LMS (Least Mean Square error);

b) Sử dụng phân tập (diversity), bao gồm phân tập không gian với hai hay
nhiều ăng-ten thu đặt cách nhau đủ xa, phân tập tần số và phân tập góc
(angle diversity);
c) Sử dụng mã sửa lỗi để giảm BER (vốn có thể lớn do selective fading
gây nên);
d) Trải phổ tín hiệu (pha-đinh chọn lọc thường do hiện tượng truyền dẫn
đa đường - multipath propagation - gây nên, trải phổ chuỗi trực tiếp, nhất
là với máy thu RAKE, có khả năng tách các tia sóng và tổng hợp chúng lại,
loại bỏ ảnh hưởng của multipath propagation);
e) Sử dụng điều chế đa sóng mang mà tiêu biểu là OFDM (cái của nợ này
ngày nay được ứng dụng khắp nơi, trong di động 3G, trong WIFI, WIMAX
hay trong truyền hình số mặt đất DVB-T ).
5. Cái gọi là dự trữ fading (fading margin) trong thông tin di động nói chung
và GSM nói riêng bao gồm 2 khoản:

1. Dự trữ fading che khuất chuẩn-log (dự trữ fading chậm).
(Slow/Shadowing Fading Margin)

Khoản này tính được dựa trên xác suất rớt cuộc gọi cho phép do fading
chậm gây nên, thường nó là 1% theo nhiều tài liệu. Lượng dự trữ fading
chậm này tính được nếu ta có được đường cong mật độ xác suất fading
che khuất (dạng chuẩn-log). Cái này, đến lượt mình lại có được nhờ
phương pháp thống kê (nhờ đo bằng driving-test để có được độ lệch quân
phương (zigma) hay còn gọi là độ lệch chuẩn - standard deviation - của
biến ngẫu nhiên mức fading che khuất, và một phân bố chuẩn có kỳ vọng
bằng không hoàn toàn xác định được pdf của nó nếu biết zigma).

2. Dự trữ fading nhanh (multipath fading). (Multipath Fading Margin)

Cái này có rắc rối hơn đôi chút. Với các hệ thống băng hẹp như GSM (tốc

độ dữ liệu trên kênh thấp do chủ yếu chỉ phục vụ dịch vụ thoại và dữ liệu
tốc độ thấp) thì multipath fading xem được là flat-fading. Khi đó dự trữ
fading nhanh có thể xác định được theo phân bố của mức fading nhanh.
Với các môi trường khác nhau, sẽ có các phân bố khác nhau, trải từ phân
bố chuẩn (kênh Gauss) hay Ricean (kênh Rice) cho tới Rayleigh (kênh
Rayleigh), trong đó kênh Rayleigh là kênh tồi nhất, rất hay gặp trong môi
trường macro khu vực đô thị. Do vậy, khi tính toán thiết kế vô tuyến (tính
toán phủ sóng) người ta thường tính với trường hợp xấu nhất là với kênh
Rayleigh. Pdf (Probability Density Function - hàm mật độ xác suất)
Rayleigh của biến ngẫu nhiên là mức fading nhanh cũng hoàn toàn xác
định được nếu có được độ lệch quân phương zigma của nó. Cái này
(zigma) cũng phải xác định bằng đo lường (driving-test). Từ đó ta có thể
xác định được độ dự trữ fading nhanh để bảo đảm xác suất rớt cuộc gọi
do fading nhanh gây ra thấp dưới một mức nào đó, cũng thường là 1%.

Với các hệ thống băng rộng thì dự trữ fading chọn lọc không mấy ý nghĩa
do fading chọn lọc tần số không khắc phục được bằng AGC hay tăng công
suất máy phát (tăng lượng dự trữ fading phẳng), cái này tôi đã giảng rất kỹ
trong khi dạy kỹ thuật truyền dẫn số rồi mà, và người ta cố gắng áp dụng
các biện pháp khác như phân tập (không gian hay tần số), san bằng
(equalization), hay sử dụng các biện pháp mạnh như OFDM nhằm đưa
fading chọn lọc về fading phẳng và áp dụng tính dự trữ fading như với
kênh băng hẹp (fading phẳng) như đã nói ở trên.


Tổng hợp lại, ta có được dự trữ fading là tổng của dự trữ fading chậm
(che khuất chuẩn-log) và dự trữ fading nhanh (Rayleigh fading do
multipath propagation gây nên) và xác suất rớt cuộc gọi do fading các loại
sẽ được giữ ở mức dưới 2% (tiêu chuẩn thiết kế thông thường).

Cái vấn đề này tôi đã đề cập đến rất kỹ trong lúc giảng về bài toán tính quỹ
công suất (link budget calculation) cả bài toán thuận lẫn các bài toán
ngược rồi cơ mà. À, có thể lớp của bạn do thày Tr. dạy nên vấn đề này
không được làm rõ chăng? Về xem lại cái hình vẽ về link budget
calculation trong tập bài giảng thì sẽ rõ. Hình vẽ gốc của nó bạn có thể tìm
thấy trong cuốn của T. S. Rappaport mà đường link đã được anh nvqthinh
cung cấp trên 4R này rồi.
6. Ảnh hưởng nhiễu gồm có 2 thành phần: tỷ số C/I (nhiễu đồng kênh) và tỷ
số C/A (nhiễu kênh lân cận).

Nhiễu đồng kênh xảy ra khi cả hai máy phát phát trên cùng một tần số
hoặc trên cùng một kênh
Theo khuyến nghị thì C/I > 12dB thì vẫn đảm bảo cuộc nối.

Còn nhiễu kênh lân cận xảy ra khi sóng vô tuyến được điều chỉnh và thu
riêng từng kênh, song lại nhiễu sang các kênh lân cận.
C/A = 10lg(Pc/Pa)
Pc= cs thu t/h mong muốn
Pa= cs thu tín hiệu kênh lân cận.
C/A nên >9dB

Nói chung các tỷ số này cao hay thấp phụ thuộc vào việc quy hoạch tần số
của mạng di động. Đồng thời sử dụng các kỹ thuật khác như điều khiển
cs, truyền gián đoạn, nhảy tần để tănsg các tỷ số này lên.
7. Roaming hiểu theo nghĩa tiếng việt thì cũng là lưu động, khi sử dụng
2 khái niệm này thường nhầm lẫn và một số người không phân biệt
được sự khác nhau mà cho rằng đó là một. Theo mình nghĩ thì đây là
2 khái niệm hoàn toàn khác nhau trong ttdđ.
Mình xin nói qua về 2 vấn đề này:
1. Lưu động

khái niệm lưu động thì mọi người đã được học trong môn ttdd. Lưu
động có thể được hiểu là việc MS di chuyển từ cell này sang cell
khác trong mạng của nó trong trạng thái idle(rỗi). Khi Ms di chuyển
thì nó sẽ đo đạc cường độ tín hiệu và đến một ngưỡng nào đó sẽ
chuyển qua tần số có cường độ lớn hơn.
2. Roaming
Roaming là một dịch vụ của nhà mạng, MS muốn có chức năng này
thì nó phải đăng ký với mạng và mất phí dịch vụ. Roaming xảy ra
trong khu vực đăng ký ban đầu của chiếc điện thoại khi nó truyền
thông tin qua một tháp thu phát sóng của SP khác - khi tín hiệu của
SP ban đầu quá yếu hoặc số lượng người gọi quá nhiều.
8. Trong mỗi mạng ĐTDĐ khác nhau, quá trình roaming sẽ khác nhau,
nhưng về cơ bản như sau:
9. - Khi thiết bị di động được bật lên hoặc truyền qua một trạm chuyển
tiếp (handover) tới mạng, thì mạng được "ghé thăm" này "nhìn thấy"
thiết bị và xác định xem nó có nằm trong danh sách đăng ký hay
không và cố gắng xác định mạng "nhà" của nó. Nếu hai mạng trước
đó không có thỏa thuận "thông nhau" thì dịch vụ không duy trì được
và mạng khách sẽ từ chối.
10. - Trong tình huống chấp nhận, mạng khách sẽ liên hệ với mạng
nhà và yêu cầu thông tin dịch vụ về thiết bị chuyển vùng đang dùng
số IMSI (International Mobile Subscriber Identity) của nó, trong đó có
việc thiết bị có được cho phép chuyển vùng hay không.
11. - Nếu thành công, mạng khách bắt đầu duy trì lưu thuê bao tạm
thời cho thiết bị. Đồng thời, mạng nhà cập nhật thông tin để xác định
thiết bị đang được quản lý trên máy chủ và những thông tin gửi tới
thiết bị đó cũng đảm bảo được truyền đi chính xác.
12. Nếu có một cuộc gọi tới chiếc điện thoại đang roaming, mạng
điện thoại công cộng sẽ hướng nó đến SP mà nó đăng ký. Sau đó,
SP này phải hướng nó tới mạng khách (đã thỏa thuận dịch vụ). Mạng

khách sẽ cung cấp một số điện thoại nội bộ tạm thời cho chiếc
mobile. Khi số này được xác định, mạng nhà sẽ chuyển tiếp cuộc gọi
đến vào số tạm thời và chuyển tới chiếc điện thoại.
13. +> Roaming có thể phân loại 3 loại:
14. - roaming theo vùng địa lý.
15. Kiểu roaming này chỉ khả năng chuyển dịch vụ từ vùng này đến
vùng khác trong biên giới quốc gia của một nhà điều hành mạng di
động. Ban đầu, các nhà điều hành thường hạn chế dịch vụ ở các
vùng nhỏ (như một thành phố). Nhưng sau này, với sự phát triển của
công nghệ mạng di động toàn cầu GSM và giá thành giảm, roaming
theo vùng ít khi được triển khai, trừ trường hợp ở các quốc gia có
vùng địa lý rộng như Mỹ, Nga, Ấn Độ mà trong đó có rất nhiều nhà
điều hành mạng của từng vùng.
16. Còn tại Việt Nam, đây chính là trường hợp các SP như
Vinaphone, Mobifone phân vùng 1,2,3 trước kia. Khi gọi nội vùng,
liên vùng, cách vùng, khách hàng sẽ được tính giá cước khác nhau.
Sau đó, các SP này đã tính cước theo một vùng duy nhất trên toàn
bộ lãnh thổ.
17. - roaming sóng giữa các nhà cung cấp.
18. Loại roaming này nói đến khả năng chuyển vùng bắt sóng của
một nhà điều hành di động đến một vùng sóng của nhà điều hành
khác trong biên giới của một quốc gia. Ví dụ: thuê bao mạng
Mobifone được phép chuyển sang Vinaphone khi hai nhà cung cấp
dịch vụ này có thỏa thuận chuyển vùng với nhau. Điều này thường
xảy ra khi một công ty mới tham gia vào lĩnh vực này và cần có cổng
tương thích với hạ tầng của các nhà điều hành trước đó. Họ phải đề
nghị các nhà điều hành này cho phép roaming trong khi dành thời
gian để xây dựng mạng của riêng mình.
19. - roaming quốc tế.
20. Dịch vụ này có khả năng chuyển vùng sóng sang một mạng

của nhà cung cấp dịch vụ viễn thông nước ngoài( nghĩa là điện thoại
của bạn mang sang nước ngoài vần sử dụng bình thường bằng Sim
đã đăng ký ở nhà.)
21. Hiện nay ở việt nam, hầu hết các nhà mạng đều triển khai dịch
vụ này đến nhiều nước trên thế giới
22. phân biệt lưu động và roaming
lưu động chính là việc di động và cập nhật vị trí của trạm di động
trong vùng phủ sóng của nhà cung cấp dịch vụ di động mà trạm di
động đó đã đăng ký hoà mạng.

roaming cũng là lưu động và cập nhật vị trí nhưng nó mở rộng hơn
khái niệm của lưu động ở chỗ là trạm di động nếu đã đăng ký dịch vụ
roaming (hay là chuyển vùng cuộc gọi giữa các nhà cung cấp dịch vụ
trong nước, hay trong nước và nước ngoài với nhau) thì trạm di động
này có thể tự do di chuyển và thực hiện cuộc gọi trong khi di chuyển
qua các vùng mạng khác nhau của nhà mạng khác nhau.

điều này sẽ dễ dàng nhận thấy nếu bạn đi sang nước ngoài, hay là đi
vào vùng sâu vùng xa, nếu bạn đang đăng ký sử dụng mạng của
viêttel mà không có sóng, trong khi đó mạng của vnpt đã phủ sóng
tới, nếu như chỉ là quá trìng lưu động thôi thi coi như bạn đã ngoài
vùng phủ sóng, nhưng nếu bạn đã đăng ký roaming thì bạn vẫn thực
hiện được cuộc gọi