1. Tuyển Mod quản lý diễn đàn. Các thành viên xem chi tiết tại đây

CDMA trở thành chuẩn ĐTDĐ toàn cầu như thế nào??

Chủ đề trong 'Điện - Điện tử - Viễn thông' bởi Guy_Earth, 24/07/2003.

  1. 1 người đang xem box này (Thành viên: 0, Khách: 1)
  1. Guy_Earth

    Guy_Earth Thành viên mới

    Tham gia ngày:
    08/07/2003
    Bài viết:
    43
    Đã được thích:
    0
    CDMA trở thành chuẩn ĐTDĐ toàn cầu như thế nào??

    CDMA (code-division multiple access) là một dạng công nghệ phổ rộng, phát ra tín hiệu radio qua một nhóm tần số, khác với cách thông thường là truyền qua một tần số đơn được xác định rõ ràng.

    Những hình thức đầu tiên của công nghệ này bắt đầu từ năm 1948 khi Claude Shannon, một nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Bell (Mỹ), công bố cuốn ?oLý thuyết toán học của công nghệ máy tính? đề cập đến nền tảng toán học của tin học hiện đại và công nghệ liên lạc.

    Trong nhiều vấn đề được bàn đến, ông trình bày về giới hạn lý thuyết của đường truyền dữ liệu qua một kênh ồn. Qua thử nghiệm, Shannon đã phát hiện ra rằng khi kết hợp một thông điệp với một dãy số 1 và 0 bất kỳ sẽ tạo ra tín hiệu phổ rộng giống như tiếng ồn ngẫu nhiên. Sau đó, một thiết bị nhận tín hiệu đồng bộ sẽ thu hẹp lại tín hiệu này và cho ra nội dung thông điệp gốc. Tuy nhiên, khi gửi tới các bộ nhận khác, sẽ không thể phân biệt được tín hiệu này với tiếng ồn nền. Do đó, một số đường truyền tương tự sẽ phải hoạt động trên cùng một dải phổ. Giới hạn của đường truyền sẽ đạt được khi tổng mức tiếng ồn nền do cả nhóm đường truyền kia tạo ra quá cao cho một kênh liên lạc ổn định.

    Khi Shannon đưa ra ý tưởng này, nó vẫn hoàn toàn chỉ mang tính lý thuyết. Vào thời điểm đó, phần cứng cần thiết để xây dựng một hệ thống như vậy cũng chưa có. Do đó, phát hiện của Shannon dường như không có khả năng ứng dụng thực tiễn. Hơn nữa, cũng vào thời điểm ấy, còn nhiều phương pháp đơn giản hơn trong việc chia nhỏ dải phổ radio giữa nhiều người sử dụng. Tuy nhiên, đến những năm 80, khi điện thoại di động theo công nghệ mô phỏng (analog) bắt đầu trở nên phổ biến, dải phổ giới hạn cho điện thoại không dây trở nên dễ nghẽn tắc. Trong khi đó, chi phí máy tính ngày càng giảm. Mặc dù vẫn còn ít người ý thức được ứng dụng từ nghiên cứu của Shannon, nhưng kế hoạch này bắt đầu cho thấy rõ tính khả thi.

    Năm 1985, Irwin Jacobs, chuyên gia viễn thông, đã nghĩ đến một công nghệ mới cho những chiếc điện thoại di động. Lúc đó, công ty Qualcomm mới thành lập của ông đang thẩm định bản thiết kế một hệ thống điện thoại di động sử dụng vệ tinh cho công ty công nghệ vũ trụ Hughes. Ý tưởng đưa ra chỉ là mỗi chiếc điện thoại giao tiếp với trạm trung gian (ở đây là vệ tinh) trên tần số radio riêng. Nhưng tiến sĩ Jacobs thấy việc này không hiệu quả. Thường xuyên trong suốt cuộc điện đàm, tại một thời điểm nhất định chỉ có một người nói, vậy nên không cần phải truyền bất cứ tín hiệu gì theo chiều ngược lại. Việc bỏ một kênh radio thừa đi sẽ làm tăng dung lượng đáng kể. Thế nhưng bố trí một hệ phân định linh hoạt và tái phối hợp các kênh, cụ thể đối với các quãng ngắt chừng vài giây với những hệ thống sử dụng vệ tinh, lại là điều không khả thi.

    Một kỹ sư khác của Qualcomm, Klein Gilhousen, cho rằng cách xử lý dải tần rộng có một điểm lợi nữa. Trong mạng di động, những ô kế tiếp không thể dùng cùng các tần số radio để liên lạc với các máy cầm tay, vì nếu vậy, nhiễu sẽ tạo ra các vùng chồng sóng. Cách giải quyết ở đây là dùng mô hình khảm (mosaic), sao cho một ô nhất định chỉ dùng một vài tần số mà những tần số này không được dùng ở các ô gần đó. Với dải tần rộng, máy cầm tay và trạm trung gian không truyền phát trên cùng các tần số cụ thể mà qua nhiều tần số, và tín hiệu truyền của mỗi máy với những máy khác chỉ như tiếng ồn. Điều này có nghĩa là toàn bộ dải tần có thể được các ô liền kề sử dụng lại để góp phần làm tăng dung lượng.

    Qualcomm và Hughes cùng xây dựng mô hình mô phỏng để thử nghiệm ý tưởng này, tuy nhiên kế hoạch phát triển điện thoại vệ tinh đã bị bỏ dở. Vì vậy, thay vào đó, năm 1988, Jacobs quyết định áp dụng nó vào điện thoại di động toàn cầu. Lúc ấy ngành công nghiệp này còn đang tranh cãi gay gắt về việc thay thế công nghệ mô phỏng bằng công nghệ số hóa thế hệ hai. Rõ ràng là hệ thống số hóa hiệu quả hơn và phục vụ nhiều người sử dụng hơn. Tuy nhiên, ở đây lại có hai phương pháp tiếp cận.

    Một là FDMA (frequency-division multiple access), tương tự như công nghệ mô phỏng cũ ở khía cạnh: mỗi máy cầm tay trong một ô nhất định sẽ hoạt động trên tần số riêng. Nhưng những cải tiến do việc mã hóa số đem lại đồng nghĩa với việc ba kênh số hóa có thể được nhét vào mỗi kênh mô phỏng, tăng số tần số lên gấp ba và do vậy lượng người sử dụng được hỗ trợ cũng tăng tỷ lệ thuận. Phương pháp thứ hai là TDMA (time-division multiple access), sẽ đưa nhiều người sử dụng vào mỗi tần số bằng cách cho máy cầm tay của họ lần lượt truyền và nhận - nguyên tắc này gọi là ?ocắt nhỏ thời gian?. Ở Mỹ, công nghệ TDMA đã được lựa chọn sử dụng và công nghệ tương tự tên là GSM được áp dụng trên toàn châu Âu.

    Robert Padovani, Giám đốc công nghệ của Qualcomm, giải thích sự khác biệt giữa hai công nghệ này bằng cách đưa ra ví dụ về một cuộc hội thoại ở dạ tiệc. FDMA là một bữa tiệc mà ở đó tất cả mọi người cùng trò chuyện, nhưng mỗi đôi có âm vực riêng, từ cực trầm đến cao lanh lảnh. Còn TDMA tương tự như một hệ thống phân công sao cho những người dự tiệc lần lượt lên tiếng. Và việc tất cả mọi người cùng nói, chỉ có điều bằng các ngôn ngữ khác nhau (sao cho người tham gia hội thoại này không hiểu được các cuộc hội thoại khác), sẽ tương tự công nghệ dải tần rộng mà giờ đây được đặt tên là CDMA.

    (Còn tiếp)
    (Guy_Earth/Vnexpres.net)
  2. Guy_Earth

    Guy_Earth Thành viên mới

    Tham gia ngày:
    08/07/2003
    Bài viết:
    43
    Đã được thích:
    0
    Áp dụng CDMA đồng nghĩa với việc phải giải quyết được một số vấn đề. Trước tiên là việc khớp các mã xác suất giả được dùng để dàn tín hiệu trên máy phát, rồi dồn vào máy nhận. Những mã này thay đổi một triệu lần mỗi giây. Hệ thống sẽ hoạt động nếu máy phát và nhận hoàn toàn đồng bộ với nhau.
    Nhóm kỹ sư của Qualcomm đã bắt đầu từ việc đồng bộ hóa các trạm trung gian sử dụng đồng hồ nguyên tử của mạng vệ tinh định vị toàn cầu. Tiếp theo là khớp tín hiệu các máy cầm tay với trạm trung gian. Về cơ bản, việc này đã được thử nghiệm thành công. Tín hiệu radio (rất giống với tiếng ồn) được máy nhận tách ra trong không gian, và sau đó mã xác suất giả thích hợp được dùng để dồn một nhóm tín hiệu. Kết quả phần lớn vẫn là tiếng ồn. Mã này được điều chỉnh chút ít rồi lại được sử dụng, cứ điều chỉnh lên xuống vài lần cho đến khi nhận được tín hiệu rõ nét.
    Công nghệ này cũng có thể mở rộng để cung cấp diện phủ sóng cao hơn trong các tòa nhà hoặc khu vực đã xây dựng, những nơi mà tín hiệu radio dội lại có thể gây nhiễu. Thủ thuật điều chỉnh thời gian để dồn và tách tín hiệu cũng có thể áp dụng để phát hiện tín hiệu phản hồi chậm, sau đó kết hợp với tín hiệu gốc qua một thiết bị có tên ?omáy gom tín hiệu?. Như vậy, điều này đòi hỏi nhiều phần mềm thông minh cài trong máy cầm tay.
    Rào cản thứ hai là cái gọi "vấn đề gần-xa". Nguyên lý cơ bản (các tín hiệu truyền đi phải như tiếng ồn mặt đất với tất cả các máy cầm tay ngoại trừ máy được nhận) chỉ phù hợp nếu các tín hiệu truyền có cường độ như nhau. Điều này có nghĩa là máy cầm tay ở gần trạm trung gian CDMA phải truyền với công suất yếu hơn máy ở xa, để khi đến trạm trung gian, hai tín hiệu này có cường độ như nhau. Nếu không máy ở gần sẽ đẩy bật tín hiệu các máy ở xa hơn.
    Để ngăn chặn việc này, các máy cầm tay CDMA điều chỉnh công suất phát ra 800 lần mỗi giây để đáp lại các tín hiệu từ những trạm trung gian gần đó. Nếu tín hiệu của máy quá yếu, trạm trung gian sẽ yêu cầu máy tăng công suất, còn nếu quá mạnh thì phải giảm đi. Kết quả là máy cầm tay luôn truyền với mức công suất nhỏ nhất có thể và điều này còn có một lợi ích khác là tăng tuổi thọ của pin. Tới đây, vấn đề ?ogần-xa? được xử lý, nhưng vấn đề chi phí làm cho điện thoại di động trở nên đắt đỏ và phức tạp hơn nhiều.
    Tính ưu việt về kỹ thuật của CDMA chính là công nghệ logic đặt nền móng cho lĩnh vực điện thoại không dây thế hệ ba. Điều này dẫn đến một cuộc chiến mới. Thay vì chấp nhận công nghệ CDMA của Qualcomm, các kỹ sư người Nhật và châu Âu đã phát triển phiên bản mới của CDMA có tên W-CDMA, tương thích với cơ sở hạ tầng mạng GMS hiện có. Trong khi đó, Qualcomm xây dựng phiên bản CDMA thế hệ ba gọi là CDMA2000. Hiện nay, mạng CDMA2000 đã hoạt động tại Mỹ, Hàn Quốc và Nhật Bản.
    W-CDMA phải mất nhiều thời gian hơn mới có thể trở nên phổ dụng trên toàn cầu vì một số lý do. Công nghệ này còn mới, chưa được thử nghiệm và việc tập hợp thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau để cùng hoạt động tỏ ra khó khăn hơn dự kiến. Mặc dù vậy, W-CDMA vẫn đang dần được đưa vào sử dụng trên khắp châu Âu. Bức tranh công nghệ còn phong phú hơn khi Trung Quốc phát triển chuẩn thế hệ ba của riêng mình gọi là TD-S CDMA, cũng là một phiên bản khác của CDMA.
    Dù ở dạng này hay dạng khác thì CDMA sẽ trở thành công nghệ thống trị trong lĩnh vực điện thoại di động trên khắp thế giới, khi các loại mạng thế hệ hai được nâng cấp lên thế hệ ba. Tiến sĩ Jacobs tin rằng các phiên bản khác nhau, khi được tối ưu hóa cho việc truyền dữ liệu tốc độ cao, cuối cùng sẽ kết hợp được sức mạnh của kết nối Wi-Fi phạm vi nhỏ, tốc độ cao hiện được dùng nhiều ở các máy tính xách tay, với phạm vi phủ sóng toàn cầu của mạng di động. Một số mạng như vậy, sử dụng công nghệ CDMA gọi là EV-DO, đang được xây dựng ở Mỹ và Hàn Quốc. Theo Jacobs, mặc dù Wi-Fi đang chiếm vị trí ở các hộ gia đình, văn phòng và các trường đại học, ông vẫn không tin rằng công nghệ này sẽ phát triển rộng rãi và thống trị thị trường di động.
    Có thể là quá tự tin khi cho rằng CDMA sẽ thành công hơn Wi-Fi. Bởi vì công nghệ không dây còn một hy vọng lớn khác: truyền dữ liệu băng thông siêu rộng (UWB). Tiến sĩ Jacobs cho rằng UWB không phù hợp với mạng diện rộng và sẽ chủ yếu được dùng để truyền dữ liệu phạm vi nhỏ - như là giữa máy quay video và máy tính cá nhân. Còn trong lĩnh vực điện thoại của tương lai, CDMA mới là chuẩn mực và sẽ không có nhiều đối thủ cạnh tranh.
    Bài học lớn nhất rút ra từ câu chuyện về CDMA là những gì ngày hôm nay có thể rất phức tạp, ngày mai lại rất đơn giản - nhờ có sự tiến bộ liên tục của quy luật Moore. Moore là tên người đồng sáng lập ra hãng Intel. Năm 1965 ông đã đưa ra câu nói nổi tiếng về sau trở thành một định luật và kim chỉ nam cho sự phát triển của lĩnh vực máy tính và điện tử. Định luật này cho rằng số lượng bóng bán dẫn trên một chip có thể tăng lên gấp đôi mỗi năm.
    Tiến sĩ Jacobs thừa nhận rằng không có nó, điện thoại CDMA sẽ rất đồ sộ, và các trạm trung gian phải rất tốn kém. Với việc Qualcomm đưa thêm nhiều tính năng vào chip CDMA bán cho các hãng sản xuất điện thoại hiện nay, máy cầm tay CDMA2000 mới nhất đã có màn hình màu, nhắn tin bằng hình ảnh, xem phim và tính năng định vị toàn cầu. Những bước tiếp theo sẽ là sản xuất các loại chip khai thác tối đa những tiện ích mà CDMA đem lại, kết hợp với GSM, nhằm cho phép mọi người có thể lang thang khắp quả đất chỉ với một chiếc điện thoại di động.
    (Hết)
    Guy_Earth/VNexpress.net

Chia sẻ trang này