Đề cương thu phát tổng hợp

khái niệm và cách xác định Các thông số thực tế của bộ ADC bao gồm :  Lỗi dư : là sự kết hợp của tạp âm lượng tử , tạp âm ngẫu nhiên và méo phi tuyến Nghĩa là tất cả các thành phần khô

ĐỀ CƯƠNG THU PHÁT TỔNG HỢP

Câu hỏi 1 điểm

1.1 Tỷ số tín hiệu trên tạp âm lượng tử : khái niệm ; công thức tính Giải thích tại sao tần số lấy mẫu tăng, tỷ số tín hiệu trên tạp âm

Khi đó SNR cực đại được xác định:

max

6, 02 1, 76 10.lg( ) [dB]

2

s f SNR

 Lỗi dư của ADC được xác định bằng cách lấy đầu ra của ADC trừ điước tính tính hiệu đầu vào, kết quả lỗi dư

1.2 Các thông số thực tế của bộ ADC bao gồm:lỗi dư, số bit hiệu

dụng và dải động không có nhiễu giả (khái niệm và cách xác định)

Các thông số thực tế của bộ ADC bao gồm :

 Lỗi dư : là sự kết hợp của tạp âm lượng tử , tạp âm ngẫu nhiên và

méo phi tuyến (Nghĩa là tất cả các thành phần không mong muốncủa tín hiệu đầu ra (ADC)

Cách xác định :Lỗi dư của ADC được xác định bằng các sử dụngmột đầu vào dạng sin cho ADC, sau đó lấy đầu ra ADC trừ đi ước

tính tín hiệu đầu vào, tín hiệu còn lại là lỗi dư Sau đó tính công suấtbình phương trung bình của lỗi dư SNR tìm được bằng các chiacông suất bình phương trung bình của tín hiệu đầu vào cho công suấttrình bình bình phương của lỗi dư

 Số Bít hiệu dụng (ENOB : Effective Number of Bits): là số bit

cần thiết trong một ADC lý tưởng để công suất tạp âm trung bìnhbình phương trong ADC lý tưởng này bằng công suất trung bìnhbình phương lỗi dư trong ADC thực tế

 Dải động không có nhiễu giả (SFDR : Spurious Free Dynamic Range ) là một thông số hữu ích để dặc tả các ADC Để định nghĩa

SFDR ta giả thiết đầu vào ADC là một tone hàm sin SFDR được thực hiện bằng cách lấy FFT (Fast Fourier Tranform : biến đổi fourier nhanh) đầu ra của ADC Sau biến đổi phổ đầu ra ADC được thể hiện ở dạng công suất đầu ra dB phụ thuộc tần số Khi này

SFDR sẽ là hiệu số giữa tín hiệu đầu vào của hàm sin và công suất đỉnh của tín hiệu nhiễu giả lớn nhất trong phổ đầu ra của ADC 1.3 Bộ thu phát vô tuyến định nghĩa bằng phần mềm lý tưởng (sơ

đồ khối kiến trúc; nguyên lý hoạt động).

Giải

 Giả thiết rằng bộ biến đổi ADC có cả bộ lọc chống xuyên băng bêntrong và DAC có cả bộ lọc khôi phục tín hiệu tương tự bên trong.SDR có các tính năng chính như sau:

- Sơ đồ điều chế, định kênh và các giao thức để phát và thu tất cả đềuđược quyết định bằng phần mềm trong phân hệ xử lý số Các xử lýnày được thực hiện trong DSP (bộ xử lý tín hiệu số).

- Bộ Circulator lý tưởng được sử dụng để phân tách các tín hiệuđường phát và đường thu

Circulator kết hợp với các bộ lọc thu/phát -> hạn chế băng tần thuphát

- Lọc xuyên băng và lọc khôi phục tín hiệu DAC (không được thểhiện)

1.4 Tần số ảnh trong các máy thu ngoại sai (khái niệm về , nguyênnhân, ảnh hưởng và cách xử lý tần số ảnh)

Giải

 Khái niệm

Là một tín hiệu nhiễu I, đối xứng với tần số tín hiệu mong muốn quatần số của dao động ngoại sai (dao động nội của máy thu, cách tínhiệu mong muốn một khoảng bằng tần số trung tần)

 Nguyên nhân:

+ Tín hiệu RF tại đầu vô tuyến thu là:

: tần số góc tín hiệu hữu ích.

: tần số góc tín hiệu không mong muốn

+ Tín hiệu bộ dao động nội LO

+ 2 tín hiệu này được đưa vào bộ trộn có đặc tính vào ra phi tuyếnnhư sau:

i = + + ……

v= + + + Kếtquả có nhiều thành phần trong đó có thành phần sau:

 Giải pháp: Nhiễu ảnh này có thể được loại bỏ bằng cách dùng bộ lọctrước bộ trộn hoặc trong quá trình biến đổi từ RF vào IF

1.5 Tạp âm 1/f (khái niệm; công thức tính ; phân tích ảnh hưởngcủa tạp âm 1/f)

Tạp âm 1/f( tạp âm nhấp nháy) xuất hiện ngay sau khi biến đổi hạ tần làmgiảm cấp độ mạnh nhất là các kênh băng hẹp

Giải

 Khái niệm: tạp âm 1/f(tạp âm nhấp nháy) là tạp âm tần số thấp xuấthiện sau hạ tần tại tâm băng gốc (con Hương béo không chép phầnnày à mà làm láo ???)

 Công thức tính:

Thuật ngữ tạp âm 1/f bắt nguồn từ mật độ tạp âm được xác định nhưsau:

• Phân tích ảnh hưởng của tạp âm 1/f

Tạp âm nền đầu ra của bộ trộn bao gồm cả ảnh hưởng của tạp âm1/f được tính toán như sau:

n = n0[(f2-f1)+faln(f2/f1)]V2

trong đó n0 là sàn tạp âm quy đổi đầu vào tại bộ hạ tần, tín hiệu băngthong có phổ băng gốc được xác định bởi f1,f2 và fa được xác định làtần số tại đó tạp âm nhấp nháy bằng sàn tạp âm nhiệt của máy thunối tầng

Tạp âm nhấp nháy làm tăng tạp âm nền sau bộ trộn dẫn tới giảm cấpmạnh độ nhạy (nhất là đối với kênh hẹp)

1.6 Méo bậc 2 trong máy thu biến đổi trực tiếp:khái niệm (viếtcông thức), vẽ hình, phân tích ảnh hưởng của méo bậc 2 khi có cáctín hiệu nhiễu

Khái niệm

 Ảnh hưởng: méo bậc hay còn gọi là IMD2 (méo điều chế giaothoa bậc 2 ) trong máy thu DCR có thể gây ra các tín hiệu chặnhoặc phá làm giảm cấp tỷ số tín hiệu trên tập âm của máy thu

Tín hiệu này ngoài t/h mong muốn còn có thành phần một chiều và thànhphần bậc 2.

IP2 là một thông số quan trọng, nó cho đánh méo tính phi tuyếnbậc hai IMD2 và hỗ trợ định lượng độ nhạy của máy thu đối vớicác tín hiệu nhiễu.

1.7 Giải pháp trạm gốc phân bố dựa trên kỹ thuật truyền tín hiệu

số băng gốc trên sợi quang (vẽ hình và trình bày).

Trong kiến trúc trạm gốc phân bố DBS (distributed base station) ,RRU (remote radio frequency unit- các đơn vị vô tuyến đặt xa) được coi làcác phần tử thu và phát tín hiệu vô tuyến , các đơn vị băng gốc BBU (baseband unit) được coi là các phần tử xử lý và phát các tín hiệu băng gốctừ/đến RNC Thiết kế phân bố DBS cho phép các nhà khai thác di độngtriển khai các RRU và hệ thống nguồn tách riêng so với BBU Các RRU

và BBU có thể kết nối với nhau bằng cáp quang đơn mode

Đầu ra số: Trong giải pháp này tínn hiệu băng gốc được đưa lên khốiRRU đặt tại tháp anten bằng đường cáp quang Truyền tín hiệu bănggốc trên sợi quang cho phép:

+ 1_ phát thu trực tiếp các tín hiệu băng gốc trên sợi quang

+ 2_không cần bộ biến đổi tần số vô tuyến vào quang

+ 3_sử dụng cùng hệ thống khai thác và bảo dưỡng như BTS

+ 4_sử dụng chung cơ sở hạ tâng cho các ứng dụng khác

+ 5_tùy chọn phát triển sóng mang và đoạn ô

Ký hiệu :

BB: phần băng gốc , D/A biến đổi số sang tương tự

RF : thành phần vô tuyến , O/E: biến đổi điện vào quang

E/O : biến đổi quang vào điện, RRU : đơn vị vô tuyến đặt xa

1.8 Giải pháp trạm gốc phân bố dựa trên kỹ thuật truyền sóng vô

tuyến trên sợi quang (RoF) (Vẽ hình và trình bày).

Trong kiến trúc trạm gốc phân bố DBS (distributed base station) ,RRU (remote radio frequency unit- các đơn vị vô tuyến đặt xa) được coi làcác phần tử thu và phát tín hiệu vô tuyến , các đơn vị băng gốc BBU (baseband unit) được coi là các phần tử xử lý và phát các tín hiệu băng gốctừ/đến RNC Thiết kế phân bố DBS cho phép các nhà khai thác di độngtriển khai các RRU và hệ thống nguồn tách riêng so với BBU Các RRU

và BBU có thể kết nối với nhau bằng cáp quang đơn mode

 RF over Fiber: Trong giải pháp này tín hiệu vô tuyến từ thiết bịtrong nhà được truyền lên RRU đặt tại anten bằng đường cáp quang Cần có:

1- thiết bị bổ sung riêng

2- chuyển đổi nhiều lần tần số vô tuyến

3- quản lý riêng

Ký hiệu :

BB: phần băng gốc , D/A biến đổi số sang tương tự

RF : thành phần vô tuyến , O/E: biến đổi điện vào quang

E/O : biến đổi quang vào điện, RRU : đơn vị vô tuyến đặt xa

1.9 Kiến trúc trạm gốc (BTS) dựa trên vô tuyến định nghĩa phần

mềm (SDR) (Vẽ hình và giải thích nguyên lý hoạt động) (cần xem

lại ?)

-Chức năng RFE là phát và thu tín hiệu vô tuyến thông qua anten Tínhiệu RF trên đường thu hạ tần xuống IF để xử lý tiếp trong phần trung tần.Trên đường phát , IF được nâng tần lên RF và sau đó được khuếch đạicông suất.

-Phần IF chịu trách nhiệm biến đổi ADC trên đường thu và DAC trênđường phát bộ DUC trên đường phát biến đổi tín hiệu băng gốc và tínhiệu IF số trong miền số Bộ ĐC trên đường thu biến đổi tín hiệu RF sốvào tín hiệu IF trong miền số

-Phần băng gốc thực hiện các chức năng băng gốc như kết nối cuộc gọi ,cân bằng , nhảy tần Trong một hệ thống SDR , phần băng gốc được thiết

- Bộ tuyến tính hóa số:tuyến tính hóa tín hiệu số trước khi phát Bộ nàykết hợp với đường phản hồi bộ tuyến tính hoá sau PA để tạo đường baokhông đổi (hỏi thầy)

- DAC: biến đổi tín hiệu số thành tương tự

- Bộ biến đổi nâng tần: chuyển đối tín hiệu phát từ trung tần IF và tần số

vô tuyến

- PA:để khuếch đại công suất phát đủ lớn trước khi đưa vào anten

- LNA: để khuếch đại công suất thu được với tạp âm nội nhỏ

- Bộ biến đổi hạ tần: để chuyển đổi tín hiệu tần số thu vô tuyến (RF) vàotín hiệu trung tần (IF)

- ADC: biến đổi tương tự thành số

- Bộ lọc song công: lọc tín hiệu RF cho cả đường lên và đường xuống từanten (hỏi thêm dung), cho phép sử dụng chung một anten cho cả thu

và pháp

1.11 Kỹ thuật tuyến tính hóa bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNA)

bằng phương pháp sửa méo thuận: vẽ sơ đồ và giải thích nguyên lý hoạt động.

• Tín hiệu đầu vào LNA sửa méo thuận được chia thành hai đường Tín hiệu trong đường trên được khếch đại bởi bộ khếchđại chính Các méo phi tuyến trong bộ khuếch đại chính dẫn đến méo điều chế giao thoa và méo này cộng vào tín hiệu

• Mẫu tín hiệu đầu ra bộ khuếch đại chính được đưa vào bộ trừ, tại đây tín hiệu bị trừ bởi một phần tín hiệu gốc bị làm trễ (lý tưởng toàn bộ tín hiệu gốc bị loại bỏ)

• Tín hiệu lỗi được khuếch đại tuyến tính trong bộ khuếch đại lỗi đến mức cần thiết sau đó đưa đến bộ ghép đầu ra Tín hiệu đầu ra bộ khuếch đại chính được làm trễ để phù hợp với đườngkhuếch đại lỗi Méo của hai đường được cộng ngược pha nhau

và lý tưởng sẽ chỉ còn lại tín hiệu gốc tại đầu ra LNA

1.12 Sơ đồkiến trúc chung của một trạm thu phát gốc (BTS): Vẽ hình và giải thích chức năng các khối.

(Huyền done)

• Hình vẽ:

• Giải thích chức năng các khối

BTS được thiết kế trên cơ sở phần cứng và phần mềm Phần cứng bao gồmbốn phần chính : phần vô tuyến (RF: Radio Frequency), phần băng gốc(BB : Baseband), phần điều khiển và truyền dẫn

- Module RF phát/thu các tín hiệu và biến đổi tín hiệu số vào sóng vô

tuyến và ngược lại

- Module băng gốc xử lý tín hiệu được mã hóa trước khi phát/thu nó

đến/từ mạng lõi thông qua module truyền dẫn

- Khối điều khiển đóng vai trò điều phối ba module nói trên

- RP(Reference Point) là điểm tham chuẩn nhằm đạt được giá thành

thấp nhất cho các module khác nhau

1.13 Giả thiết có một thành phần tần số nhiễu (ký hiệu: f i) đầu vàomáy thu không đổi tần Dựa trên các công thức và hình vẽ hãy chứngminh rằng do méo hài bậc hai thành phần tần số nhiễu này sẽ gâydịch một chiều (DC offset)

(NA&MXCAM done)

• Giả sử có tín hiệu hàm sin sau:

Vì tín hiệu có một thành phần tần số nhiễu nên tín hiệu trước khiđưa vào máy thu có dạng

• Được đưa vào máy thu có hàm truyền đạt chứa phi tuyến bậc hai như sau:

1.14 Máy phát được điều chế bởi tham chuẩn đầu vào dựa trên

vòng khóa pha: vẽ hình và giải thích nguyên lý hoạt động.

(Huyền done)

 Hình vẽ

- Điện áp sai pha được nạp cho bơm để điều khiển pha của VCO Khóa pha VCO theo pha của dao động chuẩn.

1.15 Khái niệm về các thông số hiệu năng máy thu sau đây: (1) tổnhao ghép tối thiểu ; (2) sàn tạp âm máy thu, (3) độ nhạy máy thu, (4)quá tải máy thu

(NA&MXCAM done)

(1)Tổn hao ghép tối thiểu

Tổn hao công suất tối thiểu giữa máy phát và máy thu được địnhnghĩa là tổn hao đường truyền tối thiểu ( bao gồm cả hệ số khuếcđại và tổn hao cáp) đo được giữa conectơ anten (EAC: EquipmentAntenna Connector) của thiết bị phát và thiết bị thu

(2)Sàn tạp âm máy thu

Luôn tồn tại một tạp âm cơ sở nào đó trong máy thu Tạp âm nàyphụ thuộc vào băng thông và nhiệt độ của máy thu Mức tạp âm

này được gọi là sàn tạp âm Nó luôn được đặt là biên thấp nhấtcủa hiệu năng máy thu.

(3)Độ nhạy máy thu

Là công suất trung bình tín hiệu mong muốn tối thiểu tạiconnector anten thu mà tại đó còn đáp ứng các tiêu chí hiệu năngnhư tỷ số bit lỗi ( BER : Bit Error Rate ) hay tỷ số lỗi khung( FER: Frame Error Rate ) hay tỷ số lỗi khối ( BLER: Block ErrorRate) hay thông lượng Độ nhạy của máy thu phụ thuộc vào tốc

độ bit thông tin, tỷ số tín hiệu trên tạp âm cộng nhiễu yêu cầu,nhiệt độ và hệ số tạp âm máy thu

(4)Quá tải máy thu

Gây ra do một tín hiệu tại EAC của máy thu quá lớn Khi máy thugặp quá tải, hệ số khuếch đại của nó bị giảm Thông số hiệu năngvới tên gọi điểm nén 1 dB quyết định khi nào thì máy thu bị quátải

1.16 Khái niệm về các thông số hiệu năng máy thu sau đây: (1)cách ly anten; (2) tỷ số rò kênh lân cận (ACLR), (3) độ chọn lọckênh lân cận và (4) tỷ số nhiễu kênh lân cận (ACIR)

(NA&MXCAM done)

(1)Cách ly anten

Để đảm bảo đồng thời tồn tại hai hệ thống mà không gây ranhiễu nguy hại giữa hai hệ thống, ta cần đảm bảo đủ cách lyanten giữa hai hệ thống này Cách ly anten được định nghĩa

là tổn hao đường truyền ( bao gồm hệ số khuếch đại, tổn haocáp và tổn hao truyền sóng trong không gian) từ EAC máyphát gây nhiễu đến EAC máy thu bị tác động Các yêu cầucách ly thường được rút ra từ các tiêu chí sau:

• Phát xạ giả/ phát xạ ngoài băng (OOB: Out of Band) thu bởi máy thu bị tác động phải đủ nhỏ hơn sàn tạp

âm của máy thu bị tác động

• Sản phẩm điều chế giao thoa (IMP: Inter-Modulation Product) gây ra do hai sóng mang gây nhiễu phải đủ nhỏ hơn sàn tạp âm của máy thu bị tác động

• Tổng công suất sóng mang gây nhiễu bị suy hao bởi các bộ lọc tần số vô tuyến (RF), trung tần ( IF:

Intermediate Frequency) và băng gốc phải nhỏ hơn sàntạp âm của máy thu bị tác động.

(2)Tỷ số rò kênh lân cận (ACLR: Adjacent Channal Leakage Ratio)

• Là suy hao công suất phát rò rỉ vào các kênh lân cận ACLR được định nghĩa là tỷ số giữa công suất phát trung bình có tâm tại tần số kênh được ấn định trên công suất trung bình có tâm tại tần số kênh lân cận và được đo bằng dBc

• ACLR cho thấy đại lượng nhiễu mà một máy phát có thể gây ra tại một máy thu làm việc tại kênh lân cận ACLR phụ thuộc vào dịch tần so với tần số trung tâm của kênh được ấn định

(3)Độ chọn lọc kênh lân cận (ACS: Adjacent Channel

Selectivity )

Độ chọn lọc kênh lân cận được định nghĩa là tỷ số ( đo bằngdB) giữa suy hao bộ lọc thu tại tần số kênh lân cận và suyhao bộ lọc thu tại tần số kênh được ấn định Độ chọn lọckênh lân cận là một số đo khả năng thu tín hiệu mông muốntại tần số kênh được ấn định khi có mặt tín hiệu nhiễu kênhlân cận tại một khoảng dịch tần cho trước so với tần số trungtâm của kênh được ấn định

(4)Tỷ số nhiễu kênh lân cận (ACIR)

Là tỷ số tổng công suất phát từ một nguồn với tổng công suấtnhiễu tác động lên máy thu nạn nhân do các khiếm khuyếtcủa máy phát và máy thu

Tỷ số nhiễu kênh lân cận được xác định như sau:

ACIR là số đo toàn bộ nhiễu gây ra bởi một máy phát đốivới một máy thu kênh lân cận do sự không hoàn thiện củacác bộ lọc của máy phát để lọc phát xạ OOB và các bộ lọcmáy thu để lọc làm giảm tín hiệu kênh lân cận

1.17 Cho tín hiệu băng thông với trung tần f IF=30MHz, độ rộngbăng B=fH- fL=5MHz Giả sử chọn tần số lấy mẫu f s= 15Msps Hãy(1) chứng minh rằng tần số lấy mẫu đảm bảo định lý Nyquist, (2) vẽphổ của tín hiệu sau khi lấy mẫu.

1.18 Một máy thu gồm ba tầng: tầng vào là bộ tiền khuếch đại có hệ

số khuếch đại 20 dB và hệ số tạp âm 6 dB; tầng thứ hai là cáp nốivới tổn hao 3 dB; tầng cuối là bộ khuếch đại có hệ số khuếch đại 60

dB và hệ số tạp âm 16 dB Hãy tìm hệ số tạp âm tổng của máy thukhi có và không có bộ tiền khuếch đại

1.19 Một máy thu có hệ số tạp âm 13 dB được nối đến anten quacáp 300 Ôm dài 25 m có tổn hao 10 dB trên 100 m a) Tìm hệ số tạp

âm tổng của cáp nối và máy thu b) Giả sử một bộ tiền khuếch đại 20

dB với hệ số tạp âm 3 dB được nối giữa cáp và máy thu,tìm hệ sốtạp âm tổng của cáp, bộ tiền khuếch đại và máy thu

Câu hỏi 2 điểm

2.1 Kiến trúc tổng quát của một hệ thống thu phát vô tuyến: vẽ hình và trình bày nguyên lý hoạt động.

(Dung done)

 Phía phát

- DSP (Digital Signal Processing) : khối xử lý số có nhiệm vụ

√ Mã hóa

 Kênh : kiểm soát và xử lý bit lỗi

 Bảo mật : đảm bảo an ninh thông tin truyền đi

 Nguồn : phù hợp với đường truyền vô tuyến

√ Đan xen : phân tán lỗi trên khoảng thời gian dài hơn

√ Ngẫu nhiên hóa : liên quan đến phổ sóng mang theo điềuchế

√ Tạo khung phát vô tuyến

- DAC : chuyển đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự phù hợp với sơ

đồ điều chế mà ta lựa chọn

- MOD (bộ điều chế) : gửi số liệu cần truyền vào tham số của sóng

mang thay đổi theo thông tin tại tần số sóng siêu cao RF gồm điều

chế khóa dịch pha (M-PSK) hay điều chế cầu phương (QAM)

- UC (bộ biến đổi nâng tần) : chuyển đổi tín hiệu phát trung tần vào

tần số vô tuyến

√ Biến đổi trực tiếp : không có IF, điều chế và giải điều chế

RF

√ Biến đổi đổi tần : thay đổi tần số, có IF, điều chế và giải

điều chế IF  chọn IF phát khác IF thu để tránh nhiễu

- PA (khuếch đại công suất) : đảm bảo mức công suất phát cần thiết

 Phía thu

- LNA (bộ khuếch đại tạp âm nhỏ) : để khuếch đại tín hiệu thu yếu

nhưng gây ít tạp âm Tính tạp âm của hệ thống nhiều tầng thì quan

tâm tới hệ số của tầng đầu tiên là quan trọng nhất

- DC (bộ biến đổi hạ tần) : chuyển từ RF về IF Nhiễu thành phần

không cần thu đi vào khối hạ tần RFI IFI gây nhiễu trùng tần số

DC cần thêm chức năng loại bỏ nhiễu ảnh

- DeMOD (bộ giải điều chế) : có hai phương pháp giải điều chế cơ

bản :

√ Nhất quán : sóng mang chuẩn giống bên phát

√ Không nhất quán : tín hiệu vào so sánh với tín hiệu đó khi

đi qua bộ trễ  sơ đồ đơn giản hơn, kém chính xác do bịlỗi tích lũy

- ADC : chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số

√ Lấy mẫu

√ Quyết định

- DSP (Digital Signal Processing) : khối xử lý số có nhiệm vụ

√ Giải mã hóa

√ Giải ngẫu nhiên hóa

√ Giải đan xen

 Bộ lọc song công : làm việc hai chiều cả phía phát và phía thu

- Sử dụng cáp đồng trục để nối máy phát với máy thu

- Đưa ra một anten chung có tính thuật nghịch :

√ Bộ phân hướng : điều chỉnh sóng theo đúng hướng mongmuốn.

 Tín hiệu đầu vào băng gốc được xử lý số tại bộ xử lý tín hiệu số sau

đó chuyển đổi từ số vào tương tự bằng bộ DAC rồi đưa lên đầu vào

vô tuyến phát, cuối cùng được anten phát vào không gian Tín hiệuthu đến từ anten đi vào bộ LNA, sau đó khuếch đại tín hiệu này đưalên bộ biến đổi hạ tần để chuyển đổi từ RF vào IF, được giải điềuchế, được chuyển đổi từ tương tự vào số, được xử lý số và đầu ra làtín hiệu băng gốc số

 Yêu cầu đối với đầu cuối thu phát :

- Hỗ trợ đa băng, đa chuẩn

√ Đa băng tần, đặc biệt với dải tần số cao

√ Đa chuẩn truy nhập : TDMA, CDMA, OFDMA

 Dựa trên vô tuyến định nghĩa bằng phần mềm SDR

- Tạp âm máy thu nhỏ, độ tuyến tính cao

- Công suất tiêu thụ nhỏ

- Mức độ tích hợp cao

- Giá thành rẻ

2.2 Mô hình kiến trúc trạm gốc (BTS) phân bố: trình bày ; so sánhvới mô hình trạm gốc thông thường và cho biết các ưu điểm của môhình trạm gốc phân bố

(Huyền done)

Hình vẽ (5.24b nhé)

 Kiến trúc trạm gốc (BTS) phân bổ bao gồm:

 Các đơn vị vô tuyến đặt xa (RRU : Remote Radio Frequency Unit)được coi là các phần tử phát và thu các tín hiệu vô tuyến

 Các đơn vị băng gốc (BBU : Base Band Unit) được coi là các phần tử

BTS thông thường BTS phân bố

được đặt trên nóc nhà và kết nối

với trạm gốc qua phiđơ cáp đồng

trục có tổn hao

Trạm gốc bao gồm một đơn vịbăng gốc (BBU) và nhiều đơn vị

vô tuyến ở xa (RRU) được đặtgần anten BBU và RRUnối vớinhau bằng sợi quang đơn mode.Vấn

Giá

thành

 Ưu điểm của mô hình trạm gốc phân bổ

√ Giảm đáng kể công suất tiêu thụ nhờ giảm tổn hao công suất trongcáp đồng trục

√ Tăng cự ly thông tin

√ Cho phép đơn giản và giảm đáng kể giá thành triển khai mạngWCDMA/HSPA UMTS

√ Dễ dàng nâng cấp các site 2G, mở rộng dung lượng các site 3G vànâng cấp WCDMA lên LTE

√ Cung cấp đơn vị gọn, rẻ tiền cho các mạng nhỏ Cho phép lắp đặtlinh hoạt

√ Tăng dung lượng và vùng phủ mà chiếm ít không gian nhất Giảmyêu cầu không gian và giá thành đài trạm

√ Rút ngắn thời gian triển khai

√ Cho phép phủ sóng các môi trường khác nhau

2.3 Kiến trúc máy thu biến đổi trực tiếp: vẽ sơ đồ cấu và giải thíchnguyên lý hoạt động.

(Dung done)

 Sơ đồ

 Nguyên lý hoạt động : Hạ tần trực tiếp từ RF (tín hiệu vô tuyến)xuống băng tần cơ sở không có tín hiệu trung tần

 Tín hiệu vô tuyến RF được lọc bởi bộ lọc song công trong băng, sau

đó được khuếch đại bởi bộ LNA có hiệu năng NF (hệ số tạp âm) rấttốt Sau đó được giải điều chế I/Q để biến đổi trực tiếp vào băng gốcrồi đưa đến bộ biến đổi tương tự vào số trước khi đưa lên xử lý tínhiệu băng gốc Khi tần số của các tín hiệu RF và LO bằng nhau, máythu làm việc như bộ tách sóng pha Khi này LO sẽ chuyển đổi tâmcủa kênh mong muốn vào 0Hz và nửa âm của kênh trên nửa trục tần

số âm trở thành ảnh của nửa dương của kênh tại nửa trục tần sốdương

 Ưu điểm :

√ Chọn lọc kênh : sử dụng các bộ lọc số cho phép thực hiện các bộ lọcchọn kênh tốt hơn so với trường hợp thực hiện trong phần cứng tạiIF

√ Đơn giản (bỏ đi khối IF), cho phép tích hợp nguyên khối máy thu

√ Loại bỏ tần số ảnh do nằm ngoài băng thu

√ Giảm tiêu thụ điện năng và giá thành do đòi hỏi ít phần tử hơn, ítphức tạp hơn

 Hạn chế :

√ Đòi hỏi mạng I/Q vuông góc chính xác cao để sử dụng cho băngrộng và yêu cầu không cần điều chỉnh hay cài đặt dẫn đến hạn chế

về số lượng các phần tử thích hợp

√ Dịch DC xuất hiện tại tâm của kênh băng gốc trong nhánh I&Q vàmức dịch này thường khá cao so với trường hợp cần giải điều chế giảm độ nhạy máy thu

√ Mức tín hiệu LO cao có thể phát xạ vào không gian và đóng gópthêm vào dịch DC

√ Phát sinh tạp âm tần số thấp do sử dụng IF băng tần gốc

√ Phát sinh nhiễu điều chế giao thua từ các hài bậc 2 lại LNA hay bộtrộn

2.4 Các giải pháp truyền dẫn cho mạng truy nhập vô tuyến diđộng: trình bày; vẽ hình mình họa cho các giải pháp truyền dẫnquang và giải thích nguyên lý hoạt động

(Hạnh)

Mạng truy nhập vô tuyến di động sử dụng các dạng truyền dẫn sau :

√ Các đường thuê riêng 2Mbps

√ xDSL 2x4Mbps

√ Vi ba

√ Quang điểm đến điểm tốc độ 150Mbps/STM1 cho mạng truy nhập

vô tuyến tốc độ cao trong thành phố

√ Quang thụ động khi mạng truy nhập phát triển cao

Vẽ hình minh họa cho các giải pháp truyền dẫn quang

Truyền dẫn quang điểm đến điểm sử dụng giao diện điểm đến điểm tiêuchuẩn luồng STM1 với hai sợi quang (một cho đường xuống, một chođường lên) kết nối từ RNC (3G UMTS) (hay BSC (2G) hoặc SGW/MME

đổi sang miền tương tự, thực hiện biến đổi nâng tần chuyển đổi từ sóngtrung tần vào sóng vô tuyến và truyền qua phiđơ đến anten.

Mạng quang thụ động dựa trên cơ sở gói để thu thập dữ liệu, sử dụng các

bộ chia quang thụ động để truyền tín hiệu trên nhiều sợi quang phục vụcho nhiều trạm gốc

2.5 Khách sạn hóa BTS (tách riêng phần xử lý số và phần vôtuyến): vẽ hình và trình bày khái niệm; Phân tích các ưu điểm của

rẻ Khi đó, phần lớn các phần tử của một BTS truyền thống được đặt tạimột vị trí trung tâm (hub) Hub có thể được đặt tại một vị trí thuận tiện, giá

rẻ Nhờ vậy site của ô chỉ cần chứa một lượng tối thiểu các phần tử

 Phân tích các ưu điểm của mô hình khách sạn hóa BTS

- Đơn giản hóa bảo dưỡng và nâng cấp: Vì phần lớn thiết bị trạmgốc cho nhiều site sẽ được đặt trong một vị trí nên chỉ cần đếnbảo dưỡng một lần cho tất cả các site

- Giảm (hoặc loại bỏ hẳn) các cabin hoặc nhà trạm cho trạm gốc

- Giảm tiêu thụ nguồn: Đặt RRH trên đỉnh tháp anten loại bỏđược tổn hao cáp đồng trục

- Chi phí triển khai thấp hơn: chi phí PA công suất thấp hơn, BTSkhông cần có phòng máy tại chân tháp sẽ giảm đáng kể giá xâydựng (và cả giá thuê đặt site) Điều hòa không khí cũng chỉ cầnđặt tại vị trí duy nhất (BTS HUB)

- Giá thành khai thác thấp: Khai thác nói chung cùng với việc loại

bỏ điều hòa không khí tại nhiều site đặt xa dẫn đến giảm đáng

kể chi phí khai thác

- Độ tin cậy cao hơn Loại bỏ được cơ chế sự cố BTS (cáp đồngtrục công suất cao) và đặt được nhiều phần cứng trong môitrường điều hòa không khí tốt dẫn đến cải thiện độ tin cậy toàn

hệ thống

- Dễ dàng bảo dưỡng: Đặt phần lớn phần cứng BTS tại một vị trícho phép thực hiện bảo dưỡng trung tâm

- Dễ dàng triển khai mạng

2.6 Kỹ thuật tuyến tính hóa máy thu bằng phương pháp phản hồi

trừ vectơ: vẽ sơ đồ; trình bày và giải thích nguyên lý hoạt động

(NA&MXCAM done)

 Sơ đồ (hình 2.42 trang 103)

• Bộ trộn biến đổi hạ tần phi tuyến nhận được tại đầu vào tổhợp các tín hiệu mong muốn và tín hiệu lỗi xuất hiện tại đầu

ra hệ thống

• Tín hiệu lỗi đóng vai trò tín hiệu làm méo trước cho bộ trộn.Tín hiệu này nhận được từ hoạt động phản hồi thời gian thực

• Quá trình hình thành tín hiệu lỗi như sau:

 Tín hiệu đầy ra hệ thống được biến đổi nâng tần bởi cùngmột dao động nội như biến đổi hạ tần

 Sau lọc ảnh RF, tín hiệu này được trừ bởi bản sao tín hiệuđầu vào hệ thống đã được điều chỉnh pha và biên để được tínhiệu lỗi

• Tín hiệu lỗi này được điều chỉnh độ lớn và pha sau đó cộngvới tín hiệu đầy vào để tạo nên đầu vào RF của bộ trộn nângtần như hình vẽ

2.7 Kỹ thuật loại bỏ tín hiệu phát khỏi đường thu bằng phương

pháp gạt nhiễu đối pha: vẽ sơ đồ và giải thích nguyên lý.

(NA&MXCAM done)

 Sơ đồ

 Nguyên lý hoạt động

• Mẫu tín hiệu phát được xử lý bởi bộ suy giảm và bộdịch pha khả biến trước khi được đưa vào bộ trừ với tínhiệu thu từ đầu thu

• Kết quả đầu ra bộ trừ chứa chủ yếu tín hiệu thu mongmuốn Phần còn lại của tuyến thu ( trộn, khuếch đại,tách sóng) hoạt động giống như cấu hình thu tiêuchuẩn

2.8 Các cấu hình mạng BBU và RRU cho hệ thống trạm gốc phân

bố DBS: vẽ hình và giải thích nguyên tắc hoạt động.

• Cấu hình mạng BBU trong mạng DBS có thể có các dạng : sao,chuỗi, cây, và lai ghép Đối với cấu hình chuỗi, sao mức nối tầng cóthể là ≤ 4

BBU được kết nối trực tiếp đến từng BBU khác trong mạng

BBU trực tiếp khác

• Cấu hình mạng RRU trong mạng DBS có thể có các dạng : sao,chuỗi, cây, xuyến và lai ghép Có hai mức nối tầng cho cấu hình sao

và cây :

√ Khi sử dụng module quang 1.25GHz, mức nối tầng ≤ 4

√ Khi sử dụng module quang 2.5GHz, mức nối tầng ≤ 8

- Cấu hình chuỗi : các RRU được kết nối trực tiếp đến từng RRU khác

và kết nối đến BBU

Hình a) Làm méo trước

Tín hiệu RF được đưa vào bộ làm méo trước tạo racác méo phi tuyến Sau đó được khuếch đại tuyến tínhtrong bộ khuếch đại tạp âm nhỏ LNA Các méo phi tuyếnnày được trộn với tín hiệu tuần hoàn được tạo ra từ bộ daođộng nội LO và sau đó đưa tới đầu ra IF (nợ)

Hình b) Làm méo sau

Tín hiệu từ đầu vào RF được đưa qua bộ khuếch đạitạp âm nhỏ LNA Tiếp theo tín hiệu đã được khuếch đại