1 Đề cương ôn tập Môn: Các mạng thông tin vô tuyến A Phần lý thuyết Đa truy nhập vơ tuyến 1.1.Trình bày mơ hình đơn giản hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp, DSSS (hình 1.15, viết biểu thức tín hiệu miền thời gian tần số, vẽ phổ tín hiệu) (1.5.2 trang 26) Mơ hình ht trải phổ gồm k người sử dụng chung băng tần với tần số sóng mang fc đ/c BPSK: - Mơ hình xét gồm K máy phát thu ký hiệu Txk Rxk, tương ứng với k= 1…K, cấu trúc chúng giống nên ta vẽ chi tiết cho khối (Tx1 Rx1), thông số riêng cho khối : bk(t) thể chuỗi bit phát, ck(t) thể mã trải phổ thể chuỗi bit thu + Phía phát: Tín hiệu đầu vào máy phát k luồng số thông tin người sử dụng b k(t) có tốc độ bit Rb= 1/Tb (Là tín hiệu số hai ngẫu nhiên đơn cực với mức giá trị {0,1} đồng xác suất) Sau chuyển đổi mức ta luồng bit ngẫu nhiên lưỡng cực d(t) với mức {+1, -1} đồng xác suất Sau luồng bit lưỡng cực đưa lên trải phổ cách nhân với mã trải phổ (mã giả tạp âm) với tốc đô chip Rc= 1/Tc Mã trải phổ chuỗi chip nhận giá trị {+1, -1} gần đồng xác suất N lớn Sau trải phổ tín hiệu số có tốc độ chip Rc đưa lên điều chế BPSK cách nhân với sóng mang để tín hiệu phát vào khơng gian (Eb lượng bit, Tb độ rộng bit fc tần số sóng mang) d(t) tín hiệu tin số C(t) tín hiệu PN số Eb lượng bit sóng mang, Tb độ rong bit, fc tần số sóng mang ϕ0 pha ban đầu sóng mang θ (t ) = ϕ0 + γ (t ) γ (t ) = { π + Ở phía thu: tín hiệu thu đưa lên phần đầu trình giải điều chế để nhân với , sau đưa lên giải trải phổ Sau tích phân thành phần cao tần bị loại bỏ, ta kết quả: (Ebr lượng bit thu) Mạch định cho mức V(t) dương âm Kết ta chuỗi bit thu ước tính chuỗi phát Trường hợp lý tưởng ta chuỗi chuỗi bit phát Phổ tín hiệu: tín hiệu thu với Pr cô suất DSSS-QPSK phát s (t ) = 2E cos [ 2π f c t + θ (t ) ] T E=2Eb lượng tín hiện, Eb lượng bit T=2 Tb độ dài ký hiệu, Tb độ dài bit θ (t ) = ϕ0 + γ (t ) với ϕ0 góc pha ban đầu,  c (t )d1 (t )  γ (t ) = arctan  ÷  c2 (t )d (t )  Tín hiệu thu đưa lên nhánh I Q Tại giải trải phổ mã PN địa phương c1 (t − τ ) c2 (t − τ ) Sau tín hiệu giải điều chế QPSK để tín hiệu z 1(t) z2(t) Mạch đồng sóng mang cho phép khơi phục lại sóng mang với tần số pha giống phía phát, mạch khơi phục đơng thu để đồng ký hiệu nhằm xác định điểm đầu ký hiệu ti để xác định cận tích phân DSSS-QPSK thu: Er lượng ký hiệu thu = E/Lp với Lp suy hao đường truyền τ trễ đường truyền ϕ = ϕ0 − 2π f cτ 1.2 Nguyên lý OFDM (7.3 trang 239) Tín hiệu OFDM băng tần gốc s (t ) = ∞ N −1 ∑ ∑X k =−∞ i = i ,k g k (t − kT ) với T thời gian ký hiệu OFDM, N số sóng mang fi tần số sóng mang Phổ biên sóng mang khoảng thời gian T: Sincx=sinπx/(πx), x=π(f-f i)T 1.3 Phân tích sơ đồ truyền dẫn OFDM băng tần gốc (Hình 7.5): (Trang 243) 1.3.1 Xử lý tín hiệu OFDM băng gốc phát (7.5.1 trang 244) 1.3.2 Xử lý tín hiệu OFDM băng gốc thu (7.5.2 trang 252) MAP: chuyển đổi log2M bit vào ký hiệu điều chế - Phía phát: + Trước hết luồng bit chia thành khối Nsclog2M bit, M mức điều chế, log2M số bit ký hiệu điều chế, M số trạng thái điều chế Nsc số sóng mang sử dụng để truyền ký hiệu điều chế + Khối bit sau biến đổi nối tiếp vào song song (S/P: Serial/ Parallel) thành N sc khối số liệu {Zn,k} (n= 0,1'…Nsc-1) với khối có log2M bit + Sau chuyển đổi MAP chuyển đổi khối số liệu vào ký hiệu điều chế tương ứng với vectơ xác định vị trí điểm ký hiệu điều chế thơng thường chùm tín hiệu điều chế thơng thường (ký hiệu Xn,k, với n số vectơ k số thứ tự theo thời gian tập Nsc ký hiệu) + Các mẫu X0,k, X1.k…,XNsc-1, k tương ứng với ký hiệu điều chế kết hợp với N-NSC sóng mang rỗng (bằng không) để tạo nên tập {Xi,k} (i= 0,1,…N-1) giá trị phức (N kích thước FFT) + Sau {Xi,k} đưa lên N đầu vào biến đổi Fourier nhanh ngược (IFFT) IFFT cho N mẫu ký hiệu miền thời gian {xm,k} (m= 0,1,…N-1) Bộ biến đổi song song vào nối tiếp (P/S) miền thời gian biến đổi chuỗi song song vào chuỗi nối tiếp + Bộ chèn CP (Cyclic Prefix) thực chèn V mẫu (độ dài TCP) ký hiệu OFDM vào đầu ký hiệu để độ dài ký hiệu bằng: T= TFFT+ TCP, TFFT độ dài hiệu dụng TCP khoảng thời gian bảo vệ để chống ISI (nhiễu ký hiệu) gây pha đinh đa đường + Bộ biến đổi số vào tương tự (DAC) cho ta tín hiệu tương tự - Phía thu: Bộ biến đổi từ tương tự vào số (ADC) biến đổi tín hiệu băng gốc đầu vào máy thu vào số Bộ loại bỏ CP loại bỏ CP, V mẫu CP bị loại bỏ N mẫu lại mẫu tín hiệu hữu ích.Bộ biến đổi nối tiếp vào song song cho N luồng song song ứng với N mẫu tín hiệu thu miền thời gian.Các mẫu thời gian đưa lên biến đổi FFT để chuyển đổi từ miền thời gian vào miền tần số.Sau đó, biến đổi song song vào nối tiếp (P/S) cho tín hiệu đầu chuỗi bit số liệu dài NSClog2M 1.3.3 Phân tích tham số OFDM (7.7 trang 261) - Khoảng cách sóng mang con: Khoảng cách sóng mang nhỏ tốt để giảm tỉ lệ chi phí cho CP nhỏ tăng nhạy cảm truyền dẫn OFDM trải doppler Khi truyền qua kênh pha đinh vô tuyến, trải doppler kênh thay đổi đoạn lấy tương quan T FFT dẫn đến trực giao sóng mang sinh nhiễu sóng mang Trong thực nhiễu sóng mang chapas nhận lớn tùy thuộc dịch vụ cung cấp mức độ tín hiệu thu chịu tạp âm nhân tố gây giảm cấp khác - Số lượng sóng mang con: Số lượng sóng mang xác định dựa băng thơng khả dụng phát xạ ngồi băng Độ rộng băng tần số sóng mang nhân với khoảng các sóng mang (N SC ∆ f).Tuy nhiên phổ OFDM giảm chậm bên độ rộng băng tần OFDM sở Trong thực tế cần dành 10% băng tần cho băng bảo vệ đói với tín hiệu OFDM - Độ dài CP (CP= tiền tố chu trình) Về nguyên tắc TCP phải bao phủ độ dài cực đại tán thời xảy Tuy nhiên tăng T CP mà không giảm ∆ f dẫn đến tăng chi phí cơng suất băng thơng Mất cơng suất dẫn đến kích thước giảm hệ thống bị hạn chế nhiều bơi công suất cần có cân đối cong suất cho CP thiệt hại tín hiệu tán thời khơng CP bao phủ hết MẶc dù kích thước o tăng tán thời tăng kích thước ô vượt giá trị không nên tăng T CP cơng suất gây ảnh hưởng xấu lên tín hiệu nhiều ảnh hưởng tán thời không phủ hết vởi CP Tóm lại CP ngắn mơi tường ô nhỏ để giảm chi phí cho CP dài môi trường tán thời lớn đặc biết trường hợp SFN TCP ≥ τ max để tránh ISI fD = để đảm bảo doppler đủ thấp nhằm tránh ICI(nhiễu sóng mang) ∆f TCP ∆f = để đảm bảo hiệu suất phổ Tổng quan WiMAX 2.1.Tóm tắt Tổng quan họ tiêu chuẩn IEEE 802.16 WiMAX Forum (1.1, 1.2 trang 5) Họ tiêu chuẩn IEEE 802.16 cho truy nhập băng rộng BWA cung cấp công nghệ truy nhập "km cuối cùng" cho điểm nóng với dịch vụ số liệu, video, thoại tốc độ cao Ưu điểm bật BWA giá thành lắp đặt bảo dưỡng thấp so với truy nhập mạng cáp đồng cáp quang vùng xa xơi nơi khó lắp đặt mạng truy nhập hữu tuyến BWA mở rộng mạng cáp quang cung cấp dung lượng cao mạng cáp đồng hay đường dây thuê bao số Mạng không dây lắp đặt nhanh cách đặt trạm gốc tòa nhà cao tầng cột để tạo nên hệ thống truy nhập không dây tốc độ cao Băng tần công tác chuẩn 10-66 GHz, với truyền sóng trực xạ Cấu hình topo chuẩn dựa mạng điểm đa điểm lưu lượng truyền trạm gốc BS nhiều trạm thuê bao SS Bảng 1.1 So sánh chuẩn IEEE 802.16, 16a, 16e 802.16 Ngày hoàn 8/2002 802.16a 4/2003 802.16e 2006 thành Băng tần 10-66GHz 2-11GHz 2-6GHz Điều kiện kênh LOS NLOS NLOS Điều chế QPSK, 64QAM Tính di động Cố định Cố định Băng thơng kênh Bán kính điển hình 20, 25, 28MHz khả định cỡ từ 1,75 Khả định cỡ: 1,25; 5; 10; đến 20 MHz 20 MHz 2-5 km 7-40 km 16QAM, OFDM 256 sóng OFDMA khả định cỡ, mang, BPSK, BPSK, QPSK, 16-QAM, QPSK, 16QAM, 64QAM 64QAM Di rời, sách tay, di động 2-5 km WiMAX Forum, tổ chức phi lợi nhuận bao gồm 350 thành viên, tiếp nhận công việc mà IEEE để lại Trong số thành viên có nhà cung cấp dịch vụ, nhà cung cấp thiết bị, nhà sản xuất bán dẫn thiết bị WiMAX Forum sẵn sàng tiếp nhận toàn cầu hài hịa giải pháp vơ tuyến băng rộng chuẩn hóa dựa chuẩn vơ tuyến IEEE 802.16 đảm bảo tính tương tác Để đạt mục đích này, Forum định nghĩa hiệu hệ thống hồ sơ chứng nhận bao gồm tập chuẩn IEEE 802.16 với tính bắt buộc tùy chọn với đo kiểm tính tương tác hợp chuẩn để kiểm tra thiết bị đảm bảo tính tương tác nhiều nhà cung cấp Vì nhãn chứng nhận WiMAX đảm bảo hợp chuẩn WiMAX 802.16 lẫn tính tương tác 2.2 Tóm tắt tính tiên tiến WiMAX đặc điểm WiMAX di động (1.3, 1.4 trang 10) - Các tính tiên tiến Wimax: + Lớp vật lý dựa OFDM: cho phép chống lại phadinh đa đường hoạt động môi trường NLOS + Tốc độ số liệu đỉnh cao: đạt tới 74Mbps sử dụng băng thông 20MHz; băng thông 10MHz với sơ đồ TDD, tỷ lệ DL/UL 3:1, điều chế 64QAM với mã hóa kênh hiệu chỉnh lỗi có tỷ lệ mã 5/6 đạt tốc độ 25Mbps đường xuống 6,7Mbps đường lên + Hỗ trợ băng thông tốc độ số liệu khả định cỡ: kiến trúc lớp vật lý khả định cỡ cho phép dễ dàng định cỡ băng thông khả dụng, khả định cỡ đc hỗ trợ chế độ OFDMA định cỡ kích thước FFT theo băng thơng kênh; sử dụng 128-FFT, 512-FFT, 1028-FFT tùy theo băng thông 1,25MHz, 5MHz, 10MHz + Mã hóa điều chế thích ứng (AMC): AMC kỹ thuật để đạt đc thông lượng cực đại kênh thay đổi theo tgian, giải thuật thích ứng dẫn tới sử dụng sơ đồ điều chế mã hóa phù hợp với tình trạng kênh để đảm bảo chất lượng đường truyền cho phép truyền dẫn với tốc độ cao + Phát lại lớp vật lý: kết nối đòi hỏi độ tin cậy cao  hỗ trợ yêu cầu phát lại tự động ARQ lớp vật lý HARQ để áp dụng mã hóa kênh sửa lỗi cho ARQ + Hỗ trợ TDD FDD: ghép song công phân chia theo tgian, tần số ghép bán song công phân chia theo tần số HFDD + Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA): tạo điều kiện phân tập tần số phân tập người sử dụng  cải thiện dung lượng hệ thống + Ấn định tài nguyên linh hoạt động cho người sử dụng: ấn định tài nguyên băng thông miền thời gian, tần số khơng gian, có kỹ thuật linh hoạt để truyền thông tin ấn định tài nguyên theo khung + Hỗ trợ kỹ thuật anten tiên tiến: sử dụng kỹ thuật anten tạo búp, mã hóa khơng gian thời gian ghép kênh không gian  cải thiện dung lượng hệ thống sử dụng MIMO + Hỗ trợ QoS: hỗ trợ ứng dụng gồm tiếng, dv đa phương tiện, tốc độ bit ko đổi, tốc dộ bit khả biến, tgian thực, phi tgian thực, lưu lượng số liệu nỗ lực nhất, nhiều kết nối đầu cuối + An ninh nghiêm ngặt: mật mã mạnh cách sử dụng chuẩn mã hóa tiên tiến (AES), giao thức bảo mật quản lý khóa mạnh, giao thức nhận thực khả mở rộng (EAP) + Hỗ trợ tính di động: hỗ trợ chuyển giao, trễ cho phép, tiết kiệm công suất, ước tính kênh thường xuyên hơn, sx kênh đường lên, điều khiển công suất + Kiến trúc dựa IP: tất dịch vụ đầu cuối-đầu cuối đc truyền kiến trúc IP dựa giao thức IP - Đặc điểm Wimax di động: + Tốc độ số liệu cao: kỹ thuật MIMO kết hợp với sơ đồ phân kênh linh hoạt, mã hóa điều chế tiên tiến cho phép tốc độ số liệu đỉnh lên đến 63Mbps đoạn ô tốc độ số liệu đỉnh đường lên lên đến 28Mbps treen đoạn ô kênh 10MHz + Chất lượng dịch vụ (QoS): định nghĩa luồng dịch vụ để đặt chúng lên điểm mã DiffServ nhãn MPLS để truyền IP đầu cuối-đầu cuối theo QoS, lập biểu tối ưu tài nguyên không gian, tần số tgian giao diện vô tuyến theo khung + Khả định cỡ: định cỡ theo kênh khác với băng thông từ 1,25 đến 20MHz + An ninh: nhận thực dựa EAP (giao thức nhận thực khả mở rộng); mật mã hóa với nhận thực dựa AES-CCM, CMAC HMAC dựa sơ đồ bảo vệ tin điều khiển; hỗ trợ tập chứng nhận người sử dụng khác gồm SIM/USIM, thẻ thông minh, chứng nhận số sơ đồ tên người sử dụng/mật dựa phương pháp EAP cho kiểu chứng nhận + Di động: hỗ trợ sơ đồ chuyển giao tối ưu với trễ thấp 50ms để đảm bảo ứng dụng tgian thực VoIP, sơ đồ quản lý khóa linh hoạt đảm bảo an ninh trình chuyển giao 2.3 Tổng quan giao diện vô tuyến WiMAX 2.3.1 Tổng quan lớp vật lý WIMAX cố định di động (phân tích bảng 1.6) (1.6.2.2, 1.6.2.3 trang 30) - Wimax cố định: + Lớp vật lý sử dụng OFDM OFDMA + Với OFDM, kích thước FFT cố định 256 (256 sóng mang con), 192 sóng mang đc sử dụng để mang số liệu, sóng mang hoa tiêu để ước tính kênh đồng bộ, số sóng mang cịn lại dùng để bảo vệ + Với OFDMA, kích thước FFT 2048 kênh PUSC đường xuống 1440 sóng mang truyền số liệu, 240 sóng mang hoa tiêu, lại dành cho băng bảo vệ + Số sóng mang cố định nên khoảng cách sóng mang phụ thuộc vào độ rộng băng thông Khi băng thông rộng hơn, khoảng cách sóng mang tăng tgian ký hiệu giảm  cần khoảng bảo vệ (CP) lớn để chống trải trễ Thông số OFDM Wimax S-OFDM Wimax di động cố định (OFDM khả định cỡ)– DL PUSC Kích thước FFT 256 128 512 1024 2048 Số sóng mang số liệu đc sử dụng Số sóng mang hoa tiêu Số sóng mang bảo vệ (rỗng) Tỷ lệ tiền tố chu trình, G=TCP/TFFT Tỷ lệ lấy mẫu, n=fs/B 192 72 360 720 1440 12 60 120 240 56 44 92 184 368 1/32, 1/16, 1/8, 1/4 Phụ thuộc vào băng thông: 8/7 256 OFDM, 8/7 bội số 1,75MHz; 28/25 với bội số 1,25; 1,5; 2; 2,75MHz Băng thông kênh (MHz), B 3,5 1,25 10 20 Khoảng cách tần số sóng mang 15,625 10,94 (kHz), ∆f 64 91,4 Thời gian ký hiệu có ích (µs), TFFT Khoảng bảo vệ với giả thiết 12,5% 11,4 (µs), TCP 72 102,9 Thời gian ký hiệu OFDM (µs), T Số ký hiệu OFDM khung 5ms 69 48 - Wimax di động: + Kích thước FFT thay đổi từ 128 đến 2048 + Khi băng thơng khả dụng tăng, kích thước FFT tăng để đảm bảo khoảng cách sóng mang ko đổi 10,94kHz  trì tgian ký hiệu OFDM ko đổi, gây ảnh hưởng tới lớp trên, cân yêu cầu trải trễ trải Doppler + Thiết kế khả định cỡ đảm bảo giảm giá thành + Kích thước FFT 128, 512, 1024, 2048 băng thơng 1,25MHz, 5MHz, 10MHz, 20MHz 2.3.2 Điều chế mã hóa thích ứng WiMAX (phân tích bảng 1.7) (1.6.2.6 trang 34) - Wimax hỗ trợ nhiều sơ đồ điều chế mã hóa kênh khác nhau, cho phép thay đổi sơ đồ liên kết theo cụm tùy thuộc vào điều kiện kênh - Máy di động cung cấp cho BS thơng tin phản hồi chất lượng kênh đường xuống - BS ước tính chất lượng kênh đường lên thơng qua chất lượng tín hiệu thu đc - Bộ lập biểu sử dụng thông tin chất lượng kênh để ấn định sơ đồ điều chế mã hóa thích hợp nhằm đạt đc thơng lượng cực đại với tỷ sơ tín hiệu tạp âm u cầu - Điều chế mã hóa thích ứng (AMC) tăng thơng lượng cho phép cân đối kịp thời thông lượng chất lượng truyền dẫn cho liên kết - Các sơ đồ điều chế mã hóa đc Wimax hỗ trợ: Sơ đồ Đường xuống Đường lên Điều chế BPSK, QPSK, 16QAM, BPSK, QPSK, 16QAM; 64QAM; BPSK sơ đồ tùy 64QAM sơ đồ tùy chọn chọn cho OFDMA Mã hóa Bắt buộc: mã xoắn tỷ lệ mã Bắt buộc: mã xoắn tỷ l mó ẵ, 2/3, ắ, 5/6 ẵ, 2/3, ắ, 5/6 Tùy chọn: mã turbo xoắn Túy chọn: mã turbo xon ti t t l mó ẵ, 2/3, ắ, 5/6; cỏc mó l mó ẵ, 2/3, ắ, 5/6; cỏc mó lặp tỷ lệ mã ½, 1/3, 1/6; lặp tỷ lệ mã ½, 1/3, 1/6; 10 LDPC; mã RS cho OFDM LDPC 2.4.Tổng quan mạng đầu cuối đầu cuối WiMAX (Hình 1.4 hình 1.5) (1.7 trang 35) ASN quy đinh biên giới logi mô tả tổng chức luông bàn tin liên quan đến dịch vụ truy nhập ASN thể biên giới tương tác với WiMAX client, chức kết nối WiMAX tổng chức quy định nhà sản xuất khác CSN định nghĩa tập chức mạng cung cấp dịch vụ kết nôi IP cho thuê bao WiMAX CSN bao gồm router, server AAA, CSDL người sd cổng tương tác CSN triển khai phận nhà cung cấp dv Kiến trúc mạng WiMAW sở IP 13 3.2 Các chức giao diện ASN (trang 53) (hình 2.2) - ASN đc định nghĩa tập chức mạng cần thiết để cung cấp truy nhập vô tuyến đến thuê bao - ASN bao gồm phần tử sau: hay nhiều BS, hay nhiều cổng ASN (ASN gateway) - Một ASN nối đến nhiều CSN - ASN cung cấp chức sau: + Kết nối lớp trạm gốc với thuê bao + Chuyển tin AAA đến nhà cung cấp dịch vụ mạng nhà để nhận thực, trao quyền toán phiên cho phiên người sử dụng + Phát chọn mạng NSP thuận tiện thuê bao + Chức chuyển tiếp để thiết lập kết nối lớp với MS hay ấn định địa IP cho MS + Quản lý tài ngun vơ tuyến (RRM) - Ngồi chức trên, môi trường di động máy xách tay, ASN hỗ trợ chức sau: + Di động đc neo ASN + Di động động đc neo CSN + Hoạt động tìm gọi trạng thái rỗi + Truyền tunnel ASN-CSN 14 3.3 Mơ hình CSN (trang 54) (hình 2.3) - CSN định nghĩa tập chức mạng để cung cấp dịch vụ kết nối đến thuê bao - CSN cung cấp chức sau: + Ấn định địa MS IP thông số điểm cuối cho phiên người sử dụng + Truy nhập internet + AAA proxy (đại diện) hay server + Điều khiển sách cho phép dựa hồ sơ người sử dụng + Hỗ trợ truyền tunnel ASN-CSN + Lập biểu cước cho thuê bao toán cước nhà khai thác + Truyền tunnel CSN để chuyển mạng + Quản lý di động ASN chức tác nhân IP di động nhà (MIP HA) + Các dịch vụ mạng kết nối dịch vụ đồng cấp chẳng hạn IMS (phân hệ đa phương tiện IP), LBS (dịch vụ dựa vị trí - Location Based Service), MBS (dịch vụ đa phương quảng bá) - CSN gồm phần tử mạng router, AAA server/đại diện, sở liệu người sử dụng, chức tương tác mạng Có thể triển khai phần nhà cung cấp dịch vụ - Mơ hình tham chuẩn CSN 15 3.4 Các kết nối liên quan đến chuyển tiếp (hình 2.4) (trang 56) - RS (trạm chuyển tiếp) đc triển khai để cung cấp cải thiện phủ sóng dung lượng - ABS (trạm gốc tiên tiến) có kahr hỗ trợ RS - ABS kết nối với IEEE Std 802.16j-2009 MS vùng Lzone - ABS không cần cung cấp hỗ trợ giao thức IEEE Std 802.16j-2009 vùng Mzone - Thiết kế giao thức chuyển tiếp IEEE Std 802.16m phải dựa thiết kế IEEE Std 802.16j-2009 giao thức chuyển tiếp IEEE Std 802.16m đc sử dụng “Mzone” khác với giao thức IEEE Std 802.16j-2009 đc sử dụng Lzone - Các giao diện liên quan đến chuyển tiếp IEEE Std 802.16m đc thher hình 16 Lớp vật lý WiMAX cố định 4.1 Tổng quan tính lớp vật lý, PHY (4.2 trang 163) Băng tần: - Băng tần cấp phép 10-66 GHz: + Do bước sóng ngắn nên sử dụng cho truyền trực xạ (LOS), đường truyền phản xạ hay tán xạ ko đáng kể + Băng thông sử dụng thường 25 hay 28 MHz + Tốc độ bit thơ lớn 10Mbps  thích hợp cho truy nhập điểm đa điểm để phục vụ cho ứng dụng cho văn phòng nhỏ, văn phòng nhà, văn phịng lớn trung bình + Giao diện vơ tuyến điều chế đơn sóng mang - Các tần số thấp 11 GHz: + Do bước sóng dài nên LOS không đáng kể chủ yếu NLOS + Để hỗ trợ trường hợp cận trực xạ không trực xạ (NLOS), lớp vật lý phải có chức bổ sung như: kỹ thuật quản lý công suất tiên tiến, loại bỏ nhiễu đồng tồn nhiễu đa anten + Một số tính đc bổ sung cho MAC cấu hình lưới, yêu cầu tự động phát lại (ARQ) - Các tần số miễn phép 11 GHz (chủ yếu 5-6GHz) + Bản chất miễn phép gây thêm nhiễu vấn đề đồng tồn tại, đông thời quy định hạn chế công suất đc phép phát xạ + Ngồi tính trình bày trên, lớp PHY MAC trường hợp cịn có tính chọn tần số động (DFS: Dynamic Frequency Selection) để phát tránh lỗi Kỹ thuật ghép song công: - Ghép song công phân chia theo tần số (FDD) + Các kênh đường lên đường xuống đc ấn định tần số riêng số liệu đường xuống truyền theo cụm + Khung với độ dài cố định đc sử dụng cho đường xuống đường lên  cho phép sử dụng kiểu điều chế khác + Các trạm thuê bao sử dụng(SS) chế dộ phát song công bán song công dạng tùy chọn + Trong chế dộ bán song công, điều khiển băng thông ko cấp phát băng thông đường lên cho SS thu số liệu kênh đường xuống, bao gồm trễ truyền lan - Ghép song công phân chia theo tgian (TDD): + Truyền dẫn đườg xuốg đườg lên xảy trog tgian khác sd chung 1tần số + Khung TDD có độ dài cố định, chứa1 khung đường xuống khung đường lên + Các khung đc chia thành số nguyên lần khe vật lý + Việc ấn định khung TDD thay đổi với thay đổi ấn định băng thông đường xuống so với ấn định băng thông đường lên 4.2.Tổng kết đặc tả giao diện vô tuyến khác IEEE 802.16-2004 cho truy nhập vơ tuyến cố định (phân tích bảng 4.1) (4.4 trang 168) Bảng 4.1 tổng kết đặc tả giao diện vô tuyến khác chuẩn IEEE 802.16.2004 cho truy nhập cố định: Tên đặc tả Ứng dụng Yêu cầu lớp Các tùy chọn Kỹ thuật ghép MAC bổ sung song công Wireless MAN-SC 10-66 GHz TDD, FDD Wireless MAN- Các băng tần cấp AAS TDD 17 SCa phép 11 GHz MAN- Các băng tần cấp phép 11 GHz ARQ FDD STC Wireless AAS TDD OFDM ARQ FDD Cấu hình lưới STC Wireless MAN- Các băng tần cấp AAS TDD OFDMA phép 11 HARQ FDD GHz STC WirelessHUMAN Các băng tần DFS AAS TDD miễn phép ARQ 11 GHz Cấu hình lưới STC HUMAN: High Speed Unlicensed Metropolian Network: mạng đô thị miễn phép tốc độ cao AAS: Adaptive Antenna System: Hệ thống anten thích ứng ARQ: Automatic Repeat Request STC: Space Time Coding: Mã khơng gian thời gian 4.3.WirelessMAN OFDM: Phân tích bảng 4.2 (trang 170); phân tích hình 4.11 (trang 175); Cấu trúc tín hiệu OFDM miền thời gian tần số (4.5.4.5.1, 4.5.4.5.2 trang 180) - Phân tích bảng 4.2 (Các tính WirelessMAN OFDM): + Băng tần cơng tác 2-11GHz khơng thể đảm bảo truyền khơng trực xạ NLOS băng tần cao + Bảng sau cho thấy tính lớp vật lý IEEE 802.16-2004 cho hệ thống không dây cố định Tính Lợi ích Dạng sóng 256 điểm FFT OFDM Đê hỗ trợ môi trường LOS NLOS trời Điều chế thay đổi mã sửa lỗi thích Đảm bảo đường truyền vơ tuyến bền vững ứng theo cụm sóng vơ tuyến trì tốc độ bit cực đại cho thuê bao Hỗ trợ TDD FDD Đáp ứng điều lệ khác vùng khác giới Kích thước kênh linh hoạt (3,5; 5; Cung cấp nhu cầu khai thác linh hoạt băng tần 10MHz ) khác phụ thuộc vào yêu cầu kênh khác giới Thiết kế để hỗ trợ hệ thống anten Các hệ thống khả dụng giá thành ngày rẻ thích ứng (tạo búp) STC Chúng cho phép giảm nhiễu, tăng độ lợi hệ thống trở nên quan trọng triển khai BWA + Việc sử dụng nhiều điểm FFT so với 802.11a (256 so với 64) cho phép mở rộng thời gian ký hiệu  khả chịu đựng trễ đa đường lớn hoạt động NLOS cự ly xa + Để đảm bảo tính bền vững thông lượng cực đại, sơ đồ điều chế thích ứng đc sử dụng QPSK, 16QAM, 64QAM Khi điều kiện kênh tốt, điều chế 64QAM tốc độ cao đc lựa chọn, điều kiện kênh điều chế QPSK tốc độ số liệu thấp đc lựa chọn + Một tính tiên tiến cho phép định cỡ kê 18 nh từ 1,75 đến 20MHz  nhà sx thiết bị linh hoạt sử dụng tồn băng thông đc cấp phát (Nếu băng thông đc cấp phát 14MHz, ko dùng băng thông 6MHz lãng phí 2MHz, sử dụng 1,75MHz, 3,5MHz, 7MHz để tồn băng thơng đc sử dụng) - Hình 4.11 (Sơ đồ khối máy phát máy thu WirelessMAN OFDM) + Gồm phần: phần băng gốc phần vô tuyến + Luồng bit đầu MAC đc đưa đến băng gốc máy phát, sau xử lý băng gốc, luồng số đc chia thành phần thực phần ảo + Sau biến đổi số vào tương tự (D/A), phần thực phần ảo đc biến đổi vào sóng đồng pha vng góc + Sóng đồng pha đc nhân với sóng mang trung tần hàm cos, sóng vng góc đc nhân với sóng mang trung tần hàm sin, sau hai sóng đc cộng với để tạo thành sóng mang trung tần đc điều chế + Cuối sóng đc nhân với sóng mang vơ tuyến để đc biến đổi nâng tần trc vào anten + Tại máy thu, thao tác đc thực ngược lại + Cần đảm bảo đồng xác để đảm bảo xử lý băng gốc xác (đồng gồm đồng ký hiệu đồng tần số) - Cấu trúc ký hiệu OFDM miền thời gian tần số: WirelessMAN OFDM đc xây dựng sở điều chế OFDM Tại phía phát IFFT đc sử dụng để biến đổi ký hiệu điều chế thông thường miền tần số ký hiệu OFDM miền tgian Tại phía thu FFT thực trình ngược lại 19 - Cấu trúc ký hiệu OFDM miền thời gian: + Trong thơng tin vơ tuyến, tín hiệu gốc bị méo dạng (ISI) phản xa nhiều đường + Để chống lại ISI, tiền tố chu trình (CP) đc chèn vào đầu ký hiệu OFDM  thực cách copy phần cuối phần hiệu dụng ký hiệu OFDM vào phần đầu + Chuẩn IEEE 802.16-2004, áp dụng CP thích ứng với độ dài ¼, 1/8, 1/16, 1/32 + Tại phía thu thao tác đc thực ngược lại + Biến đổi IFFT tạo nên dạng sóng OFDM, khoảng tgian gọi tgian hiệu dụng ký hiệu (TFFT) + Copy phần cuối (TGD) tgian hiệu dụng ký hiệu (CP) đc sử dụng để loại bỏ ảnh hưởng đa đường trì đc tính trực giao sóng mang + Khởi đầu, SS (trạm thuê bao) phải tìm tất CP có tìm đc CP đc sử dụng BS SS sử dụng CP cho đường lên - Cấu trúc ký hiệu OFDM miền tần số: + Để đảm bảo tính trực giao, sóng mang hệ thống OFDM hàm sin có tần số bội số tần số + Một chu kỳ TFFT ký hiệu OFDM chứa số nguyên lần chu kỳ sóng mang + FFT thực biến đổi tín hiệu miền tgian vào miền tần số dạng hàm phụ thuộc vào chu kỳ lấy mẫu số mẫu đc sử dụng + Tần số FFT 1/Ts (Ts tgian lấy mẫu FFT) + IFFT thực thao tác ngược FFT, biến đổi tín hiệu từ miền tần số miền tgian + Một ký hiệu OFDM bao gồm sóng mang con, số lượng sóng mang xác định kích thước FFT đc dùng + Có số dạng sóng mang con: ⋅ Sóng mang số liệu: để truyền số liệu ⋅ Sóng mang hoa tiêu: cho mục đích ước tính khác ⋅ Các sóng mang rỗng: cho băng bảo vệ song mang DC 20 Lớp vật lý WiMAX di động 5.1 Cấu trúc lớp vật lý WiMAX di động (trình bày hình 5.1) (5.2 trang 203) - Tuyến phát: + Các chức thơng thường ngẫu nhiên hóa, mã hóa sửa lỗi trc (FEC), đan xen xếp ký hiệu QPSK, QAM + Các kỹ thuật nhiều anten tùy chọn: mã hóa khơng gian tgian (STC), tạo búp sử dụng sơ đồ anten thích ứng (AAS), kỹ thuật MIMO cho phép đạt đc tốc độ số liệu cao + Điều chế OFDM sử dụng biến đổi IFFT cho tín hiệu + Biến đổi nâng tần (DUC: Digital UP Converter) chuyển đổi tần số sóng mang vào tần số vơ tuyến miền số + Giảm thừa số đỉnh (CFR: Crest Factor Reduction), làm méo trc (DPD: Digital Predistortion) đc sử dụng cho đường xuống để cải thiện hiệu suất khuếch đại công suất BS + Sau xử lý số, tín hiệu đc chuyển đổi từ số vào tương tự (DAC) đc khuếch đại công suất (PA) trc đưa lên anten phát + Quá trình xử lý đc thực tương tự cho anten phát khác sơ đồ đa anten đc sử dụng - Tuyến thu: + Sau khuếch đại tạp âm nhỏ (LNA) biến đổi tương tự vào số (ADC), tín hiệu đc đưa vào miền xử lý số + Trước hết tín hiệu đc biến đổi hạ tần + Sau chức xử lý số đường lên gồm: đồng tgian, tần số công suất (Ranging: định cự ly) cân miền tần số + Điều chế giải điều chế để truy hoàn lại tín hiệu phát + Sơ đồ điều chế OFDM đc thực biến đổi FFT + Trường hợp sử dụng nhiều anten thu, tín hiệu sau ADC tuyến anten thu khác đc đưa lên tuyến xử lý số tương tự 21 5.2 OFDMA khả định cỡ cấu trúc ký hiệu OFDMA cho IEEE 802.1e: (phân tích bảng 5.2 hình 5.2) (5.3 trang 206) - OFDM khả định cỡ (S-OFDM: Scalable-OFDM): + Cho phép sử dụng nhiều dải băng thông khác để đáp ứng nhu cầu cấp phát phổ tần khác cho yêu cầu sử dụng khác 22 + Định cỡ đc thực cách điều chỉnh kích thước FFT giữ nguyên khoảng cách tần số sóng mang 10,94 kHz + Vì đơn bị tài ngun (băng thơng sóng mang tgian ký hiệu) khơng đổi nên lớp cao bị ảnh hưởng q trình định cỡ băng thơng + Bảng 5.2 (Các thông số S-OFDMA) cho thấy thông số cụ thể cho trường hợp băng tần bội số 1,5GHz cho kiểu kênh khác Thông số Giá trị Băng thông (MHz) 1,25 10 20 Tần số lấy mẫu, fs (MHz) 1,4 5,6 11,2 22,4 Số điểm FFT 128 512 1024 2048 Số kênh DL FUSC 16 32 cho chế độ DL PUSC 15 20 60 khác UL PUSC 17 35 70 FUSC: Kênh sử dụng toàn PUSC: Kênh sử dụng phần - Cấu trúc ký hiệu OFDM: + Cấu trúc ký hiệu OFDM bao gồm kiểu sóng mang (Hình 5.2) ⋅ Các sóng mang số liệu ⋅ Các sóng mang hoa tiêu để ước tính đồng ⋅ Các sóng mang rỗng ko truyền để bảo vệ sóng mang DC + Các sóng mang tích cực (số liệu hoa tiêu) đc chia thành tập với tên gọi kênh 5.3 Sắp xếp kênh (Nguyên tắc xếp kênh phân tích hình 5.3, 5.5, 5.7, 5.8, 5.9; bảng 5.4, 5.5, 5.6) (5.3.4 trang 207) Sắp xếp kênh sử dụng toàn đường xuống (FUSC) FUSC có cấu hình kênh phân tập phù hợp cho trạm thuê bao di động hay trạm th bao bị nhiễu nặng Hình 6.3 mơ tả 1024 FFT, DL FUSC băng thơng 10 MHz • 16 kênh • Mỗi kênh có 48 sóng mang • 48 sóng mang kênh lấy từ 48 nhóm 23 Sắp xếp DL PUSC Với DL PUSC, sóng mang số liệu đường xuống chia thành cụm cụm bao gồm 28 sóng mang hai ký hiệu (chẵn lẻ), ký hiệu có 12 sóng mang số liệu sóng mang hoa tiêu Sau cụm tổ chức thành nhóm khơng chồng lấn Các nhóm đựơc ấn định cho đọan ơ khác Trong nhóm, cụm với 48 sóng mang số liệu sóng mang hoa tiêu được xếp vào kênh dựa chế hoán vị để giảm xác suất va chạm nhóm Sắp xếp UL PUSC Không giống DL, khối sở kênh UL PUSC gọi lát Toàn băng tần chia thành nhóm lát liên tục Mỗi kênh bao gồm lát phân tán, lát chọn từ nhóm khác Mỗi lát bao gồm ba sóng mang ba ký hiệu OFDM Lát 4x3 chứa nhiều hoa tiêu lát 3x3 bền Mỗi kênh chứa lát ấn định xác lát vào kênh thực cơng thức hốn vị đường lên Như thường lệ có 48 sóng 24 mang kênh (hoặc trường hợp đặc biệt) lát tạo nên kênh (khe) Như cấu trúc lát 4x3 kênh UL PUSC bao gồm 6.4.3=72 sóng mang con, 48 sóng mang số liệu 24 sóng mang hoa tiêu Chẳng hạn sáu lát chọn từ sóng mang sau: từ 448 đến 451 cho lát thứ nhất; từ 512 đến 515 cho lát thứ hai; từ 984 đến 987 cho cho lát thứ 3; từ 1189 đến 1192 cho lát thứ tư; từ 1505 đến 1508 cho lát thứ năm từ 1753 đến 1756 cho lát thứ sáu, vị trí lát thay đổi theo ký hiệu (tùy theo sơ đồ quay vịng) Sau ba ký hiệu OFDM, vị trí cuả cấu trúc lát thay đổi Các kênh dựa lát (TUSC1 TUSC2; TUSC: Tile Used Subchannel) có đường xuống tùy chọn vùng AAS 5.4 Cấu trúc khung OFDMA TDD (hình 5.10) (trang 217) 25 - Mỗi khung đc chia thành khung cho DL (đường xuống) UL (đường lên) - Các khung DL UL đc phân cách khoảng trống để chuyển sang phát (TTG: Transmit Transition Gap) khoảng trống để chuyển sang thu (RTG: Receive Transition Gap) để tránh va chạm phát thu - TTG RTG đảm bảo khoảng trống cho trễ truyền vịng TDD tgian giảm cơng suất khuếch đại công suất - Để đảm bảo hoạt động tối ưu hệ thống, khung chứa thông tin điều khiển sau: + Tiền tố: đc dùng để đồng bộ, ký hiệu OFDM khung, mang thông tin nhận dạng ô (Cell ID) thông tin phân doạn cho MS + Tiêu đề điều khiển khung (FCH: Frame Control Header): sau tiền tố chứa thơng tin cấu hình khung độ dài tin MAP, sơ đồ mã hóa kênh khả dụng; chứa 48bit đc điều chế QPSK vớ tỷ lệ mã 1/2 + Sắp xếp đường xuống (DL MAP): sau FCH để định nghĩa sử dụng chu kỳ đường xuống cho PHY chế độ cụm, cung cấp thông tin ấn định kênh thông tin điều khiển khác cho khung DL + Sắp xếp đường lên (UL MAP): nằm gay sau DL-MAP (nếu đc truyền) FCH, định nghĩa ấn định băng thông cho đường lên + Mô tả kênh đường xuống (DCD) mô tả kênh đường lên (UCD): BS phát DCD UCD mang thông tin bổ sung mô tả cấu trúc kênh lý lịch cụm khác (sơ đồ điều chế, mã FEC tỷ lệ mã đc sử dụng) + Đồng chỉnh UL (UL Ranging): kênh cự ly UL đc ấn định cho MS để thực yêu cầu tgian vịng kín, tần số điều chỉnh cơng suất băng thông + UL CQICH: kênh đc ấn định cho MS để thông tin trạng thái kênh cho BS + UL ACK: đc ấn định cho MS để công nhận DL HARQ 5.5 OFDMA cấu trúc tín hiệu OFDMA cho IEEE 802.16m (phân tích hình 5.11, 5.12, 5.13) (trang 221) - Cấu trúc khung tổng quát cho băng thông 5, 10, 20 MHz 26 - Mỗi siêu khung 20 ms bắt đầu tiêu đề siêu khung Mỗi siêu khung chia thành khung ms Đối với băng thông kênh 5,10,20 MHz khung 5ms lại chia tiếp thành khung kích thước CP = 1/8 1/16.Mỗi khung ấn định cho truyền dẫn đường xuống đường lên theo cấu trúc sau Có kiểu khung con: kiểu gồm kí hiệu OFDM, kiểu gồm kí hiệu OFDM, kiểu gồm kí hiệu OFDM, kiểu gồm kí hiệu OFDM Một cụm số liệu chiếm khung (truyền dẫn TTI mặc định) nhiều khung (truyền TTI dài) TTI dài FDD khung cho đường lên xuống TTI dài TDD tất khung đường xuống (đường lên) đường xuống (đường lên) khung - Cấu trúc khung cho CP=1/8Tu 27 - Cấu trúc khung cho CP=1/16Tu B Phần tập: Thông tin vệ tinh Chương 8: Tính góc nhìn anten tram mặt đất: Góc phương vị Góc ngẩng (Dạng – 11) (trang 379) Chương 10: + Tính tỷ số tín hiệu mật độ phổ công suất tạp âm (Pr/N0) đầu vào, đầu máy thu vệ tinh; (Dạng 6,7,19) (trang 370) + Tính tỷ số tín hiệu mật độ phổ công suất tạp âm (Pr/No) đường lên, đường xuống tồn tuyến thơng tin vệ tinh (Dạng 8, 10, 11, 13, 16, 17) (trang 371) ... hiệu) không đổi nên lớp cao bị ảnh hưởng q trình định cỡ băng thông + Bảng 5.2 (Các thông số S-OFDMA) cho thấy thông số cụ thể cho trường hợp băng tần bội số 1,5GHz cho kiểu kênh khác Thông số... phép sử dụng kiểu điều chế khác + Các trạm thuê bao sử dụng(SS) chế dộ phát song công bán song công dạng tùy chọn + Trong chế dộ bán song công, điều khiển băng thông ko cấp phát băng thơng đường... đổi với thay đổi ấn định băng thông đường xuống so với ấn định băng thông đường lên 4.2.Tổng kết đặc tả giao diện vô tuyến khác IEEE 802.16-2004 cho truy nhập vô tuyến cố định (phân tích bảng