Bài giảng Chương 2: Một số kỹ thuật cơ sở trong công nghệ truy nhập

16 November 2010 37 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ‹ Chương 1 giới thiệu quan điểm truyền thống cũng như hiện đại về khái niệm mạng truy nhập, các công nghệ truy nhập và sự phát triển của các hệ thống truy nhập. ‹ Xu hướng phát triển của mạng truy nhập trong tương lai tuy có nhiều quan điểm khác nhau nhưng đều thống nhất hướng tới công nghệ truy nhập theo mạng thế hệ sau NGN với tiêu chí truy nhập mọi lúc mọi nơi và không hạn chế tốc độ. 16 November 2010 38 CHƯƠNG 2 MỘT SỐ KỸ THUẬT CƠ SỞ TRONG CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP ‹ Kỹ thuật giảm thiểu tác động của nhiễu: • Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi. • Kỹ thuật đan xen. ‹ Kỹ thuật đa truy nhập: CSDM, FDMA, TDMA, CDMA, SDMA, OFDMA, IDMA. ‹ Bảo mật. 16 November 2010 39 Một số kỹ thuật cơ sở trong công nghệ truy nhập 16 November 2010 40 Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi Mã hoá kênh Waveform (dạng sóng) M-ary signaling Antipodal (đối cực) Orthogonal (trực giao) Trellis-code modulation Structured Sequences (chuỗi cấu trúc) Block (mã khối) Convolutional (mã xoắn) Turbo 16 November 2010 41 Mã khối tuyến tính ‹Là một loại mã kiểm tra chẵn lẻ, đặc trưng bởi (n,k). ‹Bộ mã hoá sẽ biến đổi k số hạng thông tin thành 1 khối gồm n số hạng (n>k) - một véc tơ mã hoá. ‹k bit thông tin tạo ra 2k dãy bit thông tin riêng biệt - một véc tơ thông tin, gọi là không gian k chiều -> Khối n bit cũng có thể tạo thành 2n chuỗi riêng biệt và cũng gọi là không gian n chiều. ÎMã khối tuyến tính sẽ biến đổi một chuỗi thông tin trong 2k chuỗi thành một chuỗi dữ liệu duy nhất trong 2n chuỗi hay nói cách khác đó là một biểu diễn ánh xạ 1-1 từ tập tin đến tập từ mã. ÎMã khối tuyến tính bao gồm một số loại mã nổi tiếng như: mã vòng (mã cyclic), mã Hamming, mã Golay mở rộng, mã BCH. 16 November 2010 42 Ví dụ phép gán từ mã thông tin trong mã khối tuyến tính Véc tơ thông tin Từ mã 000 000000 100 110100 010 011010 110 101110 001 101001 101 011101 011 110011 111 000111 Ví dụ mã khối tuyến tính (6,3) Îk=3, 2k = 23 = 8 (8 véc tơ thông tin hay 8 từ mã) În = 6, 2n = 26 = 64 (64 vectơ trong không gian V6) 16 November 2010 43 Một số loại mã khối tuyến tính ‹Mã cyclic (mã vòng) ‹Mã Hamming ‹Mã Golay ‹Mã Golay mở rộng ‹Mã BCH (Bose – Chadhuri- Hocquenghem): trường hợp tổng quát của mã Hamming (n, k) = (23,12) (n, k) = (24,12) Khả năng phát hiện lỗi: e= dmin-1 Khả năng sửa lỗi: t=(dmin –1 )/2 16 November 2010 44 Mã xoắn ‹Quá trình tạo ra n phần tử đầu ra của bộ mã hoá phụ thuộc vào k bit đầu vào và K-1 tập hợp k bit đầu vào trước đó. 16 November 2010 45 Ví dụ về bộ mã xoắn tốc độ ½, K=3 16 November 2010 46 Xác định đầu ra theo trạng thái thanh ghi chuỗi đầu vào m = 101 chuỗi đầu ra u = 11 10 00 10 11 Khả năng sửa lỗi: t=(df-1)/2 16 November 2010 47 Xác định đầu ra theo đa thức sinh 16 November 2010 48 Xác định đầu ra theo biểu đồ trạng thái chuỗi đầu vào m = 101 chuỗi đầu ra u = 11 10 00 10 11 01 16 November 2010 49 Xác định đầu ra theo sơ đồ cây chuỗi đầu vào m = 110 11 chuỗi đầu ra u = 11 01 01 00 01 16 November 2010 50 Xác định đầu ra theo biểu đồ lưới chuỗi đầu vào m = 101 chuỗi đầu ra u = 11 10 00 10 11 16 November 2010 51 Mã Reed Solomon • 0 < k< n < 2m + 2 • (n,k) = (2m – 1, 2m –1-2t). • Khả năng sửa lỗi t = (n-k)/2 • Khoảng cách nhỏ nhất dmin= n -k + 1 ‹Mã Reed Solomon (R-S) là mã vòng không nhị phân với symbol được tạo bởi chuỗi m bit, m nguyên và m>2). ‹R-S (n,k): ‹Ví dụ với R-S (255,247): n = 255, k = 247 -> m=8 t = 4 16 November 2010 52 Trường Galois – Galois Fields ‹ Trường GF(2m) được sử dụng để cấu trúc nên mã R-S ‹Trong đó: 16 November 2010 53 Trường GF(23) GF(23) = GF(8) = 16 November 2010 54 Bảng cộng và nhân trong GF(8) BẢNG CỘNG BẢNG NHÂN 16 November 2010 55 Mã hoá RS Ví dụ: (n,k)= (7,3) -> 2t = n-k =4 16 November 2010 56 Mã hoá RS (7,3) Ví dụ: m = 010110111 16 November 2010 57 Mã hoá RS (7,3) 16 November 2010 58 Kỹ thuật đan xen 16 November 2010 59 Kỹ thuật đa truy nhập ‹ Đa truy nhập dự đoán sóng mang CSMA (Carrier Sense Multiple Access) ‹ Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA (Frequence Division Multiple Access) ‹ Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA (Time Division Multiple Access) ‹ Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple Access) ‹ Đa truy nhập phân chia theo không gian SDMA (Space Division Multiple Access) ‹ Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA (Orthogonal Frequancy Multiple Access) ‹ Đa truy nhập phân chia theo đan xen IDMA (Interleave Division Multiple Access) 16 November 2010 60 FDMA + Mỗi kênh được cấp phát một tần số cố định. + Độ rộng băng tần cấp phát cho hệ thống B MHz được chia thành n băng tần con, mỗi băng tần con được ấn định cho một kênh riêng có độ rộng băng tần là B/n MHz. + Các máy vô tuyến đầu cuối phát liên tục một số sóng mang đồng thời trên các tần số khác nhau. Máy thu đường xuống hoặc đường lên chọn sóng mang cần thiết theo tần số phù hợp. 16 November 2010 61 TDMA + Cho phép nhiều người dùng truy nhập vào cùng một kênh tần số mà không bị kẹt bằng cách định vị những rãnh thời gian duy nhất cho mỗi người dùng trong mỗi kênh. + TDMA thường được sử dụng trong các hệ thống thông tin di động GSM hay các hệ thống thông tin vệ tinh. 16 November 2010 62 CDMA + Là phương thức đa truy nhập mà ở đó mỗi kênh được cung cấp một cặp tần số và một mã duy nhất. + Phương thức này dựa trên nguyên lý trải phổ. Máy thu đồng thời các sóng mang cùng tần số và phân tách chúng bằng cách giải mã các sóng mang này theo mã mà chúng được phát. + Do mỗi kênh hay nguồn phát có một mã riêng nên máy thu có thể phân biệt được sóng mang thậm chí tất cả các sóng mang đồng thời chiếm một tần số. 16 November 2010 63 SDMA + Năng lượng sóng mang của các kênh hay các nguồn phát khác nhau được phân bố hợp lý trong không gian để chúng không gây nhiễu cho nhau. + Vì các kênh hay các nguồn phát chỉ sử dụng không gian được quy định trước nên máy thu có thể thu được sóng mang của nguồn phát cần thu thậm chí khi tất cả các sóng mang khác đồng thời phát và phát trong cùng một băng tần. + SDMA được sử dụng ở tất cả các hệ thống thông tin vô tuyến tổ ong. 16 November 2010 64 OFDMA + Mỗi người sử dụng được cấp phát một số sóng mang con (kênh tần số) trong tổng số sóng mang con khả dụng của hệ thống. + Các sóng mang con trực giao với nhau nên mật độ phổ công suất của các kênh sóng mang con này có thể chồng lấn lên nhau mà không gây nhiễu cho nhau. + Chính vì vậy ta không cần có các đoạn băng bảo vệ giữa các kênh (hay nói chính xác hơn chỉ cần các đoạn băng bảo về khá hẹp) và nhờ đó tăng được dung lượng hệ thống OFDMA so với FDMA. 16 November 2010 65 IDMA + Là 1 kĩ thuật mới, hiện vẫn còn trong gian đoạn nghiên cứu. + Là kĩ thuật dựa vào các đan xen khác nhau để tách những người sử dụng khác nhau trong 1 hệ thống truyền thông trải phổ đa người dùng. + Điều kiện cho IDMA được thực thi thành công là máy phát và thu chấp nhận đan xen giống nhau. + Tiêu chuẩn để thiết kế đan xen trong IDMA là: - Các đan xen phải thật dễ xác định và dễ tạo ra. - Các đan xen không “xung đột”. 16 November 2010 66 CSMA Là phương thức truy nhập mà trong đó các trạm lắng nghe sóng mang trên đường truyền và phản ứng theo nó được gọi là các “Đa truy nhập dự đoán sóng mang” – CSMA 16 November 2010 67 Bảo mật ‹Mã hoá ‹Xác thực ‹Điều khiển truy nhập 16 November 2010 68 Bài tập chương 2 (1) Vẽ cấu trúc bộ mã xoắn K=3, tốc độ 1/2 với Cho đầu vào m = 1011, xác định đầu ra u theo các cách khác nhau 16 November 2010 69 Bài tập chương 2 (2) Vẽ cấu trúc bộ mã xoắn K=3, tốc độ 1/3 với Cho đầu vào m = 1011, xác định đầu ra u theo các cách khác nhau 16 November 2010 70 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ‹ Nội dung chương 2 đã giới thiệu sơ lược những kiến thức chung nhất của các kỹ thuật nền tảng, thường được sử dụng trong các công nghệ truy nhập. ‹ Những kiến thức này sẽ là tiền đề cho những tìm hiểu sâu hơn về các công nghệ truy nhập sẽ được tìm hiểu trong các chương sau.