Hệ thống thông tin quang vô tuyến

ng là 1,25MHz. Mặt khác, ở phía thu thì tín hiệu thu từ
ăngten đi qua bộ lọc băng thông có độ dải thông là 1,25MHz và được
điều chế với sóng mang giống như ở phần phát bằng bộ mã hoá giả tạp
âm 1,2288 Mbps, cộng với bộ tương quan và sau đó số liệu âm thanh
nguyên thuỷ và giả tạp âm được lọc bằng bộ lọc số. Và số liệu âm thanh
có thể được tái tạo bằng cách giải chèn và giải mã.
Đồng thời số liệu âm thanh của các kênh khác cũng như tạp âm và nhiễu
vì số liệu âm thanh gốc có thể được phân chia và nhận được như trong
hình 2.40. Điều đó có nghĩa là số liệu âm thanh giống như (a) được bức
xạ cùng với (c) với và mỗi tín hiệu băng đã được khuếch tán từ bộ ghép
kênh giống như (b) được bức xạ từ ănten ra không trung với cường độ chỉ
khuyếch tán trong độ rộng băng 1,25 MHz. ở ănten thu có thể thu được
tạp âm nền (g), nhiễu bên ngoài (h), nhiễu của tế bào khác (i), tạp âm từ
người sử dụng khác (j) mà nó được phát ở chỗ khác, cũng như sóng thu
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUYẾN 73
mong đợi. Nhóm sóng vô tuyến này được lọc trong bộ lọc có độ rộng
băng là fo+(1,25/x) MHz và được cộng vào với bộ tương quan có
fo=91,2288/x) Mbps của được tạo ra ở phía thu.
Khi đi qua bộ lọc, (g), (h), (i), (j) sẽ trở thành băng khuếch tán trong
phạm vi 1,25MHz. Tín hiệu khuếch tán mong muốn (b) bị co lại trong
phạm vi dải 10KHz, nhưng nó chia sẻ với tín hiệu mong muốn ở (d) và
tín hiệu khuếch tán không cần thiết sự phân bố cường độ của chung (năng
lượng điện) vẫn giữ nguyên như là cường độ tạp âm ở độ rộng băng
10KHz giống như (d), vì vậy (C/I) của tín hiệu mong đợi (c) trở nên tốt
như là hiệu quả khuếch tán (128 lần).
Để hiểu được thư tuệ khuếch tán này một cách dễ dàng, công thức đơn
giản được trình bày như sau. Đầu tiên nếu số liệu âm thanh 9,6kbps được
điều chế lần thứ nhất ở phần phát là a(t), hệ thống PN là C(t), sóng được
phát là y(t) thì khi đó chúng ta có thể nhận được công thức liên quan như
sau:
Y(t) = a(t) x c(t) (2.42)
Nếu tín hiệu không giảm và không có can nhiễu hay tạp âm thì y(t) thể
hiện tín hiệu thu như nó vốn có. Trong trường hợp khuếch tán ngược do
nó được nhân với cùng một trong của phân phát nên đầu ra khuếch tán
ngược z(t) là:
Z(t) = Y(t) x c(t) = a(t) x {c(t)}2 (2.43)
Trong đó, mặc dù c(t) là số ngẫu nhiên thì giá trị của nó chỉ giới hạn
trong 1 với bình phương của c(t) bao giờ cũng = 1. Cho nên J(t) giống
như được trình bày dưới đây:
z(t) = a(t) (2.44)
Tương tự như vậy ta có thể biết rằng sóng hoàn toàn giống như vậy có thể
được tạo ra tại cùng một thời điểm ở phía thu. ở đây nếu hệ thống PN là 1
số ngẫu nhiên bên trong thì đó là một trường hợp tốt. Nhưng nếu là như
vậy thì không thể tạo ra được một cách đồng thời một hệ thống hoàn toàn
giống như vậy. Vì vậy phải sử dụng số giả định.
2.5.4. Cấu hình tế bào
1/ Khái niệm về hệ thống tế bào.
Do nguồn tần số giới hạn của thông tin vô tuyến điều quan trọng là cần
phải tận dụng tần số một cách tốt nhất. Vì vậy khi chúng ta thiết lập một
hệ thống viễn thông di động, vấn đề cốt lõi là phải sử dụng lại cùng 1 tần
số ở địa điểm cách xa nơi sử dụng cùng tần số này.
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUYẾN 74
Hình 2.41 Cấu hình vùng
Trong số các dạng truyền thông của thông tin di động thì có những dạng
mà các máy di động liên lạc với nhau không cần trạm gốc giống như thiết
bị thu phát và có những dạng mà các máy di động liên lạc với nhau thông
qua trạm gốc như điện thoại trên tắc xi và trên xe cộ. Đối với loại thứ I thì
bản thân người sử dụng kiểm tra xem có nhiễu không, sau đó mới liên
lạc. Có thể sử dụng lại tần số nhưng hiệu quả thì thấp. Mặt khác đối với
dạng thông tin thông qua trạm gốc có thể sử dụng kế hoạch tần số lập lại
một cách rất hiệu quả bằng cách phân bổ tần số ở trạm gốc. Tuy nhiên
trong trường hợp hệ thống viễn thông di động có trạm gốc thì nó có 2
loại: loại thứ I là trạm bao phủ khu vực phục vụ giống như là liên lạc vô
tuyến tắc xi, loại thứ II là đa trạm gốc bao phủ khu vực phục vụ như là hệ
thống điện thoại xe cộ. Vùng là một miền mà sóng vô tuyến có thể đến
được trạm gốc và loại thứ nhất là loại vùng đơn, loại thứ II là loại đa
vùng.
Vùng đơn được gọi là vùng lớn bởi vì 1 trạm gốc bao phủ một khu vực
phục vụ lớn. Có thông tin vô tuyến tắc xi, hệ thống nhắn tin và MCA
(TRS). Dạng này có cấu hình đơn giản được nối với máy di động, các
thiết bị phát/thu ở trạm gốc, tổng đài hay hệ thống chuyển mạch. Nhưng
để duy trì được vùng phục vụ lớn thì công suất phát của máy di động của
trạm gốc cần phải lớn. Vì vậy, nếu cự ly không đủ lớn thì không thể sử
dụng ăng ten một tần số. Và nếu so sánh với dạng đa vùng thì đơn vùng
không sử dụng lại tần số theo địa lý vì vậy hệ số sử dụng tần số thấp hơn
đối với đa vùng. Sở dĩ gọi là vùng nhỏ bởi vì vùng của trạm gốc nhỏ hơn
so với vùng của trạm gốc của đơn vùng trong đó vùng phục vụ tương ứng
với vùng này. Vùng nhỏ có các đặc tính sau nếu so sánh với vùng lớn.
1/ Hiệu quả sử dụng tần số tốt hơn bởi vì một tần số có thể sử dụng ở
nhiều vùng khác nhau có cự ly tương đối xa nhau đơn để tránh nhiễu
trong khu vực phục vụ. Trông càng nhỏ thì tỷ lệ sử dụng lại tần số
càng lớn.
2/ Chất lượng tốt hơn bởi vì vùng phục vụ bao gồm nhiều vùng nhỏ
liên tục. Tương đối dễ đáp ứng được yêu cầu về cự ly khu vực phục
vụ, cấu hình v.v...
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUYẾN 75
3/ Công suất phát có thể thấp hơn. Cần phải giám sát trạng thái và
điều khiển trung nhập bằng cách trao đổi thông tin giữa nhiều trạm
gốc để đảm bảo hiệu quả và tính liên tục của một gốc. Cấu hình của
hệ thống thì phức tạp. Mặc dù cấu hình của vùng nhỏ phức tạp nhưng
nó có thể bao phủ 1 khu vực phục vụ rộng lớn và thực hiện được một
hệ thống lớn có hiệu quả tần số cao.
Vì vậy nó được sử dụng trong hệ thống điện thoại, xe cộ và hệ thống điện
thoại di động. Trong cấu hình của vùng nhỏ thì khu vực phục vụ giống
nhiều vùng và mỗi vùng trông như một tế bào và nếu trạm gốc là lỗi thì
nó được gọi là hệ thống tổ ong (collular). Mỗi vùng được gọi là một tế
bào. Trong hệ thống tổ ong cần phải xác định số lượng và độ lớn của tế
bào bằng xem xét địa hình, sự lan truyền sóng vô tuyến lưu lượng v.v...
Đặc biệt chúng ta cần phải nghiên cứu nên bố trí trạm gốc như thế nào để
loại trừ những lỗ hổng của khu vực phục vụ và cần nâng cao hiệu quả sử
dụng tần số như thế nào. Việc nghiên cứu này được gọi là phân bố tế bào.
2/ Phân bố tế bào.
1/ Phân bố tế bào theo kiểu tuyến tính đa theo kiểu địa hình khi phân bổ
tế bào được bố trí theo kiểu tuyến tính do khu vực phục vụ nằm trên bờ,
dọc theo bờ biển hay dọc theo đường trục giữa các thành phố lớn cách
nhau vài chục kilomét thì tế bào được bố trí theo hàng dọc và sử dụng lại
tần số sau mỗi vòng. Chẳng hạn, 3 tế bào sử dụng lại cuộc gọi trên tàu ở
càng, cuộc gọi trên tàu hoả và cuộc gọi trên máy bay. miêu
tả sự lặp lại của 3 tế bào trên sự phân bổ tế bào kiểu tuyến tính.
Khi khu vực phục vụ có kiểu địa hình (mặt phẳng) giống như các cuộc
gọi của các xe cộ thì rất nhiều tế bào được phân bổ một cách phức tạp
theo mô hình tế bào lặp lại trên khu vực phục vụ không có chỗ hở.
Phân bổ tế bào theo địa hình như sau:
Mặc dù hình dạng tế bào thực tế phức tạp do sự lan truyền vô tuyến chịu
ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên và địa lý, tế bào sẽ được mô hình hoá
và các vị trí tế bào được phân bổ đều đặn trên vùng phục vụ ở đó.
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUYẾN 76
Hình 2.42 Ví dụ kiểu tuyến tính lặp lại ba tế bào
2/ Hệ dạng tế bào
Nếu ăngten đa hướng phát sóng vô tuyến trên khu vực mặt bằng thì vùng
bao phủ có dạng hình tròn. Khu vực tế bào được xác định bằng các điểm
có cùng vị trí mức thu trung bình giữa các vị trí tế bào trong khu vực lan
truyền sóng vô tuyến và có dạng hình đa giác. Có 3 phương pháp để bao
phủ kín khu vực bằng các tế bào hình dạng đa giác có kích thước như
nhau (hình 2.43).
Hình 2.43 Hình dạng tế bào
Bảng 2.3 Khoảng cách tâm giữa các tế bào
Kiểu tế bào đơn vị Khoảng cách tâm giữa các tế bào kề nhau
Tam giác đều (a) R
Hình vuông (b) R
Lục giác đều (c) R
Hình vẽ
(a) Trường hợp tế bào hình tam giác đều
(b) Trường hợp tế bào hình vuông
(c) Trường hợp tế bào hình lục giác
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUYẾN 77
Đường nối tâm của khu vực gốc lên nhau sẽ có hình tam giác đều, hình
vuông hay hình lục giác đều. Không có bất kỳ hình dạng tế bào đa giác
phân bổ đều nào khác ngoài các hình trên. Chúng được gọi là kiểu tế bào
tam giác đều kiểu tế bào hình vuông và kiểu tế bào lục giác đều. Mỗi kiểu
tế bào có những đặc tính riêng của mình.
a. Cự ly tế bào: Khi bao phủ khu vực với mỗi dạng tế bào thì khoảng cách
tâm sẽ như ở trong . Khoảng cách tâm của dạng lục giác đều
là lớn nhất.
Bảng 2.4 Khu vực tế bào đơn vị là khu vực gốc lên nhau
Kiểu tế bào đơn vị Khu vực tế bào đơn vị Khu vực chống lấn
Tam giác đều
3
R2 1.3R2
4
( 2 - 3
)R2 1.2R2
2
Hình vuông 2R2 ( 2 - 4 )R2 0.73R2
Lục giác đều
3
R2 0.26R2
2
( 2 - 3 )R2 0.35R2
R: Độ rộng của tế bào chống lấn
Hình vẽ
Bảng 2.5 Độ rộng của tế bào chống lấn
Kiểu tế bào đơn vị Độ rộng của tế bào chống lấn
Tam giác đều R
Hình vuông (2 - ) R 0.59R
Lục giác đều (2 - ) R 0.27R
R : Bán kính
Hình vẽ
b. Khu vực tế bào và khu vực chống lấn: Khi các tế bào phân chia khu
vực thành các tế bào đơn vị có cùng kích thước và khu vực chống lấn sẽ
khác nhau tuỳ theo từng kiểu tế bào như . Khu vực tế bào đơn
vị là một khu vực được bao phủ bởi tam giác đều tối thiểu hoá số lượng tế
bào để bao phủ một khu vực. Độ rộng của tế bào chống lấn được trình
bày trong .
HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG – VÔ TUYẾN 78
c. Số lượng tần số cần thiết tối thiểu: Do không thể sử dụng cùng một tần
số vì nhiễu với các tế bào bên cạnh, cho nên số lượng tần số cần thiết tối
thiểu được trình bày trong .
Bảng 2.6 Số lượng tần số cần thiết tối thiểu.
Dạng tế bào đơn vị Số lượng tần số cần thiết tối thiểu
Tam giác đều 6
Hình vuông 4
Lục giác đều 3
Mỗi dạng có những đặc tính riêng của nó. Dạng tam giác đều là không
thích hợp trừ trường hợp đặc biệt và dạng tế bào lục giác đều là hiệu quả
nhất.