Luận văn Các ứng dụng truyền hình số mặt đất

LỜI NÓI ĐẦU Mạng OFDM đang được ứng dụng một cách hiệu quả trong nhiều hệ thống vô tuyến riêng biệt đó là hệ thống phát thanh kỹ thuật số (DAB) và truyền hình kỹ thuật số (DVB). Truyền hình số mặt đất DVB-T (mà được chọn làm tiêu chuẩn cho truyền hình số tại Việt Nam) là một trong những ứng dụng của công nghệ OFDM. Công nghệ này sử dụng 1705 sóng mang (ở chế độ 2K) hoặc 6817 sóng mang (chế độ 8K) cho các luồng dữ liệu QPSK, 16-QAM hay 64-QAM và tỷ lệ khoảng bảo vệ có thể là Tu/Ts = 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 tuỳ môi trường có trễ dài hay ngắn. Với khả năng chống hiệu ứng đa đường động rất tốt của OFDM đã tạo ngành truyền hình có hai khả năng mới mà truyền hình tương tự trước đây cũng như truyền hình số tuân theo tiêu chuẩn không thể đạt được là: - Khả năng thu di động các dịch vụ truyền hình quảng bá. - Khả năng tạo nên một mạng đơn tần trong một phạm vi rộng. Để hoàn thành được luận văn này , tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến những người đã giúp tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Do phạm vi đề tài rộng nên những gì tôi thực hiện được qua luận văn này chưa cung cấp nhiều thông tin về các ứng dụng truyền hình số mặt đất. Dù đã cố gắng nhưng luận văn vẫn còn nhiều sai sót kèm theo những giới hạn hiểu biết về đề tài. Hy vọng đây là những kinh nghiệm hữu ích cho tôi sau này. Phần 1: Lý thuyết về công nghệ OFDM Chương I: Khái quát chung về hệ thống thông tin vô tuyến 1. Lịch sử phát triển hệ thống CELLULAR Kể từ khi được triển khai vào những năm đầu của thập niên 1980 cho đến nay. Thông tin vô tuyến di động đã và đang phát triển với tốc độ hết sức nhanh chóng trên phạm vi toàn cầu. Kết quả thống kê cho thấy ở một số quốc gia, số lượng thuê bao di động đã vượt hẳn số lượng thuê bao cố định. Trong tương lai, số lượng thuê bao di động và cố định sẽ tiếp tục tăng lên và song song với nó là sự gia tăng về nhu cầu của người sử dụng. Điều này đã khiến các nhà khai thác cũng như các tổ chức viễn thông không ngừng nghiên cứu, cải tiến và đưa ra các giải pháp kỹ thuật để cải tiến và nâng cấp các hệ thống thông tin. Cho đến nay hệ thống thông tin đã trải qua 3 thế hệ (Three Generations). 1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 1 (1G) 1.1.a. Đặc điểm Hệ thống mạng di động thế hệ thứ nhất (1G) được phát triển vào những năm cuối thập niên 70, hệ thống này sử dụng kỹ thuật (analog). Tất cả các hệ thống 1G sử dụng phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA (Frenquency Division Multiple Access). Các hệ thống mạng di động 1G chỉ được dùng để sử dụng cho dịch vụ thoại với chất lượng khá thấp nguyên do tình trạng nghẽn mạch và nhiễu xảy ra thường xuyên. 1.1.b Các hệ thống mạng 1G Các hệ thống mạng di động 1B bao gồm các hệ thống: - AMPS (Advaced Mobile Phone System) - ETACTS (Enhanced Total Access Cellular System) - Châu Âu - NMT (Nordic Mobile Telephone System) Bắc Âu. 1.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 (2G) 1.2.a Đặc điểm Hệ thống mạng 2G được triển khai vào năm 1990 và hiện nay vẫn được sử dụng rộng rãi. Là một mạng thông tin di động số băng hẹp, sử dụng phương pháp chuyển mạch - mạch (circuit switching) là chủ yếu. Phương pháp đa truy cập TDMA (Time Division Multiple Access) và CDMA (Code Division Multiple Access) được sử dụng kết hợp FDMA. Hệ thống mạng di động 2G sử dụng cho dịch vụ thoại và truyền số liệu. Hệ thống mạng 2G bao gồm các hệ thống: - PCS (Personal Communication System). PCS là hệ thống truyền dẫn ở tần số 1900 MHz. Ưu điểm của điện thoại PCS là nhỏ, trọng lượng nhẹ, bảo mật tốt và thời gian Pin chờ lâu. - TDMA (Time Division Multile Access). TDMA là mạng di động sử dụng kỹ thuật điều chế số phát triển từ mạng 1G AMPS, tăng dung lượng mạng bằng cách cho phép nhiều người dùng chung một kênh vô tuyến mà vẫn bảo đảm chất lượng thoại. Điện thoại TDMA có thể hoạt động ở 2 chế độ: analog và digital. Trong thông tin TDMA thì nhiều người sử dụng một sáng mang và trục thời gian được chia thành nhiều khoảng thời gian nhỏ để dành cho nhiều người sử dụng sao cho không có sự chồng chéo. TDMA được chia thành TDMA băng rộng và TDMA băng hẹp còn Châu TDMA băng rộng nhưng cả hai hệ thống đều có thể được coi như tổ hợp FDMA và TDMA và người sử dụng thực tế dùng các kênh được ấn định cả về tần số và các khe thời gian trong băng tần. Ngày nay, TDMA là chuẩn được sử dụng phổ biến ở Mỹ, Châu Mỹ La tinh, New Zealand và một số quốc gia thuộc khu vực châu Á, Thái Bình Dương. - CDMA (Code Division Multiple Access) Mạng CDMA được triển khai năm 1995. Tương tự như TDMA, mạng CDMA cũng phục vụ đồng thời ở hai chế độ: tương tự và số. Điểm khác biệt TDMA và CDMA: Các kênh CDMA rộng hơn khoảng 6 lần và hệ thống cấp cho mỗi thuê bao một mã duy nhất. - GSM (Global System for Mobile Communication) Hệ thống GSM ra đời năm 1988 sử dụng kết hợp hai phương pháp đa truy nhập theo thời gian TDMA và theo tần số FDMA, nhờ đó tại một thời điểm có 8 thuê bao có thể sử dụng chung một kênh, GSM sử dụng cho dịchvụ truyền thoại và fax với tốc độ 9600 bit/s. Điện thoại GSM sử dung một SIM/card (Subcriber Indentify Module) Rời lưu trữ số điện thoại, thông tin và tài khoản thuê bao. GSM 900 Mhz là mạng số chủ yếu ở Châu Âu và cũng được sử dụng ở các quốc gia Châu Á Thái Bình Dương. GSM 1800 cũng được triển khai ở Châu Âu và Châu Á nhưng không phổ biến như hệ thống GSM 900MHz, hệ thống GSM 1800 được sử dụng phổ biến ở Châu Mỹ và Canada. 1.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2.5 (2.5G) 1.3.a Đặc điểm Hệ thống mạng 2.5G là mạng chuyển tiếp giữa hệ thống mạng di động thế hệ thứ 2 (2G) và thứ 3 (3G). Hệ thống hoàn toàn dựa trên cơ chế chuyển mạch gói. Ưu điểm của hệ thống di động 2.5G là tiết kiệm được không gian và tăng tốc độ truyền dẫn. Nâng cấp hệ thống mạng 2G lên 2.5G nhanh hơn và có chi phí thấp hơn so với việc nâng cấp mạng từ 2G lên 3G. Hệ thống 2.5G như một bước đệm chuyển tiếp, không đòi hỏi một sự thay đổi có tính chất đột biến. 1.3.b Các hệ thống mạng 2.5G - GPRS (Generic Packet Radio Services) GPRS là một hệ thống mới, được triển khai trên nền của hệ thống GSM sử dụng phương thức chuyển mạch gói và nhờ đó cước phí sử dụng được tính dựa trên từng gói nhận, gởi đi, khác hẳn và có lợi hơn cho thuê bao so với cách tính cước dựa trên thời gian kết nối. GPRS có thể được xem như là sự mở rộng của hệ thống di động thế hệ thứ 2G GSM, có khả năng cung cấp các kết nối ảo, các dịch vụ truyền số liệu với tốc độ lên đến 171.2Kbps cho mỗi user nhờ vào việc sử dụng đồng thời nhiều timeslot. Bên cạnh mục đích cung cấp những số liệu mới cho các thuê bao di động, GPRS còn được xem như là bước chuyển tiếp từ thế hệ 2G lên 3G. Với việc xây dựng hệ thống GPRS, các nhà khai thác đã xây dựng một cấu trúc mạng lõi dựa trên IP để hỗ trợ cho các ứng dụng về số liệu, cũng như đã tạo ra một môi trường để thử nghiệm và khai thác các dịch vụ tích hợp giữa thoại và số liệu của thế hệ 3G sau này. Trong hệ thống GSM tập trung hỗ trợ cho các kết nối thoại thì mục đích chính của GPRS là cung cấp phương tiện truy cập vào các mạng số liệu chuẩn như TCP/IP. - EDGE (Enhanced Data for Global Evolution) Mạng EDGE được xây dựng dựa trên nền tảng của mạng GSM nhưng lại cung cấp gần đạt đến các chuẩn dành cho 3G, tốc độ xấp xỉư 384 Kbps. 1.4. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) 1.4.a Đặc điểm Là thế hệ thông tin di động số cho phép chuyển mạng bất kỳ, có khả năng truyền thông đa phương tiện chất lượng cao. Các hệ thống 3G được xây dựng trên cơ sở CDMA hoặc CDMA kết hợp với TDMA, có khả năng cung cấp một băng tần rộng theo yêu cầu, do đó có thể hỗ trợ các dịch vụ có nhiều tốc độ khác nhau. Ở thế hệ thứ 3, các hệ thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn chung duy nhất và phục vụ lên đến 2Mps. Mặc dù 3G được tính toán sẽ là một chuẩn mang tính toàn cầu nhưng chi phí xây dựng cơ sở hạ tầng cho hệ thống này rất tốn kém. 1.4.b Các hệ thống mạng 3G - WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) WCDMA hay còn gọi IMT-2000 là một chuẩn của ITU (International Telecommunication Union) có nguồn gốc từ chuẩn CDMA. Công nghệ WCDMA cho phép tốc độ truyền dữ liệu đến các thiết bị di động cao hơn nhiều so với khả năng của mạng di động hiện nay. WCSMA WCDMA có thể hỗ trợ việc truyền thoại, hình ảnh dữ liệu video… có tốc độ lên đến 2Mbps. - UMTS (Universal Mobile Telecomnication System) UMTS là một mạng thế hệ thứ 3 được triển khai ở Châu Âu. Mạng này cung cấp cho người sử dụng các dịch vụ hoạt động ở tần số 2GHz, cho phép hình ảnh âm thanh, video, truyền hình… hiển thị trên các máy điện thoại di động. UMTS được xem là một hệ thống mạng cải tiến từ mạng 2G GSM. 2. Cấu hình hệ thống CELLULAR Hệ thống thông tin di động Cellular gồm ba phần chính cơ bản: là các máy điện thoại di động MS (Mobile Station); Trạm gốc BS (Base Station) và trung tâm chuyển mạch điện thoại di động MSC (Mobile Service Switching Center). Các phần này được liên kết với nhau qua đường kết nối thoại và số liệu. - Máy điện thoại di động MS bao gồm: các bọ thu/phát RF; anten và bộ điều khiển. - Trạm gốc BS bao gồm các bộ thu phát RF để kết nối máy di động MS với MSC; anten; bộ điều khiển; đầu cuối số liệu và nguồn. - Trung tâm chuyển mạch MSC bao gồm bộ phận điều khiển; bộ phận kết nối cuộc gọi; các thiết bị ngoại vi và cung cấp các chức năng thu nhập số liệu đối với các cuộc gọi đã hoàn thành. MSC xử lý các cuộc gọi đi và đến từ mỗi BS, cung cấp các chức năng điều khiển trung tâm cho hoạt động của các BS một cách hiệu quả và để truy cập vào tổng đài của mạng điện thoại công cộng. Các máy điện thoại di động MS, trạm gốc BS và tổng đài MSC được liên kết với nhau thông qua các đường kết nối thoại và số liệu. Mỗi máy di động sử dụng một cặp kênh thu phát RF. Vì các kênh lưu lượng khong cố định ở một kênh RF nào mà luôn thay đổi thành các tần số RF khác nhau phụ thuộc vào sự di chuyển của máy di động trong suốt cuộc gọi nên cuộc gọi đó có thể thiết lập qua bất cứ một kênh nào đã được xác định trong vùng đó. Cũng từ những quan điểm về hệ thống thông tin di động mà thấy rằng tất cả các kênh đã được xác định đều có thể bận do đã được kết nối đồng thời với các máy di động. Bộ phận điều khiển trung tâm chuyển mạch MSC sẽ điều khiển, sắp đặt và quản lý toàn bộ hệ thống thông tin Cellular. Tổng đài Cellular kết nối các đường đàm thoại để thiết lập cuộc gọi giữa các thuê bao di động MS với nhau hoặc giữa các thuê bao cố định với các thuê bao di động và làm nhiệm vụ trao đổi các thông tin báo hiệu đa dạng qua đường số liệu giữa MSC và BS. Các thông tin thoại và báo hiệu giữa máy di động MS va trạm gốc BS được truyền qua kênh RF. Các đường kết nối thoại và số liệu cố định được sử dụng để truyền các thông tin thoại và báo hiệu giữa BS và MSC. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN SÓNG 2.1. Tần số và đặt tính sóng vô tuyến Đối với đường truyền tín hiệu vô tuyến lý tưởng, thì tín hiệu nhận chỉ bao gồm các đường truyền tín hiệu đơn trực tiếp, tín hiệu nhận được sẽ được tái tạo hoàn chỉnh như ban đầu. Tuy nhiên trên thực tế tín hiệu sẽ bị thay đổi trong suốt quá trình truyền. Điều này thể hiện ở chỗ tín hiệu nhận được bao gồm các tín hiệu suy giảm, phản xạ và tán xạ từ các đối tượng ở gần như núi, cao ốc, nhà cửa, xe cộ v.v.. 2.2. Phân loại truyền sóng 2.2.1 Không gian tự do Công suất tín hiệu sẽ bị suy giảm khi truyền từ một nơi này đến một nơi khác. Điều này là do chiều dài của đường truyền, sự tắc nghẽn của đường truyền và những ảnh hưởng đa đường (Multipath effects). Bất cứ vật nào mà nó chắn đường truyền thẳng (line of sight) từ nơi truyền đến nơi nhận thì nó cũng bị suy giảm. Các tín hiệu phản xạ bị trễ cho đến anten so với tính hiệu trực tiếp. Có thể tránh một số phản xạ bằng cách dùng anten tốt nhưng không phải lúc nào điều này cũng có thể thực hiện được do giá cả anten, do phải điều chỉnh hướng anten… Đặc trưng của fading chọn lọc tần số là cường độ tín hiệu ở một vài tần số thì được tăng cường trong khi ở một số khác thì bị suy giảm. Ta thấy đáp tuyến thay đổi theo cả thời gian và tần số. Suy giảm chọn lọc được thể hiện rõ ràng. Khi máy thu và tất cả các đối tượng gây phản xạ là cố định thì đáp tuyến tần số hiệu dùng của kênh truyền từ máy phát tới máy thu là cố định. Nếu tín hiệu có ích có dải thông tương đối hẹp và lại rơi vào phần băng tần có suy giản đáng kể thì ở đó sẽ có fading phẳng và việc thu sẽ bị suy giảm. Khi xem xét tín hiệu có giải thông lớn hơn thì một phần tín hiệu sẽ chịu giao thoa cấu trúc và bị suy giảm đôi khi tới mức không thu được. Nhìn chung nếu tín hiệu có giải thông càng rộng, lớn hơn dải thông tương quan thì nó chịu nhiều sai lệch truyền, nhưng công suất thu được toàn phần sẽ thay đổi ít hơn, thậm chí nếu có những suy giảm dáng kể do truyền lan nhiều đường. Ở đây dải thông tương quan là khoảng cách tần số mà cường độ của các thành phần tín hiệu vẫn còn tương quan bởi một hệ số nào đó. 2.2.2. Vùng tối và Fading chậm Độ lớn vùng tối phụ thuộc vào kích thước của các đối tượng che khuất, cấu trúc vật liệu và tần số tín hiệu RF. Hầu hết các vật liệu là trong suốt cao ở tần số RF so với ánh sáng nhìn thấy,làm cho sự truyền thông lan không tầm nhìn thẳng NLOS (Non-line of sight) là có thể. Tuy nhiên vẫn có nhiều vật liệu có ảnh hưởng đáng kể tới sự lan truyền sóng RF, ví dụ các toà nhà, đồi cao hấp thụ đi qua nó, tạo vùng tối chiều sâu ở đằng sau chúng. Trong những điều kiện như vậy hầu hết năng lượng thu được là do phản xạ hoặc nhiễu xạ chung quay đổi tượng chứ không phải là do tia tới trực tiếp. Nhiễu xạ xảy ra ở mép các đối tượng chướng ngại trên đường truyền. ở mép nhiễu xạ, tín hiệu phát xạ lại nhưu mặt đầu sóng bắt nguồn từ mép nhiễu xạ. Điều này làm cho nó uốn cong như một phần quanh đối tượng. Nhiễu xạ không có ảnh hưởng đáng kể đến vùng tối của ánh sáng nhìn thấy vì bước sóng ánh sáng nhỏ (0.4 mm-0.7mm) so với kích thước đối tượng (0.1-10m). Tín hiệu thu được là tổ hợp của tín hiệu trực tiếp, tín hiệu phản xạ và tín hiệu nhiễu xạ. Giá trị công suất thu được là tổng thành các nhánh tín hiệu này. Sự chuyển động của máy thu được tổng hợp thành các nhánh tín hiệu này. Sự chuyển động của máy thu, máy phát hoặc đối tượng trong môi trường sẽ dẫn đến sự thay đổi tổn hao truyền lan do sự thay đổi nhánh truyền. Do bản chất đổi chậm, nhìn chung chúng được coi như fading chậm. 2.2.3. Vùng fading Rayleigh Trong các đường truyền vô tuyến, tín hiệu RF từ nơi truyền sẽ bị phản xạ bởi nhà cửa, xe cộ… Điều này sẽ làm tăng bội số đường truyền tại máy thu. Nếu giữa anten phát và anten thu không có đường truyền tầm nhìn thẳng thì tia phát được thu bằng nhiều đường truyền sóng khác nhau do phản xạ, nhiễu xạ, tán xạ. Do vậy điện trường tổng hợp thu được lớn hơn nhiều so với tia tương tự truyền trong không gian tự do. Ngoài ra, các thăng gián tức thời của điện trường truyền sóng. Hiện tượng này gọi là Fading Rayleigh. Thậm chí, điện trường thu trung bình đối với trường hợp dịch chuyển trong khoảng ngắn (khoảng 50m) cũng thăng gián đáng kể do cấu hình đường truyền sóng thay đổi khi trạm di động di chuyển. Nếu trong đường truyền sóng có nhiều phần ửt thăng gián phức tạp thì hầu như không tính được điện trường thu một cách chính xác từ cấu hình đường truyền. Trong một đường truyền như vậy, việc đánh giá điện trường thu thường được thực hiện bằng phương pháp thống kê. Trong đường truyền sóng mặt đất, ví dụ như đối với điện thoại trên ô tô- phần lớn các đường truyền có nhiều phần tử thăng gián phức tạp, vì vậy điện trường thu được của trạm di động và trạm gốc được đánh giá bằng phương pháp sử dụng nhiều kết quả đã đánh giá và sắp xếp theo thống kê. Chương 3: Lịch sử phát triển của công nghệ OFDM 3.1. Cuộc cách mạng của hệ thống thông tin Hệ thống thông tin di động thương mại được đưa vào ứng dụng tại Mỹ năm 1946, sử dụng băng tần 150MHz, với khoảng cách kênh là 60KHz và số lượng kênh bị hạn chế là 3 kênh. Đó là hệ thống bán song công (người bên này không thể nói trong khi người kia đang nói và cuộc thoại được kết nối bằng nhân công). Sau khi cải tiến, hệ thống IMTS MJ bao gồm 11 kênh ở băng tần 150 Mhz và hệ thống ITMS MK bao gồm 12 kênh ở băng tần 459Mhz đã được sử dụng vào năm 1969. Đây là hệ thống song công, trong đó một trạm gốc BS có thể phục vụ cho vùng bán kính rộng đến 80km. Cho đến nay, công nghệ thông tin vô tuyến đã có những phát triển vượt bậc trong những năm gần đây. Hầu hết các hệ thống WLAN hiện nay dùng theo chuẩn IEEE802.11b, cung cấp tốc độ dữ liệu cực đại 11Mbps. Các tiêu chuẩn WLAN mới như IEEE802.11a và HyperLAN2 dựa trên công nghệ OFDM cung cấp tốc độ dữ liệu tới 54Mbps. Tuy nhiên trong tương lai gần các hệ thống sẽ yêu cầu các mạng WLAN có tốc độ dữ liệu lớn hơn 1000 Mbps. Do vậy cần phải cải thiện hơn nữa hiệu quả phổ và dung lượng dữ liệu của các hệ thống OFDM trong các ứng dụng WLAN. Mạng di động thế hệ thứ ba và vốn là cung cấp cho khách hàng tốc đô dữ liệu cao, phạm vi dịch vụ lớn như thông tin thoại, điện thoại truyền hình (videophone) và truy cập internet có tốc độ cao. Tốc độ dữ liệu cao các mạng di động tương lai có thể được thực hiện nhờ tăng giá phổ phân phối cho các dịch vụ và bằng việc cải thiện hiệu quả phổ. OFDM là một ứng cử viên tiềm năng của hệ thống mobile thế hệ thứ tư. 3.2. Các công nghệ đa truy cập 3.2.1. FDMA (Frequency Division Multiple Access) Công nghệ FDMA được sử dụng lần đầu tiên trong các hệ thống thông tin tương tự. Trong kỹ thuật này, băng tần tổng được phân chia thành nhiều băng tần nhỏ. Mỗi thuê bao MS được phép truyền liên tục theo thời gian trên một băng tần nhỏ đã được cấp phát theo MS đó, do đó đó sẽ không bị trùng. Mỗi băng tần bao gồm băng tần tối thiểu cho việc truyền dữ liệu và hai dải tần phòng vệ hai bên để chống nhiễu xuyên kênh. Đặc điểm của FDMA là thuê bao MS sẽ được cấp phát một kênh đôi liên lạc suốt thời gian thông tuyến. Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận là đáng kể. Trạm BS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi thuê bao MS trong hệ thống di động. 3.2.2. TDMA (Time Division Multiple Access) Hệ thống thông tin di động TDMA được phát triển trên nền FDMA. Ứng dụng kỹ thuật nén số đối với thoại để mỗi thuê bao trong hệ thống đều có thể truy cập toàn bộ băng tần vô tuyến của hệ thống ở các khe thời gian khác nhau. Mỗi thuê bao đợc cấp một khe thời gian trong cấu trúc khung. Khoảng thời gian không sử dụng giữa các khe lân cận là thời gian bảo vệ để giảm nhiễu. Trong hệ thống Cellular, phổ tần được chia thành các dải tần liên lạc trong khe thời gian của nó để truyền thông tin dữ liệu. Nếu phổ tần có sẵn được chia thành nhiều dải tần liên lạc cho các nhóm thuê bao riêng biệt thì gọi là TDMA băng hẹp. Còn nếu phổ tần cho phép được sử dụng cho mọi thuê bao thì gọi là phương pháp TDMA băng rộng. Khuyết điểm của kỹ thuật TDMA là hiện tượng trễ truyền dẫn gây ra sự trùng chập tín hiệu giữa hai khe thời gian lân cận nếu thời gian bảo vệ của mỗi khe không đủ. Lý thuyết đã chứng minh sử sử bán kính Cell là R thì thời gian trễ là Ttrễ = 2R/C. Để tránh chồng chập tín hiệu thì khoảng thời gian bảo vệ tối thiểu của mỗi khe thời gian phải là Gmin = 2R/C, nhưng điều này sẽ làm giảm dung lượng kênh. Để dung lượng kênh không bị giảm thì có thể sử dụng phương pháp thứ hai là không có thời gian bảo vệ mà thay thế bằng cách điều chỉnh định thời gian phát của thuê bao MS. Tuy nhiên khi nó cần phải xác định khoảng cách MS- BS và điều chỉnh định thời thích hợp. Vì vậy, cần phải tuỳ theo đặc điểm từng hệ thống mà lựa chọn phương pháp thích hợp. Hệ thống TDMA điển hình là GSM (Global System for Mobile) 3.2.3. CDMA (Code division Multiple Access) Sựpt của công nghệ CDMA bắt đầu năm 1989, sau khi tiêu chuẩn NA - TDMA (IS-54) được thiết lập. Trong hệ thống thông tin di động CDMA, nhiều thuê bao MS sử dụng chung cùng một băng tần Cell, nhưng điều phân biệt với nhau theo các mã khác nhau. Các thuê bao có thể thực hiện cuộc gọi đồng thời mà không gây nhiễu nhờ tính không tương quan giữa các mã khác nhau đó. Mỗi thuê bao di động MS được gán một mã riêng và kỹ thuật trải phổ tín hiệu sẽ giúp cho các MS không gây nhiễu lẫn nhau mặc dù có thể cùng một lúc dùng chung dải tần số. Nếu muốn thu được tín hiệu của kênh truyền thì phải biết được mã của kênh đó. Đặc điểm của tín hiệu CSMA là sử dụng tín hiệu cao tần, dải tần rộng hàng MHz, sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp. Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ rất nhỏ và chống Fading hiệu quả hơn FDMA và TDMA. Việc thuê bao các MS trong Cell dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn vô tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số không còn là vấn đề và chuyển giao trở thành mềm. Điều khiến dung lượng trong Cell rất linh hoạt. Hệ thống CDMA cũng áp dụng kỹ thuật nén số như TDMA nhưng với tốc độ bit thay đổi theo tích cực thoại, nên tín hiệu thoại có tốc độ bit trung bình nhỏ hơn. Hệ thống CDMA điển hình là IS-95. 3.3. Sự phát triển của công nghệ CDMA Thế kỷ 20 là thời kỳ bùng nổ thông tin trên thế giới và cũng là thời kỳ đánh dấu sự ra đời của các kỹ thuật đa truy cập. Chúng ta đã từng nghe nói đến các kỹ thuật đa truy cập phân chia theo tần số FDMA với hệ thống AMPS, kỹ thuật đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA với ứng dụng rộng rãi của mạng GSM. Có thể khi nghe đến kỹ thuật trải phổ với ứng dụng rộng rãi của đa truy cập phân chia theo mã CDMA, nhiều người lầm tưởng đây là công nghệ mới ra đời sau này, bởi nó chỉ được công nhận và ứng dụng rộng rãi trong thương mại vào giữa những năm 90. Nhưng thực ra CDMA đặt trong bối cảnh lịch sử, có nguồn gốc từ chiến tranh thế giới thứ hai. Tại Mỹ, vào năm 1940, một nữ diễn viên Hollywood đồng thời là nhà sáng chế tài năng George Antheil, là một nhạc sĩ dương cầm, khi chiến tranh thế giới lần hai sắp nổ ra, đã đồng thời sáng chế ra một cách điều khiển ngư lôi bằng cách gửi tín hiệu vô tuyến ngẫu nhiên, nhảy liên tục từ tần số này sang tần số khác để tránh khả năng bị gián đoạn. Ý tưởng này, được biết đến như nhảy tần FH (Frequency Hopping) và sau đó là trải phổ nhảy tần (FH-SS). Họ sáng chế ra hệ thống điều khiển nhảy tần đầu tiên cùng một mẫu tám mươi tần số, bằng số phím chính xác trên cây đàn dương cầm. Mặc dù các nhà phát minh đã cố gắng miệt mài để thúc đẩy việc thực thi các kết quả nghiên cứu từ phòng thí nghiệm nhưng hải quân Mỹ đã loại bỏ xem như một giải pháp không khả thi. Phát minh này bị chìm vào quên lãng đến năm 1947 khi các kỹ sư tại phân viện hệ thống điện tử Sylvania tại Buffalo New York tiếp tục ý tưởng này. Họ đã dùng công nghệ này vào việc thông tin bảo mật cho Mỹ trong suốt cuộc khủng hoảng tên lửa Cuba vào năm 1962. Sau khi trở thành công nghệ tuyệt mật cho toàn bộ chính quyền, quân đội Mỹ vào những năm 80 đã tiết lộ bí mật về công nghệ này mà bây giờ chúng ta được biết đến công nghệ CDMA. Công nghệ này đã sớm gây được chú ý của công nghệ Wireless mới phát triển. Công nghệ CDMA kết hợp chặt chẽ với trải phổ, hoạt động bởi việc số hoá các cuộc đối thoại kèm theo một mã chỉ được biết bởi nơi phát và nơi thu, chia tín hiệu thành các bit và sau đó kết nối chúng lại. Công nghệ này rất được ưa dùng trong quân đội vì tín hiệu mã hoá với hàng triệu kết hợp khác nhau làm cho việc truyền rất an toàn. Công nghệ CDMA đã chứng minh tính hữu dụng rất cao trong mạng thông tin di động Cellular bởi nó cung cấp một phương pháp mã hoá rất an toàn cho mọi người sử dụng đồng thời đem lại chất lượng cuộc gọi có thể xem là tuyệt hảo so với hệ thống GSM là hệ thống thông tin di động chính được sử dụng tại nhiều nơi trên thế giới hiện nay. Công nghệ này đã chứng minh ưu thế nổi bật trong việc sử dụng phổ tần vô tuyến bởi nó cho phép nhiều người sử dụng cùng chia sẻ đồng thời một khoảng băng tần mà không gây can nhiễu lẫn nhau, không như các công nghệ trước đây đòi hỏi cấp phát cho mỗi người sử dụng một tần số vô tuyến riêng. Lý thuyết về công nghệ CDMA đã được xây dựng từ những năm 1952 và được áp dụng trong thông tin quân sự từ những năm 1962 nhờ tính bảo mật cao. Cùng với sự phát triển của công nghệ bán dẫn và lý thuyết thông tin trong những năm 1980, CDMA đã được thương mại hoá từ phương pháp thu GPS và Ommi-TRACS, phương pháp này cũng đã được đề xuất trong hệ thống thông tin Cellular của Qualcomn - Mỹ năm 1990. Công nghệ CDMA là hệ thống đa truy cập phân chia theo mã và ứng dụng trong kỹ thuật trải phổ. Điều này khắc phục được những nhược điểm của hai công nghệ FDMA và TDMA trước đó. Mặc dù công nghệ CDMA mới phát triển gần đây nhưng sự phát triển của nó rất nhanh chóng chỉ riêng địa bàn Châu Mỹ và Châu Á - Thái Bình Dương, đến cuối năm 1995 đã lắp đặt khoảng 11000 trạm gốc. Đặc biệt tại một số nước như Mỹ, Nhật đã đặt công nghệ viễn thông CDMA là hệ thống viễn thông thế hệ thứ 3. Chương 4: Tổng quan về kỹ thuật điều chế OFDM A. Nguyên lý cơ bản của OFDM Ghép kênh theo tần số trực giap Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) rất giống với ghép kênh theo tần số Frequency Division Multiplexing (FDM) truyền thống. OFDM sử dụng những nguyênlý của FDM để cho phép nhiều tin tức sẽ được gửi qua một kênh Radio đơn. Tuy nhiên nó cho phép hiệu quả tốt hơn. OFDM khác với FDM nhiều điểm. Trong phát thanh thông thường mỗi đài phát thanh truyền trên một tần số khác nhau, sử dụng hiệu quả FDM để duy trì sự ngăn cách giữa những đài. Tuy