Vô tuyến truyền thông (Wireless Communications)

hoan hô bác Tèo!!!
lẽ ra bác nên làm giảng viên mới đúng!!! trường em lắm giảng viên giỏi nhưng mà khả năng truyền đạt thì thua xa bác. em rất thích cách giải thích của bác.
bác giải thích hộ em nguyên lý của interleaving, có công thức toán học càng tốt. theo bác bộ scramber-bộ xáo trộn khác với ghép xen-interleaving ở chỗ nào?
em vẫn chưa hiểu bộ ước lượng kênh trong OFDMsử dụng các tín hiệu pilot để đánh giá kênh thế nào? và các tham số mà nó đánh giá là tham số nao? (có phải là S/N? )

1. Thực chất công nghệ GPRS là mạng chuyển mạch gói trên nền GSM, cho nên khi triển khai GPRS thì phần chuyển mạch gói là phần mới hoàn toàn (Mạng truy nhập thêm phần điều khiển gói PCU, mạng lõi thêm SGSN và GGSN ngoài ra còn một số phần tử phụ nữa).
Khi triển khai lên công nghệ EDGE thì các thiết bị BTS cũ trên mạng GSM hiện tại phải được thay thế(sử dụng phương thức điều chế sóng mang khác nhau, GSM dùng GMSK, EDGE dùng 8-PSK).
Về mạng UMTS, thực chất UMTS là mạng kết hợp cả công nghệ GSM và W-CDMA, vào một thiết bị duy nhất, chỉ có tác dụng trong giai đoạn quá độ từ GSM lên W-CDMA. Về mặt vật lý thì nó là 2 hệ thống hoàn toàn độc lập GSM và W-CDMA. Cho nên triển khai UMTS thực chất là triển khai một hệ thống mới hoàn toàn trong khi vẫn duy trì hệ thống cũ.
2. Tại sao các mạng GSM lại muốn chuyển lên tần số 1800MHz và 1900MHz? Thực tế là phổ tần của mạng GSM-900 rất hạn chế, như ở VN chỉ có 124 tần số chia đều cho Vinaphone, Mobifone và Viettel, chính vì thế nếu chỉ sử dụng GSM900 thì dung lượng sẽ rất hạn chế do số lượng tần số được cấp chỉ có 40 nên cấu hình cực đại của mỗi BTS sẽ không quá 4/4/4(12 tần số cho mỗi BTS, phục vụ được tối đa 42 thuê bao đồng thời). Cho nên sử dụng 1800MHz là điều tất yếu để tăng dung lượng.
Về hệ thống PHS. PHS và GSM đều dùng đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA. Phổ tần quy định cho mạng thông tin di động được chia thô thành dải tần liên lạc. Mỗi dải tần này dùng chung cho N kênh liên lạc, mỗi kênh chiếm 1 khe thời gian trong chu kỳ một khung. Tin tức được tổ chức dưới dạng gói. Mỗi gói có bit mào đầu, các bit đồng bộ, các bit bảo vệ và các bit dữ liệu. PHS và GSM cùng thuộc hệ thống TDMA (đa truy nhập theo thời gian) nhưng phương thức liên lạc song công (giữa hai máy di động PS và máy của trạm gốc BTS) thì khác nhau. PHS dùng phương thức TDD (phân chia theo thời gian) còn GSM theo phương thức phân chia theo tần số FDD
Thuật toán lập - giải mã âm thoại (tức là phương thức biến đổi từ âm thoại analog sang mã bit digital) của PHS là điều xung mã vi phân thích ứng ADPCM với tốc độ truyền 32kbit/s. GSM áp dụng phương thức kích thích xung đều đặn, dự đoán thời gian dài RPE-LTP, với 13kbit/s.
So sánh giữa hai thệ thống, chúng ta thấy phương thức mã hoá thoại của PHS có tỷ lệ nén thấp nên tại khu vực phủ sóng tốt, chất lượng âm thanh của PHS tốt tương đương như tiếng nói trong mạng điện thoại hữu tuyến. Nhưng vì cell của PHS rất nhỏ (mạng PHS còn gọi là mạng microcell) nên đối với máy thuê bao di động với vận tốc nhanh thì phải chuyển cell nhiều lần. Mỗi lần chuyển cell thì phải cắt chuyển tần số nên âm thanh có bị gián đoạn nhiều lần (thời gian chuyển cell rất ngắn, hàng msec)
Phương thức điều chế lên sóng mang siêu cao tần của hai hệ thống có khác nhau. Hệ thống PHS dùng ?odịch pha cầu phương QPSK?, còn hệ thống GSM dùng GMSK. .
Tốc độ truyền số liệu của PHS cao hơn của GSM. Tốc độ truyền số liệu của GSM là 9,6kbit/s với PHS là 32kbit/s.
Công suất phát xạ của trạm gốc BS trong hệ thống GSM có thể tới vài chục W, với vùng phủ sóng có bán kính 35km. Công suất bức xạ của trạm BS trong hệ thống PHS tối đa là 500mW, tối thiểu vài chục mW. Vùng phủ sóng của một cell PHS có bán kính vài trăm mét, như trên đã nói PHS còn gọi là mạng micro cell. Công suất phát xạ của máy cầm tay PS của hệ thống PHS cũng nhỏ hơn nhiều so với máy của hệ thống GSM, cho phép kéo dài thời gian sử dụng của pin ion lithium (có thể gấp 2 hoặc 3 lần so với máy cầm tay GSM). Hệ thống micro cell PHS dùng công suất nhỏ có bất lợi cho các máy thuê bao đang di động với vận tốc nhanh nhưng nó còn có lợi là tạo ra độ an toàn cho người sử dụng.

1. Thực chất công nghệ GPRS là mạng chuyển mạch gói trên nền GSM, cho nên khi triển khai GPRS thì phần chuyển mạch gói là phần mới hoàn toàn (Mạng truy nhập thêm phần điều khiển gói PCU, mạng lõi thêm SGSN và GGSN ngoài ra còn một số phần tử phụ nữa).
Khi triển khai lên công nghệ EDGE thì các thiết bị BTS cũ trên mạng GSM hiện tại phải được thay thế(sử dụng phương thức điều chế sóng mang khác nhau, GSM dùng GMSK, EDGE dùng 8-PSK).
Về mạng UMTS, thực chất UMTS là mạng kết hợp cả công nghệ GSM và W-CDMA, vào một thiết bị duy nhất, chỉ có tác dụng trong giai đoạn quá độ từ GSM lên W-CDMA. Về mặt vật lý thì nó là 2 hệ thống hoàn toàn độc lập GSM và W-CDMA. Cho nên triển khai UMTS thực chất là triển khai một hệ thống mới hoàn toàn trong khi vẫn duy trì hệ thống cũ.
2. Tại sao các mạng GSM lại muốn chuyển lên tần số 1800MHz và 1900MHz? Thực tế là phổ tần của mạng GSM-900 rất hạn chế, như ở VN chỉ có 124 tần số chia đều cho Vinaphone, Mobifone và Viettel, chính vì thế nếu chỉ sử dụng GSM900 thì dung lượng sẽ rất hạn chế do số lượng tần số được cấp chỉ có 40 nên cấu hình cực đại của mỗi BTS sẽ không quá 4/4/4(12 tần số cho mỗi BTS, phục vụ được tối đa 42 thuê bao đồng thời). Cho nên sử dụng 1800MHz là điều tất yếu để tăng dung lượng.
Về hệ thống PHS. PHS và GSM đều dùng đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA. Phổ tần quy định cho mạng thông tin di động được chia thô thành dải tần liên lạc. Mỗi dải tần này dùng chung cho N kênh liên lạc, mỗi kênh chiếm 1 khe thời gian trong chu kỳ một khung. Tin tức được tổ chức dưới dạng gói. Mỗi gói có bit mào đầu, các bit đồng bộ, các bit bảo vệ và các bit dữ liệu. PHS và GSM cùng thuộc hệ thống TDMA (đa truy nhập theo thời gian) nhưng phương thức liên lạc song công (giữa hai máy di động PS và máy của trạm gốc BTS) thì khác nhau. PHS dùng phương thức TDD (phân chia theo thời gian) còn GSM theo phương thức phân chia theo tần số FDD
Thuật toán lập - giải mã âm thoại (tức là phương thức biến đổi từ âm thoại analog sang mã bit digital) của PHS là điều xung mã vi phân thích ứng ADPCM với tốc độ truyền 32kbit/s. GSM áp dụng phương thức kích thích xung đều đặn, dự đoán thời gian dài RPE-LTP, với 13kbit/s.
So sánh giữa hai thệ thống, chúng ta thấy phương thức mã hoá thoại của PHS có tỷ lệ nén thấp nên tại khu vực phủ sóng tốt, chất lượng âm thanh của PHS tốt tương đương như tiếng nói trong mạng điện thoại hữu tuyến. Nhưng vì cell của PHS rất nhỏ (mạng PHS còn gọi là mạng microcell) nên đối với máy thuê bao di động với vận tốc nhanh thì phải chuyển cell nhiều lần. Mỗi lần chuyển cell thì phải cắt chuyển tần số nên âm thanh có bị gián đoạn nhiều lần (thời gian chuyển cell rất ngắn, hàng msec)
Phương thức điều chế lên sóng mang siêu cao tần của hai hệ thống có khác nhau. Hệ thống PHS dùng ?odịch pha cầu phương QPSK?, còn hệ thống GSM dùng GMSK. .
Tốc độ truyền số liệu của PHS cao hơn của GSM. Tốc độ truyền số liệu của GSM là 9,6kbit/s với PHS là 32kbit/s.
Công suất phát xạ của trạm gốc BS trong hệ thống GSM có thể tới vài chục W, với vùng phủ sóng có bán kính 35km. Công suất bức xạ của trạm BS trong hệ thống PHS tối đa là 500mW, tối thiểu vài chục mW. Vùng phủ sóng của một cell PHS có bán kính vài trăm mét, như trên đã nói PHS còn gọi là mạng micro cell. Công suất phát xạ của máy cầm tay PS của hệ thống PHS cũng nhỏ hơn nhiều so với máy của hệ thống GSM, cho phép kéo dài thời gian sử dụng của pin ion lithium (có thể gấp 2 hoặc 3 lần so với máy cầm tay GSM). Hệ thống micro cell PHS dùng công suất nhỏ có bất lợi cho các máy thuê bao đang di động với vận tốc nhanh nhưng nó còn có lợi là tạo ra độ an toàn cho người sử dụng.

         
Câu hỏi của bạn giống như trong một buổi phỏng vấn ở trên truyền hình vậy? (joking!!) Thị trường di động thế giới còn tiếp tục phát triển mạng trong vòng 6-8 năm tới đây. Tập trung chủ yếu vào các nước đang phát triển, đặc biệt là các nước có dân số lớn và nền kinh tế phát triển nhanh. Trong những nước đó, Trung Quốc, Ấn Độ, Inđônêsia sẽ là những nước tiếp tục có thị trường di động tăng mạng trong những năm tới. Cùng với mấy nước này là các nước vùng Nam Mỹ và thị trường di động ở Trung Đông cũng phát triển mạnh. Khu vực Châu Phi thì tớ không có nhiều thông tin. Ở những nước càng phát triển sau, công nghệ họ dùng càng hiện đại. Ví dụ công nghệ di động dùng ở Irắc trong một vài tháng/năm tới sẽ là 3G luôn.Thị trường di động Việt Nam theo như tôi thấy thì sẽ còn lớn mạnh nữa, nhưng sẽ không có một mức đột biến nào đâu. Số thuê bao di động của chúng ta sẽ nhanh chóng vượt số thuê bao cố định. Đây có thể coi là một bước tiến lớn về sử dụng công nghệ cao. Tuy nhiên, nhìn từ góc độ chung thì vì số thuê bao cố định của ta còn rất thấp, nên sự kiện này cũng bình thường. Mạng di động của ta không đồng bộ, tương đối chắp vá. Đây là khó khăn rất lớn trong việc liên kết giữa các mạng thông tin với nhau trong tương lai (nếu như các mạng không vứt công nghệ cũ, sử dụng đồng bộ công nghệ mới). Theo như lộ trình mở cửa nền công nghiệp Viễn Thông ký kết với Mỹ, thì cũng phải một thời gian dài nữa (vì viễn thông sẽ là một trong một số rất ít ngành mở cửa chậm nhất), chúng ta mới thấy các mạng di động do các công ty của Mỹ triển khai ở Việt Nam (tất nhiên ở đây là nói đến vấn đề 100% vốn đầu tư từ Mỹ, chứ không nói đến liên doanh liên kết, vì liên doanh hình như đã có rồi).
GSM theo tôi vẫn còn tồn tại vài năm nữa (có lẽ dưới 6-8 năm). Dự đoán chính xác thì tôi chịu vì chỉ có các nhà hoạch định phát triển của các công ty đang sử dụng GSM mới biết chính xác. Vấn đề duy nhất ở đây là kinh tế thôi. Họ định khai thác GSM đến khi nào nó còn có lợi, và khách hàng có thực sự mặn mà với việc bỏ tiền ra sử dụng công nghệ mới hay không, là 2 yếu tố chính quyết định ngày khai tử của GSM trong thông tin di động.
Các nhà cung cấp dịch vụ vô tuyến cố định sẽ vẫn có đất sống. Không biết ý bạn ở đây là dịch vụ nào? Theo như tôi hiểu thì đó là phát thanh, truyền hình??? Cái này cũng sẽ phát triển. Còn một dịch vụ nữa cũng sẽ vẫn còn đất sống ngay cả thời di động là dịch vụ kết hợp giữa có dây và di động (cordless phones). Điện thoại vệ tinh đã được tính đến tương đối lâu rồi. Có một công ty nào đó định phóng đủ số vệ tinh để có thể cung cấp dịch vụ di động trên toàn cầu, nhưng thất bại. Nhưng trong tương lai gần tôi thấy là dịch vụ này chưa thể phổ biến ngay được. Có lẽ vì nhu cầu thôi. Các mạng di động thông thường khi được thiết kế họ đều đã tính đến khả năng liên kết với nhau, giữa các nước với nhau, cho nên cái khái niệm "any time, any where, any type (of data)" không còn xa lạ nữa. Mà nếu như vậy thì hệ thống cung cấp từ vệ tinh là khá tốn kém & chưa cần thiết.

         
Câu hỏi của bạn giống như trong một buổi phỏng vấn ở trên truyền hình vậy? (joking!!) Thị trường di động thế giới còn tiếp tục phát triển mạng trong vòng 6-8 năm tới đây. Tập trung chủ yếu vào các nước đang phát triển, đặc biệt là các nước có dân số lớn và nền kinh tế phát triển nhanh. Trong những nước đó, Trung Quốc, Ấn Độ, Inđônêsia sẽ là những nước tiếp tục có thị trường di động tăng mạng trong những năm tới. Cùng với mấy nước này là các nước vùng Nam Mỹ và thị trường di động ở Trung Đông cũng phát triển mạnh. Khu vực Châu Phi thì tớ không có nhiều thông tin. Ở những nước càng phát triển sau, công nghệ họ dùng càng hiện đại. Ví dụ công nghệ di động dùng ở Irắc trong một vài tháng/năm tới sẽ là 3G luôn.Thị trường di động Việt Nam theo như tôi thấy thì sẽ còn lớn mạnh nữa, nhưng sẽ không có một mức đột biến nào đâu. Số thuê bao di động của chúng ta sẽ nhanh chóng vượt số thuê bao cố định. Đây có thể coi là một bước tiến lớn về sử dụng công nghệ cao. Tuy nhiên, nhìn từ góc độ chung thì vì số thuê bao cố định của ta còn rất thấp, nên sự kiện này cũng bình thường. Mạng di động của ta không đồng bộ, tương đối chắp vá. Đây là khó khăn rất lớn trong việc liên kết giữa các mạng thông tin với nhau trong tương lai (nếu như các mạng không vứt công nghệ cũ, sử dụng đồng bộ công nghệ mới). Theo như lộ trình mở cửa nền công nghiệp Viễn Thông ký kết với Mỹ, thì cũng phải một thời gian dài nữa (vì viễn thông sẽ là một trong một số rất ít ngành mở cửa chậm nhất), chúng ta mới thấy các mạng di động do các công ty của Mỹ triển khai ở Việt Nam (tất nhiên ở đây là nói đến vấn đề 100% vốn đầu tư từ Mỹ, chứ không nói đến liên doanh liên kết, vì liên doanh hình như đã có rồi).
GSM theo tôi vẫn còn tồn tại vài năm nữa (có lẽ dưới 6-8 năm). Dự đoán chính xác thì tôi chịu vì chỉ có các nhà hoạch định phát triển của các công ty đang sử dụng GSM mới biết chính xác. Vấn đề duy nhất ở đây là kinh tế thôi. Họ định khai thác GSM đến khi nào nó còn có lợi, và khách hàng có thực sự mặn mà với việc bỏ tiền ra sử dụng công nghệ mới hay không, là 2 yếu tố chính quyết định ngày khai tử của GSM trong thông tin di động.
Các nhà cung cấp dịch vụ vô tuyến cố định sẽ vẫn có đất sống. Không biết ý bạn ở đây là dịch vụ nào? Theo như tôi hiểu thì đó là phát thanh, truyền hình??? Cái này cũng sẽ phát triển. Còn một dịch vụ nữa cũng sẽ vẫn còn đất sống ngay cả thời di động là dịch vụ kết hợp giữa có dây và di động (cordless phones). Điện thoại vệ tinh đã được tính đến tương đối lâu rồi. Có một công ty nào đó định phóng đủ số vệ tinh để có thể cung cấp dịch vụ di động trên toàn cầu, nhưng thất bại. Nhưng trong tương lai gần tôi thấy là dịch vụ này chưa thể phổ biến ngay được. Có lẽ vì nhu cầu thôi. Các mạng di động thông thường khi được thiết kế họ đều đã tính đến khả năng liên kết với nhau, giữa các nước với nhau, cho nên cái khái niệm "any time, any where, any type (of data)" không còn xa lạ nữa. Mà nếu như vậy thì hệ thống cung cấp từ vệ tinh là khá tốn kém & chưa cần thiết.

Thực ra, theo như tớ thấy thì Doppler là một trong những khó khăn của OFDM. OFDM dựa trên sự trực giao giữa các sóng mang. Vì vậy, sự đòi hỏi chính xác về tần số sóng mang ở máy thu là vô cùng khắc nghiệt, vì chỉ cần một sự sai lệch nhỏ về tần số sóng mang giữa máy phát và máy thu thì ngay lập tức tính trực giao sẽ mất và xuất hiện nhiễu giữa các kênh con (inter-channel interference). Ở điều kiện bình thường thì điều này đã khó khăn. Khi có sự xuất hiện của hiệu ứng Doppler thì tần số sẽ lại càng bị sai lệch. Để chống lại hiện tượng này thì phải có những thuật toán cho phép bám theo được sự thay đổi tần số nhanh do Doppler gây ra, chỉ có như vậy tác dụng xấu của Doppler mới được giảm đi. Nhưng, tớ thấy bản thân OFDM vậy thì nó không tự nó có một cơ chế nào để chống lại Doppler.
++ Bạn có hỏi về Interleaver/De-interleaver: Những vấn đề này đã được viết rồi, bạn tìm ở chủ đề này, hoặc chủ để "bit-interleaved coded modulations" hoặc "DVB-T" sẽ thấy. Tớ sẽ không viết lại nữa.

Thực ra, theo như tớ thấy thì Doppler là một trong những khó khăn của OFDM. OFDM dựa trên sự trực giao giữa các sóng mang. Vì vậy, sự đòi hỏi chính xác về tần số sóng mang ở máy thu là vô cùng khắc nghiệt, vì chỉ cần một sự sai lệch nhỏ về tần số sóng mang giữa máy phát và máy thu thì ngay lập tức tính trực giao sẽ mất và xuất hiện nhiễu giữa các kênh con (inter-channel interference). Ở điều kiện bình thường thì điều này đã khó khăn. Khi có sự xuất hiện của hiệu ứng Doppler thì tần số sẽ lại càng bị sai lệch. Để chống lại hiện tượng này thì phải có những thuật toán cho phép bám theo được sự thay đổi tần số nhanh do Doppler gây ra, chỉ có như vậy tác dụng xấu của Doppler mới được giảm đi. Nhưng, tớ thấy bản thân OFDM vậy thì nó không tự nó có một cơ chế nào để chống lại Doppler.
++ Bạn có hỏi về Interleaver/De-interleaver: Những vấn đề này đã được viết rồi, bạn tìm ở chủ đề này, hoặc chủ để "bit-interleaved coded modulations" hoặc "DVB-T" sẽ thấy. Tớ sẽ không viết lại nữa.

Gửi bác Tèo: Ý em hôm qua nói về cái ?oVô tuyến cố định? tức là WLL ấy. Hôm nay định phân tích rõ hơn thì có bác Tubes đã giải đáp rồi http://www.ttvnol.com/dtvt/474356.ttvn
Còn nhớ hồi trước ỏ VN có nạn bưu điện đào đường chạy cáp điện thoại làm nhân dân rất khổ. Hồi đó Internet tốc độ chậm, ở VN muốn vào mạng cứ phải ngồi đợi đần mặt ra mới tải xuống xong một trang web. Có nhiều người phát biểu rằng: muốn tốc độ nhanh thì phải dùng cáp đồng trục, cáp quang, chứ cái đôi dây đồng ấy thì đã lỗi thời từ cả thế kỉ rồi. Nghe các bác ấy phát biểu mà nhân dân chán hết cả người: chẳng nhẽ lại đào đường chôn cáp tiếp à? Sau này bà con mới được biết là, nếu tận dụng được tần số cao truyền trên đôi cáp xoắn thì vẫn có cái ADSL đến tận gia đình, nhanh ra phết. Còn chỗ nào không chạy được cáp, thí dụ như vùng sâu vùng xa, hoặc ngõ ngách chật hẹp trong thành phố thì đã có WLL. Chính vì sự bùng nổ của ADSL hiện nay, do tận dụng được hạ tầng mạng cũ, nên em đã nghĩ đến WLL có thể là công nghệ bình dân sẽ được nhiệt liệt đón chào trong mấy năm tới. Điều này cũng giống như trong gia đình, người ta thay thế điện thoại nối dây để bàn bằng máy ?omẹ bồng con?, rất tiện lợi.
Nhưng nỗi ám ảnh về nạn đào đường vẫn chưa dứt. Nhân bác Tèo đề cập đến truyền hình, em cũng nói luôn về vấn đề này một chút. Nhờ Đảng và chính phủ, dân ta đã qua thời ăn no mặc ấm mà chuyển sang ăn ngon mặc đẹp. Các dịch vụ truyền hình trả tiền lần lượt ra đời. Đầu tiên là truyền hình cáp vô tuyến MMDS, có cái cục giải mã dễ bị trộm. Tưởng thế đã là hay, nào ngờ mấy năm sau còn có anh VTC phát minh ra đầu thu truyền hình số. Cái này cũng hay, nén bằng MP4 nên chẳng những dùng ngay anten TV thông thường mà đồng bào xa tổ quốc còn có dịp xem qua Internet. Hai công nghệ vô tuyến trên em nghĩ là đã rất tiện, nhưng chả hiểu sao năm vừa rồi, người ta lại còn nghĩ ra trò ?otruyền hình cáp hữu tuyến? nữa !
Thế là lại đào đường lên, chôn cáp đồng trục xuống. Đầu tiên là phát tương tự, sau lại có DTH là số. Cái này làm em hơi băn khoăn: liệu giải pháp mạng truy nhập của tương lai sẽ là vô tuyến hay hữu tuyến đây? Liệu có cần tốc độ cao đến mức phải đưa cáp quang tới tận gia đình?