Bài giảng Thông tin di động: Phần 3 – ThS. Hà Duy Hưng

7. Kỹ thuật đa truy nhập vô tuyến

Trạm gốc

Hướng xuống
Hướng lên

Trạm di động

Trạm di động

Trạm di động

Trạm di động
1


° Các kỹ thuật đa truy nhập vô tuyến
– Đa truy cập phân chia tần số FDMA
(Frequency Division Multiple Access)
Thuê bao được phân bởi tần số
– Đa truy cập phân chia thời gian TDMA (Time
Division Multiple Access)
Thuê bao được phân chia bằng thời gian và tần 
số.
– Đa truy cập phân chia mã CDMA (Code
Division Multiple Access)
Thuê bao được phân chia bằng mã.

2

C

C

f2

B

B

A

Fre
q

ue

nc

y

° Kyõ thuaät ña truy nhaäp voâ tuyeán FDMA

f1

A

f0

Time

3


en
cy

° Kyõ thuaät ña truy nhaäp voâ tuyeán TDMA

F re
qu

A
B
C

B

A

C

B

A

C

B

A

C

B

f0

A

C
Time

4


° Kyõ thuaät ña truy nhaäp voâ tuyeán CDMA
spread spectrum
Radio Spectrum

Base­band Spectrum

Code B
Code A

y

B

C

B
A

Sender

A

C

B
A

Time

B

A

Receiver

C

B

5

Fr
eq

u

A

Code A

A

en
c

B

C

B


Caực kyừ thuaọt ủa truy nhaọp voõ tuyeỏn

power

FDMA

TDMA

tim

e

fre

CDMA

ncy
que

power

e

power

tim

cy
uen
q
e
fr

tim

y
enc
u
q
fre

e

6


– Đặc điểm của kỹ thuật FDMA
Ưu Điểm:
+ Đơn giản
+ Hiện tượng ISI bé -> không cần bộ cân
bằng (equalizer)
+ Không cần đồng bộ mạng
+ Đồng bộ khung và khôi phục đònh thời
bit dễ
+ Không cần bộ mã hóa thọai (Voice
Coder)
Khuyết Điểm:
+ Cần một khỏang băng bảo vệ (guard
band)
+ Khó mật mã
+ Không hiệu quả khi không có thọai
7
truyền


– Đặc điểm của kỹ thuật TDMA
* Ưu Điểm:
+ Chia sẽ tần số cho N người dùng bằng
sắp xếp thời gian
+ Tốc độ bit thay đổi được
+ Nhiễu giữa các người dùng giảm
+ MS được điều khiển, đo đạt

* Khuyết Điểm:
+ Hiện tượng ISI --> cần bộ cân bằng
+ Đồng bộ mạng và khôi phục đònh thời
bit
+ Nhiều thông tin mào đầu và phần
cứng phức tạp
+ Dung lượng hạn chế do băng tần
và khe
8
thời gian


– Đặc điểm của kỹ thuật CDMA
* Ưu Điểm:
+ Dễ mật mã thông qua chuổi mã giả
ngẫu nhiên PN (Pseudo Noise sequence)
dùng kỹ thuật trải phổ
+ Dung lượng lớn và mền
+ Chuyển giao mền
+ Công suất phát thấp
+ Hiệu quả sử dụng tần số cao (hệ số
sử dụng lại tần số 1)
+ Chất lượng tốt
+ Dễ dàng đònh vò thuê bao
+ Nhiều lọai hình dòch vụ
* Khuyết Điểm:
+ Vấn đề điểu khiển công suất9 MS và
BTS phức tập

° Cấu trúc cơ bản của một hệ thống
CDMA
Dòng Bit (Bit Stream)
Mã
Mã Hóa
Hóa
Thọai
Thọai

Mã
Mã Hóa
Hóa
Kênh
Kênh

Điều
Điều Chế
Chế
Số
Số

Ghép
Ghép Xen
Xen

Đa
Đa Truy
Truy
Cập
Cập

Trải
Trải Phổ
Phổ

Máy
Máy Phát
Phát

Dạng Sóng (Wave Form)

Hướng Lên

10


° Cấu trúc cơ bản của một hệ thống
CDMA
Dòng Bit (Bit Stream)
Giải Mã
Hóa Thọai

Giải Mã
Hóa Kênh

Giải Điều
Chế Số

Giải
Ghép Xen

Đa Truy
Cập

Dồn Phổ

Máy Thu

Dạng Sóng (Wave Form)

Hướng Xuống

11


° Các kỹ thuật trải phổ (SS - Spread
Spectrum) dùng trong hệ thống CDMA
– Trải phổ chuổi trực tiếp DS/SS (Direct Sequence SS)
Phổ tín hiệu được trải bằng cách nhân trực
tiếp với chuổi PN có tốc độ chip cao
– Trải phổ nhảy tần FH/SS (Frequency Hopping - SS)
Phổ tính hiệu được trải bằng cách nhảy tần
trên một tập tần số nhảy. (cách nhảy được
xác đònh bằng chuồi PN)
–Trải phổ nhảy thời gian TH/SS (Time Hopping - SS)
Phổ tín hiệu được trải bằng cách một khối dữ
liệu được nén và truyền gián đọan trong một
hoặc vài khe thời gian (time slot) trong12một khung
(frame). Mô hình nhảy thời gian được xác đònh

° Cơ sở tóan học: Hàm tương quan (Correlation
Function) và mật độ phổ công suất (Power
Spectral Density)
– Tín hiệu xác đònh:

x

=

2

x(t ) dt

<

Tín hiệu năng lượng:
1
Pave = lim
t0
t0

Tín hiệu công suất:

t0 / 2

2
x(t ) dt <

t0 / 2

1 t0 / 2
Rx( ) = lim
x(t
t 0 t0 / 2
t0
Hàm tự tương quan tín hiệu công suất:
1
Rx( ) =
TP

t TP

x(t

t

Hàm tự tương quan tín hiệu tuần hoàn:
13

) x(t )dt

) x(t )dt


– Tín hiệu xác đònh (tt) :
F{ Rx( ) } = Rx ( )e j 2 f d
Mật độ phổ côngx(f) =
suất:

Suy ra: Rx( ) =F ­1 { x(f)} =

x ( f )e

Pave =
Công suất trung bình:

j2 f

x ( f )e

df
j2 f

df

x ( f )df
0

Rx( lượng:
) = x(t ) x(t )dt
Tự tương quan của tín hiệu năng
R (0)
= x = x( f ) 2 df
x
Năng lượng trung bình:
14


– Tín Hiệu ngẫu nhiên:

=E(X(t)) = px (t ) x(t )dx
Giá trò trung bình của một tínx(t)hiệu:

Hàm tự tương quan của tín hiệu ngẫu nhiên:

Rx(t + ,t) =E(X(t + )X(t))=

p x( t

),x( t )

( x1 , x2 )x1 x2 dx1dx2

F{ Rx( ) } = Rx ( )e j 2 f d
Hàm mật độ phổ công
x(f) =suất:

Rx( :) =F ­1 { x(f)} =
Hàm tự tương quan

x( f

)e

j2 f

df

R (0)
2

x =
=
E(X
(t))
=
Công suất trung bình:
Pave
x ( f )df
15


– Tín hieäu nhò phaân:

16


– Hàm tự tương quan và mật độ phổ công
suất:

17


–

Chuoåi giaû ngaãu nhieân:

c( t) =

k =−

ck �TC (t − kTC )
18


–

Töï töông quan vaø töông quan cheùo:
Spreading Code A

Spreading Code A

1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1

1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1

one data bit duration

one data bit duration

Spreading Code A

Spreading Code B

1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1

1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0

Self-Correlation
for each code is 1.

Cross-Correlation
between Code A and Code B = 5/16

19


– Hàm tự tương quan của chuổi giả ngẫu

nhiên PN:

20


Traỷi phoồ chuoồi trửùc tieỏp DS/SS BPSK maựy
phaựt:
b(t ) =
k =

c( t) =

21

k =

bk T (t kT )

ck TC (t kTC )


Traỷi phoồ chuoồi trửùc tieỏp DS/SS BPSK maựy thu:
W(t)=Ab(tư )c2(tư )sin(2 fct+ )
=Ab(tư )sin(2 fct+ )

Zi =

ti +T

w(t )sin(2 f c t + ' )dt

ti
ti +T

=A

b(t ) sin 2 (2 f ct + ' )dt

ti

A
=
2

ti +T

b(t )(1 cos(4 f ct + 2 ' ) dt

ti

22


– Mật độ phổ công suất của tín hiệu: tin tức, chuo
và DS/SS-BPSK

23


– CDMA 1 ngöôøi gôûi

24


– CDMA 2 ngöôøi gôûi

25