Các phương pháp đa truy nhập trong di động

Các kỹ thuật Đa Truy Cập (Multiple Access Techniques)

Multi-Access: Kĩ thuật cho phép nhiều cặp thu–phát có thể chia sẻ một kênh chung. Cần phân biệt đa truy nhập với ghép kênh
 
Có 3 kỹ thuật đa truy cập phổ biến là FDMA, TDMA và CDMA, ngoài ra còn có 2 kỹ thuật ít phổ biến hơn là OFDMA (còn khá mới) và SDMA.

I/ Đa truy cập theo phân chia tần số FDMA (Frequency Division Multiple Access)



Theo kỹ thật này, mỗi một người sử dụng trong một tế bào (cell) được phân chia một dải tần số (băng tần) nhất định, các băng tần của những người sử dụng khác nhau sẽ không trùng nhau (non-overlap). Người sử dụng gửi và nhận tín hiệu trong băng tần mình được phân chia và tất cả mọi người trong mạng đều gửi/nhận tín hiệu đồng thời. Vì rằng mỗi người sử dụng truyền và nhận tín hiệu trong băng tần của mình cho nên những người sử dụng trong một tế bào (cell) không gây nhiễu cho nhau (lý tưởng). Tuy nhiên, do yêu cầu cần có một số lượng lớn người sử dụng trong mạng, các băng tần sẽ được sử dụng lại ở các tế bào khác. Chình vì vậy có thể có những người sử dụng ở tế bào A gây nhiễu cho một người sử dụng ở tế bào B gần đó do hai người sử dụng này dùng chung một băng tần. Nhiễu này gọi là nhiễu đồng kênh (co-channel interference).


II/ Đa truy cập theo phân chia thời gian TDMA (Time Division Multiple Access)



Trong cách truy cập này, mỗi người sử dụng được phân chia một khoảng thời gian, gọi là khe thời gian (time-slot) nhất định để truyền và nhận thông tin. Trong khe thời gian mà người sử dụng A truyền và nhận tín hiệu thì tất cả mọi người sử dụng khác trong cùng tế bào đó không được truyền và nhận tín hiệu. Như vậy mọi người sử dụng trong cùng một tế bào cũng không gây nhiễu cho nhau (lý tưởng) bởi ở một thời điểm cụ thể chỉ có một người duy nhất truyền và nhận tín hiệu. Tuy nhiên, cùng thời điểm đó cũng có thể có một người sử dụng ở tế bào bên cạnh truyền và nhận tín hiệu cho nên trong cách truy cập này cũng có nhiễu đồng kênh.


III/ Đa truy cập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple Access)



Đây là một cách truy cập khác hẳn hai cách trên. Theo cách này, tất cả mọi người sử dụng trong một tế bào cùng truyền/nhận thông tin một lúc và trên cùng một băng tần số. Do vậy vấn đề nhiễu lẫn nhau giữa những người sử dụng trong cùng một tế bào, giữa những người sử dụng ở các tế bào cạnh nhau (do việc sử dụng lại tần số ở các tế bào cạnh nhau) là một vấn đề lớn nhất trong cách truy cập CDMA này. Để khắc phục vấn đề này, mỗi người sử dụng trong một tế bào sẽ được gán một mã (code) đặc biệt và không có hai người sử dụng nào trong cùng một tế bào có cùng một mã (có nghĩa là mỗi người có một mã riêng biệt). Máy thu sẽ căn cứ vào mã của mỗi người sử dụng để khử bớt (không thể khử hết) nhiễu của những người sử dụng khác trong cùng một tế bào và khôi phục tín hiệu của người đó. Trong kỹ thật này có nhiễu trong tế bào (intra-cell interference) và nhiễu giữa các tế bào (inter-cell interference).


IV/ Đa truy cập theo phân chia tần số trực giao OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)



OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) là một kỹ thuật ghép kênh ra đời từ khá lâu, tương tự như kỹ thuật ghép kênh theo tần số FDM, một băng thông lớn sẽ được chia thành nhiều băng thông nhỏ hơn. Trong FDM giữa các băng thông nhỏ này phải có một khoảng tần số bảo vệ, điều này dẫn tới lãng phí băng thông vô ích do các dải bảo vệ này hoàn toàn không chứa đựng tin tức. OFDM ra đời đã giải quyết vấn đề này, bằng cách sử dụng tập tần số trực giao các băng thông nhỏ này có thể chồng lấn lên nhau, do đó không cần dải bảo vệ, nên sử dụng hiệu quả và tiết kiệm băng thông hơn hẳn FDM. Nhờ ghép kênh theo tần số trực giao và sử dụng khoảng bảo vệ thích hợp OFDM có khả năng truyền thông tốc độ cao, sử dụng băng thông hiệu quả, chống được nhiễu liên sóng mang ICI và chống được fading chọn lọc tần số, chống lại nhiễu ISI và có khả năng cân bằng tín hiệu hiệu quả bằng các bộ Equalizer đơn giản. Trong OFDMA, các user sẽ được phân bổ dữ liệu truyền đi trên các sóng mang phụ của kỹ thuật OFDM.


V/ Đa truy cập phân chia theo không gian SDMA (Space Division Multiple Access)



Kỹ thuật đa truy cập này khác hẳn với 4 kỹ thuật trên. Đó là, tất cả mọi người sử dụng trong cùng một cell đều có thể truyền/nhận tín hiệu một lúc, trên cùng một băng thông và không sử dụng mã như trong CDMA. Như vậy tín hiệu do mọi người sử dụng trong cell và ngoài cell sẽ bị chồng lên nhau (cộng vào nhau). Khử nhiễu do nhiều người sử dụng trong SDMA là một vấn đề vô cùng phức tạp. Phía BS yêu cầu phải có một dãy các ăng-ten lớn (antenna array) để có thể khử nhiễu. Việc khử nhiễu ở phía BS có thể được thực hiện bằng một số kỹ thuật như (a) ước lượng hướng đến của tín hiệu (direction of arrival - DOA) của mỗi người sử dụng để tách tín hiệu của mỗi người sử dụng ra khỏi tín hiệu thu được và (b) dựa vào kỹ thuật khử nhiễu kết hợp với lọc (chẳng hạn khử nhiễu mềm kết hợp với bộ lọc MMSE). Trong kỹ thuật đa truy cập này, BS có sử dụng kỹ thuật beamforming để phát tín hiệu trực tiếp đến người sử dụng.

(+) Kết hợp các kỹ thuật trên đây ta có thể có các hệ thống khác nhau như: TD-CDMA, FD-CDMA, SD-CDMA ...

Nguồn http://www.deeforum.net/forum/index.php?topic=53.0

Khái quát lại thì trong di động để phân chia các kênh, các người dùng (một người dùng có thể dùng nhiều kênh tùy theo nhu cầu tốc độ) thì người ta tìm cách truyền các kênh có sự sai khác nào đó (cái đấy thuộc về quá trình ghép kênh) còn cũng dựa vào cái đấy nhưng máy thu lấy được kênh, tài nguyên mà hệ thống cấp cho mình (mà không nhầm sang thằng khác) thì là vấn đề đa truy cập, tức là một cái để ghép vào, một cái để trích ra ấy.
Bài viết trên đã khái quát các kỹ thuật đa truy nhập / đa truy cập, trong môn các hệ thống thông tin vô tuyến 2 của mình còn được giới thiệu 1 phương pháp đa truy nhập nữa là đa truy nhập phân chia theo phân cực PDM
A (Polarisation division multiple access)

Posted in: Các nguyên tắc và kỹ thuật cơ bản