KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP CHO CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

Mối liên hệ giữa kỹ thuật đa truy nhập vô tuyến và thông tin di động 3.. Kỹ thuật đa truy nhập cho các hệ thống thông tin di động thế hệ kế tiếp 2... • Mạng lõi: ghép các kênh trung kế g

Trang 1

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ BỘ MÔN

KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP CHO CÁC HỆ THỐNG

THÔNG TIN DI ĐỘNG Giảng viên: Ngô Thế Anh E-mail: ntanh@utc2.edu.vn Mobile: 0948 866 699

TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – CƠ SỞ II

Trang 2

GIỚI THIỆU

1 Tổng quan về kỹ thuật đa truy nhập vô tuyến

2 Mối liên hệ giữa kỹ thuật đa truy nhập vô tuyến và thông tin di

động

3 Các kỹ thuật đa truy nhập cho các hệ thống di động thế hệ 1,

2, và 3

4 Kỹ thuật đa truy nhập cho hệ thống thông tin di động thế hệ 4

5 Kỹ thuật đa truy nhập cho hệ thống thông tin di động thế hệ 5

6 Kỹ thuật đa truy nhập cho các hệ thống thông tin di động thế

hệ kế tiếp

2

Trang 3

1 TỔNG QUAN VỀ KT ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN

1 Khái niệm kỹ thuật đa truy nhập MAT (Multiple Access

Technique)

2 Phân biệt MAT và kỹ thuật ghép kênh

3 Kỹ thuật đa truy nhập vô tuyến

3

Trang 4

• MAT =

• Quá trình truy nhập (vào cùng 1 nội dung) của nhiều

đối tượng

• Đối tượng = người sử dụng (thiết bị)

• Nội dung = (các) kênh/đường liên lạc

 Trong MAT:

• Nhiều người sử dụng chia sẻ nhiều kênh truyền, nhưng

• Số lượng kênh < Số người dùng

•  MAT = quá trình chia sẻ cơ hội chiếm dụng tài nguyên

của những người sử dụng

4

1.1 Khái niệm MAT

Trang 5

• Nhiều người sử dụng cũng chia sẻ kênh truyền, nhưng

• Nhiều đầu vào và chỉ 1 đầu ra (VD: 4 máy tính chia sẻ 1

máy in)

5

1.2 Phân biệt MAT và kỹ thuật ghép kênh

Trang 6

• Ghép kênh:

• Tận dụng băng thông truyền dẫn = việc ghép nhiều đường

thành 1 đường để truyền đi

• Chỉ có ghép theo tần số và thời gian: FDM/OFDM và TDM

• Cũng giúp tận dụng băng thông truyền dẫn, nhưng nhiều

người dùng chia sẻ cơ hội chiếm các kênh truyền khác

nhau

• FDMA/OFDMA, TDMA, CDMA, và SDMA

6

Trang 7

• Ghép kênh:

• Có thể sử dụng ở cả mạng truy nhập và mạng lõi

• Mạng truy nhập: ghép các kênh của người sử dụng 

ghép kênh cơ sở

• Mạng lõi: ghép các kênh trung kế (giữa các tổng

đài/điểm truyền dẫn)  tốc độ cao

• Chỉ sử dụng trong các mạng truy nhập  liên quan mật

thiết đến các thuê bao

7

Trang 8

• Kỹ thuật đa truy nhập vô tuyến = MAT for wireless

commu-nications = MAT trong môi trường vô tuyến

• Tại sao MAT cho vô tuyến?

• MAT chỉ sử dụng trong các mạng truy nhập, liên quan

mật thiết đến thuê bao 

• Rất khó phân biệt MAT và ghép kênh trong hữu tuyến:

 không cần (học) MAT cho hữu tuyến

• Tận dụng tối đa băng thông vô tuyến

8

1.3 Kỹ thuật đa truy nhập vô tuyến

Trang 9

2 MAT CHO VÔ TUYẾN VÀ THÔNG TIN DI ĐỘNG

• Các đầu cuối vô tuyến (wireless) có khả năng di chuyển  hệ

thống (truy nhập) vô tuyến = thông tin di động

• MAT cho vô tuyến

Trang 10

3 MAT CHO THÔNG TIN DI ĐỘNG 1G, 2G, VÀ 3G

1 FDMA và thông tin di động 1G

2 TDMA và thông tin di động 2G

3 CDMA và thông tin di động 2G

4 W-CDMA và thông tin di động 3G

10

Trang 11

1 FDMA

2 Thông tin di động thế hệ 1 (1G) và mối quan hệ với FDMA

11

3.1 FDMA và thông tin di động 1G

Trang 12

• Mỗi thuê bao được cấp 1 kênh tần số (Δf) riêng

• Cùng 1 thời điểm (tại cùng 1 khoảng thời gian) có nhiều thuê

bao cùng chia sẻ 1 băng tần theo các kênh tần số được cấp phát

Trang 13

• Các hệ thống di động 1G:

• Là các hệ thống tương tự (trước những năm 1970’s)

• Điển hình là NMT (Bắc Âu), JTACS (Nhật Bản), ETACS

(Châu Âu), AMPS (Mỹ)

• Điều chế:

tương tự (

AM, FM)

13

3.1.2 Thông tin di động 1G và mối quan hệ với FDMA

Trang 14

• Các hệ thống di động 1G: AMPS điển hình của Motorola 

• MAT: FDMA (Frequency Division Multiple Access)  tại

3.1.2 Thông tin di động 1G và mối quan hệ với FDMA

Trang 15

1 TDMA

2 Thông tin di động thế hệ 2 (2G) và mối quan hệ với TDMA

15

3.2 TDMA và thông tin di động 2G

Trang 16

• TDMA còn được gọi là FDMA số (Digital FDMA)

• Trên 1 tần số, cùng 1 lúc có nhiều thuê bao đàm thoại  các

thuê bao chia sẻ cơ hội chiếm kênh tần số theo các khoảng thời gian Δt

• Thông tin trao đổi (conversation time) của

thuê bao được phân mảnh thành các đoạn

thông tin theo Δt và gửi đi  đầu thu sẽ tái

tạo lại theo thứ tự thời gian

• Khe thời gian cấp phát được duy trì trong suốt cuộc gọi

16

3.2.1 TDMA

Trang 17

• TDMA còn được gọi là FDMA số (Digital FDMA) 

17

3.2.1 TDMA

Trang 18

• Các thuê bao chia sẻ cơ hội chiếm dụng tài nguyên thời gian trên

các kênh tần số

• Một tần số được chiếm dụng theo các khe thời gian TS

• Mỗi TS chỉ dành cho việc thu hoặc phát  TDD thu/phát đồng thời

trên các TS khác nhau

• Một kênh tần số (sóng mang) được sử dụng bởi nhiều (hơn 1) thuê

bao (thường là 8) Số lượng thuê bao/kênh phụ thuộc vào các yếu

tố như kiểu điều chế, băng thông

B

B B

m

N  ( 2 )

Trang 19

3.2.2 Thông tin di động 2G và mối quan hệ với TDMA

Trang 20

Trang 21

• 2G & TDMA:

• Hệ thống số đầu tiên  MAT số (TDMA = FDMA số)

• Dung lượng hệ

thống lớn hơn 1G rất nhiều  cần MAT số

• Dịch vụ cơ bản:

có băng thông hẹp

 TDMA là thích hợp với độ rộng

kênh là 200 kHz

21

Trang 22

1 CDMA

2 Thông tin di động thế hệ 2 (2G) và mối quan hệ với CDMA

22

3.3 CDMA và thông tin di động 2G

Trang 23

• Các thuê bao được cấp phát 1 mã để truy nhập trong cùng 1 thời

gian, tại cùng 1 thời điểm

• Chia sẻ tài nguyên mã  có chia sẻ cơ hội mã …?  có ghép kênh

phân chia theo mã CDM?

Trang 24

24

3.3.1 CDMA

Trang 25

• Dựa trên kỹ thuật trải phổ SS (Spread Spectrum)

 SS là kỹ thuật biến đổi tín hiệu có băng tần nhỏ với công suất lớn thành dạng tín hiệu có băng tần lớn với công suất nhỏ hơn nhiều mà không làm thay đổi nội dung thông tin được mang bởi tín hiệu ban đầu.

25

3.3.1 CDMA

Trang 26

• Biến đổi tốc độ tín hiệu tin tức (thấp) thành tốc độ cao để

truyền đi (also called SS) bằng cách nhân tin tức với 1 luồng

Trang 27

• DSSS: nhân trực tiếp số liệu người dùng với PN 

27

3.3.1 CDMA

Trang 28

• DSSS: nhân trực tiếp số liệu người dùng với PN 

28

3.3.1 CDMA

Trang 29

• 2G: đã đề cập ở slide số 19

• Hệ thống số đầu tiên

• Dịch vụ cơ bản: thoại và SMS, có băng thông hẹp.

• 2G & CDMA:

• 2G – CDMA: IS-95 (Mỹ) và CDMA-one (thế giới)

• Băng thông trải phổ của CDMA: 1,25 MHz  hẹp 

• CDMA thích hợp cho các dịch vụ cơ bản

• CDMA (lý thuyết) chỉ cần 1 tần số cho cả hệ thống

• Người Mỹ không thích TDMA (IS-136 thất bại)  may mắn

29

3.3.2 Thông tin di động 2G và CDMA

Trang 30

1 W-CDMA

2 Thông tin di động thế hệ 3 (3G) và mối quan hệ với W-CDMA

30

3.4 W-CDMA và thông tin di động 3G

Trang 31

• CDMA với băng thông trải phổ rộng, thông thường:

= 4x1,25 = 5 MHz

• Các kỹ thuật khác của W-CDMA hoàn toàn tương tự như

CDMA (còn gọi là N-CDMA)

31

3.4.1 W-CDMA

Trang 32

3.4.2 Mối quan hệ giữa 3G và W-CDMA

Trang 33

• 3G & W-CDMA:

• Dịch vụ cơ bản chạy trên nền 2G

• Dịch vụ số liệu đòi hỏi băng thông lớn  chọn W-TDMA

hay W-CDMA …?

• W-TDMA là không thể do giới hạn về băng thông và dung

lượng của kỹ thuật TDMA (dung lượng cứng)

• W-CDMA là ứng viên sáng giá tại thời điểm đó (dung

lượng của kỹ thuật CDMA là dung lượng mềm  mở rộng

dễ dàng = nâng cao độ dài từ mã)

33

3.4.2 Mối quan hệ giữa 3G và W-CDMA

Trang 34

4 MAT CHO THÔNG TIN DI ĐỘNG 4G

1 Sự lựa chọn MAT cho 4G

2 OFDMA và thông tin di động 4G

34

Trang 35

• Hạn chế của W-CDMA:

• Quản lý khó khăn/phức tạp khi dung lượng hệ thống lớn

(độ dài mã lớn)

• Điều khiển công suất (hiện tượng che lấp/gần – xa) 

giảm tuổi thọ nguồn (battery) của đầu cuối

• Tốc độ (truyền dẫn) chưa đủ cao cho các phát triển sau

3G

• Băng thông cũng chưa đủ lớn cho các dịch vụ sau 3G

35

4.1 Sự lựa chọn MAT cho 4G

Trang 36

• Hạn chế của W-CDMA:

 W-CDMA không thể tiếp tục cho các hệ thống 4G

 Cần phải có MAT tương ứng cho 4G

• 4G:

• Các hệ thống sau 3G, cải thiện mạnh hơn nữa cho các

dịch vụ số liệu về băng thông và tốc độ (truyền dẫn và di chuyển)

• Được gọi là LTE (Long Term Evolution), với 2 hệ thống (đã

triển khai) điển hình là Wi-Fi (IEEE 820.11) và WiMAX (IEEE 802.16)

36

Trang 37

• MAT cho 4G:

• Có khả năng tận dụng băng thông của hệ thống

• Đáp ứng được các yêu cầu về tốc độ (trao đổi dữ liệu và di

chuyển) của 4G

• Có khả năng thích ứng với các loại đầu cuối đòi hỏi các

loại dịch vụ khác nhau, làm việc ở các chế độ khác nhau, tốc độ di chuyển khác nhau

37

Trang 38

• MAT cho 4G: OFDMA = OFDM + FDMA

38

Trang 39

• MAT cho 4G: OFDMA

39

Trang 40

• MAT cho 4G: OFDMA

40

Trang 41

4.2 OFDMA và thông tin di động 4G

Trang 42

• 4G: Wi-Fi – IEEE 802.11

42

Trang 43

43

Trang 44

• 4G: WiMAX – IEEE 802.16

44

Trang 45

45

Trang 46

46

Trang 47

• 4G:

• Kỹ thuật MIMO

47

Trang 48

• 4G:

• Kỹ thuật MIMO

48

Trang 49

• 4G:

• Kỹ thuật MIMO 2x2

49

Trang 50

• 4G: Kỹ thuật MIMO 2x2 tổng quát

50

Trang 51

• 4G: Kỹ thuật MIMO 2x2 khi không nhiễu

51

Trang 52

5 MAT CHO THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G

1 Sự lựa chọn MAT cho 5G

2 SDMA và thông tin di động 5G

52

Trang 53

• 5G = MASSIVE MIMO 

53

Trang 54

• 5G = MASSIVE MIMO 

54

Trang 55

Trang 56

• MAT cho 5G:

• Không gian dành cho các thuê bao không nhiều  mật độ

thuê bao lớn

• Chia sẻ cơ hội chiếm dụng tài nguyên không gian  SDMA

(Space Division Multiple Access)

56

Trang 57

• SDMA: đa truy nhập phân chia theo không gian 

• Các thuê bao truy nhập trên cùng 1 tần số, tại cùng 1 thời

điểm nhưng trên các vùng không gian khác nhau

• Chia sẻ tài nguyên không gian

• Vùng không gian chia sẻ được tạo thành nhờ các búp sóng

(beam) của các antenna  sử dụng antenna định hướng

• Liên lạc thông qua các antenna có tính định hướng cao

• Ma trận kênh quy định kết cấu antenna  dàn antenna.

57

5.2 SDMA và thông tin di động 5G

Trang 58

58

Trang 59

59

Trang 60

60

Trang 61

61

Trang 62

6 MAT CHO THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ KẾ TIẾP

1 Tổng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ kế tiếp NGMC

(Next Generations of Mobile Communications)

2 Kỹ thuật đa truy nhập cho các hệ thống NGMC

62

Trang 63

• Băng thông lớn

• Trao đổi dữ liệu thời gian thực tốc độ cao

• Các ứng dụng trực tuyến: các dịch vụ tương tác

• Mật độ thuê bao lớn tại những khu vực nhất định: trường học,

bệnh viện, siêu thị, ngân hàng, sân vận động, sân bay, và các khu vui chơi

• Mô hình “all in one” – chỉ với 1 thiết bị di động cho các nhu

cầu trao đổi thông tin của người sử dụng

63

6.1 Tổng quan về NGMC

Trang 64

• Đáp ứng được các yêu cầu của hệ thống 

Trang 65

KẾT LUẬN

• Truyền thông không dây (wireless communications) là tất yếu

và chiếm đa số  thời đại của thông tin di động

• MAT là một kỹ thuật quan trọng của thông tin di động

• MAT phù hợp với sự phát triển của thông tin di động:

Trang 66

TRÂN TRỌNG CẢM ƠN QUÝ THẦY/CÔ

Định dạng
Số trang	66
Dung lượng	3,88 MB