Hệ thống không dây (SISO, SIMO, MISO, MIMO)

Các hệ thống thông tin không dây có thể được phân loại thành 4 hệ thống cơ bản là SISO, SIMO, MISO và MIMO

Hệ thống SISO
Hệ thống SISO là hệ thống thông tin không dây truyền thống chỉ sử dụng một anten phát và một anten  thu. Máy phát và máy thu chỉ có một bộ cao tần và một bộ điều chế/giải điều chế. Hệ thống SISO thường được dùng trong phát thanh và phát hình, và các kỹ thuật truyền dẫn vô tuyến cá nhân như Wifi hay Bluetooth. Dung lượng hệ thống phụ thuộc vào tỷ số tín hiệu trên nhiễu được xác định bởi công thức Shanon

    C=log2 (1+SNR) bit/s/Hz 


Hệ thống SIMO
Nhằm cải thiện chất lượng hệ thống, một phía sử dụng một anten, phía còn lại sử dụng đa anten. Hệ thống sử dụng một anten phát và nhiều anten thu được gọi là hệ thống SIMO. Trong hệ thống này máy thu có thể lựa chọn hoặc kết hợp tín hiệu từ các anten thu nhằm tối đa tỷ số tín hiệu trên nhiễu thông qua các giải thuật beamforming hoặc MMRC (Maximal-Ratio Receive Combining). Khi máy thu biết thông tin kênh truyền, dung lượng hệ thống tăng theo hàm logarit của số anten thu, có thể xấp xỉ theo biểu thức sau

    C=log2 (1+N.SNR) bit/s/Hz


Hệ thống MISO
Hệ thống sử dụng nhiều anten phát và một anten thu được gọi là hệ thống MISO. Hệ thống này có thể cung cấp phân tập phát thông qua kỹ thuật Alamouti từ đó cải thiện chất lượng tín  hiệu hoặc sử dụng Beamforming để tăng hiệu suất phát và vùng bao phủ. Khi máy phát biết được thông tin kênh truyền, dung lượng hệ thống tăng theo hàm Log của số anten phát và có thể được xác định gần đúng theo biểu thức sau

    C=log2 (1+N.SNR) bit/s/Hz


Hệ thống MIMO
Hệ thống MIMO là hệ thống sử dụng đa anten tại cả nơi phát và nơi thu. Hệ thống có thể cung cấp phân tập phát nhờ vào đa anten phát, cung cấp phân tập thu nhờ vào đa anten thu nhằm tăng chất lượng hệ thống hoặc thực hiện Beamforming tại nơi phát và nơi thu để tăng hiệu suất sử dụng công suất, triệt can nhiễu. Ngoài ra dung lượng hệ thống có thể được cải thiện đáng kể nhờ vào độ lợi ghép kênh cung cấp bởi kỹ mã hoá thuật không gian-thời gian như V-BLAST. Khi thông tin kênh truyền được biết tại cả nơi phát và thu, hệ thống có thể cung cấp độ phân tập cực đại và độ lợi ghép kênh cực đại, dung lượng hệ thống trong trường hợp đạt được phân tập cực đại có thể xác định theo biểu thức sau

    C= log2 (1+NT.NR.SNR) bit/s/Hz

Dung lượng hệ thống trong trường hợp đạt được độ lợi ghép kênh cực đại có thể xác định theo biểu thức sau

    C=min(NT,NR).log2(1+SNR) bit/s/Hz

Chú thích: log2 (X)  là log cơ số 2 của X.

Reference
Ta-Sung Lee, Department of Communication Engineering National Chiao Tung University, bài giảng “MIMO Techniques for Wireless Communications”, 2006

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

Nhìn trên cũng có thể thấy luôn vì sao mimo anten thường là 2x2 4x4 đơn giản vì :

C=min(NT,NR).log2(1+SNR) bit/s/Hz

dù 2x4 2x8 thì khi chọn min (2,4) =2 (giá trị nhỏ nhất trong 2 số) ; min(2,8) =2 , tác dụng không hơn gì 2x2, nên để tối ưu nhất thì để 2 bên bằng nhau.

Read more »

Hệ thống truyền dẫn số

Sau khái niệm hệ thống thông tin số
thì thày Bình dạy tiếp bài Hệ thống truyền dẫn số

Định nghĩa : Đây là một hệ thống mà chỉ truyền tín hiệu, tập hợp các tín hiệu môi trường truyền nhằm truyền tín hiệu số từ nơi này đến nơi khác.

Sơ đồ khối :
Từ đầu ra format phát đến đầu vào format thu.

Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản :
- Tính nhanh chóng : C [b/s], Rmax ~ W
còn thường so sánh các hệ thống khác nhau theo BL (b/s - km).
Cáp đồng trục ~ 100 Mbps.km
viba  ~ vài trăm Mbps.km
Sợi quang ~ 100.000 Gbps.km
- Tính chính xác :
về mức BER
về thời gian : jitter nhớ không nhầm là độ trôi thời gian (nếu không trôi thì đã không cần hệ thống đồng bộ).

Dịch vụ             BER               jitter
voice              <= 10^-6          không ngặt  ( <= tức là nhỏ hơn hoặc bằng, học lập trình c thì biết)
telex               <= 10^-3          không ngặt
video              <= 10^-6          rất ngặt nghèo
data                <= 10^-9 - 10^-11    rất ngặt nghèo

Theo mình thì cái quan trọng nhất trong bài này lại là mấy dẫn chứng về tốc độ và tỉ lệ lỗi, jitter.
tốc độ cho biết khả năng truyền của các kênh truyền khác nhau còn bảng cuối thì cho chúng ta biết rằng không có kênh truyền nào không lỗi.
Trước đây mình, và chắc là cũng nhiều người nghĩ rằng kênh truyền thì truyền tin đến đích, nghiễm nhiên nghĩ rằng tin đó không bao giờ có lỗi thế mà lúc giảng viễn thông các thày giảng về lỗi đầy ra, nếu 10^-3 thế kia thì truyền tin 100kb (10^5 byte - 8.10^5 bit) thì trung bình lỗi 8.100 bit à, thế thì truyền file tí ti cũng lỗi à. Về sau thì mình hiểu là với kênh truyền dạng text (ký tự) thì việc 100 ký tự sai 1 cũng không ảnh hưởng mấy, như sai lỗi chính tả thôi, với kênh truyền data (internet hiện nay) thì yêu cầu lớn hơn rất nhiều, cũng có thể là lớn hơn cả cái 10^-11 kia (với yêu cầu hiện nay). Ngoài ra nếu ai đã từng cắm máy down phim, down soft thì cũng hiểu là thỉnh thoảng file bị lỗi cũng là chuyện bình thường, nên file cỡ vài gb người ta hay cắt file, check md5, chèn repair 5% cho file rar (tự khôi phục lỗi) hoặc down bằng torrent (cắt file ra nhiều phần,auto check và tự động download phần lỗi lại).
Trên thực tế theo thày Trần Xuân Nam (dạy mình mạng không dây và mạng viễn thông) thì tỉ lệ lỗi trong truyền không dây là 10^-2 đến 10^-4 (thế này mà down file,lướt web thì chết), tuy nhiên nên nhớ là các gói tin còn có chèn thông tin kiểm tra lỗi, tự động truyền lại và nhiều giải pháp khác để đẩy mức BER về mức cho phép, việc dùng torrent như là 1 kiểu check thêm lần nữa và đẩy mức lỗi đến mức mười mũ trừ mấy chục hoặc mấy trăm.
Lưu ý là dù check lỗi nhưng tỉ lệ check không bao giờ là 100%, trước tớ từng đọc được 1 bài viết về 2 file dos hiển thị 2 nội dung khác nhau nhưng mã kiểm tra md5 lại so trùng nhau. Nói chung là dù can thiệp thế nào, kênh truyền cũng không bao giờ là hoàn hảo, check lại nhiều lần với các kiểu check khác nhau hay giải pháp phức tạp hơn thì sẽ đẩy tỉ lệ lỗi đến siêu nhỏ nhưng tốn tài nguyên, trễ ... Người ta cần cân đối và đặt ra 1 ngưỡng, kênh truyền thỏa mãn thì cho vào sử dụng.

Read more »