Tìm hiểu & So sánh TDMA , FDMA.

Sự kết hợp của 2 phương thức này vào mạng

điện thoại GSM

KỸ THUẬT TRUYỀN SỐ LIỆU

Đề tài 03:

Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN ĐỨC HIỀN

NGUYỄN THỊ XUÂN HẠNH

TRẦN DUY THÁI

NGUYỄN TUÂN

PHAN VĂN TUẤN

HUỲNH VĂN VŨ

NGUYỄN THÀNH TRUNG

Lớp : D16TMT

GIỚI THIỆU TDMA,FDMA

-Nguyên lý đa truy nhập(Multiple Access): Sử dụng lặp tần số cho các nguồn phát tại các khoảng cách đủ lớn trong không gian để chúng không gây nhiễu cho nhau. Phương pháp này thường được gọi là phương pháp tái sử dụng tần số.

+Khoảng cách cần thiết để các nguồn phát cùng tần số không gây nhiễu cho nhau được gọi là khoảng cách tái sử dụng tần số.

- TDMA (Time Division Multiple Access ) : là công nghệ đa truy nhập phân chia theo thời gian, thời gian làm việc của tài nguyên thông tin chia làm nhiều khung, mỗi khung chia làm nhiều khe, mỗi khe cho phép 1 user làm việc.

- Kỹ thuật TDMA cấp phát các kênh bội trên cùng tần số trong một hệ truyền vô tuyến, như hệ điện thoại di động hay hệ truyền thông vệ tinh được dùng chủ yếu trong các hệ điện thoại di động, nó cho phép nhiều người dùng truy cập cùng tần số radio hơn là các hệ di động cũ. Mỗi người dùng có một rãnh thời gian trong kênh và rãnh này là cố định đối với người dùng trong suốt cuộc gọi. Ngay cả khi thiết bị không có gì để truyền, rãnh thời gian này vẫn được để dành.

GIỚI THIỆU CHUNG TDMA,FDMA

- FDMA (Frequency Division Multiple Access ) : là công nghệ đa truy nhập phân chia theo tần số, 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 cho MS đó ,do đó sẽ không bị trùng .Mỗi băng tần bao gồm băng tần tối thiểu cho việc truyền dữ liệu và hai dãi 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 nhau là đáng kể .Trạm gốc BS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi thuê bao MS trong hệ thống di động thời gian làm việc của tài nguyên thông tin chia làm nhiều khung, mỗi khung chia làm nhiều khe, mỗi khe cho phép 1 user làm việc.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TDMA , FDMA

TDMA:

- Các máy đầu cuối vô tuyến phát không liên tục trong thời gian TB. Sự truyền dẫn này được gọi là cụm. Sự phát đi một cụm được đưa vào một cấu trúc thời gian dài hơn được gọi là chu

kỳ khung, tất cả các máy đầu cuối vô tuyến phải phát theo cấu trúc này. Mỗi sóng mang thể hiện một cụm sẽ chiếm toàn bộ độ rộng của kênh vô tuyến được mang bởi tần số sóng mang fi.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TDMA

-Quá trình hoạt động:

+Tạo cụm: Máy phát của trạm gốc nhận thông tin ở dạng luồng cơ số hai liên tục có tốc độ bit Rb từ giao tiếp người sử dụng. Thông tin này phải được lưu giữ ở các bộ nhớ đệm và được ghép thêm thông tin điều khiển bổ sung để tạo thành một cụm bao gồm thông tin của người sử dụng và thông tin điều khiển bổ sung.

+Thu cụm: Bộ phát hiện từ duy nhất xác định mối tương quan giữa các chuỗi bit ở đầu ra của bộ phát hiện bit của máy thu, chuỗi này có cùng độ dài như từ duy nhất và là mẫu của từ duy nhất được lưu giữ ở bộ nhớ của bộ tương quan. Chỉ có các chuỗi thu tạo ra các đỉnh tương quan lớn hơn một ngưỡng thì được giữ lại như là các từ duy nhất.

+Đồng bộ: Ở TDMA vấn đề đồng bộ rất quan trọng. Đồng bộ cho phép xác định đúng vị trí của cụm cần lấy ra ở máy thu hay cần phát đi ở máy phát tương ứng.

• Có 2 phương pháp TDMA:

+ TDMA/FDD : các tín hiệu đa truy nhập theo thời gian được phát đi từ các máy đầu

cuối đến trạm gốc, còn ở đường xuống (từ trạm gốc đến máy đầu cuối) là tín hiệu

ghép kênh theo thời gian được phát đi từ trạm gốc cho các máy đầu cuối.

+ TDMA/TDD : cả hai đường lên và đường xuống đều sử dụng chung một tần số, tuy

nhiên để phân chia đường phát và đường thu các khe thời gian phát và thu được phát

đi ở các khỏang thời gian khác nhau.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TDMA

FDMA:

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA FDMA

- Trong phương pháp đa truy nhập này độ rộng băng tần cấp phát cho hệ thống B Mhz được chia thành n băng tần con, mỗi băng tần con được ấn định cho một kênh riêng có độ rộng băng tần là B/n MHz.Trong đó mỗi kênh được cấp phát một tần số cố định.

- Để đảm bảo FDMA tốt tần số phải được phân chia và quy hoạch thống nhất trên toàn thế giới.

• Có 2 phương pháp FDMA:

+ FDMA/FDD(ghép song công theo tần số) : băng tần dành cho hệ thống được chia thành hai nửa:

một nửa thấp (Lower Half Band) và một nửa cao (Upper Half Band). Trong mỗi nửa băng tần

người ta bố trí các tần số cho các kênh. Mỗi kênh bao gồm một cặp tần số: một tần số ở băng tần

thấp và một tần số ở băng tần cao để đảm bảo thu phát song công.

+ TDMA/TDD(ghép song công theo thời gian) : cả máy thu và máy phát có thể sử dụng chung một

tần số (nhưng phân chia theo thời gian) khi này băng tần chỉ là một và mỗi kênh có thể chọn một

tần số bất kỳ trong băng tần.Kênh vô tuyến giưã trạm gốc và máy đầu cuối chỉ sử dụng một tần

số fi cho cả phát và thu..

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA FDMA

Nhiểu giao thoa lân cân:

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA FDMA

-Ta thấy độ rộng của kênh bị chiếm dụng bởi một số sóng mang ở các tần số khác nhau. Máy thu của các máy vô tuyến đầu cuối phải lọc ra các sóng mang tương ứng với chúng, việc lọc sẽ được thực hiện dễ dàng hơn khi phổ của các sóng mang được phân cách với nhau bởi một băng tần bảo vệ rộng.

-Tuy nhiên việc sử dụng băng tần bảo vệ rộng sẽ dẫn đến việc sử dụng không hịêu quả độ rộng băng tần của kênh. Vì thế phải thực hiện sự dung hòa giữa kỹ thuật và tiết kiệm phổ tần. Dù có chọn một giải pháp dung hòa nào đi nữa thì một phần công suất của sóng mang lân cận với một sóng mang cho trước sẽ bị thu bởi máy thu được điều hưởng đến tần số của sóng mang cho trước nói trên. Điều này dẫn đến nhiễu do sự giao thoa được gọi là nhiễu kênh lân cận (ACI: Adjacent Channel Interference).

SO SÁNH TDMA & FDMA

SO SÁNH TDMA & FDMA

TDMA FDMA

Ưu điểm: Hiệu quả việc sử dụng tần số cao do có thể sử dụng lại tần số. Dung lượng tương đối. Việc chuyển kênh dễ dàng và linh hoạt.

Không cần đồng bộ.

Nhược điểm: Cần đồng bộ. Độ bảo mật chưa cao.

- Băng tần giới hạn do đó số kênh bị hạn chế.

- Tốn kém.

- Nhiễu giao thoa giữa các kênh lân cận, đồng thời cũng không thể tránh khỏi các loại nhiễu khác như nhiễu xuyên âm và bị ảnh hưởng của các tạp âm do dây truyền tải thường làm bằng dây trần.

SO SÁNH TDMA & FDMA

- FDMA: khi yêu cầu một cuộc gọi thì một kênh đa vô tuyến được chỉ định.

- TDMA: thì kênh vô tuyến được chia lại theo những khe thời gian tuần hoàn và khi yêu cầu một cuộc gọi thì nó sẽ chỉ định khe nào của một kênh vô tuyến nào đó sẽ được sử dụng.

SO SÁNH TDMA & FDMA

- TDMA và FDMA: Để tạo ra tần số kênh băng hẹp được góc thì phải sử dụng bộ tổng hợp.

- TDMA: trạm di động cần phải có chức năng phát và thu tín hiệu theo khe thời gian được gán bởi vì nó không có chứa chức năng đa phân chia.

SỰ KẾT HỢP TDMA & FDMA TRONG MẠNG ĐIỆN THOẠI GSM

GSM(Global System for Mobile Communication)

Mạng GSM được chia thành 04 phần chính :

-Mobile Station : trạm Mobile để liên kết với thuê bao

-Base Station Subsystem : điều khiển những liên kết Radio với Mobile Station .

-Network và Switching Subsystem : thành phần chính có những dịch vụ Mobile và Trung tâm chuyển mạch (Switching Center) để thực hiện để kết nối những cuộc gọi giữa Mobile và thiết bị cố định hoặc Mobile của người sử dụng , mục đích của phần này để theo dõi và quản lí các cuộc gọi .

-Operation và Support Subsystem : phần này thiết lập và giám sát toàn mạng .

SỰ KẾT HỢP TDMA & FDMA TRONG MẠNG ĐIỆN THOẠI GSM

Tại sao phải kết hợp TDMA và FDMA trong GSM?

- Do dải phổ Radio là hạn chế trong khi số thiết bị GSM có số lượng vô cùng lớn nên phải phân chia giải thông này một cách hợp lí . Phương pháp lựa chọn GSM là sự kết hợp của FDMA và TDMA .

- FDMA chia tần số của băng thông 25MHz thành 124 tần số sóng mang và mỗi sóng màn có dải thông 200KHz . Mỗi một Base Station có thể có một hoặc nhiều tần số sóng mang .

- Trong TDMA mỗi một sóng mang được phân chia theo thời gian thành 08 khe thời gian . Mỗi một khe thời gian được sử dụng để truyền từ Mobile và một khe khác được dùng để nhận . Do chúng phân chia thời gian nên những thiết bị Mobile không nhận và truyền cùng một thời gian nên khi số thuê bao trong một cell tăng, số sóng mang cần thiết sẽ phải tăng và thế phải kết hợp thêm phương pháp FDMA

- Nghĩa là người ta cũng chia băng tần được cấp phép thành các băng tần hẹp hơn. Trên mỗi băng tần hẹp đó thì mỗi máy di động sẽ được sử dụng trong một khoảng thời gian nhất định.

KÊT THUC