Chương I: Tổng quan về thông tin vô tuyến. Chương II: Các phương pháp gây nhiễu vô tuyến. Chương III: Gây nhiễu trên mạng thông tin di động. Vì thời gian thực hiện luận văn có hạn, cùng với kiến thức còn hạn hẹp nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn nữa.
Sau cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Trịnh Anh Vũ cùng các thầy giáo trong khoa Điện tử Viễn thông-ĐHCN-ĐHQGHN đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn này. 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VÔ TUYẾN 1. Nền tảng của thông tin vô tuyến Hiện nay nhu cầu truy cập không dây đang được ưa chuộng và thực tế đang được ứng dụng rộng rãi. Trong thập niên đầu tiên của thế kỷ hai mốt đã chứng minh điều đó, sự truy cập dữ liệu không dây tốc độ cao đang được triển khai trên quy mô khắp toàn cầu.
Thông tin vô tuyến sử dụng khoảng không gian làm môi trường truyền dẫn. Phương pháp thông tin là: phía phát bức xạ các tín hiệu thông tin bằng sóng điện từ, phía thu nhận sóng điện từ phía phát qua không gian và tách lấy tín hiệu gốc. Về lịch sử của thông tin vô tuyến, vào đầu thế kỷ này Marconi thành công trong việc liên lạc vô tuyến qua Đại Tây dương, Kenelly và Heaviside phát hiện một yếu tố là tầng điện ly hiện diện ở tầng phía trên của khí quyển có thể dùng làm vật phản xạ sóng điện từ. Những yếu tố đó đã mở ra một kỷ nguyên thông tin vô tuyến cao tần đại quy mô.
Gần 40 năm sau Marconi, thông tin vô tuyến cao tần là phương thức thông tin vô tuyến duy nhất sử dụng phản xạ của tầng đối lưu, nhưng nó hầu như không đáp ứng nổi nhu cầu thông tin ngày càng gia tăng. Chiến tranh Thế giới lần thứ hai là một bước ngoặt trong thông tin vô tuyến. Thông tin tầm nhìn thẳng - lĩnh vực thông tin sử dụng băng tần số cực cao (VHF) và đã được nghiên cứu liên tục sau chiến tranh thế giới - đã trở thành hiện thực nhờ sự phát triển các linh kiện điện tử dùng cho HF và UHF, chủ yếu là để phát triển ngành Rađa. Với sự gia tăng không ngừng của lưu lượng truyền thông, tần số của thông tin vô tuyến đã vươn tới các băng tần siêu cao (SHF) và cực cao (EHF).
Vào những năm 1960, phương pháp chuyển tiếp qua vệ tinh đã được thực hiện và phương pháp chuyển tiếp bằng tán xạ qua tầng đối lưu của khí quyển đã xuất hiện. Do những đặc tính ưu việt của mình, chẳng hạn như dung lượng lớn, phạm vi thu rộng, hiệu quả kinh tế cao, thông tin vô tuyến được sử dụng rất rộng rãi trong phát thanh truyền hình quảng bá, vô tuyến đạo hàng, hàng không, quân sự, quan sát khí tượng, liên lạc sóng ngắn nghiệp dư, thông tin vệ tinh - vũ trụ v. Tuy nhiên, can nhiễu với lĩnh vực thông tin khác là điều không tránh khỏi, bởi vì thông tin vô tuyến sử dụng chung phần không gian làm môi trường truyền dẫn. Để đối phó với vấn đề này, một loạt các cuộc Hội nghị vô tuyến Quốc tế đã được tổ chức từ năm 1906.
Tần số vô tuyến hiện nay đã được ấn định theo "Quy chế thông tin vô tuyến (RR) tại Hội nghị ITU ở Geneva năm 1959. Sau đó lần lượt là Hội nghị về phân bố lại dải tần số sóng ngắn để sử dụng vào năm 1967, Hội nghị về bổ sung quy chế tần số vô tuyến cho thông tin vũ trụ vào năm 1971, 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com và Hội nghị về phân bố lại tần số vô tuyến của thông tin di động hàng hải cho mục đích kinh doanh vào năm 1974. Tại Hội nghị của ITU năm 1979, dải tần số vô tuyến phân bố đã được mở rộng tới 9kHz - 400 Ghz và đã xem xét lại và bổ sung sắp xếp chính xác khoảng cách giữa các sóng mang trong Quy chế thông tin vô cho Quy chế thông tin vô tuyến điện (RR). Để giảm bớt can nhiều của thông tin vô tuyến, ITU tiếp tục nghiên cứu những vấn đề sau đây để bổ sung vào sự tuyến: - Dùng cách che chắn thích hợp trong khi lựa chọn trạm.
- Cải thiện hướng tính của anten - Nhận dạng bằng sóng phân cực chéo. - Tăng cường độ ghép kênh. - Chấp nhận sử dụng phương pháp điều chế chống lại can nhiễu.2 Các đặc tính của sóng vô tuyến Tần số sử dụng cho sóng điện từ như vai trò sóng mạng trong thông tin vô tuyến được gọi riêng là "tần số vô tuyến" (RF). Tần số này chiếm một dải rất rộng từ VLF (tần số cực thấp) tới sóng milimét.
Không thể lý giải đầy đủ sóng vô tuyến theo lý thuyết, bởi vì nó không chỉ bị ảnh hưởng bởi tầng đối lưu và tầng điện ly mà còn bởi các thiên thể, kể cả mặt trời. Do vậy, việc đánh giá các trạng thái của các hành tinh, của tầng đối lưu và điện ly và việc dự báo đường truyền sóng vô tuyến cũng như khả năng liên lạc dựa trên nhiều dữ liệu trong quá khứ là hết sức quan trọng. Phần sau đây của chương trình này sẽ giúp bạn đọc hiểu được cơ chế truyền sóng vô tuyến theo tần số thông tin vô tuyến cùng những vấn đề khác, liên quan đến sóng vô tuyến.1 Phân loại tần số vô tuyến Trong thông tin vô tuyến, cơ chế truyền sóng vô tuyến và việc sử dụng thiết bị truyền thông phụ thuộc vào tần số vô tuyến sử dụng.1 trình bày băng tần số vô tuyến được phân loại theo tiêu chuẩn quốc tế hiện hành và theo cơ chế và phương thức sử dụng sóng vô tuyến. Phân loại Cơ chế truyền Cự ly thông tin và lĩnh vực sử Tần số băng tần sóng vô tuyến dụng 3KHz~30 KHz VLF Sóng đất-điện Thông tin đạo hàng quân sự ly khắp thế giới 30KHz~300KHz LF Sóng đất 1500Km đạo hàng vô tuyến 300KHz~3MHz MF Sóng đất (Cự Phát thanh cố định 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ly ngắn) Hàng không, đạo hàng, liên lạc Sóng trời (Cự nghiệp dư ly dài) 3MHz~30MHz HF Sóng trời 3~6MHz : Thông tin liên tục địa 6~30Mhz : Thông tin di động Thông tin kinh doanh và nghiệp dư, dân sự quốc tế 30MHz~300MHz VHF Sóng trời Thông tin trực thi, VHF, FM Sóng đối lưu Đa thông tin 300MHz~3GHz UHF Sóng trời Rađar, đa thông tin Sóng đối lưu Thông tin di động 3GHz~30GHz SHF, Viba Sóng trời Thông tin vệ tinh, thông tin cố định, Rađar 30GHz~300GH EHF, Sóng trời Thông tin cho tương lai Milimeter Bảng 1.
Phân loại, cơ chế và sử dụng sóng vô tuyến 1.2 Đường truyền lan sóng vô tuyến Sóng vô tuyến không truyền lan theo dạng lý tưởng khi chúng ở trong không gian do ảnh hưởng của mặt đất và tầng đối lưu.1 mô tả đường truyền sóng giữa các đầu phát T và đầu thu R và chỉ cho thấy còn có sóng phản xạ từ bề mặt đất để đạt tới trạm thu, ngoài sóng trực tiếp theo đường thẳng. (a) Trong tầm trực thi (b) Ngoài tầm trực T R T R (a) Trong tầm thực thi (b) Ngoài tầm thực thi thi Hình 1. Đƣờng đi của Sóng vô tuyến 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khi khoảng cách giữa trạm phát và trạm thu xa nhau hơn, thông tin bằng sóng đi thẳng trở nên không thể được do độ cong của bề mặt trái đất nhưng vẫn có thể có sóng vô tuyến truyền lan xuống mặt đất do có sóng bề mặt và sóng trời, nhờ hiện tượng khúc xạ (Hình 1. Nói chung, sóng bề mặt, sóng trực tiếp và sóng phản xạ, trừ sóng trời, đều được gọi là sóng đất.
Sóng trời là sóng điện từ bị thay đổi hành trình của mình tại tầng điện ly và quay trở về trái đất; tầng điện ly là nơi hội tụ của vô số điện tích, định hình tại độ cao 100-400Km. Ngoài sóng bề mặt và sóng trời còn có sóng tán xạ - đó là phản xạ do những sự biến đổi mãnh liệt của tầng đối lưu và điện ly hoặc do sóng điện từ va chạm với các vật chất, chẳng hạn như các sao băng, và bị tán xạ để rồi đạt tới đầu thu. Sóng tán xạ được sử dụng trong phương pháp chuyển tiếp qua tán xạ đối lưu. Tầng điện ly Sóng trời Sóng tán xạ tối ưu Tầng đối lưu Sóng bề mặt R T Hình 1.2 Hành trình của sóng vô tuyến đi qua đƣờng chân trời 1.3 Hệ thống thông tin di động 1.1 Các đặc điểm chính của thông tin di động Công nghệ thông tin vô tuyến đã phát triển với những bước dài từ điện báo, phát thanh vô tuyến và truyền hình tới việc sử dụng trải phổ cho điện thoại di động.
Vấn đề đáp ứng sự tăng trưởng về dung lượng mà không cần tăng phổ vô tuyến đã được giải quyết bằng cách giảm công suất của trạm thu phát vô tuyến BTS chỉ phục vụ một vùng nhỏ (Cell) và phủ sóng một vùng rộng bằng cách đặt nhiều cell liên tiếp nhau (Hình 1. Mỗi cell được ấn định một phần nhỏ của toàn bộ tài nguyên phổ tần số được ấn định. Các cell đặt xa nhau có thể sử dụng cùng cùng một tần số, đó là xuất xứ của tên mạng tổ ong Cellular. Nhờ 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com khả năng sử dụng lại tần số này mà mạng cellular có dung lượng lớn hơn.3 Cấu trúc tế bào trong mạng di động Thế hệ đầu tiên của các hệ thống tổ ong là các hệ thống Analog được hãng NTT sử dụng tại Tokyo vào năm 1977.
Mạng Analog NMT được sử dụng tại châu Âu vào năm 1981, mạng AMPS được sử dụng tại Bắc Mỹ vào năm 1983. Vào cuối những năm 80 thế hệ đầu tiên của hệ thống Cellular dựa trên các kỹ thuật báo hiệu analog tỏ ra đã lỗi thời. Những tiến bộ về công nghệ mạch tích hợp cho phép các kỹ thuật mã hoá tiên tiến được sử dụng, cho phép tăng hiệu quả sử dụng phổ vô tuyến. Thêm vào đó viễn thông số cho phép sử dụng mã hoá sửa sai cung cấp một phương thức chống lại nhiễu, vấn đề gây nhiều khó khăn cho hệ thống analog.
Ngoài ra các hệ thống số cho phép ghép các loại số liệu khác nhau và điều khiển hiệu quả mạng lưới.