Tài liệu Tìm hiểu và mô phỏng hệ thống cck

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG  Trần Thị Thu Trang ĐỀ TÀI TÌM HIỂU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CCK LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2006 ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG  Trần Thị Thu Trang ĐỀ TÀI TÌM HIỂU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CCK Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông Mã số:.............. LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS-TSKH. Huỳnh Hữu Tuệ Hà Nội - 2006 MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN 1 LỜI CAM ĐOAN 2 MỤC LỤC 3 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT. 5 DANH MỤC HÌNH VẼ 6 DANH MỤC CÁC BẢNG 8 MỞ ĐẦU 9 CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU MẠNG LAN KHÔNG DÂY (WLAN) 10 1.1 Mạng LAN không dây. 10 1.1.1 Khái niệm mạng LAN không dây 12 1.1.2 Kỹ thuật trải phổ. 12 a, Trải phổ nhảy tần 13 b, Trải phổ chuỗi trực tiếp 15 c, Trải phổ theo thời gian 19 1.1.3 Điều chế OFDM. 19 1.2 Các chuẩn không dây. 21 1.2.1 Chuẩn IEEE 802.11a 22 1.2.2 Chuẩn IEEE 802.11b 24 1.2.3 Chuẩn IEEE 802.11g 24 1.3 Kỹ thuật truyền không dây. 26 1.4 Ƣu điểm của mạng LAN không dây 29 CHƢƠNG 2: MÃ BÙ VÀ ĐIỀU CHẾ MÃ BÙ (CCK). 30 2.1 Mã bù. 30 3 2.1.1 Cơ sở mã bù. 30 2.1.2 Đặc tính tự tƣơng quan 31 2.1.2.1 Mã bù nhị phân 31 2.1.2. Mã bù đa pha 32 2.1.3 Đặc tính tƣơng quan chéo 33 2.2 Điều chế trải phổ. 33 2.2.1 Điều chế BPSK và QPSK 34 2.2.1 Điều chế DBPSK và DQPSK. 39 2.3 Điều chế CCK 42 2.3.1 Thiết bị truyền của điều chế mã bù (CCK). 44 2.3.2 Thiết bị nhận của điều chế mã bù (CCK). 46 2.3.3 Mã hóa và giải mã CCK. 48 CHƢƠNG 3. MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CCK. 57 3.1. Tổng quan. 57 3.2 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS). 58 3.3 Các tốc độ dữ liệu 59 3.3.1 Tốc độ 1 Mbps 59 3.3.2 Tốc độ 2 Mbps 59 3.3.3 Tốc độ 5,5 Mbps 60 3.3.4 Tốc độ 11 Mbps 60 3.4 Các công nghệ điều chế. 60 3.4.1 Khóa dịch pha nhị phân (BPSK) 60 3.4.2 Điều chế dịch pha vuông góc (QPSK) 61 3.4.3 Điều chế mã bù (CCK) 62 3.5 Kết quả mô phỏng 62 KẾT LUẬN 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 4 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT. AP Access point §iÓm truy cËp BER Bit Error Rate Lçi bÝt BPSK Bipolar Phase Shift Key Khãa dÞch pha nhÞ ph©n BSS basic Service Set Tập hợp dịch vụ cơ sở CCK Code Complementary Keying Điều chế mã bù DQPSK Differential Quaternary Phase Shift Khóa dịch pha vuông góc vi Keying phân DSSS Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp ETSI European Telecommunications Viện tiêu chuẩn truyền thông Standards Institute Châu Âu IBSS independent Basic Service Set Tập hợp dịch vụ cơ sở độc lập IEEE Institute of Electrical and Electronic Viện Kỹ thuật Điện - Điện tử Engineers ISI Interfere Symbol Nhiễu trong Symbol LAN Local Area Network Mạng nội bộ MUX Multiplexing ghép kênh NIC Network Interface Card Card mạng OFDM Othorgal Frequency Division Công nghệ ghép kênh theo tần Multiplexing số trực giao PC Personal Computer Máy tính cá nhân PN Pseudo Noise Giả nhiễu QPSK Quadrature Phase Shift Key Khóa dịch pha vuông góc SNR Signal Noise Ratio Tỉ số tín hiệu/ tạp âm WLAN Wireless Local Area Network Mạng LAN không dây 5 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Mạng WLAN 11 Hình 2: Nhiễu đa đƣờng 11 Hình 3: Khoảng cách giữa các kênh trong băng tần 2,4 đến 2,4835 Ghz. 17 Hình 4: Biễu diễn điều chế dữ liệu số với chuỗi PRN 18 Hình 5: Trải phổ theo thời gian 19 Hình 6: Sơ đồ biểu diễn các tốc độ dữ liệu của 802.11a, 802.11b và 26 802.11g ở các khoảng cách khác nhau Hình 7: Các lớp vật lý của 802.11, 802.11a và 802.11b. 27 Hình 8: Cấu trúc khung của IEEE 802.11b 28 Hình 9: Một cặp mã bù 30 Hình 10: Các trạng thái pha của PSK 34 Hình11: Bộ điều chế BPSK 35 Hình 12: Bộ điều chế QPSK 36 Hình13: Tạo tín hiệu QPSK 37 Hình 14: Các trạng thái pha của QPSK 37 Hình 15: Phổ của BPSK và QPSK 38 Hình 16: Giải điều chế PSK 39 Hình 17: Sơ đồ không gian tín hiệu của tín hiệu điều chế PSK. 40 Hình 18: So sánh tỉ số trên tín hiệu trên nhiễu của DBPSK và DQPSK 41 Hình 19: Công nghệ điều chế và tốc độ dữ liệu của CCK 42 6 Hình 20: Minh họa mã Walsh 43 Hình 21: So sánh mã bù và mã Walsh 44 Hình 22: Sơ đồ khối của bộ điều chế QPSK 45 Hình 23: Mạch tách pha 45 Hình 24: Sơ đồ thiết bị nhận RAKE 46 Hình 25: Bít dữ liệu tạo thành chíp trong tốc độ 11Mbps. 51 Hình 26: Sơ đồ khối của mạch điều chế CCK 52 Hình 27: Sơ đồ mạch giải điều chế HFA 3861A. 53 Hình 28. Sơ đồ lỗi bít của điều chế CCK. 54 Hình 29: Dạng sóng của BPSK 61 Hình 30: Dạng sóng của QPSK 61 Hình 31: Mô hình mô phỏng hệ thống CCK 63 7 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Đặc điểm chủ yếu của chuẩn DVB-T 20 Bảng 2: Các chuẩn con của 802.11 22 Bảng 3: Phổ tần số đƣợc cấp cho các vùng trong dải tần 2,4 Ghz 28 Bảng 4: Bảng các hàm tự tƣơng quan cho các cặp mã bù 32 Bảng 5: Tín hiệu điều chế 4 pha 36 Bảng 6: Các giá trị pha 49 Bảng 7: Giá trị pha trong công nghệ điều chế DQPSK 49 Bảng 8: Tần số của các kênh 58 Bảng 9: Các phƣơng thức điều chế của 802.11b 59 8 MỞ ĐẦU Để phục vụ cho nhu cầu xây dựng một mạng thông tin di động có tốc độ cao hơn và độ tin cậy tốt hơn dựa trên chuẩn kết nối mạng WLAN thông thƣờng, công ty Intersil và IEEE đã bắt đầu với việc nghiên cứu một phƣơng pháp điều chế mới có tốc độ cao hơn và có thể tƣơng thích với tốc độ thấp hơn nhƣ 1 Mbps và 2 Mbps của mạng WLAN trƣớc đó. Đó là sử dụng phƣơng pháp điều chế mã bù (CCK), một biến thể của Mã khóa trực giao M chiều, có thể đạt tới tốc độ 5,5 Mbps và 11Mbps ở băng tần ISM 2.4 GHz khi triển khai một mạng LAN không dây. Một trong những lợi thế chính của CCK là chống đƣợc nhiễu đa đƣờng, do vậy các thiết bị cơ bản của CCK không bị ảnh hƣởng bởi nhiễu đa đƣờng, nên việc cung cấp dịch vụ WLAN đƣợc cải thiện đáng kể. Điều chế CCK có tốc độ trải phổ nhƣ nhau, điều này cho phép sự liên thông trong mạng 802.11, do việc kết hợp từ mào đầu cũng nhƣ phần Header cho cơ chế thay đổi tốc độ. Chuẩn đƣợc sử dụng rộng rãi nhất hiện nay của WLAN hiện nay là IEEE 802.11b, chuẩn này sử dụng phƣơng thức điều chế mã bù (CCK) để đạt tới tốc độ 5,5 Mbps và 11Mbps. Từ thực tiễn đó em đã chọn đề tài: Tìm hiểu và mô phỏng hệ thống CCK đƣợc sử dụng trong mạng WLAN theo chuẩn IEEE 802.11b nhƣ thế nào. Luận văn đƣợc chia thành 3 chƣơng: Chƣơng I: Tìm hiểu về mạng LAN không dây và các chuẩn của mạng WLAN. Chƣơng II: Tìm hiểu về phƣơng thức điều chế mã bù (CCK) Chƣơng III: Mô phỏng hệ thống CCK 9 CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU MẠNG LAN KHÔNG DÂY (WLAN) 1.1 Mạng LAN không dây. Trong bối cảnh toàn cầu hóa, sự bùng nổ nhu cầu truyền số liệu tốc độ cao và nhu cầu đa dạng hóa các loại hình dịch vụ cung cấp nhƣ truy nhập Internet, thƣ điện tử, thƣơng mại điện tử, truyền file,... đã thúc đẩy sự phát triển của các giải pháp mạng LAN không dây. Mục đích của mạng LAN không dây nhằm cung cấp thêm một phƣơng án lựa chọn cho khách hàng bên cạnh các giải pháp nhƣ xDSL, Ethernet, GPRS, 3G,...và cũng là một phần của giải pháp văn phòng di động, cho phép ngƣời sử dụng kết nối mạng nội bộ từ các khu vục công cộng nhƣ khách sạn, sân bay và thậm chí ngay cả trên các phƣơng tiện vận tải. Tại Việt Nam mạng LAN không dây đã đƣợc triển khai ứng dụng lần đầu tiên tại khách sạn Horison trong khuôn khổ dự án "Lƣớt sóng Internet tại Hà Nội" với sự hợp tác của các công ty nhƣ: VDC, Cisco Symtem, Pertlink. Ngoài ra công ty Công nghệ thông tin Hà Nội (Hanoi CTT) cũng đã chính thức triển khai công nghệ này trong đào tạo trực tuyến. Các máy tính xách tay đƣợc kết nối với nhau thông qua card mạng và thiết bị truy nhập Cisco Aironet 350 với tốc độ từ 1 Mbit/s đến 11Mbit/s. Công nghệ này cho phép ngƣời sử dụng có thể sử dụng Internet với tốc độ lớn hơn rất nhiều so với phƣơng thức truy nhập gián tiếp truyền thống. Mạng LAN không dây là một hệ thống truyền thông dữ liệu mở để truy nhập vô tuyến đến mạng Internet và các mạng Intranet. Nó cũng cho phép kết nối mạng LAN tới mạng LAN trong một tòa nhà, một khu tập thể, hoặc một trƣờng đại học.... Một hệ thống mạng LAN không dây có thể đƣợc tích hợp với mạng vô tuyến diện rộng. Tốc độ bít đạt đƣợc trong mạng LAN không dây cần phải đƣợc hổ trợ truyền dẫn thích hợp từ mạng đƣờng trục. Tiêu chuẩn chính của mạng LAN không dây hiện nay là IEEE 802.11b, còn IEEE 802.11a dành cho tốc độ bít cao hơn. HiperLAN2 đƣợc dự định gộp cả tiêu chuẩn IEEE 802.11a và hoạt 10 động trên dải tần 5 Ghz. Tiêu chuẩn này trở thành chủ đạo trên thị trƣờng vào những năm 2003, 2004. Triển khai mạng LAN không dây bao gồm triển khai các thành phần của mạng, các cấu trúc giao thức, các dạng mô hình, các vấn đề về sử dụng mạng cũng nhƣ các phƣơng pháp có thể nâng cao chất lƣợng thực hiện mạng LAN không dây. Hình 1: Mạng LAN không dây Hình2: Nhiễu đa đường Mạng LAN không dây đã phát triển mạnh trong những năm gần đây, đồng thời các yêu cầu về hiệu năng và chất lƣợng dịch vụ cũng tăng theo. Đây là lý do chính để các mạng LAN không dây đời mới đƣợc phát triển với tính năng tăng cƣờng chất lƣợng dịch vụ (QoS). Một tính năng nữa cũng cần đƣợc tăng cƣờng đó là khả năng hoạt động liên mạng giữa các mạng LAN không dây khác nhau. 11 Tuy nhiên, mạng LAN không dây hiện nay có khả năng hoạt động liên mạng rất ít, do vậy các nghiên cứu đang đƣợc phát triển để hổ trợ khả năng hoạt động liên mạng. Mạng LAN không dây là một phần thiết yếu của truyền thông không dây, nó không chỉ cung cấp kết nối không dây tới các thiết bị mà còn là môi trƣờng để truyền dẫn dữ liệu tới các mạng khác. Các mạng LAN không dây dựa trên chuẩn của hai tổ chức chuẩn hóa trên thế giới: Viện tiêu chuẩn truyền thông Châu âu (ETSI) và Viện Kỹ thuật Điện - Điện tử (IEEE). Vì mạng LAN không dây trở thành nhu cầu ngày càng phát triển, nên yêu cầu về băng thông cũng đƣợc mở rộng, và cần phải phát triển mạng LAN không dây mới nhƣ HIPPERLAN/2 và IEEE 802.11a 1.1.1 Khái niệm mạng LAN không dây. Mạng LAN không dây là hệ thống truyền thông mềm dẻo thực hiện cho việc mở rộng, hay lựa chọn mạng LAN. Truyền thông dƣới hình thức sóng điện từ, truyền và nhận tín hiệu qua không khí, điều này đã làm giảm đáng kể sự cần thiết về kết nối. Do đó, các mạng LAN không dây kết hợp việc kết nối dữ liệu với thuê bao di động qua cấu hình đơn giản để cho phép các mạng nội bộ hoạt động. Trong nhiều năm qua, mạng LAN không dây đã phát triển mạnh về số lƣợng trên thị trƣờng, và công nghệ này trở nên có ích nhờ vào việc tăng công suất của các thiết bị cầm tay, các máy tính xách tay để truyền thông tin đến các Host trung tâm để xử lý. Ngày nay mạng LAN không dây đã trở nên phổ biến và đƣợc coi nhƣ phƣơng tiện kết nối đa chức năng cho các doanh nghiệp. Thị trƣờng mạng LAN không dây ở Mỹ đạt tới ngƣỡng 1 tỷ đô la trên tổng thu nhập. Có 2 công nghệ điều chế chính dùng cho mạng LAN. Đó là công nghệ trải phổ và công nghệ ghép kênh theo tần số trực giao (OFDM). Chuẩn tốc độ cao 802.11a sử dụng OFDM để loại bỏ phading đa đƣờng, các chuẩn tốc độ thấp 802.11 và 802.11b sử dụng công nghệ trải phổ, còn chuẩn 802.11g sử dụng cả công nghệ OFDM và công nghệ trải phổ để tƣơng thích với các phiên bản trƣớc. 12 1.1.2 Kỹ thuật trải phổ: Kỹ thuật trãi phổ là kỹ thuật truyền dẫn có băng tần phát lớn hơn nhiều lần so với băng tần tín hiệu gốc thông qua việc sử dụng điều chế tín hiệu gốc với mã giả nhiễu có độ rộng phổ lớn hơn nhiều độ rộng phổ của tín hiệu gốc. Mã giả nhiễu độc lập với tín hiệu gốc. Tại nơi thu tín hiệu đƣợc "giải trải phổ" sử dụng mã giả nhiễu đƣợc đồng bộ với nơi phát. Trong các hệ thống thông tin trải phổ (Spread Spectrum) độ rộng băng tần của tín hiệu đƣợc mở rộng, thông thƣờng hàng trăm lần trƣớc khi đƣợc phát. Khi chỉ có một ngƣời sử dụng trong băng tần trải phổ, sử dụng nhƣ vậy không có hiệu quả. Tuy nhiên ở môi trƣờng nhiều ngƣời sử dụng, tất cả có thể dùng chung một băng tần trải phổ và hệ thống sử dụng băng tần có hiệu suất cao hơn mà vẫn duy trì đƣợc các ƣu điểm của trải phổ. Một hệ thống thông tin đƣợc coi là trải phổ nếu:  Tín hiệu đƣợc phát chiếm độ rộng băng tần lớn hơn độ rộng băng tần tối thiểu cần thiết để phát thông tin.  Trải phổ đƣợc thực hiện bằng một mã độc lập với số liệu. Có 3 kiểu hệ thống trải phổ cơ bản:  Trải phổ theo chuỗi trực tiếp (DSSS: Direct Sequency Spreading Spectrum).  Trải phổ theo nhảy tần (FHSS: Frequency Hopping Spreading Spectrum).  Trải phổ theo nhảy thời gian (THSS: Time Hopping Spreading Spectrum) a, Trải phổ nhảy tần. Chuỗi mã giả nhiễu pnt đƣợc đƣa tới bộ điều chế M-FSK để dịch tần số sóng mang của tín hiệu FSK tại tốc độ nhảy tần Rh. Tín hiệu đã truyền chiếm cùng một lúc nhiều tần số trong một chu kỳ Th ( Th = 1/Rh). Kỹ thuật FHSS chia độ rộng băng tần thành N kênh và nhảy tần giữa các kênh đó tuỳ thuộc vào chuỗi mã giả nhiễu PN. Tại các thời điểm nhảy tần, bộ cung cấp mã giả nhiễu cung 13 cấp các tần số phù hợp với mã nhận dạng tần số (FW) và đƣa ra 1 trong 2 mũ n vị trí tần số fhi. Bộ truyền và bộ nhận đƣa ra mẫu nhảy tần nhƣ nhau. fod dt Đ/c M-FSK Điều chế FH fhi pnt Mã PN FW RF Băng tần cơ sở Thông giải Hình: Trải phổ theo nhảy tần Nhảy bậc Tc Kênh fch fRF f WSS = N. fch Độ rộng băng tần ở bộ phát đƣợc xác định bởi khoảng nhảy từ tần số cao nhất đến tần số thấp nhất và bằng độ rộng băng tần cho mỗi bƣớc nhảy (fch). Đối với mỗi bƣớc nhảy đã cho băng tần chiếm nó sẽ đƣợc nhận dạng tới băng tần trong điều chế qui ƣớc M- FSK, bƣớc nhảy này nhỏ hơn nhiều so với Wss. Tín hiệu FSSS là tín hiệu băng hẹp, năng lƣợng truyền đi đƣợc tập trung trên một 14 kênh. Trị trung bình qua các bƣớc nhảy của phổ FH / M-FSK sẽ chiếm toàn bộ băng tần trải phổ. Bởi vì giải tần của một hệ thống FHSS chỉ phụ thuộc vào giải có thể điều chỉnh đƣợc, nó có thể bị nhảy qua rất nhiều băng tần trong hệ thống DSSS. Vì các bƣớc nhảy thƣờng do pha bị gián đoạn, nên việc giải điều chế không nhất quán đƣợc ở phía đầu thu. Với tốc độ nhảy thấp sẽ có nhiều kí hiệu dữ liệu cho mỗi khoảng nhảy, và với tốc độ nhảy tần nhanh sẽ có rất nhiều bƣớc nhảy cho một kí hiệu dữ liệu. Trải phổ nhảy tần nhảy bậc giữa các kênh khác nhau trong quá trình truyền đơn. Ở Mỹ, FCC yêu cầu tối thiểu phải sử dụng 75 tần số và thời gian dừng của mỗi kênh tối đa là 45ms. Trải phổ nhảy tần trong 802.11 chỉ cung cấp tốc độ dữ liệu 1 Mbps đến 2 Mbps. Trong trải phổ nhảy tần, thiết bị dịch chuyển xung quanh một tần số trung tâm không có thực gọi là "tần số nhảy". Việc nhảy này đƣợc thực hiện nhờ vào một dãy giả nhiễu ngẫu nhiên gọi là "mã trải phổ" để điều khiển bộ tần số dao động nội. Một bản sao của mã trải phổ này đƣợc dùng ở bộ thu để khôi phục lại thông tin cần thiết. Mặt khác, trải phổ theo nhảy tần truyền với tần số nhảy khác nhau sẽ bị bỏ qua bởi bộ lọc băng hẹp IF cũng nhƣ các tín hiệu băng rộng và nhiễu. Trong IEEE 802.11 hệ thống trải phổ theo nhảy tần có bƣớc nhảy điển hình là qua 79 kênh, tại tần số trung tâm là 2402,0 đến 2480,0  1 Mhz. Nhà sản xuất có quyền lựa chọn tần số để tránh nhiễu do tần số đó đã đƣợc sử dụng. Chuẩn cho phép tới 78 bƣớc nhảy tần số (và cũng định nghĩa ra 3 tập hợp chuỗi 26 vectơ trực giao) với độ rộng phân cách tần số giữa các bƣớc nhảy là 6 Mhz. Thuật ngữ trực giao đƣợc hiểu là sẽ không xảy ra đụng độ giữa các tần số kề nhau hoặc trong một kênh giữa 2 tập hợp chuỗi. Tốc độ tối đa của dữ liệu đối với đƣờng truyền FHSS đạt đƣợc là 3Mbit/s (sử dụng điều chế 8FSK). Hệ thống nhảy tần có thể sử dụng phƣơng thức nhảy tần nhanh hoặc nhảy tần chậm. IEEE 802.11 quy định rằng hệ thống trải phổ theo nhảy tần phải nhảy ở mức tối thiểu đƣợc 15 quy định bởi từng quốc gia. Ví dụ, tốc độ nhảy tần tối thiểu ở Mỹ là 2,5 bƣớc nhảy/s. [6] b, Trải phổ chuỗi trực tiếp. Một chuỗi mã giả nhiễu pnt đƣợc đƣa tới bộ điều chế M-PSK để dịch pha tín hiệu PSK ngẫu nhiên tại tốc độ trải phổ Rc (Rc = 1/Tc), đó là tốc độ tổng hợp của nhiều tốc độ bit Rs (Rs =1/Ts). I dt = S / P Điều chế M-PSK pnt Q tx pnt fRF Mã giả ngẫu nhiên RF Băng tần cơ sở Thông giải Hình: Trải phổ theo chuỗi trực tiếp Tc fRF - Rc fRF fRF + Rc f WSS Độ rộng băng truyền đƣợc xác định bởi tốc độ trải phổ Rc với việc lọc băng tần cơ sở. Việc thực hiện đƣợc giới hạn bởi tốc độ trải phổ tối đa Rc. Bộ điều chế PSK ở phía phát đòi hỏi phải phù hợp với bộ giải điều chế ở đầu thu. 16 Hệ thống mã ngắn sử dụng mã giả ngẫu nhiên có độ dài bằng một ký hiệu dữ liệu. Hệ thống mã dài sử dụng mã giả ngẫu nhiên có độ dài lớn hơn nhiều so với độ dài ký hiệu dữ liệu, vì vậy sự khác nhau giữa các mẫu trải phổ liên quan với từng ký hiệu. Trƣớc 802.11, hầu hết mạng LAN không dây sử dụng công nghệ trải phổ chuỗi trực tiếp và hoạt động trong dải tần 902 Mhz đến 928 Mhz. Tuy nhiên, dải tần này không cho phép mạng diện rộng, mạng diện rộng tập trung ở dải tần 2,4 Ghz đến 2,4835 Ghz. Trải phổ chuỗi trực tiếp sử dụng một dải tần hẹp để truyền và trải nó lên một dải rộng, do đó sẽ ngăn chặn nhiễu từ tín hiệu đƣa vào. Trong 802.11 có 11 kênh tách rời nhau. Ở Nam Mỹ, tần số bắt đầu là 2412 Mhz và có độ rộng 5 Mhz. Tuy nhiên, khi khoảng cách giữa các kênh là 25 Mhz thì chỉ có 3 kênh đƣợc sử dụng trong cùng một lúc (nhƣ hình vẽ dƣới). Hình 3: Khoảng cách giữa các kênh trong băng tần 2,4 đến 2,4835 Ghz. Trải phổ chuỗi trực tiếp cung cấp tốc độ dữ liệu 1Mhz, 2Mhz, 5,5 Mhz và 11Mhz. Hầu hết các sản phẩm sẽ tự động truyền với tốc độ dữ liệu cao nhất có thể dựa vào tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR). Công nghệ điều chế đƣợc sử dụng cho tốc độ 1Mhz là điều chế dịch pha nhị phân (BPSK), cho tốc độ 2 Mhz là điều chế dịch pha trực giao (QPSK), điều chế dịch pha trực giao sử dụng 4 góc 00, 900, 1800 và 2700 để mã hóa 2 bít thông tin tại cùng một điểm nhƣ trong giải mã BPSK, với tốc độ 5,5 Mhz và 11Mhz sử dụng điều chế mã bù (CCK). Công 17 nghệ DSSS sử dụng chuỗi các bít 0 và 1 và điều chế thành một khuôn dạng khác gọi là chuỗi trải phổ. Với 802.11b, chuỗi đó đƣợc gọi là mã Barker, mã này gồm một chuỗi 11 bít (10110111000) phù hợp cho điều chế sóng radio. Chuỗi dữ liệu cơ bản đƣợc XOR với mã Barker để tạo ra chuỗi dữ liệu gọi chuỗi trải phổ. Mỗi bít đƣợc mã hóa bởi 11 bít mã Barker và mỗi nhóm 11 bít của mã Barker đƣợc giải mã hóa thành 1 bít dữ liệu. Hình 4: Biễu diễn điều chế dữ liệu số với chuỗi PRN CCK có thể đƣợc mô tả nhƣ điều chế trực giao M chiều (MOK) sử dụng mã với các cấu trúc symbol phức hợp. Cho phép nhiều kênh hoạt động trên một băng tần ISM 2,4 Ghz nhờ vào việc sử dụng công nghệ trải phổ chuỗi trực tiếp trong 802.11 ở tần số 1 Mhz và 2 Mhz. Việc trải phổ sử dụng tốc độ trải phổ và dạng phổ nhƣ hàm trải phổ, mã Barker trong 802.11 cho phép 3 kênh không chồng lấn lên nhau trong dải tần ISM 2,4 Ghz đến 2,483 Ghz. Hệ thống cũng cho phép hoạt động nhờ sử dụng từ mào đầu và Header cho tất cả các tốc độ truyền. Công nghệ mã hóa CCK có thể đạt tới tốc độ 11Mhz. Thay vì sử dụng mã Barker, CCK sử dụng chuỗi mã bù vì có tới 64 từ mã đƣợc sử dụng để mã hóa tín hiệu, và có tới 6 bít để biểu diễn một từ mã bất kỳ (thay vì chỉ có 1 bít nhƣ trong mã Barker). Từ mã CCK đƣợc điều chế bởi công nghệ QPSK đối với sóng vô tuyến DSSS tần số 2 Mhz. Công nghệ này cho phép thêm 2 bít thông tin để mã hóa trong mỗi symbol. 8 chíp đƣợc thể hiện cho mỗi 6 bít, nhƣng mỗi symbol mã hóa cần 8 bít do điều chế QPSK. Phổ của tốc độ truyền 1Mbps trải ra với tốc độ 11 Mchip/s, với 2Mbps sẽ là 22 Mchip/s. Với tốc độ với tốc độ 1 Mbps thì 1 bít trên một 18 symbol sẽ đƣợc điều chế với công nghệ BPSK, tốc độ 1Mchip/s và có độ rộng phổ 22Mhz. Tƣơng tự nhƣ vậy, với tốc độ 2 Mbps thì 2 bít trên một symbol sẽ đƣợc điều chế với công nghệ QPSK, tốc độ 2Mchip/s và có độ rộng phổ 22Mhz. Để gửi với tốc độ thì độ rộng phổ tần số cần thiết là 22Mhz. Rất khó để phân biệt 64 từ mã của sóng, vì chúng đã đƣợc mã hóa phức hợp. Hơn nữa, việc thiết kế thiết bị nhận sóng vô tuyến cũng rất khó. Trong thực tế, khi sóng vô tuyến tốc độ 1 Mbps và 2Mbps có mối tƣơng quan với nhau thì tốc độ 11Mbps phải có 64 thiết bị nhƣ vậy. [6] c, Trải phổ theo thời gian (THSS). Trong hệ thống THSS một khối các bit số liệu đƣợc nén và đƣợc phát ngắt quãng trong một hay nhiều khe thời gian trong một khung chứa một số lƣợng khe thời gian. Một mẫu nhảy thời gian sẽ xác định các khe thời gian nào đƣợc sử dụng để truyền dẫn trong mỗi khung. Khe thời gian phát Một khung t Tc Tf 2Tf 3Tf T = Tf / M, trong đó m là số khe thời gian trong 1 khung Hình 5: Trải phổ theo thời gian 1.1.3. Công nghệ ghép kênh theo tần số trực giao (OFDM). Nguyên lý điều chế OFDM là phân chia dòng bít tốc độ cao cho một số sóng mang trực giao. Mỗi sóng mang mang một tốc độ bít thấp đƣợc điều chế QAM ( 4, 16 hay 64 QAM tùy thuộc tốc độ và chất lƣợng tín hiệu thu). Ƣu điểm chính của điều chế OFDM là khắc phục đƣợc sự không đồng đều đáp tuyến tần số của 19 kênh mặt đất. Ngoài ra nhờ vào khoảng bảo vệ  trƣớc mối symbol (TS), nên khắc phục hiện tƣợng truyền lan nhiều đƣờng do các chƣớng ngại gây ra sóng phản xạ tới anten ngoài tín hiệu chính (hƣớng chính) với điều kiện thời gian nhỏ hơn . Để tránh can nhiễu giữa các symbol, các sóng mang kế tiếp nhau sẽ cách nhau một khoảng 1/TS do vậy sẽ trực giao nhau. Nguyên lý điều chế này đã đƣợc sử dụng trƣớc đó cho hệ thống radio Châu Âu. Với điều chế 2K OFDM cho truyền hình tuy nó có phát huy đƣợc tác dụng để phủ sóng truyền hình số mặt đất nhƣng với điều kiện truyền sóng phức tạp hơn sẽ gây ra sai lệch, làm cho tín hiệu thu không ổn định thất thƣờng và phải chịu tác động mạnh của sóng phản xạ. Trong thực tế việc thu tín hiệu truyền hình mặt đất tại các đô thị nhiều nhà cao che chắn hay địa hình có nhiều đồi núi cao bao bọc đã biểu hiện với điều kiện trực giao giữa các sóng mang thƣờng không đảm bảo triệt để. Các tín hiệu đến từ nhiều phía khác nhau (sóng phản xạ) vẫn ảnh hƣởng vào tín hiệu của đƣờng truyền chính dẫn đến can nhiễu giữa các symbol. Để khắc phục vấn đề này ngƣời ta bổ sung khoảng bảo vệ  trƣớc chu kỳ symbol TS. Vậy một chu kỳ mới của symbol là TS' =  + TS, thƣờng TS  4. Tiêu chuẩn phát hình số mặt đất châu âu DVB-T dựa trên cơ sở điều chế OFDM với 8192 (8K) hay 2048 (2K) sóng mang. Các đặc điểm chủ yếu của chuẩn DVB-T nhƣ bảng sau. Thông số Phương thức 8K Phương thức 2K Số sóng mang thực tế 6818 1706 Chu kỳ symbol TS 896 s 224 s Khoảng bảo vệ  TS/4 hay TS/8 TS/4 hay TS/8 hay TS/12 20