Tr?m chuy?n ti?p th�ng minh trong th�ng tin v� tuy?n

I. Gi?i thi?u chung

D� ch?a ch�nh th?c ???c chu?n h�a nh?ng trong chu?n di ??ng th? h? 4G, t?c ?? truy?n d?n d? li?u t?i giao di?n v� tuy?n ???c mong ??i l� g?p 10 l?n so v?i t?c ?? c?a h? th?ng 3G hi?n nay. ?? ?�p ?ng ???c y�u c?u v? t?c ?? truy?n d?n cao th� m?t trong nh?ng gi?i ph�p l� d�ng c�c ch�m t�n hi?u ?i?u ch? t?c ?? cao [6]. V� d? c�c ch�m t�n hi?u ?i?u ch? 16-QAM ?� ???c ?? xu?t s? d?ng trong c�c ti�u chu?n 3G ? c? 3GPP v� 3GPP2, trong chu?n di ??ng WiMAX, ch�m t�n hi?u ?i?u ch? 64-QAM c?ng ???c s? d?ng v?i m?c ?�ch cung c?p d?ch v? v� tuy?n b?ng r?ng. Tuy nhi�n, n?u duy tr� m?c c�ng su?t ph�t ngang b?ng v?i c�ng su?t s? d?ng ? nh?ng ch�m t�n hi?u m?t ?? th?p th� kho?ng c�ch c?c ti?u gi?a hai ?i?m t�n hi?u tr�n ch�m t�n hi?u s? gi?m (H�nh 1). ?i?u ?� ??ng ngh?a v?i vi?c t? l? l?i k� hi?u s? t?ng l�n hay n�i kh�c ?i ?? ??m b?o ch?t l??ng d?ch v? (BER), c�c m�y ph�t ph?i t?ng c�ng su?t. Vi?c t?ng c�ng su?t trong m?ng th�ng tin di ??ng s? kh� kh?n ??i v?i m�y ??u cu?i v� tuy?n v� c�c m�y ??u cu?i v� tuy?n nh?: cell phone, PDA s? d?ng pin l�m ngu?n nu�i, c�ng su?t ph�t t?ng s? r�t ng?n th?i gian s? d?ng pin c?a nh?ng thi?t b? n�y [1].



M?t kh�c, c�c d?i t?n s? nh? 850, 900, 1800, 1900 MHz ho?c th?m ch� d?i t?n 2 GHz ?� ???c c�c m?ng di ??ng GSM, WCDMA, cdma2000 s? d?ng. Do ?�, ch?c ch?n r?ng d?i t?n s? ph�n b? cho 4G s? n?m b�n tr�n d?i 2 GHz c?a h? th?ng 3G hi?n nay [1]. Suy hao truy?n d?n trong ?i?u ki?n che ch?n ? d?i t?n n�y l� r?t l?n. ?�y c?ng l� m?t l� do d?n ??n vi?c t?ng c�ng su?t ph�t n?u nh? v�ng ph? s�ng v?n ph?i ???c duy tr�.

H�nh 1. S? thay ??i kho?ng c�ch c?c ti?u c?a c�c ch�m t�n hi?u ?i?u ch? m?t ?? cao

?? gi?i quy?t hai kh� kh?n tr�n th�ng th??ng ng??i ta d�ng gi?i ph�p thu nh? k�ch th??c cell v� t?ng m?t ?? c�c tr?m thu ph�t g?c nh? ? H�nh 2(a). Tuy v?y, nh??c ?i?m c?a gi?i ph�p n�y l� [1]:



- Ph?i cung c?p th�m c�c ???ng truy?n d?n (th??ng l� c�c lu?ng E1) t? c�c tr?m BTS m?i ??n trung t�m ?i?u khi?n tr?m g?c BSC. Nh?ng, tr�n th?c t? kh�ng ph?i l�c n�o c�c lu?ng truy?n d?n E1 c?ng s?n c� ??i v?i t?t c? c�c nh� khai th�c m?ng di ??ng.



- C?n ph?i t? ch?c l?i m?ng l??i nh?: ?n ??nh l?i c�c t?n s? v� tuy?n cho t?ng tr?m thu ph�t g?c v� d?ch chuy?n c�c ?i?m ??t tr?m thu ph�t g?c.



- Cung c?p th�m c�c t?n s? v� tuy?n v� nhi?u tr?m thu ph�t g?c m?i ?� ???c ??a v�o. ?i?u n�y c� th? ch?a kh� kh?n ??i v?i m?t nh� khai th�c m?ng ch?a ph�t tri?n. Nh?ng, ??i v?i nh?ng nh� khai th�c m?ng ?� s? d?ng g?n h?t c�c t?n s? c?p ph�p th� vi?c th�m t?n s? v� tuy?n m?i l� r?t kh� kh?n.



- Ph?i thu� v� x�y d?ng c�c tr?m thu ph�t m?i c?ng g�y n�n nh?ng t?n k�m nh?t ??nh trong vi?c tri?n khai h? th?ng v� trong m?t khu v?c vi?c ch?n ???c m?t ??a ?i?m t?i ?u ?? ??t tr?m g?c l� r?t kh� kh?n. ??c bi?t l� trong t�nh tr?ng c� nhi?u nh� khai th�c c�ng ho?t ??ng.



Nh?ng nh??c ?i?m tr�n d?n ??n gi� th�nh c?a gi?i ph�p n�y r?t l?n. ??i v?i nh?ng nh� khai th�c m?ng ?� ph�t tri?n ??n m?c ?? b�o h�a (s? thu� bao kh�ng th? t?ng v?t) th� nh?ng t?n k�m trong vi?c tri?n khai h? th?ng nh? th? s? l�m gi?m t�nh c?nh tranh, v� c??c ph� tr�n m?t ??n v? bit th�ng tin t?ng cao.



G?n ?�y, ng??i ta ??a ra m?t gi?i ph�p ?? kh?c ph?c nh??c ?i?m c?a gi?i ph�p tr�n m� v?n duy tr� ???c ch?t l??ng d?ch v?, c?ng nh? th?i gian s? d?ng pin cho c�c m�y ??u cu?i di ??ng [1]. ?� l� gi?i ph�p s? d?ng c�c tr?m chuy?n ti?p (H�nh 2(b)). ??i v?i gi?i ph�p s? d?ng c�c tr?m chuy?n ti?p th� kh�ng c?n thay ??i k�ch th??c cell, kh�ng c?n quy ho?ch l?i m?ng c?ng nh? cung c?p th�m c�c ???ng truy?n d?n E1 nh? ?� n�i ? tr�n. H?n th? n?a, c�c tr?m chuy?n ti?p c� th? ???c thi?t k? ?? ho?t ??ng ? d?i t?n kh�ng c?n c?p ph�p v� c�c tr?m chuy?n ti?p kh�ng c?n thi?t ph?i ??t ? nh?ng v? tr� qu� cao. Nh?ng ?u ?i?m n�y l�m cho chi ph� c?a gi?i ph�p d�ng c�c tr?m chuy?n ti?p gi?m ?i ?�ng k? v� th?i gian tri?n khai c?ng ???c r�t ng?n.

H�nh 2. (a) Gi?i ph�p thu nh? cell v� d�ng nhi?u BTS; (b): Gi?i ph�p d�ng tr?m chuy?n ti?p

M?c d� c�c tr?m chuy?n ti?p ?� ???c s? d?ng ph? bi?n trong c�c h? th?ng truy?n d?n vi ba c?ng nh? c�c h? th?ng truy?n d?n s? kh�c. Tuy nhi�n, c�c tr?m chuy?n ti?p n�y ch? c� ch?c n?ng thu nh?n t�n hi?u t? ph�a ph�t sau ?� ho?c l� khu?ch ??i t�n hi?u r?i chuy?n ti?p ??n ph�a thu ho?c l� gi?i m� r?i m?i chuy?n ti?p th�ng tin ??n ?�ch. Nh?ng tr?m chuy?n ti?p nh? v?y ho�n to�n ph� h?p v?i m�i tr??ng truy?n d?n v� tuy?n trong t?m nh�n th?ng (LOS) ?? t?ng c? ly truy?n d?n c?a c�c tuy?n truy?n d?n v� tuy?n s?. Nh?ng, trong tr??ng h?p c?a c�c m?ng th�ng tin v� tuy?n di ??ng m� ? ?� truy?n d?n ?a ???ng (multipath) l� ph? bi?n th� ch?c n?ng c?a tr?m chuy?n ti?p nh? v?y s? kh�ng l?i d?ng ???c ??c t�nh qu?ng b� c?a s�ng v� tuy?n c?ng nh? l?i d?ng ??c t�nh thay ??i c?a k�nh fading. V� th?, kh�i ni?m tr?m chuy?n ti?p th�ng minh ???c ??a ra ?? �p d?ng cho c�c m?ng v� tuy?n di ??ng t? b�o.



II. Tr?m chuy?n ti?p th�ng minh



Tr?m chuy?n ti?p th�ng minh kh�ng ch? l� gi?i m� v� chuy?n ti?p (ho?c khu?ch ??i v� chuy?n ti?p) th�ng tin nh?n ???c t? ph�a ph�t nh? c�c tr?m chuy?n ti?p th�ng th??ng, m� n� c�n c� ch?c n?ng x? l� t�n hi?u thu ???c tr??c khi chuy?n ??n ?�ch. M?c ?�ch ch�nh c?a vi?c x? l� t�n hi?u t?i c�c tr?m chuy?n ti?p th�ng minh n�y l� ?? l?i d?ng t?i ?a ??c t�nh qu?ng b� c?a s�ng v� tuy?n v� s? thay ??i c?a k�nh truy?n d?n fading.

H�nh 3. M� h�nh truy?n d?n d�ng tr?m chuy?n ti?p th�ng minh

Giao th?c truy?n d?n th�ng tin trong m?ng th�ng tin di ??ng t? b�o c� s? d?ng tr?m chuy?n ti?p th�ng minh ???c minh h?a ? H�nh 3. Th�ng tin c?a c�c m�y ??u cu?i ???c ph�t qu?ng b� kh�ng ch? ??n tr?m chuy?n ti?p m� c�n ??n v?i tr?m thu ph�t g?c. Khi nh?n ???c t�n hi?u thu n�y, tr?m thu ph�t g?c s? kh�ng gi?i m� t�n hi?u ngay m� ch? t�n hi?u ??n t? tr?m chuy?n ti?p. ??i v?i tr?m chuy?n ti?p, ngo�i vi?c gi?i m� th�ng tin c?a c�c m�y ??u cu?i, tr?m chuy?n ti?p th�ng minh s? th?c hi?n x? l� t�n hi?u ?? sao cho th�ng tin c?a m?i ng??i d�ng ??n ?�ch b?ng nhi?u ???ng truy?n d?n kh�c nhau. Khi tr?m g?c nh?n ???c t�n hi?u t? tr?m chuy?n ti?p, l�c n�y tr?m g?c s? k?t h?p t�n hi?u thu tr?c ti?p t? c�c m�y ??u cu?i tr??c ?� v� t�n hi?u thu t? tr?m chuy?n ti?p ?? th?c hi?n gi?i m� t�n hi?u g?c.



Giao th?c truy?n d?n ? tr�n cho th?y, th�ng tin c?a m?i ng??i s? d?ng s? ???c gi?i m� d?a tr�n ba ???ng truy?n d?n ??c l?p v?i nhau. Hay n�i kh�c ?i, ?? l?i ph�n t?p kh�ng gian ?� t?ng t? 1 (??i v?i c�c tr?m chuy?n ti?p th�ng th??ng) l�n 3 (??i v?i tr?m chuy?n ti?p th�ng minh). Nh? ?� ch?ng minh, n?u ?? l?i ph�n t?p kh�ng gian t?ng l�n th� ch?t l??ng t�n hi?u s? ???c c?i thi?n [5].







III. X? l� t�n hi?u trong tr?m chuy?n ti?p th�ng minh c?a h? th?ng s? d?ng m� turbo



M� turbo ???c l?a ch?n ?? nghi�n c?u trong c�c h? th?ng d�ng tr?m chuy?n ti?p th�ng minh v� g?n ?�y lo?i m� n�y ???c ?? xu?t s? d?ng trong h?u h?t c�c chu?n di ??ng m?i nh? W-CDMA (HSPA), cdma2000 1x EV-DO (Rev A, B, C) hay Mobile WiMAX nh?m n�ng cao ch?t l??ng truy?n d?n t�n hi?u trong m�i tr??ng v� tuy?n h?. H?n th? n?a, c?u tr�c c? b?n c?a m� turbo g?m hai b? t?o m� th�nh ph?n, [4], do ?� m� turbo r?t ph� h?p ??i v?i giao th?c truy?n d?n nh? ?� tr�nh b�y ? tr�n. X? l� t�n hi?u trong h? th?ng c� s? d?ng tr?m chuy?n ti?p th�ng minh k?t h?p v?i m� turbo ???c m� t? tr�n H�nh 4:

H�nh 4. Tr?m chuy?n ti?p th�ng minh trong h? th?ng s? d?ng m� Turbo

Th�ng tin c?a m?i m�y ??u cu?i tr??c h?t ???c ??a qua c�c b? m� h�a quy h?i h? th?ng (RSC) ?? t?o ra c�c bit h? th?ng v� bit ch?n l?. Sau ?�, nh?ng bit ?� ???c m� h�a n�y ???c �nh x? l�n c�c ?i?m t�n hi?u tr�n ch�m sao t�n hi?u (H�nh 1) tr??c khi ch�ng ???c ph�t ??n tr?m thu ph�t g?c v� tr?m chuy?n ti?p th�ng minh (H�nh 4). T?i tr?m chuy?n ti?p th�ng minh, ?? kh�i ph?c l?i th�ng tin ng??i d�ng, c�c b? gi?i m� Viterbi d?a tr�n c?u tr�c l??i c?a b? t?o m� quy h?i ???c s? d?ng. Sau ?� th�ng tin c?a c�c ng??i d�ng ???c gh�p xen k? v�o nhau tr??c khi ??a ??n b? gh�p xen (interleaver) v� b? m� h�a quy h?i h? th?ng ?? t?o ra lu?ng bit ch?n l? th? 2 cho c�c ng??i d�ng. Cu?i c�ng th�ng tin c?a c�c ng??i d�ng s? ???c chuy?n ti?p ??n tr?m g?c.



Vi?c gh�p xen k? c�c bit th�ng tin c?a ng??i d�ng ? tr?m chuy?n ti?p th�ng minh nh?m m?c ?�ch t?o s? li�n k?t gi?a th�ng tin c?a c�c ng??i d�ng v?i nhau ?? t?ng ?? l?i ph�n t?p kh�ng gian [2]. V� d?, ?? gi?i m� th�ng tin c?a ng??i d�ng th? nh?t (MS1 H�nh 3), tr?m thu ph�t g?c ph?i s? d?ng t�n hi?u thu t? ch�nh m�y ??u cu?i n�y v� t�n hi?u thu t? tr?m chuy?n ti?p. Tuy nhi�n, t�n hi?u thu t? tr?m chuy?n ti?p kh�ng ch? mang th�ng tin c?a m�y ??u cu?i MS1 m� c�n mang th�ng tin c?a m�y ??u cu?i MS2. Do ?�, th�ng tin c?a m�y ??u cu?i MS2 c?ng ph?i ???c tr?m g?c s? d?ng ?? ph?c v? vi?c gi?i m� th�ng tin c?a m�y ??u cu?i MS1. ?i?u n�y ho�n to�n t??ng t? cho vi?c gi?i m� t�n hi?u c?a m�y ??u cu?i MS2. Nh? v?y, th�ng qua vi?c x? l� t�n hi?u ? tr?m chuy?n ti?p th�ng minh, t�n hi?u c?a m?i m�y ??u cu?i ???c gi?i m� d?a tr�n ba ???ng truy?n d?n ??c l?p nhau. N?u m?t trong ba ???ng truy?n d?n b? fading th� c�c ???ng c�n l?i c� th? c� m?c t�n hi?u thu ?? t?t ?? tr?m g?c c� th? kh�i ph?c l?i th�ng tin g?c. Do ?� ch?t l??ng truy?n d?n c?a h? th?ng v� tuy?n d�ng tr?m chuy?n ti?p th�ng minh ???c c?i thi?n ?�ng k?.



IV. K?t lu?n



H�nh 5 cho th?y, so v?i c�c h? th?ng kh�ng d�ng tr?m chuy?n ti?p th� tr?m chuy?n ti?p th�ng minh c� th? ti?t ki?m ???c ??n 9 dB c�ng su?t ph�t. Trong ?�, 4 dB ??t ???c nh? s? d?ng t�nh ch?t qu?ng b� c?a s�ng v� tuy?n [1], 5 dB c� ???c do s? d?ng c�c k? thu?t x? l� t�n hi?u ? tr?m chuy?n ti?p th�ng minh nh? gh�p xen k? v� ph�t l?p [2][3]. M?c ti?t ki?m c�ng su?t ?� s? gi�p cho vi?c tri?n khai c�c d?ch v? truy?n d?n kh�ng d�y b?ng r?ng trong t??ng l?i ???c thu?n ti?n v� kh? thi.

H�nh 5. Hi?u n?ng c?a h? th?ng v� tuy?n c� s? d?ng tr?m chuy?n ti?p th�ng minh

(T.T)

Submit Article :- Digg + Technorati + del.icio.us + Stumbleupon + Reddit + BlinkList + Furl + Yahoo+ Blogmarks + Ekstreme Socializer

|