Hệ thống thông tin di động 4G

1.2.4. Hệ thống thông tin di động 4G.

Và trong tương lai thì LTE Advance & WiMax...sẽ là những thế hệ tiến bộ hơn nữa,chắc chắn rằng sẽ còn những thế hệ của công nghệ 5G,6G...cho phép người dùng truyền tải các dữ liệu HD, xem TV tốc độ cao với những trải nghiệm trên các trang Web tiên tiến hơn với nhiều tiện ích hơn cả. Đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng.

1.3 Các phương thức đa truy nhập.

1.3.1 Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)

Phương thức đa truy nhập phân chia theo tần số



Hình 1.3.1:phương pháp FDMA

Các kênh thông tin được sắp xếp liên tiếp nhau trên dải tần thông tần của đường truyền. Tín hiệu nguyên thuỷ phải được điều chế để chuyển lên băng tần cao hơn nhờ các sóng mang phụ(subcarrier) sau quá trình điều chế, phổ tần của tín hiệu lúc này bao gồm hai băng ở hai bên tần số sóng mang phụ f_c

- Băng dưới LSB(lower sideband)

- Băng trên USB(upper sideband).

Tín hiệu bao gồm cả hai băng này gọi là tín hiệu đa biên DSB (double sideband). Trong tín hiệu này Có sóng mang phụ fc là thành phần một chiều, không chứa thông tin nhưng lại chiếm hơn 60% năng lượng phổ. Hai băng LSB và USB chứa thông tin giống hệt nhau và chiểm 30% năng lượng phổ. nếu ta truyền cả hai băng thi băng thông cần thiết phải tăng gấp 2 lần trong đó có một băng không cần thiết, do đó dẫn đến lãng phí tài nguyên mạng, để giải quyết vấn đề này người ta đưa ra các phương án giải quyết như sau :

+ Bỏ thành phần một chiều fc và truyền cả hai băng LSB và USB( kỹ thuật DSB không song mang)

+Bỏ thành phần một chiều fc và truyền tải một băng,thông thường người ta truyền băng dưới (kỹ thuật SSB không sóng mang ) phát đơn băng (LSB hoặc USB) kèm sóng mang VSB(vestigial sideband )

• 
  Ưu điểm : không cần đồng bộ
  
• 
  Nhược điểm : Băng tần giới hạn do đó số kênh ghép bị hạn chế
  
• 
  Tốn kém : nhiễu giao thoa giữa các kênh lân cận , đồng thời cũng không thể tránh khỏi các loại nhiễu khác như nhiễu xuyên âm và bị ảnh hưởng của các tập âm do dây truyền tải thường làm bằng bằng dây trần.
  

TDMA là phương pháp đa truy nhập phân chia theo thời gian

Người sử dụng dùng chung một sóng mang và trục thời gian được chia thành nhiều khoảng nhỏ (gọi là các khe thời gian_TS_time slot) một kênh thông tin sẽ chiếm toàn bộ dải thông W của đường truyền trong một khoảng thời gian nhất định trên tổng số thời gian cuộc gọi được thực hiện và lặp lại theo chu kỳ nhất định.

Có 2 phương pháp ghép kênh phân chia theo thời gian cơ bản :

• 
  Ghép xen bit(bit -by- bit): lấy tất cả các bit cùng tên của các kênh nhánh ghép lại với nhau thành một nhóm.
  

+ Ưu điểm của phương pháp này là cấu trúc khung độc lập , dung lượng bộ nhớ yêu cầu thấp , tuy nhiên bên thu sẽ tách kênh phức tạp và chậm .

• 
  Ghép xen byte/ghép từ (word-by-word) : dòng số đầu ra của bộ ghép kênh sẽ gồm một chuỗi các từ mã của các kênh nhánh được sắp xếp liên tiếp .
  

+ Một loại hình ứng dụng TDMA phổ biến nhất là hệ thống GSM trong thông tin di động .

1.3.3 Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA)

CDMA viết đầy đủ là Code Division Multiple Access nghĩa là Đa truy nhập (đa người dùng) phân chia theo mã.

Đa truy nhập theo mã (CDMA): Là một dạng của đa truy nhập phổ trải SSMA (Spreat Spectrum Multiple Access) , trong đó mỗi một người sử dụng dùng toàn bộ phổ tần như với TDMA, trong toàn bộ thời gian của cuộc gọi như đối với FDMA. Các kênh được phân biệt với nhau nhờ việc sử dụng các mã giải nhiễu PN (PseudoNoise).

Mã giả ngẫu nhiên: là loại tín hiệu mang tính chất của tín hiệu ngẫu nhiên nhưng hoàn toàn xác định để có thể tái tạo lại ở phía thu nên người ta gọi là mã giả ngẫu nhiên.

Mã giả ngẫu nhiên có các tính chất sau:

+ Tính cân bằng (balance): số bit 0 và 1 trong mã giả ngẫu nhiên chỉ khác nhau là 1.

+ Tính tương quan: hiệu số giữa các bit giống nhau và các bit khác nhau ở chuỗi giả ngẫu nhiên PN với chính nó quay đi 1 đơn vị không quá 1. dễ dàng thu lại ở phía thu .

- Các ưu điểm nổi bật của CDMA là:

Hiệu quả sử dụng phổ rất cao, khả năng tái dụng tần số rất cao, phương án bố trí tần số sử dụng trong các tế bào rất đơn giản, độ an toàn thông tin và khả năng làm việc trong các điều kiện nhiễu mạnh rất cao…

- Hạn chế của CDMA là : Các vấn đề liên quan tới điều khiển công suất, đồng bộ và việc tìm ra các mã PN cung cấp số kênh lớn.

Cũng cần phải nhấn mạnh thêm rằng, do hoàn cảnh lịch sử, hệ thống GSM (TDMA) đã được chấp nhận ở châu âu và nhiều nước khác trên thế giới, bảo đảm tính lưu động (roaming) quốc tế trên một diện rất rộng trên toàn cầu nên việc chiếm lĩnh thị trường và cạnh tranh của các hệ thống CDMA hiện thời có khó khăn. Tuy nhiên trong tương lai rất gần, khi nhu cầu về thuê bao di động tăng lên rất lớn, các biện pháp kĩ thuật và công nghệ đủ mạnh thì các hệ thống CDMA sẽ chiếm ưu thế tuyệt đối. Theo ý kiến của các chuyên gia hang đầu thế giới,các thế hệ (thứ ba, thư tư) của thông tin di động sẽ là các hệ thống CDMA và các phát triển của nó.