Lý thuyết truyền thông không dây

Q:
Tại sao trong hệ thống OFDM lại dùng ở khâu truyền IFFT, sao không dùng FFT trước, tớ đọc trong phần topic DVB nhưng chưa thấy giải thích nào rõ ràng cả.
A:. Tại sao trong OFDM người ta lại thực hiện IFFT ở máy phát và FFT ở máy thu. Như bài viết của bác tèo đã phân tích, nhắm sử dụng hiệu quả phổ tần để truyền thông vô tuyến tốc độc cao, luồng dữ liệu ban đầu được biến đổi nối tiếp song song để truyền đi trên nhiều sóng mang khác nhau. Các sóng mang này phải thoả mãn phải trực giao để tránh nhiễu. Các tín hiệu điều chế trên nhiều sóng mang trực giao. Tổng của tấtt cả các tín hiệu điều chế trên các sóng mang trực giao có biểu diễn toán học là biến đổi IFFT, chính vì vậy mà người ta thực hiện IFFT ở phía phát và tất nhiên qua trình người lại ở máy thu sẽ là FFT.
Q:Tớ đọc thì thấy các hệ thống mạng không dây người ta dùng các channel chỉ khoảng dưới 30MHz, tại sao băng tần càng rộng thì càng không thể truyền xa, có phải do fadinh không
A: Câu hỏi này tớ chẳng hiểu lắm nhưng theo tôi dùng băng tần rộng để truyền được tốc độ thông tin lớn. Điều này đuwọc thể hiện qua công thức của shanon về mối quan hệ giữa dung lượng kênh và băng thông cũng như SNR. Truyền xa hay gần thì người ta quan tam đến tần số sóng mang được sử dụng. ví dụ suy hao trong LOS là L=4*pi*d/lambda, trong đó lambda=c/f. Như vậy suy hao truyền dẫn sóng điển từ trong trường hợp LOS tỷ thuận với tần số sóng mang su dụng. Vì lý do này mà trong hệ thống thông tin vệ tinh, người ta thường dùng tần số cao cho hướng lên, và tần số thấp cho hướng suống (từ vệ tinh suóng trạm mặt đất). Vì năng lượng trên trạm vệ tinh luôn là vấn đề ảnh hưởng rất nhiều đến giá thành của hệ thống. Cũng hoàn toàn tường tự như lý giải ở trên, trong thông tin di động các máy di động được phát ở tần sồ thấp và các trạm BTS phát ở tần số cao, mục đích này cũng là để pin của máy di động dùng được lâu hơn.
Q:Tại sao điều chế BPSK được coi là robust hơn điều chế QAM, công suất phát các tín hiệu BPSK và QAM khác nhau thế nào
A: Như nhiều người đã phân tích ở trên, BPSK được ưa dùng trong các hệ thống truyền dẫn vệ tinh hay CDMA truoc day vì phương pháp điều chế đơn giản, hơn nữa phương pháp điều chế này có đặc điểm là biên độ tín hiệu điều chế không thay đổi chỉ có pha thay dổi do vậy pp điều chế này không bị ảnh hưởng bởi méo phi tuyến do dùng các bộ khuyếch đại công suất lớn HPA. Còn QAM là phương pháo điều chế kết hợp giữa biên độ và pha do đó có sự ảnh hưởng bởi méo phi tuyến do các bộ khuyếch đại gây ra. Tuy nhiên, khi yêu cầu truyền dẫn tốc độ cao, gần đây nhất là các nhà nghiên cứu nói đến là hệ thống 4G, hệ thống này có thể đáp ứng tốc độ truyền dẫn 100 Mbps-1 Gbps. Đòi hỏi phả có một phương pháp điều chế nhiều mức (M-ary). Theo lý thuyết khi điều chế nhiều hơn 4 mức thì M- PSK không tôt hơn M-QAM. mà ngược lại. Hơn nữa khi điều chế nhiều mực, đối với M-QAM chúng ta có thể thay đổi hình dạng chùm tín hiệu QAM để có thể sử dụng hiệu quả năng lượng. Ngay như trong hệ thống vệ tinh, các phương pháp điều chế thường dùng trước đây là BPSK, QPSK, DQPSK.. nhưng có một vài hệ thống họ đã đưa vào phương pháp điều chế 256-QAM để có thể cung cấp tốc độ truyền dẫn số liệu cỡ 45Mbps. Trong tương lai OFDM và M-QAM là swj lựa chọn trong truyên thong vô tuyến tốc độ cao.

Nguyên lý (lý thuyết ) giới hạn trung tâm

Điểm căn bản của định lý này là: tổng một số vô hạn các biến ngẫu nhiên có hàm phân bố xác suất là Gaussian (hàm phân bố chuẩn (Normal distribution), hay còn gọi là hàm phân bố hình chuông). Một biến ngẫu nhiên x có hàm phân bố Gaussian thì hàm phân bố này có dạng

P(x) = ( 1/căn(2* pi * var) ) * exp( - (x - xtb )^2 / (2*var) )

Trong đó: xtb = E{ x } (trung bình thống kê của x --hay có một số tài liệu viết là kỳ vọng toán học của x), var = E{ (x-xtb)^2 } (cái này ko biết tiếng Việt gọi là Phương Sai?? ), với
E{ x } = tích_phân_của x*P(x)dx, tích phân này lấy trong toàn miền giá trị của x.

Bây giờ nói về định lý: giả sử ta có một tổng của N biến ngẫu nhiên độc lập với nhau

y = x1 + x2 + ... + xN, trong đó biến xi có hàm phân bố xác suất P(xi) có thể P(xi) không phải là Gaussian, nhưng nếu N là vô cùng lớn thì P(y) vẫn là Gaussian với các tham số

E{y} = E{x1} + E{x2} + ... + E{xN}
var{y} = var{x1} + var{x2} + ... + var{xN}

Sở dĩ nó được gọi là giới hạn trung tâm bởi Lim N--> vôcực { P(y) } --> Gaussian

Ghi chú: trong một số tài liệu viết là các biễn ngẫu nhiên xi , 1<= i <= N, phải có cùng hàm phân bố xác suất (không cần là Gaussian), nhưng thực ra không cần phải như vậy. Chúng có hàm phân bố xác suất khác nhau định lý trên vẫn đúng. Chỉ có một yêu cầu là hầu hết các biến ngẫu nhiên xi có hàm phân bố không quá hẹp.

Ứng dụng của định lý giới hạn trung tâm trong viễn thông: một hệ thống viễn thông sẽ chịu sự tác động của vô số các nguồn nhiễu khác nhau trên đường truyền. Mỗi một nhiễu là một biến ngẫu nhiên. Do đó, ở phía thu, ta thấy là trong tín hiệu nhận có một tổng của vô số các nhiễu khác nhau, tổng này có hàm phân bố (theo định lý trên) xác suất là Gaussian, cho nên khi mô phỏng nhiễu của hệ thống viễn thông, ta chỉ cần mô phỏng một nhiễu Gaussian ở phía thu là đủ.