Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) là một trong những phương pháp đa truy nhập tương tự phổ biến nhất. Dải tần được chia thành các kênh có băng thông bằng nhau để mỗi cuộc hội thoại được truyền trên một tần số khác nhau ( như trong hình bên dưới ).
Tổng quan về FDMA
Trong phương pháp FDMA, các băng tần bảo vệ được sử dụng giữa các phổ tín hiệu liền kề để giảm thiểu nhiễu xuyên âm giữa các kênh. Một băng tần cụ thể được trao cho một người và nó sẽ nhận được bằng cách xác định từng tần số ở đầu nhận. Nó thường được sử dụng trong thế hệ đầu tiên của điện thoại di động analog.
Ưu điểm của FDMA
Do hệ thống FDMA sử dụng tốc độ bit thấp (thời gian ký hiệu lớn) so với độ trễ trung bình, nó mang lại những ưu điểm sau:
- Giảm thông tin tốc độ bit và việc sử dụng các mã số hiệu quả làm tăng dung lượng.
- Nó làm giảm chi phí và giảm nhiễu giữa các biểu tượng (ISI)
- Cân bằng là không cần thiết.
- Một hệ thống FDMA có thể được thực hiện dễ dàng. Một hệ thống có thể được cấu hình để có thể dễ dàng kết hợp các cải tiến về bộ mã hóa giọng nói và giảm tốc độ bit.
- Vì quá trình truyền là liên tục, số lượng bit ít hơn được yêu cầu để đồng bộ hóa và đóng khung.
Nhược điểm của FDMA
Mặc dù FDMA cung cấp một số ưu điểm, nhưng nó cũng có một số nhược điểm, được liệt kê dưới đây:
- Nó không khác biệt đáng kể so với các hệ thống tương tự; cải thiện công suất phụ thuộc vào việc giảm tín hiệu trên nhiễu, hoặc tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR).
- Tốc độ dòng chảy tối đa trên mỗi kênh là cố định và nhỏ.
- Các dải bảo vệ dẫn đến lãng phí dung lượng.
- Phần cứng ngụ ý các bộ lọc băng hẹp, không thể thực hiện được trong VLSI và do đó làm tăng chi phí.
Công nghệ – TDMA
Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) là một công nghệ liên lạc điện thoại di động kỹ thuật số. Nó tạo điều kiện cho nhiều người dùng chia sẻ cùng một tần số mà không bị nhiễu. Công nghệ của nó chia tín hiệu thành các khoảng thời gian khác nhau và tăng khả năng mang dữ liệu.
Tổng quan về TDMA
Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) là một công nghệ phức tạp, vì nó đòi hỏi sự đồng bộ chính xác giữa máy phát và máy thu. TDMA được sử dụng trong các hệ thống vô tuyến di động kỹ thuật số. Các trạm di động riêng lẻ ấn định tần số theo chu kỳ cho việc sử dụng riêng một khoảng thời gian.
Trong hầu hết các trường hợp, toàn bộ băng thông hệ thống trong một khoảng thời gian không được gán cho một trạm. Tuy nhiên, tần số của hệ thống được chia thành các băng tần con và TDMA được sử dụng cho đa truy nhập trong mỗi băng tần con. Các dải con được gọi là tần số sóng mang . Hệ thống di động sử dụng kỹ thuật này được gọi là hệ thống đa sóng mang .
Trong ví dụ sau, dải tần đã được chia sẻ bởi ba người dùng. Mỗi người dùng được chỉ định các khoảng thời gian xác định để gửi và nhận dữ liệu. Trong ví dụ này, người dùng ‘B’ gửi sau khi người dùng ‘A’ và người dùng ‘C’ gửi sau đó. Bằng cách này, công suất cực đại trở thành một vấn đề và lớn hơn bởi liên lạc bùng nổ.
FDMA và TDMA
Đây là một hệ thống TDMA đa sóng mang. Dải tần số 25 MHz có băng thông 124 chuỗi đơn (tần số sóng mang 200) của mỗi kHz; mỗi kênh tần số này chứa 8 kênh hội thoại TDMA. Do đó, chuỗi các khe thời gian và tần số được gán cho một trạm di động là các kênh vật lý của hệ thống TDMA. Trong mỗi khoảng thời gian, trạm di động truyền một gói dữ liệu.
Khoảng thời gian được ấn định cho một khe thời gian cho một trạm di động cũng xác định số lượng kênh TDMA trên một tần số sóng mang. Khoảng thời gian của các khe thời gian được kết hợp trong một khung gọi là TDMA. Tín hiệu TDMA được truyền trên một tần số sóng mang thường yêu cầu nhiều băng thông hơn tín hiệu FDMA. Do sử dụng nhiều lần nên tốc độ dữ liệu gộp còn cao hơn.
Ưu điểm của TDMA
Dưới đây là danh sách một số lợi thế đáng chú ý của TDMA –
- Cho phép tốc độ linh hoạt (nghĩa là một số vị trí có thể được chỉ định cho người dùng, ví dụ: mỗi khoảng thời gian dịch 32Kbps, một người dùng được chỉ định hai vị trí 64 Kbps trên mỗi khung hình).
- Có thể chịu được lưu lượng truy cập tốc độ bit mạnh hoặc thay đổi. Số lượng khe được phân bổ cho người dùng có thể được thay đổi theo từng khung (ví dụ: hai khe trong khung 1, ba khe trong khung 2, một khe trong khung 3, khung 0 trong số các rãnh 4, v.v.).
- Không yêu cầu băng tần bảo vệ cho hệ thống băng thông rộng.
- Không cần bộ lọc băng hẹp cho hệ thống băng rộng.
Nhược điểm của TDMA
Những nhược điểm của TDMA như sau:
- Tốc độ dữ liệu cao của các hệ thống băng thông rộng đòi hỏi sự cân bằng phức tạp.
- Do chế độ liên tục, một số lượng lớn các bit bổ sung được yêu cầu để đồng bộ hóa và giám sát.
- Thời gian cuộc gọi là cần thiết trong mỗi vị trí để điều chỉnh thời gian không chính xác (do đồng hồ không ổn định).
- Điện tử hoạt động ở tốc độ bit cao làm tăng mức tiêu thụ năng lượng.
Xử lý tín hiệu phức tạp được yêu cầu để đồng bộ hóa trong các khe ngắn
Công nghệ CDMA
Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA) là một loại ghép kênh tạo điều kiện cho các tín hiệu khác nhau chiếm một kênh truyền duy nhất. Nó tối ưu hóa việc sử dụng băng thông có sẵn. Công nghệ này thường được sử dụng trong các hệ thống điện thoại di động tần số siêu cao (UHF), dải tần từ 800 MHz đến 1,9 GHz.
Tổng quan về CDMA
Hệ thống đa truy nhập phân chia theo mã rất khác với ghép kênh theo thời gian và tần số. Trong hệ thống này, người dùng có quyền truy cập vào toàn bộ băng thông trong toàn bộ thời gian. Nguyên tắc cơ bản là các mã CDMA khác nhau được sử dụng để phân biệt giữa những người dùng khác nhau.
Các kỹ thuật thường được sử dụng là điều chế trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-CDMA), nhảy tần hoặc phát hiện CDMA hỗn hợp (JDCDMA). Tại đây, một tín hiệu được tạo ra mở rộng trên một băng thông rộng. Một mã được gọi là mã lây lan được sử dụng để thực hiện hành động này. Sử dụng một nhóm mã trực giao với nhau, có thể chọn một tín hiệu với một mã cho trước với sự hiện diện của nhiều tín hiệu khác với các mã trực giao khác nhau.
CDMA hoạt động như thế nào?
CDMA cho phép tối đa 61 người dùng đồng thời trong một kênh 1,2288 MHz bằng cách xử lý mỗi gói thoại với hai mã PN. Có 64 mã Walsh có sẵn để phân biệt giữa các cuộc gọi và giới hạn lý thuyết. Các giới hạn hoạt động và các vấn đề về chất lượng sẽ làm giảm số lượng cuộc gọi tối đa thấp hơn một chút so với giá trị này.
Trên thực tế, nhiều băng tần cơ sở “tín hiệu” khác nhau với các mã trải rộng khác nhau có thể được điều chế trên cùng một sóng mang để cho phép nhiều người dùng khác nhau được hỗ trợ. Sử dụng các mã trực giao khác nhau, nhiễu giữa các tín hiệu là tối thiểu. Ngược lại, khi nhận được tín hiệu từ một số trạm di động, trạm gốc có khả năng cách ly từng trạm vì chúng có các mã trải trực giao khác nhau. Hình dưới đây cho thấy tính kỹ thuật của hệ thống CDMA. Trong quá trình truyền bá, chúng tôi đã trộn các tín hiệu của tất cả người dùng, nhưng do đó bạn sử dụng cùng một mã với mã đã được sử dụng tại thời điểm gửi cho bên nhận. Bạn chỉ có thể lấy ra tín hiệu của từng người dùng.
Dung lượng CDMA
Các yếu tố quyết định dung lượng CDMA là:
- Chế biến tăng
- Tỷ lệ tín hiệu trên tiếng ồn
- Yếu tố hoạt động giọng nói
- Tần suất tái sử dụng hiệu quả
Dung lượng trong CDMA là mềm, CDMA có tất cả người dùng trên mỗi tần số và người dùng được phân tách bằng mã. Điều này có nghĩa là CDMA hoạt động trong điều kiện có nhiễu và nhiễu.
Ngoài ra, các ô lân cận sử dụng cùng tần số, có nghĩa là không sử dụng lại. Vì vậy, việc tính toán dung lượng CDMA sẽ rất đơn giản. Không có kênh mã trong một ô, nhân với không có ô. Nhưng nó không phải là đơn giản. Mặc dù các kênh mã không khả dụng là 64, có thể không sử dụng được một lần vì tần số CDMA là như nhau.
Phương pháp tập trung
- Băng tần được sử dụng trong CDMA là 824 MHz đến 894 MHz (phân tách 50 MHz + 20 MHz).
- Kênh tần số được chia thành các kênh mã.
- 1.25 MHz của kênh FDMA được chia thành 64 kênh mã.
Chế biến tăng
CDMA là một kỹ thuật trải phổ. Mỗi bit dữ liệu được trải bởi một chuỗi mã. Điều này có nghĩa là, năng lượng trên mỗi bit cũng được tăng lên. Điều này có nghĩa là chúng ta đạt được điều này.
P (tăng) = 10log (W / R)
W là Tỷ lệ Chênh lệch
R là Tốc độ Dữ liệu
Đối với CDMA P (tăng) = 10 log (1228800/9600) = 21dB
Đây là hệ số khuếch đại và tốc độ truyền dữ liệu thực tế. Trung bình, một điều kiện truyền dẫn điển hình yêu cầu tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm là 7 dB để có chất lượng giọng nói phù hợp.
Được dịch thành một tỷ lệ, tín hiệu phải mạnh hơn tiếng ồn năm lần.
Độ lợi xử lý thực tế = P (độ lợi) – SNR
= 21 – 7 = 14dB
CDMA sử dụng mã hóa tốc độ thay đổi
Hệ số hoạt động giọng nói của 0,4 được coi là = -4dB.
Do đó, CDMA có khả năng tái sử dụng 100% tần số. Việc sử dụng cùng tần số trong các ô xung quanh gây ra thêm một số nhiễu.
Ở tần số CDMA, hiệu suất sử dụng lại là 0,67 (70% hiệu suất) = -1,73dB
Ưu điểm của CDMA
CDMA có dung lượng mềm. Số lượng mã càng lớn thì số lượng người dùng càng nhiều. Nó có những ưu điểm sau:
- CDMA yêu cầu kiểm soát công suất chặt chẽ, vì nó bị ảnh hưởng từ gần xa. Nói cách khác, một người dùng gần trạm gốc truyền cùng công suất sẽ làm chìm tín hiệu sau này. Tất cả các tín hiệu phải có nhiều hơn hoặc ít hơn công suất bằng nhau tại máy thu
- Bộ thu Rake có thể được sử dụng để cải thiện khả năng thu tín hiệu. Các phiên bản trễ của thời gian (chip trở lên) của tín hiệu (tín hiệu đa đường) có thể được thu thập và sử dụng để đưa ra quyết định ở mức bit.
- Có thể sử dụng chuyển khoản linh hoạt. Các trạm gốc di động có thể chuyển đổi mà không cần thay đổi nhà điều hành. Hai trạm gốc nhận tín hiệu di động và thiết bị di động nhận tín hiệu từ hai trạm gốc.
- Transmission Burst – giảm nhiễu.
Nhược điểm của CDMA
Những nhược điểm của việc sử dụng CDMA như sau:
- Độ dài mã phải được lựa chọn cẩn thận. Độ dài mã lớn có thể gây ra độ trễ hoặc có thể gây nhiễu.
- Đồng bộ hóa thời gian là bắt buộc.
- Chuyển giao dần dần làm tăng việc sử dụng tài nguyên vô tuyến và có thể làm giảm dung lượng.
- Vì tổng công suất nhận và truyền từ một trạm gốc cần được kiểm soát công suất chặt chẽ liên tục. Điều này có thể dẫn đến một số chuyển giao.
