Bài giảng Thông tin di động: Phần 1 – ThS. Hà Duy Hưng

Bài giảng Thông tin di động cung cấp cho người học các kiến thức: Quá trình phát triển trong lĩnh vực di động, các kiến thức cơ bản trong mạng di động tế bào, các ảnh hưởng chính cũng như các kỹ thuật được áp dụng cho mạng,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Mobile: (090)988.8605 E­mail: haduyhung@tdt.edu.vn                   haduyhungtdt@yahoo.com

2

V n đ  thi c :ấ ề ử

Mỹ

­   Không đ m b o tính bí m t c a các cu c g i ả ả ậ ủ ộ ọ

­   Không t ươ ng thích gi a các h  th ng v i nhau ữ ệ ố ớ

•   Th  h  th  II (2G)ế ệ ứ  c a H  th ng thông tin di đ ng t  bào 1987   ủ ệ ố ộ ế ở

•   Th  h  th  III (3G) ế ệ ứ  c a H  th ng thông tin di đ ng t  bào đ ủ ệ ố ộ ế ượ c đ  xu t vào  ề ấ năm 2000 còn đ ượ c g i là IMT­2000 (International Mobile Telecommunications) s   ọ ử

d ng k  thu t TDMA, CDMA k t h p FDMA v i các yêu c u: ụ ỹ ậ ế ợ ớ ầ

­ T c đ  144 kbps cho thuê bao di đ ng chuy n đ ng t c đ  cao ố ộ ộ ể ộ ố ộ

Wideband (Copper/Fiber)

64 Kbps~1.5Mbps

Broadband (Fiber)  45Mbps

Cellullar/PCS WAN

3G Mobile

Fixed Wireless(802.16)   /LAN(802.11)

Interactive Cable

Medical Imaging Fax

Indoor

W-LAN W-PAN

4G

Cellular

Satellite Communica tions

TV Broadcasting

Radio Broadcasting

12

13

4G Cellular

2G

roaming, signaling and mornitoring)

A B

E

D F

C G

A B

E

D F

C G

A B

E

D F

C G

i

j

2 1 2

1 2

1 2

2 1 2

d

1

- 1 - 10

1 2 3

là 

R

3

1 2

2 1 2

2 1 2

1 2

1 2

2 2

1 2

2 1 2

2 2

1 2

12

1 1

2 2

1 2

2 2

12

30 sin

2

30 sin

30 cos

30 sin

30 cos

v v

u u

v v

u u

v v

u u

u u

v v

u u

d

v u

u v

y

u u

x

y x

d2

2

•   Dung l ng kênh c a h  th ng t  bàoượ ủ ệ ố ế

S kN =

C kNM MS = =

A BW n

=

Ví d : ụ M t vùng có di n tích 2500 kmộ ệ 2 được ph c v  b i h  ụ ụ ở ệ

28

29

Blocking GOS

A i

=

= =

Ví d :ụ   Trung bình th i gian c a m t cu c g i di đ ng là 200s, và ờ ủ ộ ộ ọ ộ

•    C i thi n dung l ng h  th ngả ệ ượ ệ ố

dùng anten sector (sectorizing cell)

B E

A

G C

F G

C

B D

B

D

G

F a

D A

1

2 3

( )4

3

13.8 6

N

trình chuyển giao không cần thiết và nếu Δ quá bé thì chuyển giao 

switching

Hard handoff : connect (new cell B) after break (old cell A) Cell B Cell A

38

Khi gi a máy phát và máy thu có s  d ch chuy n tữ ự ị ể ương đ i thì ố

t n s  thu đầ ố ược có s  khác bi t so v i t n s  phát c a sóng ự ệ ớ ầ ố ủ

1

m

c m

•  Méo biên độ

nh t m t lo i suy hao c a tín hi u phát (ch  là tia ph n x ) mà là ấ ộ ạ ủ ệ ỉ ả ạ

r t nhi u tín hi u t  nhi u con đấ ề ệ ừ ề ường và hi n tệ ượng khác nhau. Xét v  pha c a các tín hi u này thì co pha ng u  hiên trong ề ủ ệ ẫ

kho ng [0, 2ả ]. Theo lu t s  l n và đ nh lý gi i h n trung tâm thì ậ ố ớ ị ớ ạtín hi u thu đệ ược là tín hi u thông d i có phân b  Gausian, thành ệ ả ố

ph n cùng pha và vuông pha có phân b  Gausian v i trung bình ầ ố ớkhông và cùng phương sai  nên theo đ nh lý trung tâm ta có hàm ị

m t đ  xác su t c a biên đ  có d ng Rayleighậ ộ ấ ủ ộ ạ

R r

­   Mô hình fading Rayleigh

Công su t trung bình c a tín hi u thông d i b ng ½ công su t trung ấ ủ ệ ả ằ ấbình c a biên đ  ph c c a nó,  ủ ộ ứ ủ P = ½E[|r|2], nên ta có th  đ nh nghĩa ể ịcông su t t c th i ấ ứ ờ u = r2/2. Nên công su t có d ng phân b  hàm mũ ấ ạ ốâm

2 2

Tín hi u nh n đệ ậ ượ ừc t  nhi u đề ường vô tuy n khác nhau s  đế ẽ ược 

c ng l i v i nhau làm cho tín hi u t ng có th  l n h n hay bé h n ộ ạ ớ ệ ổ ể ớ ơ ơ

m c tín hi u trung bình nh n đứ ệ ậ ược, các m c tín hi u bé h n đứ ệ ơ ược 

g i là b  fade. Tòan b  hi n tọ ị ộ ệ ượng được g i là hi n tọ ệ ượng fading nhi u tia (multipath fading)ề

Fading di n h p là mô hình quan tâm đ n s  thay đ i đ  l n c a tín ệ ẹ ế ự ổ ộ ớ ủ

hi u thu đệ ược trong m t kh ang cách ng n (vài bộ ỏ ắ ước sóng) hay m t ộkho ng th i gian ng nả ờ ắ

Biên đ  tín hi u thu độ ệ ược là hàm c a kh ang cách ủ ỏ r(x) mà thông tin 

di đ ng thi t b  c m tay di chuy n độ ế ị ầ ể ược bi u di n là hàm c a th i ể ễ ủ ờgian r(t). S  thay đ i (variance) trong không gian là hàm c a kh ang ự ổ ủ ỏcách được th  hi n s  thay đ i ph  thu c vào kh ang cách để ệ ự ổ ụ ộ ỏ ược g i ọ

là fading nhanh và fading ch m. ậ

do s  di chuy n c a các v t th  tán x  (scatters). Fading nhanh b ng ự ể ủ ậ ể ạ ằ

ph ng trong m t kh ang dài t  20 – 40 bẳ ộ ỏ ừ ước sóng thì được g i là ọ

trung bình sector (sector average). S  thay đ i c a m c tín hi u trung ự ổ ủ ứ ệbình theo s  che ch n c a tòa nhà (b  r ng tòa nhà)ự ắ ủ ề ộ  được g i là ọ

sector average

( ) ( ) ( )0

r t = m t r t

fading)

d

d d

P d

tr m g c và thi t b  di đ ng là tích c a nhi u quá trình ng u nhiên ạ ố ế ị ộ ủ ề ẫlên tín hi u. Nên v i thang dB thì m c c a các tín hi u ng u nhiên là ệ ớ ứ ủ ệ ẫ

t ng. mà t ng c a nhi u bi n ng u nhiên thì có d ng phân b  ổ ổ ủ ề ế ẫ ạ ố

Gausian. Do đó th ng kê c a fading ch m có d ng phân b  Gausian ố ủ ậ ạ ốtheo thang dB và được g i là phân b  ọ ố lognomal hay là m c tín hi u ứ ệthu được theo thang dB có d ng phân b  Gausianạ ố

2 2

2

1 2

L L

L là m c tín hi u   kh ang cách c  thứ ệ ở ỏ ụ ể

mL là suy hao trung bình t i m t kh ang cách c  thạ ộ ỏ ụ ể

L là đ  l ch chu n c a suy hao trung bình ộ ệ ẩ ủ

( ) 1 12 2

2

l l

fading nhanh thường có phân b  Rayleigh hay Rician.ố

n(r) = N/T level crossing rate là t  s  gi a t ng t t c  các m c vỷ ố ữ ổ ấ ả ứ ượt trên m t gi i h n trong kh ang th i gian cho trộ ớ ạ ỏ ờ ước v i kh ang th i ớ ỏ ờgian này.       Với fading 

t(r) =  ti/N average duration of fades là t  s  gi a t ng th i gian c a ỷ ố ữ ổ ờ ủcác fades trong kh ang th i gian cho trỏ ờ ước v i t ng s  fades ớ ổ ố  ước 

( )

2 2

2

r m

2 2

( ) ( )

1 50

Frequency  selective  fading

Frequency  selective  fading

F. T Doppler shift domain 

description

Doppler shift  domain  description

Time  domain  description

Time  domain  description

F. T

Variation about  the mean

Variation about  the mean

Dual

Fading channel

Large scale fading due to  motion over large areas

Large scale fading due to  motion over large areas Small scale fading due to small changes in positionSmall scale fading due to small changes in position

Mean signal  attenuation vs  distance

Mean signal  attenuation vs  distance

Variation about  the mean

Variation about  the mean Time spreading Time spreading of the signalof the signal Time variation of the channel Time variation of the channel 

Flat  fading

Flat  fading

Fast  fading

Fast  fading fadingSlow fadingSlow 

Fast  fading

Fast  fading fadingSlow fadingSlow 

Frequency  selective  fading

Frequency  selective  fading

Flat  fading

Flat  fading

Dual

Time­delay  domain  description

Time­delay  domain  description

frequency  domain  description

frequency  domain  description

Frequency  selective  fading

Frequency  selective  fading

58

59

White Gaussian Noise

White Gaussian Noise + x

Doppler Filter x

j

White Gaussian Noise

White Gaussian Noise + x

Doppler Filter x

j

White Gaussian Noise

White Gaussian Noise + x

Doppler Filter x

j

+ AWGN

Transmitted Signal

Channel Output