DA) aes W „ rave ỌC CHIEN, NGUYEN QUOC KHUONG, NGUYEN TRUNG KIEN TECHNIQUE = “ram phát BỘ SÁCH KỸ THUẬT THÔNG TIN SỐ TẬP NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT \-T† Bộ sách Kỹ thuật thông tin số Tập Digital Communication Technique Band Digital Communication Technique Band Radio Communications os SCIENCE AND TECHNICS PUBLISHING HOUSE HANOI Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Nguyễn Văn Đức, Vũ Văn Yêm no Ngoc Chiến, Nguyễn Quốc Khương, Nguyễn Trung Kiên BỘ SÁCH KY THUAT THONG TIN SO TAP4 THONG TIN VO TUYEN (i) NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI LỜI GIỚI THIỆU Các phương tiện thơng tin nói chung chia thành hai phương pháp thơng tin bản, thông tin vô tuyến thông tin hữu tuyến Mạng thông tin vô tuyến ngày trở thành phương tiện thông tin yếu, thuận tiện cho sống đại Nhận thức tầm quan trọng này, Hội đồng khoa học Khoa Điện tử Viễn thông năm 2004 thành lập nhóm chuyên mơn xây dựng giáo trình mơn học thơng tin vơ tuyến Mơn học có nhiệm vụ truyền đạt cho sinh viên kiến thức đặc tính, mơ hình kênh vơ tuyến, kiến trúc lớp vật lý, lớp điều khién da truy nhap (MAC layer), cdc van dé vé quản lý tài nguyên vô tuyến, vấn đề thiết kế hệ thống thông tin vô tuyến Để tiếp thu môn học này, sinh viên cần trang.bị kiến thức mơn học xử lý số tín hiệu, cở sở thông tin số lý thuyết điều chế số, sở lý thuyết thơng tín Mơn học lại hỗ trợ số môn học khác khoa môn khoa, động thông tin di động, thơng tin vệ tỉnh,v.v.v Trong chương trình giảng dạy môn học thông tin động trang bị cho sinh viên kiến thức mạng di từ lớp MÁC trở lên, bao gồm vấn dé vẻ kiến trúc mạng tô chức mạng, ứng dụng cụ thể mạng di động Môn học di động tập trung giới thiệu công nghệ thơng tin di động với mục đích để sinh viên nắm bắt triển khai công nghệ trường, môn học thông tin vô tuyến tập trung giới thiệu van dé vé ban chat vật lý xảy truyền dẫn vô tuyến van dé vé kiến trúc thiết kế chủ yếu lớp vật lớp MAC cho hệ thống thông vô tuyến Do vậy, môn học thơng tin vơ tuyến lý nên tảng cho lĩnh vực thông tin di động, thông tin vệ tỉnh thông t" vị ba, phát truyền hình Kể từ ngày thành lập, nhóm chun mơn làm việc với tỉnh thần trách nhiệm cao, cố gắng cập nhật thông tin bản, đại lĩnh vực thông tin vô tuyến thé giới vào chương trình giảng dạy Khoa Sau hai nam chuẩn bị, học kỳ mùa đông sinh viên K48, năm học 2006-2007, môn học thơng tín vơ tuyến đưa vào chương trình giảng dạy nhà trường Nội dung mơn học trình bày vắn tắt sau: TS Chương I: Giới thiệu kiến thức tông quan vẻ thông tin v6 tuyến Nguyễn Văn Dức soạn tháo Chương2: Giới thiệu kiến thức đặc tính kênh vơ tuyển, tượng truyền dẫn phân tập đa đường, tượng fading miễn tần số miền thời gian, hiệu ứng Doppler, mô hình tốn học kênh, phương Dức pháp đo đạc tạo kênh vô tuyến Chương TS Nguyễn Văn TS Vũ Văn Yêm biên soạn Chương 3: Giới thiệu phương pháp lọc nhiễu cân kênh thông tin vd tuyén Ths Nguyễn Quốc Khương TS Nguyễn Văn Đức biên soạn Chương 4: Giới thiệu kiến thức quản lý tài nguyên vô tuyến, phương pháp cấp phát kênh, TS Đào Ngọc Chiến, TS Nguyễn Văn Đức Nguyễn Trung Kiên biên soạn Chương §5: Giới thiệu kiến trúc hệ thống vô tuyển TS Vũ Văn Yêm biền soạn Chương 6: Giới thiệu phương pháp điều chế giao diện vô tuyến TS Nguyễn Văn Đức biên soạn Tất các chương xây dựng dựa ÿ kiến đóng góp quý báu thây Nguyễn Khuyến, thầy Nguyễn Thành Cơng, Nguyễn Bích Huyền, Nguyễn Thu Nga thầy khác có kinh nghiệm lĩnh vực thông tin vô tuyến Do lần soạn thảo nên sách không tránh khỏi thiểu sót Nhóm soạn thảo mơn học xin chân thành cắm ơn ý kiến đóng góp cho lần tái lần sau tốt hơn.Thư ý kiến đóng góp xin gửi Khoa Điện tử Viễn thông, C9-403, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hà Nội, tháng 10, nằm 2006 Nhóm soạn thảo mơn học MUC LUC CHUONG 1: CAC KHAI NIEM VE THONG TIN VO TUYEN 1.1 Khái niệm thông tin vô tuyến 1.2 Khái niệm kênh truyễển 1.3 Khái niệm truyền dẫn băng tần sớ truyền dẫn 1.4 1.5 1.6 1.7 băng Khái Khái Phân Khái thông niệm niệm loại niệm tren chu sóng mang . -scccstserrrreretrirrrrrrrrrrrse Ẽ“ quản lý tài nguyên vô "nh hệ thống thông tin vô mo chuẩn vô "0 CHƯƠNG 2: LÝ THUYÉT VẺ KÊNH VÔ TUYỂN 2.1 Khái niệm kênh truyền đẫn phân tập đa đường 2.2 Đáp ứng xung kênh không phụ thuộc thời gian (1ùmeinvariant channel IHpHÏS6) s ìoceeeenrerrrrtrsrrertrtrrrrrrrree 2.3 Hàm truyền đạt kênh không phụ thuộc thời gian (/iieinvariant channel transƒer fUIiCfOH) .ceeeeeeeeeerrrirrrrrrrrrsn 2.4 Bề rộng độ ổn định tần số kênh (coherence tee eee ner nies bandwidth of the ChanneL) cece 2.5 Hiệu ứng DoppÏ€r cccseehhrerreddrdtrdrirrrdrrrrrrredrre 2.6 Kênh phụ thuộc thời gian -eeereerrrrrrrrrrrrrrrrrreen 2.7 Bề rộng độ én định thời gian kênh (coherence duration of the chanH€l) ceeeceenhehhttrrrrrrrsrrrrrrrrtrie rdtrre erhrrrrdrd siethsthhh + 2-8 Các mơ hình kênh 2,9 Quan hệ tín hiệu phát, tín hiệu thu va mơ hình kênh 10, Các mơ hình tốn học kênh - -cccằceeeeihhhehreetire 2.11 Các phương pháp đo đặc tính kênh vơ tuyẾn 2.12 Các phương pháp tạo kênh vô tUYẾN àcccvceerrerierie Bài tập ¬ 14 14 14 15 15 16 18 19 20 21 23 25 26 27 29 34 48 CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP CÂN BANG KENH VA LOC NHIÊU 3.1 Bộ lọc ép khơng (Zero forcing fiÌfer) .-cc«ccenieerrrrrrrrree 56 3.2 Bộ lọc cân bình phương tối thiểu MMSE 60 CHUONG 4: CAP PHAT KENH TRONG HE THONG THONG TIN VO TUYEN 4.1 Giới thiệu tổng quan cấp phát kênh +5s+cxscrvrxee 63 4.2 Phân loại phương pháp cấp phát kênh thông tin vô "52:01 64 CHƯƠNG S$: HE THONG VA KIEN TRUC CAC HE THONG VO TUYEN 5.1 Tóm tắt việc sử dụng băng tần số cccccccccecrree §7 5.2 Các chuẩn vơ tuyến (Wireless Standards) -¿ccccccccrrrercee 88 5.3 Một số vấn dé ban thiết kế hệ thống v6 tuyén 103 5.4 Kiến trúc hệ thống vô tuyến . ©-sccc+cccrrrrrkrrsrrrrrree 120 145 CHUONG 6: GIGI THIEU VE KY THUAT DIEU CHE OFDM 6.1 Lịch sử phát triỂn . .cs-cccccscrxerrrrrrrrrkerkrtrkerrrrrrrerrerrreee 148 6.2 Các ưu nhược điểm .¿5+ 2s cv re errrerxrrerkrrrcee 148 6.3 Sự ứng dụng kỹ thuật OFDM Việt Nam 149 6.4 Các hướng phát triển tương Ìai -¿5sccsververrxeerkee 150 6.5 Phương pháp điều chế đơn sóng mang . -.¿-55+: 150 6.6 Phương pháp điều chế đa sóng mang FDM 152 6.7 Phương pháp điều chế đa sóng mang trực giao OFDM 154 Bai oo TH HH HH HH TT H01 01010 rrưy 156 00006901 157 PHỤ LỤC B - 22s ng 121 eerrreerrreere 185 08000 209 Cac tir viét tat Từ việt tat Tiéng Anh Tiếng Việt AWGN Additive White Gaussian Nhiễu tạp âm trắng Noise BER Bit-Error-Ratio Tỷ lệ lỗi bít CIR Channel Impulse Response Đáp ứng xung kênh CTF Channel Transfer Function Hàm truyền kênh FFT Fast Fourier Transform Phép biến đối Fourier nhanh HiperLAN/2 High Performance Local Mạng cục máy tính không dây Area Network type IDFT Inverse Discrete Fourier Phép biến đổi ngược Fourier Transform IFFT Inverse Fast Fourier Thuật toán biến đổi nhanh ngược Transform Fourier ISI Intersymbol Interference Nhiễu liên mẫu tín hiệu PDF Probability Distribution Hàm phân bồ xác suât Function SER Symbol Error Rate Tỷ lệ lỗi mẫu tín hiệu SNR Signal-to-Noise Ratio Tỷ lệ tín hiệu tạp âm wss Wide sense-stationary Q trình dùng theo nghĩa rộng US Uncorrelated scattering Tán xạ không tương quan 10 Cac khai niém tiéng Anh chuyén nganh Tiéng Anh Tiếng Việt Autocorrelation function Ham ty tuong quan Channel coherence bandwidth Độ én định băng tần kênh Characteristic function Hàm đặc tính Non-frequency selective channel Kênh không phụ thuộc vào tân số Frequency selective channe Kênh phụ thuộc vào tần số Frequency autocorrelation function of Hàm tự tương quan tân số kênh the channe Tim autocorrelation function of the Hàm tự tương quan thời gian kênh channel Time-invariant channel Kênh không phụ thuộc thời gian Time-variant channel Kênh phụ thuộc thời gian Convolution operation Phép chập hai tín hiệu ... thơng tin vơ tuyến thông tin hữu tuyến Mạng thông tin vô tuyến ngày trở thành phương tiện thông tin yếu, thuận tiện cho sống đại Nhận thức tầm quan trọng này, Hội đồng khoa học Khoa Điện tử Viễn thông. .. kế chủ yếu lớp vật lớp MAC cho hệ thống thông vô tuyến Do vậy, mơn học thơng tin vơ tuyến lý nên tảng cho lĩnh vực thông tin di động, thông tin vệ tỉnh thông t" vị ba, phát truyền hình Kể từ... thông tin vô tuyến theo phương thức truyền dẫn hệ thống truyền bán song công (bộ đàm) hay song công (hệ thông thông tin động) Cũng có thé phân loại hệ thơng theo mơi trường truyền dẫn thông tin