Tài liệu I. HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG doc

, t n th t c a s i quang ã c gi m n 0,18 dB/km H n n a, nh ng n m 70 Laser bán d n có kh n ng th c hi n dao ng liên t c nhi t khai thác ã c ch t o Tu i th c a c c l ng h n 100 n m D a công ngh s i quang Laser bán d n gi ây ã có th g i m t kh i l ng l n tín hi u âm / d li u n a i m cách xa hàng 100 km b ng m t s i quang có dày nh m t s i tóc, khơng c n n b tái t o Hi n nay, ho t ng nghiên c u nghiêm ch nh ang c ti n hành l nh v c c g i photon h c - m t l nh v c t i quan tr ng i v i t t c h th ng thông tin quang, có kh n ng phát hi n, x lý, trao i truy n d n thông tin b ng ph ng ti n ánh sáng Photon h c có kh n ng s c ng d ng r ng rãi l nh v i n t vi n thông th k 21 1.1.2 Các c tính c a thơng tin quang Trong thơng tin s i quang, u i m sau c a s i quang c s d ng m t cách hi u qu : suy hao truy n d n th p b ng thơng l n Thêm vào ó, chúng có th s d ng thi t l p ng truy n d n nh m ng (nh ), khơng có xun âm v i ng s i quang bên c nh không ch u nh h ng c a nhi m c m ng sóng i n t Trong th c t s i quang ph ng ti n truy n d n thông tin hi u qu kinh t nh t ang có hi n Tr c h t, có b ng thơng l n nên có th truy n m t kh i l ng thông tin l n nh tín hi u âm thanh, d li u, tín hi u h n h p thơng qua m t h th ng có c ly n 100 GHz-km T ng ng, b ng cách s d ng s i quang, m t kh i l ng l n tín hi u âm hình nh H TH NG THƠNG TIN QUANG – VƠ TUY N có th c truy n n nh ng c n n b tái t o a i m cách xa hàng 100 km mà không Th hai, s i quang nh nh xuyên âm Do v y, chúng có th c l p t d dàng thành ph , tàu thu , máy bay nhà cao t ng không c n ph i l p thêm ng ng c ng cáp Th ba, s i quang c ch t o t ch t i n mơi phí d khơng ch u nh h ng b i can nhi u c a sóng i n t c t Vì v y, chúng có th s d ng truy n d n mà khơng i u ó có ngh a có th l p t v i cáp i n l c d ng môi tr ng ph n ng h t nhân n nên chúng a xung i n có ti ng n có th s Th t , nguyên li u ch y u s n xu t s i quang cát ch t d o nh ng th r h n ng nhi u - nên kinh t h n cáp ng tr c nhi u Giá thành c a s i quang s gi m nhanh m t cơng ngh m i c a Ngồi ra, nh ã c p trên, c tr ng có t n th t th p giá thành l p t ban u c ng nh giá thành b o d ng s a ch a th p b i chúng c n b tái t o h n Ngoài nh ng u i m ã nêu trên, s i quang có an tồn, b o m t cao, tu i th dài có kh n ng kháng mơi tr ng l n Nó c ng d b o d ng, s a ch a có tin c y cao H n n a, khơng b rị r tín hi u d kéo dài c n có th ch t o v i giá thành th p Trong b ng 1.2, t ng h p u i m Nh nh ng u i m này, s i quang c s d ng cho m ng l i i n tho i, s li u/ máy tính, phát truy n hình (d ch v b ng r ng) s c s d ng cho ISDN, i n l c, ng d ng y t quân s , c ng nh thi t b o B ng 1.2 Các u nh c tính u i m t n th t th p truy n d n Phi d n c ng Truy n d n dung l ng l n D l p t b o d ng Gi m chi phí l p c ng Ng n ng a xun âm Thơng tin an tồn Ngu n - cát Nh c i m C ly tái t o xa chi phí thi t b ng dây d n D i thơng l n Gi m kích th c i m c a s i quang Nguyên li u phong phú Khó un i t C n có ng dây C p ngu n cho ti p phát C n có ph ng th c H TH NG THƠNG TIN QUANG – VƠ TUY N Chi phí s n xu t r ánh giá D ng truy n d n t v i ch nh lõi m i (cáp) Có th gi i quy t b ng ti n b công ngh m i 1.2 CÁP S I QUANG S i quang nh ng dây nh d o truy n ánh sáng nhìn th y c tia h ng ngo i Nh ã c trình bày hình 1.4, chúng có lõi gi a có ph n bao b c xung quanh lõi ánh sáng có th ph n x m t cách hồn tồn lõi chi t su t c a lõi l n h n chi t su t c a áo m t chút V b c phía ngồi áo b o v s i quang kh i b m n mòn, ng th i ch ng xuyên âm v i s i i bên c nh làm cho s i quang d x lý b c ta dùng nguyên li u m m t n th t n ng l ng quang l n Hình 1.4 C u trúc cáp s i quang Lõi áo c làm b ng thu tinh hay ch t d o (Silica), ch t d o, kim lo i, fluor, s i quang k t tinh) Ngoài chúng c phân lo i thành lo i s i quang n mode a mode t ng ng v i s l ng mode c a ánh sáng truy n qua s i quang Ngồi chúng cịn c phân lo i thành s i qaung có ch s b c ch s l p tu theo hình d ng chi t su t c a ph n c a lõi s i quang Các v n s c trình bày t m m c 1.2.2 1.3 H TH NG CÁP QUANG Nh k t qu c a ho t ng ngh ên c u phát tri n c ng cao nh ng n m 1970, hi n công ngh thông tin quang a mode ang c s d ng r ng rãi toàn th gi i C ng úng nh v y i v i h th ng thông tin quang n mode D a k thu t ã c phát tri n, ngày nhi u cáp quang ã c s d ng nhi u l nh v c Trong ph n này, c tính chung c a cáp quang c gi i thích ti p ó, H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N s gi i thi u vi ct hi t k m t h th ng s t cơng ngh ghép kênh phân chia b c sóng ng t c ng nh 1.3.1 T ng quan v h th ng thông tin quang C u hình c a h th ng thơng tin quang thi t l p m t h th ng truy n d n h p lý, vi c l a ch n môi tr ng truy n d n, ph ng pháp truy n d n ph ng pháp i u ch / ghép kênh ph i c xem xét tr c tiên Cho n khơng gian c s d ng m t cách r ng rãi cho thơng tin vơ n, cịn cáp i x ng cáp ng tr c cho thông tin h u n Trong ph n d i ây, ch bàn n ph ng pháp truy n d n hi n ang s n có d a vi c s d ng cáp quang S i u ch sóng mang quang c a h th ng truy n d n quang hi n c th c hi n v i s i u ch theo m t ngun nhân sau: (1) Sóng mang quang, nh n c t ph n t phát quang hi n có, khơng d n nh phát thơng tin sau có s thay i v pha khuy ch i ph n l n không ph i sóng mang n t n c bi t i t phát quang u không ph i nh t qn v y có th coi ánh sáng i lo i nh ti ng n thay sóng mang Do ó, ch có n ng l ng c ng ánh sáng t c th i c s d ng (2) Hi n nay, Laser bán d n c ch t o ã có tính nh t quán t v i ó có kh n ng cung c p sóng mang quang n nh Tuy nhiên, công ngh t o phách - M t công ngh bi n i t n s c n thi t i u ch pha - ch a c phát tri n y (3) N u m t sóng mang n t n có t n s cao c phát i theo cáp quang a mode - i u mà có th x lý m t cách d dàng - c tính truy n d n thay i t ng i ph c t p cáp quang b dao ng s giao thoa gây b i s bi n i mode ho c ph n x truy n d n k t qu r t khó s n xu t m t h th ng truy n d n n nh Vì v y, nhi u ng d ng, vi c s d ng ph ng pháp i u ch m t có kh n ng s c ti p t c i v i tr ng h p u ch quang theo m t (IM) có r t nhi u ph ng pháp bi n i tín hi u quang thơng qua vi c i u ch ghép kênh tín hi u c n phát M t nh ng ví d i n hình c trình bày hình 1.19 H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N Hình 1.19 Quá trình ghép kênh i n Ph ng pháp phân chia theo th i gian (TDM) c s d ng m t cách r ng rãi ghép kênh tín hi u nh s li u, âm i u ch xung mã PCM (64kb/s) s li u video digital Tuy nhiên, truy n d n c ly ng n, c a tín hi u video b ng r ng rãi c ng có th s d ng ph ng pháp truy n d n analog Ph ng pháp i u ch m t s DIM - ph ng pháp truy n kênh tín hi u video b ng IM - ph ng pháp th c hi n i u ch t n s (FM) i u ch t n s xung (PFM) s m t ng c ly truy n d n có th c s d ng cho m c tiêu Ngoài TDM FDM, ph ng pháp phân chia theo b c sóng (WDM) ph ng pháp i u ch m t s sóng mang quang có b c sóng khác thành tín hi u i n khác sau ó có th truy n chúng qua m t s i cáp quang - c ng ang c s d ng H n n a, truy n nhi u kênh thông qua cáp quang, m t s l ng l n d li u có th cg i i nh gia t ng s lõi cáp sau ã ghép kênh Ph ng pháp c g i ghép kênh SDM H th ng truy n d n quang có th c thi t l p b ng cách s d ng h n h p TDM/FDM, WDM SDM Chúng ta có th th y r ng h th ng truy n d n quang c ng t ng t nh ph ng pháp truy n d n cáp ôi cáp ng tr c truy n th ng, ch có khác bi n i tín hi u i n thành tín hi u quang ng c l i t i u thu Hình 1.20 trình bày c u hình c a h th ng truy n d n cáp quang H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N Hình 1.20 C u hình c a h th ng truy n d n cáp quang Ph ng pháp truy n d n analog có th c ti n hành ch v i m t b khuy ch i t o i u ki n phía thu nh n c m c theo yêu c u b ng cách bi n i tín hi u i n thành tín hi u quang ng c l i Khi s d ng ph ng pháp i u ch PCM m i ch c n ng gi i i u ch t ng ng v i c n c gán cho phía thu Cho t i ây, ã mô t ch c n ng c b n c a h th ng truy n d n quang Ngoài nh ng ph n ã trình bày h th ng ho t ng th c t cịn có thêm m t m ch n nh u c a tín hi u quang c n phát, m t m ch AGC trì tính ng nh t c a u tín hi u i n phía thu m t m ch giám sát m i phía Nh ng thành ph n c b n c a h th ng truy n d n quang H th ng truy n d n quang bao g m ph n t phát x ánh sáng (ngu n sáng), s i quang (môi tr ng truy n d n) ph n t thu nh n ánh sáng truy n qua s i quang Các ph n t sau ây c ch n s d ng: Ph n t phát x ánh sáng a iôt Laser (LD) b iôt phát quang (LED) c Laser bán d n S a S b S c S i quang i quang a mode ch s b c i quang a mode ch s l p i quang n mode Ph n t thu ánh sáng a iôt quang ki u thác (APD) b iôt quang PIN (PIN - PD) H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N 1.4 PH NG PHÁP TRUY N D N NG B E 1.4.1 C s c a tiêu chu n hoá Tr c ph ng pháp truy n d n ng b có c d ng th c cao c p c a c tr ng n nh t, Metrobus SONET ã có nh ng óng góp to l n Metrobus h th ng thông tin quang ng b n i t i mà bell Communications Research c a AT & T H p chúng qu c Hoa K nghiên c u phát tri n Còn SONET tiêu chu n k t n i c a h th ng thơng tin quang mà sau ó Bell communications reseach (Bellcore) xu t r i c u ban T1 ch p nh n s d ng phát tri n cho tiêu chu n B c M Metrobus ã ch ng l i quan i m c a thông tin quang c i n, ã s d ng s ghép t ng u tiên, ã ch p nh n s d ng khái ni m container (công ten ), ã s d ng Overhead (mào u) m t cách hi u qu ã thi t l p khái ni m h th ng thông tin quang ng b n i t i, h th ng coi tín hi u c p 150 Mbit/s làm c p tiêu chu n Do v y, c s c p 50 Mbit/s, SONET b sung quan ni m v c u trúc phân c p ph ng pháp ng b nh tr h th ng hố o n mào u sau ó m chân tr i m i cho thơng tin tồn c u D a nh ng ó, phân c p c a ng b (SDH) hi n ã l y tín hi u c p 150 Mbit/s làm tiêu chu n, k c phân c p s ki u Châu Âu, c ph c p hoá m kh n ng thơng tin tồn c u Metrobus Metrobus m t h th ng thông tin quang J.D.Spalink, m t nhà nghiên c u t i Bellcore c a AT & T, xu t n m 1982 Nó ã c tri n khai theo quy mô y vào u n m 1984, c công b vào tháng chín n m 1985 c th nghi m th ng m i hoá vào u n m 1987 Chính sách c b n c a Metrobus phát tri n h th ng thông tin quang t i u nh t, có cân nh c n khía c nh t c cao, dung l ng l n, v n c tr ng c a m t h th ng thông tin quang, ph ng h ng ti n tri n c a m ng thông tin, q trình phát tri n c a cơng ngh c t y u xu h ng i m i d ch v Tên g i c a Metrobus có ngu n g c t m c tiêu ng d ng c a nh m vào vùng thành ph l n (metropolitan) Trong trình R&D cho ng d ng ó ã n i lên m t s khái ni m i n hình khái ni m v m ng thông tin quang i m - a i m, khái ni m v h th ng ng b n i t i, t m nhìn c a DS-O, khái ni m ghép kênh t ng u tiên, i u ch nh ng th i nh ng tín hi u nhi u c p b ng vi c i u n s hi u công ten , thi t l p tín hi u tiêu chu n n i t i 150Mbit/s s d ng mào u Do t t c h th ng thông tin quang tr c ây u ã c xu t b i c nh c a h th ng i m - n i i m, khái ni m c a thông tin quang ã c xem nh m t khái ni m có tính ch t cách m ng H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N 10 Nh ng khái ni m khác ã óng vai trị khơng th thi u c th hi n khái ni m V i vi c cân nh c n d i thông vô h n mà thông tin quang cung c p, ta th y b o m kho ng tr ng cho mào u, b ng vi c s d ng c ng nh b ng vi c hình thành kênh truy n thơng mào u, cho phép ng d ng liên k t c a toàn b n thông tin quang Tuy nhiên, t l c a mào u ã v t 4,5% c a toàn b , khái ni m khó có th c ch p nh n b i c nh ó Vi c l a ch n 150 Mbit/s (c th 146,432, Mbit/s) làm tín hi u n i b c a m ng ã th c s m t quan i m tiên phong S d nh v y nh ng i u sau ây c d ki n : c xem xét theo khía c nh phân l p tín hi u digital, t c bít mà t t c tín hi u có th bao g m 150 Mbit/s; theo khía c nh d ch v , tín hi u tho i, s li u video (k c tín hi u HDTV có nén) hi n t i u có th c s d ng c p 150Mbit/s này; v khía c nh cơng ngh bán d n c b n, công ngh CMOS có th c s d ng ph m vi 150 Mbit/s ch ng khó kh n Ngồi ra, v khía c nh th bao cịn có m t s l i th : v i c p phân t 150 Mbit/s, ánh sáng có th c s d ng nh s k t h p v i i t LED PIN r ti n, cáp s i quang có th t o i u ki n cho s k t h p hi u qu nh vi c s d ng s i quang a mode có ch s t ng d n thay cho n mode Khái ni m ghép kênh t ng u tiên c ng m t khái ni m mang tính cách m ng Nó cho phép ghép kênh tr c ti p tín hi u DS -1 thành tín hi u tiêu chu n150 Mbit/s mà khơng c n chuy n qua tín hi u DS-2 ho c DS-3 i u khơng th có h th ng ghép kênh khơng ng b tr c ây Nó tr thành n n t ng th c hi n k t n i tách/nh p n i k t chéo nh ng n i k t th ng th y m ng thông tin quang c gi i thi u nh m t ph ng ti n th c hi n ghép kênh t ng th nh t, khái ni m giúp cho vi c ghép kênh tín hi u phân c p b ng vi c i u n s hi u c a công ten Ngh a là, b ng vi c xác nh có kích th c c nh, làm cho tín hi u DS -1 DS -1C, DS-2, DS-3 v.v l p y vào ô t ng ng c a kh i 1, kh i 2, kh i 4, kh i 28 m t n v th i gian Nh v y, k t n i tách nh p k t n i chéo r t ti n l i, b i t t c tín hi u u c x lý v i n v c a s hi u Tín hi u tiêu chu n n i b bao g m 13Wx88 (1W=16 bít) nh hình 1.37 T c bit 146,432 Mbit/s (13x88x16x8 kbit/s) 88 n v c a t mã (thu c v 88 ô) xu t hi n 125m s/13, dó n v cs d ng cho mào u m i tín hi u DS-n chi m s hi u t ng ng c a H TH NG THƠNG TIN QUANG – VÔ TUY N 64 c u o ch t l ng tín hi u c a kênh i t i tr m góc biên c nh xác nh xem vùng x lý cu c g i sau ó d a vào k t qu ch n vùng t i u Vi c ng ký n v thuê bao di ng d ch chuy n t nhà n vùng l u l ng khác, tr m nhà s làm cho tr m ã d ch chuy n phát hi n thuê bao di ng h th ng nhà s l u tr l i thông tin ng ký u n i cu c g i Và tr m chuy n m ch c n ph i có ch c n ng t t c thông tin d ch v khác c l u tr h th ng chuy n m ch u n i thuê bao di ng v i thuê bao PSTN 2/ Tr m g c Tr m g c dùng n i tr m chuy n m ch vi n thông di ng m ng di ng bao g m thi t b thu phát, ngten thi t b i u n Ch c n ng c a i u n qu n lý vùng ã c phân nh b ng cách chuy n tín hi u g i n/g i i gán kênh, giám sát kênh t ch n sai gi m t i thi u can nhi u c a vùng bên c nh y u t nh phân b t n s phân b mã vùng r t quan tr ng Nh ng i u c nh c n ph n h th ng i n tho i di ng 3/ Máy di ng c a i n tho i vô n Máy t ng ngh a thi t b thông tin c trang b di ng nh xe c , tàu bè, máy bay chúng bao g m i n tho i c m tay, chuông b túi i n tho i vô n xách tay 2.5.3 Ph ng pháp truy nh p kênh Trong thông tin di ng, c n ph i i u ti t nhi u ng i s d ng t t ngu n t n s gi i h n Truy nh p kênh c phân lo i thành ki u chi m d ng kênh phân chia kênh Ki u chi m d ng kênh truy nh p t t i v i thông tin liên t c nh i n tho i Có a truy nh p phân chia theo t n s h th ng t bào t ng t , a truy nh p phân chia theo th i gian s d ng h th ng t bào s , a truy nh p phân chia theo mã Ki u chia kênh c g i truy nh p ng u nhiên cho phép có va ch m ng i s d ng có th chuy n m t cách c l p tín hi u g c m t cách ng u nhiên Có lo i truy nh p ALOHA, ICMA ( a truy nh p chuy n tín hi u r i) CSMA ( a truy nh p nh y c m sóng mang) Trong h th ng t bào, máy di ng ti n hành cu c g i chuy n tín hi u i u n yêu c u kênh t i tr m g c truy nh p ng u nhiên c s d ng 1/ FDMA,/TDMA/CDMA H TH NG THÔNG TIN QUANG – VƠ TUY N 65 (Hình 2.3.3) miêu t FDMA, TDMA CDMA s d ng th i gian t n s nh th thi t b thu phát c a chúng c c u t o nh th FDMA, yêu c u m t cu c g i m t kênh a vơ n c ch nh Trong TDMA kênh vô n c chia l i theo nh ng khe th i gian tu n hoàn yêu c u m t cu c g i s ch nh khe c a m t kênh vơ n ó s c s d ng Hình 2.33 So sánh v t n s , th i gian c u hình thu phát c a FDMA, TDMA CDMA Trong ki u truy nh p khơng có va ch m b i m i m t kênh vơ n m t khe b hi m b i m t tr m vô n M t khác i v i CDMA kênh vơ n b ng r ng c nhi u ng i s d ng chung, nh ng m i ng i s d ng ti n hành thông tin nh n d ng mã b ng cách s d ng mã khuy ch tán tr c giao Miêu t s kh i máy thu phát tr m g c Trong FDMA CDMA s máy thu phát di ng gi ng nh tr m g c nh c trình bày hình 2.33(b) Trong TDMA tr m di ng c n ph i có ch c n ng phát thu tín hi u theo khe th i gian c gán b i khơng có ch a ch c n ng a phân chia Trong FDMA TDMA t o t n s kênh b ng h p c góc ph i s d ng b t ng h p nh c trình bày ph n (a), (b) c a hình 2.34 H TH NG THƠNG TIN QUANG – VƠ TUY N 66 Hình 2.34 C u hình c a h th ng thu phát (tr m g c) M t khác CDMA sóng ã c i u ch th nh t c a s li u phát c i u ch tr c giao th hai b ng mã khuy ch tán T l d i thơng gi a sóng i u ch l n th hai sóng i u ch l n th nh t g i hi u qu khuy ch tán N u khuy ch tán ng c b ng mã khuy ch tán l i nh n c sóng i u ch l n th nh t Ng c l i v i tr ng h p FDMA TDMA ó tín hi u tr c giao t ng mi n t n s t ng mi n th i gian, tránh s va ch m, tín hi u góc c a khách hàng CDMA i m c tr ng c a tín hi u c tr c giao hoá mi n mã 2/ Truy nh p ng u nhiên Trong tr ng h p truy n thơng gói mà u c u thông tin ng u nhiên kh n ng t o nhóm cao, m c dù m t kênh vô n c dùng chung cho nhi u ng i s d ng nh ng xác su t va ch m th p B ng cách s d ng truy n th ng góc theo th ng kê này, vi c truy nh p th c hi n ghép kênh c g i a trung nh p th ng kê H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N 67 Truy nh p ng u nhiên n gi n nh t ALOHA T m i góc thơng tin c n phát c t o máy di ng gi góc thơng tin t i tr m g c Khi có xu t hi n l i góc thơng tin t i tr m g c Khi có xu t hi n l i góc thơng tin thu c va ch m tr m g c yêu c u phát tr l i cho máy di ng Ch ng ICMA phát hi n c ng thông n tr m g c khơng b chi m (ch có máy di ng phát, ng thông n tr m g c ang c s d ng (m t máy di ng ang phát) tránh c va ch m kênh vô n t tr m g c xu ng (t tr m g c n máy di ng) 3/ FDMA Ph ng pháp n gi n nh t v truy nh p kênh a truy nh p phân chia t n s FDMA th hi n kênh b ng h p mà n gi n b t k u cu i c ng có m t ng i n tho i theo m i kênh mà có th truy nh p t i b t k t n s h th ng cịn c g i m i kênh m t sóng mang Phân chia t n s ây m i máy di ng có th s d ng m t ng c t o b ng cách (xem hình 2.35) a truy nh p phân chia t n s có ngh a nhi u khách hàng có th s d ng d i t n ã c gán cho h mà không b trùng nh vi c chia ph t n thành nhi u o n Ghép kênh phân chia t n s là: tín hi u c n c phát t i m t s khách hàng t m t máy phát s c phát i b ng cách phân chia b ng t n máy thu s ch n thông tin thu c b ng t n c a FDMA phát tín hi u t i m t s máy thu Do v y, n u s d ng FDMA h th ng t bào FDMA ph i kênh ngh ch (backward channal) FDM kênh thu n (Forward channel) Nó c g i FDM/FDMA Hình 2.35 (trunked) m ch m t m ch RF Nh ng u i m c a a truy nh p phân chia t n s m t nh ng v n khó kh n vi c th c hi n h th ng t bào s ó s khuy ch tán tr th i gian n b tr c a sóng a ng kênh t bào, gây H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N 68 nhi u ký hi u (ISI - Intersymbol Interference) ôi làm gi m ch tiêu c a h th ng t bào Vì v y, i phó v i ISI, c n ph i s d ng b cân b ng song r t khó th c hi n Tuy nhiên n u chu k ký hi u c a d li u s l n - t c r ng b ng t n c a kênh nh ISI khơng b nh h ng c a khuy ch tán tr th ng xuyên T ng ng, ã bi t FDMA không c n n b cân b ng kênh t bào b i chu k c a d li u s l n h n a truy nh p phân chia th i gian Và FDMA, không c n n ng b m ng ban u vi c h i ph c nh th i bit hay ng b khung r t d dàng ph n c ng n gi n vi c th c hi n modem Nh ng y u i m c a a truy nh p phân chia t n s là: C n có b l c, b song cơng (duplexer) - b ph n chia tín hi u g i i g i n c a u cu i thông qua ngten th c hi n u cu i t bào Thông th ng, chênh l ch v công su t i n gi a u vào u qua ngten l n h n 100dB nên r t khó phân chia tín hi u Vì v y, b song cơng mà hi n ang dùng khó th c hi n ch c n ng âm l ng l n Vì v y, ph i a t n th t xen 3dB vào b song cơng cho tín hi u i qua Nhi u kênh m t v n n a có th phát sinh vi c phân chia nh ph t n s ó c n có b ng t n b o v gi a kênh t i thi u hố nhi u 4/ TDMA Thơng tin di ng s Châu Âu (GSM), Châu M (ADC) Nh t (JDC) th ng ch p nh n s d ng TDMA S theo khái ni m c a TDMA c trình bày (Hình 2.36) Trong thơng tin di ng TDMA, tr m g c phát tín hi u TDM n máy di ng t bào Máy di ng nh n m t khe th i gian c a s tín hi u TDM g i tín hi u kh i v tr m g c m t cách tu n t Các s máy di ng liên l c v i tr m g c m t cách ng th i theo m t kênh vô n D i ây, miêu t c tính k thu t c a thông tin di ng TDMA H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N Hình 2.36 S (1) 69 khái ni m c a thông tin di ng TDMA nh th i phát thu Hình 2.37 Ch rõ vi c nh th i phát thu t i tr m g c ch nh th i t i máy di ng tr ng h p ba kênh TDMA, chu k phát, thu, tr ng c l p i l p l i máy di ng Do vi c nh phát thu không trùng nên không c n n b l c ch n l a thu phát máy di ng Kho ng th i gian tr ng c s d ng o m c thu c a tr m g c lân c n Hình 2.37 nh th i phát thu tr m g c 2/ C u hình c a khung C u hình c a khung c trình bày (Hình 2.38) Nhóm c a n lên (t máy di ng n tr m g c) bao g m ph n mào u, t mã ng b d li u i u n, d li u c a ng i s d ng th i gian b o v Vì khung c a n xu ng (t tr m g c n máy di ng) tín hi u liên t c nên không c n thi t ph i có ph n mào u th i gian b o v Ph n mào u h th ng mã c a ng b sóng mang ng b ng h Khi phát hi n tr vi c tái t o sóng mang khơng c n thi t mã ng b sóng mang mã b i sóng thu ph i sóng chu n phát hi n b ng cách t o th i gian tr mã 1) H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N 70 T mã ng b ch rõ i m b t u c a d li u i u n d li u ng i s d ng D li u i u n dùng i u n kênh vơ n thơng tin Hình 2.38 C u hình c a khung 3/ i u ch nh th i gian b o v nh th i phát Khi m t máy di ng g i chùm tín hi u h ng lên t o nh th i cho tín hi u TDMA h ng xu ng, ôi chùm b xung t b i c ly gi a máy di ng t i tr m g c khác Ch ng h n nh khe c gán cho m t máy di ng xa tr m g c máy di ng g n nh t c gán khe ph n cu i c a tín hi u chùm s va ch m v i khe b i chùm tín hi u c a máy di ng n ch m i u nh c trình bày hình , có th tránh c b ng cách a vào s d ng th i gian b o v Tình hu ng mà có th tránh c xung ã c trình bày Khi bán kính t bào R th i gian b o v (g) i n hình 2R/C (giây) ó C v n t c ánh sáng Khi R-3km g 20s N u th i gian b o v dài hi u qu c a khung [( dài c a d li u i u n + d li u ng i s d ng) dài khung] b gi m Vi c i u ch nh ng th i phát ph ng pháp i u ch nh nh th i gian phát c a máy di ng theo c ly t tr m g c nh n c tín hi u kh i c a t ng máy di ng mà vi c nh th i c mơ t vào khơng gây xung t tr m g c M c dù hi u qu s d ng khung khơng gi m v n c n ph i o kho ng cách Nó c ch p nh n s d ng h th ng có t c bít cao, n i khơng th ch p nh n gi m hi u qu khung d có th i gian b o v gi ng nh h th ng t bào l n 4/ Thu tín hi u nhóm Tuy nhiên, tín hi u nhóm t máy di ng khơng xung t v i i u n nh th i phát th i gian b o v nh th i ng h c a tín hi u nhóm nh p ng b Vì v y, vi c tái t o l i ng h nhóm c a m i máy di ng c n thi t tr m g c Vì tín hi u nhóm c phát m t cách tu n hồn t máy di ng kênh truy n thông vi c tái t o ng h mà không c n ph i H TH NG THƠNG TIN QUANG – VÔ TUY N 71 ph n mào u c th c hi n b ng cách trì gia c a tín hi u ng h ã c tái t o cho n thu c tín hi u nhóm ti p theo th c hi n ph ng th c tái t o ng h thông th ng nh n c tín hi u nhóm M t khác, kênh i u n chung truy nh p ng u nhiên tín hi u nhóm c b sung ph n mào u tái t o ng h không làm gi m hi u qu khung vi c ng b hố ng h c n ph i c chèn vào ph n mào u ng n v i t c cao Nó có th ng b t c cao b ng cách ng b hoá pha u tiên c a ng h tái t o v i tín hi u nh n c (5) Giám sát m c thu tr m g c bên c nh s i u n chuy n vùng làm cho cu c g i c liên t c b ng cách phát hi n bào ôi d ch chuy n chuy n t bào sang kênh vô n máy di ng ang g i t i t bào ã di chuy n m t k thu t i u n quan tr ng c ng tr ng c a tín hi u thu c t i tr m g c b gi m (trong h th ng t bào t ng t ) tr m g c t bào bên c nh s o c ng tín hi u c a máy di ng l p t c C ng tín hi u m nh nh t c a t bào tr m g c c nh m vào t bào ã d ch chuy n kênh vô n c a tr m g c c gán cho máy di ng Tuy nhiên s phát hi n t bào d ch chuy n ã c s d ng FDMA N u s ng i s d ng t ng lên trình i u n chuy n vùng s r t l n tr m g c Trong TDMA ngồi khe phát thu cịn có m t khe tr ng Nên c s d ng trình i u n c a tr m g c s c n gi n hoá r t nhi u b i có th o c ng tín hi u t tr m g c g n ó c ánh giá t bào ã d ch chuy n 5/ CDMA Tr c ây r t lâu, nh ng c tính c a h th ng thông tin tr i ph r t m nh v m t ch ng nhi u có l i th cho thơng tin bí m t ng dài, ã c s d ng thông tin quân s u nh ng n m 1980 công ngh bán d n VLSI nh s phát tri n c a ký thuy t thơng tin ó truy nh p phân chia theo m i ó ghép kênh b ng vi c i u ch dãy tr c ti p ã c th ng m i hoá h th ng thu GPS Ommi-Tracs C ng theo cách nh v y, CDMA ã n i lên nh m t h th ng thông tin di ng ôi kênh t cu i nh ng n m 80 Trong b i c nh tr c h t, nguyên lý c b n, c xu t phát t lý thuy t c a Shannon, ó dung l ng thơng tin có th t r t l n theo công th c sau; m c d u r ng c a b ng t n s d ng (w) l n thay cho vi c t s tín hi u t p âm (S/N) nh h n C = W log2 (1+S/N) [bps] (2.40) = 1.44W n(1+S/N) Trong ó n u S/N n u 0,1 C s H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N C = 1.44 W (S/N) 72 (2/41) Vì v y, W>S/N C có th l n vơ h n, n u nhi u ng i s d ng phát thu d a theo m t mã khác có th truy nh p l a ch n 1-1 gi a t n s phát thu Hình 2.40 Nguyên lý c a h th ng CDMA ây, hi u m t cách n gi n trình mã hố ph khu ch tán gi a phát thu c a h th ng CDMA, nguyên lý c a c trình bày hình 2.40 C th phía phát, i t ng mã hố chèn d li u âm ã c s hố (9,6 Kbps) c ghép kênh thành tín hi u i u ch nh mã gi t p âm 1,2288Mbps (9,6kbps x 128) v i t n s sóng mang Fo Nó c b c x qua ngten r ng cách c ghim b l c b ng thông có ng b ng 1,25MHz M t khác, phía thu tín hi u thu t ngten i qua b l c b ng thơng có d i thơng 1,25MHz c i u ch v i sóng mang gi ng nh ph n phát b ng b mã hoá gi t p âm 1,2288 Mbps, c ng v i b t ng quan sau ó s li u âm nguyên thu gi t p âm c l c b ng b l c s Và s li u âm có th c tái t o b ng cách gi i chèn gi i mã ng th i s li u âm c a kênh khác c ng nh t p âm nhi u s li u âm g c có th c phân chia nh n c nh hình 2.40 i u ó có ngh a s li u âm gi ng nh (a) cb c x v i (c) v i m i tín hi u b ng ã c khu ch tán t b ghép kênh gi ng nh (b) c b c x t nten không trung v i c ng ch khuy ch tán r ng b ng 1,25 MHz nten thu có th thu c t p âm n n (g), nhi u bên (h), nhi u c a t bào khác (i), t p âm t ng i s d ng khác (j) mà c phát ch khác, c ng nh sóng thu H TH NG THƠNG TIN QUANG – VƠ TUY N 73 mong i Nhóm sóng vơ n c l c b l c có r ng b ng fo+(1,25/x) MHz c c ng vào v i b t ng quan có fo=91,2288/x) Mbps c a c t o phía thu Khi i qua b l c, (g), (h), (i), (j) s tr thành b ng khu ch tán ph m vi 1,25MHz Tín hi u khu ch tán mong mu n (b) b co l i ph m vi d i 10KHz, nh ng chia s v i tín hi u mong mu n (d) tín hi u khu ch tán không c n thi t s phân b c ng c a chung (n ng l ng i n) v n gi nguyên nh c ng t p âm r ng b ng 10KHz gi ng nh (d), v y (C/I) c a tín hi u mong i (c) tr nên t t nh hi u qu khu ch tán (128 l n) hi u c th tu khu ch tán m t cách d dàng, công th c n gi n c trình bày nh sau u tiên n u s li u âm 9,6kbps c i u ch l n th nh t ph n phát a(t), h th ng PN C(t), sóng c phát y(t) ó có th nh n c công th c liên quan nh sau: Y(t) = a(t) x c(t) (2.42) N u tín hi u khơng gi m khơng có can nhi u hay t p âm y(t) th hi n tín hi u thu nh v n có Trong tr ng h p khu ch tán ng c c nhân v i m t c a phân phát nên u khu ch tán ng c z(t) là: Z(t) = Y(t) x c(t) = a(t) x {c(t)}2 (2.43) Trong ó, m c dù c(t) s ng u nhiên giá tr c a ch gi i h n v i bình ph ng c a c(t) bao gi c ng = Cho nên J(t) gi ng nh c trình bày d i ây: z(t) = a(t) (2.44) T ng t nh v y ta có th bi t r ng sóng hồn tồn gi ng nh v y có th c t o t i m t th i i m phía thu ây n u h th ng PN s ng u nhiên bên ó m t tr ng h p t t Nh ng n u nh v y khơng th t o c m t cách ng th i m t h th ng hoàn toàn gi ng nh v y Vì v y ph i s d ng s gi nh 2.5.4 C u hình t bào 1/ Khái ni m v h th ng t bào Do ngu n t n s gi i h n c a thông tin vô n i u quan tr ng c n ph i t n d ng t n s m t cách t t nh t Vì v y thi t l p m t h th ng vi n thông di ng, v n c t lõi ph i s d ng l i t n s a i m cách xa n i s d ng t n s H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N 74 Hình 2.41 C u hình vùng Trong s d ng truy n thông c a thông tin di ng có nh ng d ng mà máy di ng liên l c v i không c n tr m g c gi ng nh thi t b thu phát có nh ng d ng mà máy di ng liên l c v i thông qua tr m g c nh i n tho i t c xi xe c i v i lo i th I b n thân ng i s d ng ki m tra xem có nhi u khơng, sau ó m i liên l c Có th s d ng l i t n s nh ng hi u qu th p M t khác i v i d ng thông tin thơng qua tr m g c có th s d ng k ho ch t n s l p l i m t cách r t hi u qu b ng cách phân b t n s tr m g c Tuy nhiên tr ng h p h th ng vi n thơng di ng có tr m g c có lo i: lo i th I tr m bao ph khu v c ph c v gi ng nh liên l c vô n t c xi, lo i th II a tr m g c bao ph khu v c ph c v nh h th ng i n tho i xe c Vùng m t mi n mà sóng vơ n có th n c tr m g c lo i th nh t lo i vùng n, lo i th II lo i a vùng Vùng n c g i vùng l n b i tr m g c bao ph m t khu v c ph c v l n Có thơng tin vơ n t c xi, h th ng nh n tin MCA (TRS) D ng có c u hình n gi n c n i v i máy di ng, thi t b phát/thu tr m g c, t ng ài hay h th ng chuy n m ch Nh ng trì c vùng ph c v l n cơng su t phát c a máy di ng c a tr m g c c n ph i l n Vì v y, n u c ly khơng l n khơng th s d ng ng ten m t t n s Và n u so sánh v i d ng a vùng n vùng không s d ng l i t n s theo a lý v y h s s d ng t n s th p h n i v i a vùng S d g i vùng nh b i vùng c a tr m g c nh h n so v i vùng c a tr m g c c a n vùng ó vùng ph c v t ng ng v i vùng Vùng nh có c tính sau n u so sánh v i vùng l n 1/ Hi u qu s d ng t n s t t h n b i m t t n s có th s d ng nhi u vùng khác có c ly t ng i xa n tránh nhi u khu v c ph c v Trông nh t l s d ng l i t n s l n 2/ Ch t l ng t t h n b i vùng ph c v bao g m nhi u vùng nh liên t c T ng i d áp ng c yêu c u v c ly khu v c ph c v , c u hình v.v H TH NG THƠNG TIN QUANG – VƠ TUY N 75 3/ Cơng su t phát có th th p h n C n ph i giám sát tr ng thái i u n trung nh p b ng cách trao i thông tin gi a nhi u tr m g c m b o hi u qu tính liên t c c a m t g c C u hình c a h th ng ph c t p M c dù c u hình c a vùng nh ph c t p nh ng có th bao ph khu v c ph c v r ng l n th c hi n cm t h th ng l n có hi u qu t n s cao Vì v y c s d ng h th ng i n tho i, xe c h th ng i n tho i di ng Trong c u hình c a vùng nh khu v c ph c v gi ng nhi u vùng m i vùng trông nh m t t bào n u tr m g c l i c g i h th ng t ong (collular) M i vùng c g i m t t bào Trong h th ng t ong c n ph i xác nh s l ng l nc at bào b ng xem xét a hình, s lan truy n sóng vơ n l u l ng v.v c bi t c n ph i nghiên c u nên b trí tr m g c nh th lo i tr nh ng l h ng c a khu v c ph c v c n nâng cao hi u qu s d ng t n s nh th Vi c nghiên c u c g i phân b t bào 2/ Phân b t bào 1/ Phân b t bào theo ki u n tính a theo ki u a hình phân b t bào c b trí theo ki u n tính khu v c ph c v n m b , d c theo b bi n hay d c theo ng tr c gi a thành ph l n cách vài ch c kilomét t bào c b trí theo hàng d c s d ng l i t n s sau m i vòng Ch ng h n, t bào s d ng l i cu c g i tàu càng, cu c g i tàu ho cu c g i máy bay miêu t s l p l i c a t bào s phân b t bào ki u n tính Khi khu v c ph c v có ki u a hình (m t ph ng) gi ng nh cu c g i c a xe c r t nhi u t bào c phân b m t cách ph c t p theo mơ hình t bào l p l i khu v c ph c v khơng có ch h Phân b t bào theo a hình nh sau: M c dù hình d ng t bào th c t ph c t p s lan truy n vô n ch u nh h ng c a y u t t nhiên a lý, t bào s c mơ hình hố v trí t bào c phân b u n vùng ph c v ó H TH NG THƠNG TIN QUANG – VƠ TUY N 76 Hình 2.42 Ví d ki u n tính l p l i ba t bào 2/ H d ng t bào N u ngten a h ng phát sóng vơ n khu v c m t b ng vùng bao ph có d ng hình trịn Khu v c t bào c xác nh b ng i m có v trí m c thu trung bình gi a v trí t bào khu v c lan truy n sóng vơ n có d ng hình a giác Có ph ng pháp bao ph kín khu v c b ng t bào hình d ng a giác có kích th c nh (hình 2.43) Hình 2.43 Hình d ng t bào B ng 2.3 Kho ng cách tâm gi a t bào Ki u t bào n v Tam giác u (a) Kho ng cách tâm gi a t bào k R Hình vng (b) R L c giác R u (c) Hình v (a) Tr ng h p t bào hình tam giác (b) Tr ng h p t bào hình vng (c) Tr ng h p t bào hình l c giác u H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N 77 ng n i tâm c a khu v c g c lên s có hình tam giác u, hình vng hay hình l c giác u Khơng có b t k hình d ng t bào a giác phân b u khác ngồi hình Chúng c g i ki u t bào tam giác u ki u t bào hình vng ki u t bào l c giác u M i ki u t bào có nh ng c tính riêng c a a C ly t bào: Khi bao ph khu v c v i m i d ng t bào kho ng cách tâm s nh Kho ng cách tâm c a d ng l c giác u l n nh t B ng 2.4 Khu v c t bào Ki u t bào nv Tam giác n v khu v c g c lên Khu v c t bào nv Khu v c ch ng l n (2-3 R2 1.3R2 u )R2 1.2R2 Hình vng L c giác 2R2 ( - )R2 0.73R2 R2 0.26R2 u (2-3 )R2 0.35R2 R: r ng c a t bào ch ng l n Hình v B ng 2.5 r ng c a t bào ch ng l n Ki u t bào n v Tam giác u R Hình vng (2 - ) R 0.59R L c giác (2 - ) R 0.27R u r ng c a t bào ch ng l n R : Bán kính Hình v b Khu v c t bào khu v c ch ng l n: Khi t bào phân chia khu v c thành t bào n v có kích th c khu v c ch ng l n s khác tu theo t ng ki u t bào nh Khu v c t bào n v m t khu v c c bao ph b i tam giác u t i thi u hoá s l ng t bào bao ph m t khu v c r ng c a t bào ch ng l n c trình bày H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY N 78 c S l ng t n s c n thi t t i thi u: Do không th s d ng m t t n s nhi u v i t bào bên c nh, s l ng t n s c n thi t t i thi u c trình bày B ng 2.6 S l D ng t bào n v Tam giác u Hình vng L c giác u ng t n s c n thi t t i thi u S l ng t n s c n thi t t i thi u M i d ng có nh ng c tính riêng c a D ng tam giác u khơng thích h p tr tr ng h p c bi t d ng t bào l c giác u hi u qu nh t ... t c h th ng thông tin quang tr c ây u ã c xu t b i c nh c a h th ng i m - n i i m, khái ni m c a thông tin quang ã c xem nh m t khái ni m có tính ch t cách m ng H TH NG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUY... a S b S c S i quang i quang a mode ch s b c i quang a mode ch s l p i quang n mode Ph n t thu ánh sáng a iôt quang ki u thác (APD) b iơt quang PIN (PIN - PD) H TH NG THƠNG TIN QUANG – VÔ TUY... phát tri n h th ng thông tin quang t i u nh t, có cân nh c n khía c nh t c cao, dung l ng l n, v n c tr ng c a m t h th ng thông tin quang, ph ng h ng ti n tri n c a m ng thông tin, trình phát tri

Tài liệu I. HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG doc

Thông tin tài liệu

Từ khóa liên quan

Trích đoạn

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan