Giới thiệu các hệ thống thông tin di động

1. Tổng quan
1.1 Khái niệm
-Hệ thống thông tin di động là hệ thống truyền thông cho phép các thuê bao truyền và nhận tín hiệu qua không gian vô tuyến.
-Trong hệ thống thông tin di động, người dùng có thể di chuyển nên phải có quá trình thực hiện xử lý để đảm bảo thông tin liên tục.
1.2 Các khó khăn gặp phải trong hệ thống thông tin di động
-Nhiều người dùng truy cập đồng thời (multi-user)
-Suy hao tín hiệu trên đường truyền (attenuation)
-Nhiễu do tác động của môi trường (noise)
-Nhiễu giữa các kênh truyền khác nhau (inter-carrier interference)
-Hiệu ứng đa đường (multi-path)
-Sự di động của người dùng (mobility)

2. Tổng quan về đa truy nhập
2.1 Khái niệm
-Trong hệ thống truyền thông di động, nhiều user chia sẻ chung một trạm thu phát (BTS). Do đó phải có phương pháp để các user này có thể gửi và nhận tín hiệu đồng thời tới/từ một BTS
-Quá trình đa truy nhập phải đảm bảo sao cho thông tin của các user không bị nhiễu hoặc chồng lấn với nhau
2.2 Phân loại
-SDMA (Space-Division Multiple-Access)
-TDMA (Time-Divison Multiple-Access)
-FDMA (Frequency-Division Multiple-Access)
-CDMA (Code-Division Multiple-Access)
-Kết hợp của các kỹ thuật trên
SDMA (Space-Division Multiple-Access)
- Khái niệm
. Hệ thống SMDA cho phép các thuê bao gửi và truyền tín hiệu đến các trạm đặt tại các vị trí khác nhau
. Thông thường thì hai trạm gần nhau sẽ sử dụng hai vùng tần số khác nhau để tránh nhiễu

TDMA (Time-Division Multiple-Access)
- Khái niệm
. Hệ thống TDMA cho phép các thuê bao gửi và truyền tín hiệu đến trạm trên các khe thời gian (time-slot) khác nhau
. Các tín hiệu có chung một miền tần số (kênh tần số) nhưng khác khe thời gian

FDMA (Frequency-Division Multiple-Access)
- Khái niệm
. Hệ thống FDMA cho phép các thuê bao gửi và truyền tín hiệu đến trạm trên các kênh tần số khác nhau
. Các tín hiệu từ nhiều thuê bao có thể được truyền đồng thời

Kết hợp TDMA-FDMA
- Khái niệm
. Có thể kết hai kỹ thuật FDMA và TDMA để cho phép nhiều user truy nhập hơn
. Mỗi tín hiệu sử dụng một khe thời gian trong một kênh tần số nào đó

CDMA (Code-Division Multiple-Access)
- Khái niệm về trãi phổ
. Theo nghiên cứu thì tín hiệu có tốc độ càng cào thì có độ rộng tần số càng lớn (hay còn gọi là phổ rộng)
. Do đó, để trãi phổ tín hiệu, người ta cộng (module-2) chuỗi tín hiệu nhị phân cần truyền với một chuỗi mã có tốc độ cao hơn (gọi là tốc độ chip). Chuỗi kết quả nhận được là chuỗi có tốc độ cao (bằng với tốc độ chip). Nghĩa là tín hiệu có phổ rộng hơn hay còn gọi là trãi phỗ tín hiệu.

. Chuỗi kết quả không chỉ có tốc độ cao mà còn được mã hóa. Bên thu chỉ có thể nhận đúng tín hiệu gốc khi có được chuỗi để giải mã.

- Đa truy nhập CDMA
. Trong hệ thống CDMA, các thuê bao sử dụng chung một miền tần số và các tín hiệu có thể được truyền đồng thời
. Nhưng tín hiệu từ các thuê bao khác nhau sẽ được trãi phổ bởi các chuỗi mã khác nhau (trực giao với nhau), do đó chúng không bị nhiễu lẫn nhau.


3.Lịch sử phát triển thông tin di động
- Các thế hệ thông tin di động (Generation)
. 1G: dùng kỹ thuật tương tự, truy nhập FDMA, cung cấp chủ yếu thoại
. 2G: hệ thống số, băng hẹp, sử dụng kết hợp FDMA-TDMA hay CDMA. Tốc độ đối đa 20 kbps, cung cấp chủ yếu thoại và fax
. 2.5G: hệ thống số, băng hẹp/rộng, sử dụng kết hợp FDMA-TDMA hay CDMA, có khả năng cung cấp các dịch vụ số liệu, tốc độ đối đa 200 kbps,
. 3G: các hệ thống số băng rộng, sử dụng CDMA và công nghệ gói. Tốc độ lên đến 2Mbps, có khả năng cung cấp các dịch thoại, số liệu, video…
. Thế giới đang nghiên cứu, áp dụng công nghệ 4G và xa hơn
- Các hệ thống tiêu biểu
+ 1G
. AMPS (Advanced Mobile Phone System): phát triển ở Bắc Mỹ
. TACS (Total Access Communications System): phát triển ở Anh
. NMT (Nordic Mobile Telephone): phát triển ở Bắc Âu
+ 2G
. GSM (Global System for Mobile Telecommunication): Châu Âu
. IS-95 (Interim Standard - 1995): nghiên cứu tại Qualcom Mỹ
. PDC (Personal Digital Cellular): Nhật
. DECT (Digital European Cordless Telecoms): Châu Âu
. PHS (Personal Handy-phone System): Nhật
+ 2.5G
. GPRS (General Packet Radio System): nâng cấp từ GSM
. EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution): nâng cấp từ GSM
. CDMA 2000 1x: nâng cấp từ IS-95