Hướng tới những đột phá tiếp theo về công nghệ vô tuyến

Phạm Anh
18/05/2022 18:10
D

Đổi mới sáng tạo về công nghệ vô tuyến đang được đẩy nhanh, mở ra những phương thức kết nối nhanh hơn, đáp ứng tốt hơn và tin cậy hơn trên toàn thế giới. Ngành truyền thông vô tuyến đã sẵn sàng cho những thay đổi đáng kể trong nhiều hệ thống khác nhau.

Trong khi truyền thông tế bào (cellular communcation) đang dịch chuyển từ 4G sang 5G để triển khai các kết nối dữ liệu siêu băng thông, các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông vệ tinh (satellite communication) đang xây dựng các mạng lưới trong không gian để cung cấp kết nối truyền thông tốc độ cao từ bất cứ nơi nào trên thế giới.

Các kỹ sư vô tuyến đang tìm kiếm các công nghệ đột phá để tăng tối đa băng thông hệ thống, các đường liên kết vững chắc và năng lực xử lý dữ liệu. Những thành phần công nghệ then chốt của lớp vật lý của hệ thống vô tuyến bao gồm băng thông rộng hơn, phương thức điều chế cao hơn (higher-order modulation) và sử dụng các kỹ thuật đa ăng-ten trong các hệ thống vô tuyến.

wi-fi 7, IEEE 802.11be

Wi-Fi 7 giúp nâng tốc độ dữ liệu lên 50 Gbps.

Băng thông tín hiệu rộng hơn

Các tổ chức phát triển tiêu chuẩn mong muốn có băng thông rộng hơn ở các băng tần cao hơn vì hạn chế trong ấn định tần số. Chẳng hạn, tiêu chuẩn 5G New Radio (NR) Release 15 xác định dải tần 2 (FR2) từ 24,25 GHz tới 52,6 GHz và băng thông kênh lớn nhất tới 400 MHz. Release 16 đưa băng tần không cần cấp phép vào các dải tần 5 GHz và 6 GHz. Tới giữa năm 2022, Tiêu chuẩn 3GPP Release 17 sẽ mở rộng dải phổ tần lên tới 71 GHz cho các băng tần không cần cấp phép.

Truyền thông vệ tinh cung cấp kết nối cho các dịch vụ truyền hình, điện thoại, internet băng rộng khác nhau, cũng như truyền thông trong quân đội. Các vệ tinh hoạt động trong nhiều băng tần, từ băng L tới băng Ka. Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) ấn định phân khúc tần số 71 đến 76 GHz / 81 đến 86 GHz của băng W cho các dịch vụ vệ tinh.

Các phân khúc tần số này ngày càng thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà khai thác vệ tinh thương mại đối với băng thông rộng hơn. Ngày 30/6/2021, một vệ tinh được trang bị máy phát vô tuyến băng W đã được phóng thành công; các dự án thương mại khác trong băng W sẽ được triển khai trong một tương lai không xa.

Các băng tần sóng milimet cung cấp nhiều băng thông khả dụng hơn. Băng thông rộng hơn hỗ trợ thông lượng dữ liệu cao và độ trễ thấp, tuy nhiên băng thông rộng hơn cũng làm phát sinh nhiễu nhiều hơn và làm suy giảm hiệu năng hệ thống. Các kỹ sư vô tuyến cần xử lý bài toán nhiễu cho truyền thông băng rộng.

Ngoài việc tạo ra nhiễu hệ thống cao hơn, băng thông rộng hơn ở tần số cao hơn cũng mang đến những khó khăn thách thức khác về thiết kế và đo kiểm, chẳng hạn như suy hao đường truyền, đáp ứng tần số và nhiễu pha.

Eric Hsu, Giám đốc Marketing sản phẩm - Keysight Technologies, Inc.

Các phương thức điều chế bậc cao hơn

Các phương thức điều chế cao hơn cho tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn mà không cần tăng băng thông tín hiệu, nhưng lại yêu cầu khoảng cách giữa các ký hiệu gần hơn khiến các phương thức này nhạy cảm hơn với nhiễu. Các thiết bị cần chất lượng điều chế tốt hơn khi mật độ điều chế tăng lên.

Bảng 1 thể hiện yêu cầu về biên độ vectơ lỗi (EVM) đối với các trạm gốc 5G NR được định nghĩa trong chỉ tiêu kỹ thuật 38.141 của tiêu chuẩn 3GPP Release 16. Phương thức điều chế 1.024 QAM, đòi hỏi sai số thiết kế và đo kiểm chặt chẽ hơn, hiện đang được xem xét đưa vào tiêu chuẩn 3GPP.

Phương thức điều chếEVM cần thiết (%)
QPSK18,5%
16 QAM13,5%
64 QAM9%
256 QAM4,5%

Bảng 1. Yêu cầu về chất lượng điều chế cho đo kiểm máy phát của trạm gốc 5G NR.

Băng thông tín hiệu rộng hơn và các phương thức điều chế bậc cao hơn đều làm tăng thông lượng. Tuy nhiên, dung lượng hệ thống có thể không tỷ lệ thuận với băng tần. Ta cần chú ý thêm tỷ số tín hiệu nhiễu (SNR) trong hệ thống thông tin liên lạc. Tỷ số SNR thích hợp là điều kiện thiết yếu để duy trì đường truyền thông tin.

Băng thông cao hơn làm tăng nhiễu hệ thống, các phương thức điều chế cao hơn nhạy cảm hơn với nhiễu. Bạn cần truyền tín hiệu công suất cao hơn mà không bị biến dạng và giảm nhiễu hệ thống để duy trì đường truyền tín hiệu. Để kiểm thử thiết kế, bạn cần xác định đặc điểm của từng linh kiện và hệ thống phụ (subsystem), như được thể hiện trong hình 1.

wi-fi 7, IEEE 802.11be

Hình 2. Thiết lập cho các bài đo hiệu năng trạm gốc 5G NR sử dụng bộ tạo tín hiệu 4 kênh.

Các kỹ thuật đa ăng ten

Hầu hết các hệ thống vô tuyến, bất kể được ứng dụng trong thương mại, ngành hàng không vũ trụ hay trong quốc phòng, đều sử dụng các kỹ thuật đa ăng-ten tại máy thu, máy phát hay cả hai để cải thiện hiệu năng chung của hệ thống.

Các kỹ thuật này bao gồm phân tập không gian, ghép kênh không gian và tạo búp sóng. Các kỹ sư sử dụng kỹ thuật đa ăng-ten để tạo phân tập, ghép kênh hoặc nâng cao độ tăng ích của ăng-ten. Do ăng-ten được cải thiện độ tăng ích, các hệ thống vô tuyến có thể tăng thông lượng dữ liệu của máy thu và SNR.

Chẳng hạn, 5G NR sử dụng tám luồng không gian cho FR1 để cải thiện hiệu suất phổ tần mà không cần tăng băng thông tín hiệu. Từ đó, 3GPP định nghĩa các phép đo hiệu năng với nhiều luồng không gian cho các trạm gốc 5G NR trong Chỉ tiêu kỹ thuật (TS) 38.141-1.

Các phép đo này cần tối đa hai ăng-ten phát và tám ăng-ten thu, và mỗi bài đo có điều kiện lan truyền sóng, ma trận tương quan và SNR đặc thù. Hình 2 cho thấy cấu hình đo hiệu năng trạm gốc 5G nhiều đầu vào nhiều đầu ra (MIMO) dành cho hai ăng-ten phát và bốn ăng-ten thu với hồi tiếp tự động lặp lại yêu cầu kết hợp (HAQR).

wi-fi 7, IEEE 802.11be

So với IEEE 802.11ax, tiêu chuẩn Wi-Fi thế hệ sau, IEEE 802.11be (Wi-Fi 7), cho băng thông tín hiệu rộng gấp đôi, 16 luồng không gian, tăng mật độ phương thức điều chế lên bốn lần. Những cải tiến này giúp nâng tốc độ dữ liệu lên 40 Gbps. Bảng 2 minh họa những thay đổi đáng kể trong lớp vật lý của IEEE 802.11.

Tiêu chuẩn IEEE 802.11Băng thông tín hiệu tối đaPhương thức điều chếSố luồng không gian
802.11be (Wi-Fi 7)320 MHzOFDM, lên tới 4.096 QAMTới 16
802.11ax (Wi-Fi 6)160 MHzOFDM, lên tới 1,024 QAMTới 8

Bảng 2. Tiêu chuẩn IEEE 802.11.

Việc đo kiểm các hệ thống đa ăng-ten sử dụng phân tập không gian, ghép kênh không gian và nhiều mảng ăng-ten yêu cầu một hệ thống đo kiểm có khả năng cung cấp các tín hiệu đa kênh được liên kết pha ổn định với nhau. Tuy nhiên, máy tạo tín hiệu có khối tổng hợp độc lập để nâng tín hiệu tần số trung gian (IF) lên tín hiệu RF.

Hệ thống đo kiểm cần cung cấp đồng bộ định thời chính xác giữa các kênh để mô phỏng các tín hiệu đo đa kênh. Cần đồng pha và kiểm soát được pha của các tín hiệu đo kiểm. Hình 3 minh hoạ một giải pháp tạo tín hiệu tích hợp, hiệu chuẩn và đồng bộ và giải pháp phân tích có thể giúp giảm thiểu tối đa độ không đảm bảo đo trong các bài đo nhiều ăng-ten.

wi-fi 7, IEEE 802.11be

Hình 3. Giải pháp đo kiểm đa kênh với bộ tạo tín hiệu vector 4 kênh M9484C VXG và máy hiện sóng 4 cổng của Keysight.

Tổng kết

Các hệ thống truyền thông vô tuyến thế hệ mới như 5G, vệ tinh và Wi-Fi đòi hỏi tần số cao hơn, băng thông rộng hơn, điều chế phức tạp hơn và thiết kế đa ăng-ten. Các tính năng này sẽ giúp bạn có thể vượt qua các thách thức mới về thiết kế và đo kiểm, bao gồm độ phức tạp và độ không đảm bảo đo của các bài đo cao hơn, suy hao đường truyền quá mức và nhiễu, tác động không tốt đến hiệu năng của thiết bị.

Cần giải pháp đo có khả năng mở rộng, hỗ trợ một cách chính xác các dải tần số cao hơn, băng tần rộng hơn và các ứng dụng đa kênh để có thể vượt qua những khó khăn thách thức này. Một giải pháp tích hợp hoàn toàn, được hiệu chuẩn và đồng bộ sẽ cho phép bạn giảm độ phức tạp khi đo kiểm và nhanh chóng thu được kết quả chính xác và khả lặp.

Eric Hsu, Giám đốc Marketing sản phẩm – Keysight Technologies, Inc.

Bình luận

Tối thiểu 10 chữ Tiếng việt có dấu Không chứa liên kết

Gửi bình luận

Tin cùng chuyên mục

Chuyển đổi số: Những việc cần làm ngay một cách thực chất!

Chuyển đổi số: Những việc cần làm ngay một cách thực chất!

AI "lấn sân" hội họa, nghệ thuật AI có phải là nghệ thuật đích thực?

AI "lấn sân" hội họa, nghệ thuật AI có phải là nghệ thuật đích thực?

5G và các thách thức trong thiết kế hệ thống IoT công nghiệp

5G và các thách thức trong thiết kế hệ thống IoT công nghiệp

Cần giải pháp “gỡ khó” về nguyên liệu cho ngành… điện tử

Cần giải pháp “gỡ khó” về nguyên liệu cho ngành… điện tử

Chuyển đổi số để Báo chí cách mạng Việt Nam bắt nhịp với thời đại công nghệ

Chuyển đổi số để Báo chí cách mạng Việt Nam bắt nhịp với thời đại công nghệ

Một số khuyến nghị về định hướng chiến lược chuyển đổi số báo chí quốc gia

Một số khuyến nghị về định hướng chiến lược chuyển đổi số báo chí quốc gia

Báo chí số - Nhìn lại 30 năm nghiên cứu và triển vọng phía trước

Báo chí số - Nhìn lại 30 năm nghiên cứu và triển vọng phía trước

Sử dụng trí tuệ nhân tạo trong hoạt động báo chí: Thực tiễn và các vấn đề pháp lý

Sử dụng trí tuệ nhân tạo trong hoạt động báo chí: Thực tiễn và các vấn đề pháp lý

Bảo vệ nền tảng tư tưởng của Đảng trên không gian mạng trong tình hình hiện nay

Bảo vệ nền tảng tư tưởng của Đảng trên không gian mạng trong tình hình hiện nay

AR thời gian thực có thể thay đổi tương lai của cuộc gọi video

AR thời gian thực có thể thay đổi tương lai của cuộc gọi video

Quyền riêng tư và văn hóa Việt

Quyền riêng tư và văn hóa Việt

Quản lý dữ liệu xuyên biên giới và bản địa hóa dữ liệu: Kinh nghiệm từ Ấn Độ

Quản lý dữ liệu xuyên biên giới và bản địa hóa dữ liệu: Kinh nghiệm từ Ấn Độ

Tin mới cập nhật

Samsung hợp tác phát triển toàn diện với các trường đại học khối kỹ thuật tại Việt Nam

Samsung hợp tác phát triển toàn diện với các trường đại học khối kỹ thuật tại Việt Nam

Thuế từ thương mại điện tử chưa tương xứng với thực tế kinh doanh

Thuế từ thương mại điện tử chưa tương xứng với thực tế kinh doanh

BAEMIN tăng tốc để phát triển bền vững

BAEMIN tăng tốc để phát triển bền vững

Lối sống bền vững đang được người dân khắp thế giới áp dụng

Lối sống bền vững đang được người dân khắp thế giới áp dụng

Andora phân phối 5 thương hiệu phụ kiện của Mỹ và Đức

Andora phân phối 5 thương hiệu phụ kiện của Mỹ và Đức

Home Credit lần đầu lọt Top 100 doanh nghiệp bền vững Việt Nam

Home Credit lần đầu lọt Top 100 doanh nghiệp bền vững Việt Nam

Dat Bike ra mắt Weaver++

Dat Bike ra mắt Weaver++

Vệ tinh quỹ đạo thấp và xu thế phát triển mạng viễn trong tương lai

Vệ tinh quỹ đạo thấp và xu thế phát triển mạng viễn trong tương lai

VinaPhone trình diễn công nghệ 5G tại Techfest Việt Nam 2022

VinaPhone trình diễn công nghệ 5G tại Techfest Việt Nam 2022

FPT Shop khai trương cửa hàng gia dụng thứ 200

FPT Shop khai trương cửa hàng gia dụng thứ 200

Các giải pháp cải thiện chất lượng dịch vụ trong mạng 5G công cộng và riêng

Các giải pháp cải thiện chất lượng dịch vụ trong mạng 5G công cộng và riêng

FPT mang gì đến Techfest Vietnam 2022?

FPT mang gì đến Techfest Vietnam 2022?

Tin đọc nhiều

Công nghệ 6G là gì và khả năng ứng dụng trong tương lai?

Công nghệ 6G là gì và khả năng ứng dụng trong tương lai?

Khủng hoảng năng lượng - Hồi chuông 'cảnh tỉnh' nhân loại trước sự phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch

Khủng hoảng năng lượng - Hồi chuông 'cảnh tỉnh' nhân loại trước sự phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch

Thị trường smartphone hoạt động thế nào 2 năm vắng bóng Huawei?

Thị trường smartphone hoạt động thế nào 2 năm vắng bóng Huawei?

Sự lớn mạnh của các "Ông lớn" và những lo ngại về "mặt trái" của sức mạnh này

Sự lớn mạnh của các "Ông lớn" và những lo ngại về "mặt trái" của sức mạnh này

Người Nhật hướng dẫn người Việt học và làm việc

Người Nhật hướng dẫn người Việt học và làm việc

Hội nghị của Bộ TT&TT: Ngành TT&TT Bắc Cạn và những đóng góp cho phát triển KT-XH

Hội nghị của Bộ TT&TT: Ngành TT&TT Bắc Cạn và những đóng góp cho phát triển KT-XH

Bảo vệ người lao động trong kỷ nguyên 4.0

Bảo vệ người lao động trong kỷ nguyên 4.0

Kỹ thuật kết nối trên nền tảng tích hợp chia sẻ dữ liệu quốc gia

Kỹ thuật kết nối trên nền tảng tích hợp chia sẻ dữ liệu quốc gia

Kinh nghiệm trong công tác quản lý nhà nước lĩnh vực thông tin và truyền thông Lâm Đồng 2019

Kinh nghiệm trong công tác quản lý nhà nước lĩnh vực thông tin và truyền thông Lâm Đồng 2019

Phát triển các Doanh nghiệp Công nghệ Việt Nam

Phát triển các Doanh nghiệp Công nghệ Việt Nam

Video xem nhiều

Đại học Miami tạo ra cảm biến chất lượng không khí phát hiện Covid-19

Đại học Miami tạo ra cảm biến chất lượng không khí phát hiện Covid-19

Ford F-150 Lightning 2022 ra mắt: Bán tải chạy điện giá khởi điểm chưa đến 40 nghìn USD

Ford F-150 Lightning 2022 ra mắt: Bán tải chạy điện giá khởi điểm chưa đến 40 nghìn USD

Thông điệp lan tỏa mùa dịch COVID-19

Thông điệp lan tỏa mùa dịch COVID-19

Clip: Khuyến cáo đối với người lao động, người làm việc, người bán hàng tại khu dịch vụ trong dịch Covid-19

Clip: Khuyến cáo đối với người lao động, người làm việc, người bán hàng tại khu dịch vụ trong dịch Covid-19

Cỗ xe lai phản lực tăng tốc từ 0 - 1010 km/h trong 50 giây tham vọng phá kỷ lục thế giới

Cỗ xe lai phản lực tăng tốc từ 0 - 1010 km/h trong 50 giây tham vọng phá kỷ lục thế giới

“Rắn tiên tri” dự đoán đội tuyển Việt Nam thắng Thái Lan

“Rắn tiên tri” dự đoán đội tuyển Việt Nam thắng Thái Lan

Pretzel - Bánh quy cây: Biểu tượng văn hoá châu Âu với nhiều tranh cãi về nguồn gốc

Pretzel - Bánh quy cây: Biểu tượng văn hoá châu Âu với nhiều tranh cãi về nguồn gốc

Làm thế nào để nâng cao tương tác giữa loa và phòng nghe hiệu quả

Làm thế nào để nâng cao tương tác giữa loa và phòng nghe hiệu quả

Trực tiếp: Apple ra mắt Iphone 11 tại Cupertino, California, Mỹ

Trực tiếp: Apple ra mắt Iphone 11 tại Cupertino, California, Mỹ

Chiếc điều hòa cá nhân này của Sony là tất cả những gì bạn cần để sống sót qua mùa hè nóng nực

Chiếc điều hòa cá nhân này của Sony là tất cả những gì bạn cần để sống sót qua mùa hè nóng nực

Những gì bạn muốn biết về 5G

Những gì bạn muốn biết về 5G

5G thay đổi tương lai của bạn như thế nào?

5G thay đổi tương lai của bạn như thế nào?

Bàn về tầm nhìn và các trụ cột của công nghệ thông tin di động 6G
04/03/2022
Chip xử lý A15 Bionic của Apple có gì mới
15/09/2021
Sex Education mùa 3 được Netflix công chiếu vào 17/9
14/09/2021
iPhone 13 không thay đổi nhiều về ngoại hình, camera được nâng cấp mạnh
13/09/2021
Cách xem trực tiếp sự kiện ra mắt iPhone 13 và Apple Watch 7
10/09/2021
VNEID của Bộ Công an khác các ứng dụng đang được vận hành?
10/09/2021
'Cái tôi' thời 4.0 và tính hai mặt của mạng xã hội
04/09/2021
'Muôn màu' cảm xúc của trẻ trong ngày khai giảng online
24/08/2021
Chủ tịch Chu Ngọc Anh giải toả 'ách tắc' về Giấy đi đường cho người dân Thủ đô
10/08/2021
Hàng loạt Macbook M1 tự dưng vỡ màn hình, Apple có đồng ý bảo hành?
02/08/2021
6 bộ phim hay nhất để xem trên VieON
29/01/2021
Bắc Ninh: Không ký kết triển khai dự án Owifi 5G với CSE Singapore
27/06/2020
Bị World Bank cấm dự thầu 7 năm, công ty Sao Bắc Đẩu thừa nhận sai sót
27/06/2020
Wefinex - Mô hình hoạt động đa cấp "đội lốt" đầu tài chính trên mạng internet
10/06/2020
Khai trừ MISA khỏi Câu lạc bộ Chữ ký số và Giao dịch điện tử Việt Nam
27/05/2020
Chuyển đổi số - Nên hiểu như thế nào cho đúng
25/05/2020
Chống thất thu thuế là thách thức lớn đối với nền kinh tế số
29/04/2020
Cách chuyển tập tin sang máy tính mới
10/11/2019
VNPT, MobiFone, VTC sẽ hoàn thành cổ phần hóa trước năm 2021
20/08/2019
5G thay đổi tương lai của bạn như thế nào?
26/07/2019
Nhận diện hành vi lừa đảo trên không gian mạng
25/07/2019
Truyền hình OTT - Hướng đi mới của các “nhà Đài”
24/07/2019