cai thien mc-cdma

8/18/2019 Cai Thien MC-CDMA

1/170

Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh

Trườ ng Đại Học Bách Khoa

-----o0o-----

TR ẦN THANH PHƯƠ NG

NGHIÊN CỨ U GIẢI PHÁP CẢI THIỆNDUNG LƯỢ NG MẠNG MC-CDMA

CBHD: TS. PHẠM HỒNG LIÊN

Chuyên ngành: K ỹ thuật vô tuyến điện tử

Khóa : 14

Mã số ngành : 2.07.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP Hô ̀ Chi ́ Minh tha ́ng 07 n m 2005


2/170

ii

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITR ƯỜ NG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướ ng dẫn khoa học: ...............................................................................

(Ghi rõ họ tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1: ...............................................................................(Ghi rõ họ tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2: ...............................................................................

(Ghi rõ họ tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn Thạc s ĩ đượ c bảo vệ tại HỘI ĐỒ NG CHẤM BẢO VỆ LUẬ N VĂ N THẠC SĨ

TR ƯỜ NG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày ......... tháng ......... năm ..........


3/170

iii

TR ƯỜ NG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

U

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐHU

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

UĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚCU

TPHCM, ngày tháng năm 2005

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ

Họ tên học viên: TR Ầ N THANH PHƯƠ NG Phái: Nam

Ngày tháng năm sinh: 11/05/1979 Nơ i sinh: TP Hồ Chí Minh

Chuyên ngành: K Ỹ THUẬT VÔ TUYẾN – ĐIỆN TỬ MSHV: 01403325

I. TÊN ĐỀ TÀI: .........................................................................................................................

......................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................

II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

......................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày ký Quyết định giao đề tài): ..........................................

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:................................................................................

V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚ NG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm và học vị): ..........................

......................................................................................................................................................

CÁN BỘ HƯỚ NG DẪ N CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢ N LÝ CHUYÊN NGÀNH

(Học hàm, học vị, họ tên và chữ ký)

Nội dung và đề cươ ng luận văn Thạc s ĩ đã đượ c Hội đồng Chuyên ngành thông qua.

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

Ngày tháng năm 2005

KHOA QUẢ N LÝ NGÀNH


4/170

iv

LỜ I CẢM Ơ N

Sau hơ n sa ú tha ńg nghiên cứu d ướ i sự hướ ng dâ ñ tâ ṇ ti ǹh cu ả Tiê ń si ̃ Pha ṃHô ǹg Liên, cuô í cu ǹg luâ ṇ v ă n na ỳ cu ñg đ a ̃ hoa ǹ tha ǹh mô ṭ ca ćh tô t́ đ e ̣ p. Xinđ ượ c phe ́ p gửi đ ê ń cô Pha ṃ Hô ǹg Liên lo ǹg biê t́ ơ n chân tha ǹh va ̀ sâu să ć nhâ t́.Kiê ń thức, tâ m̀ nhi ǹ, sự sa ńg ta ọ va ̀lo ǹg nhiê ṭ ti ǹh cu ả cô không những đ em la ị sự giu ́ p đ ỡ to lớ n đ ê ̉tôi hoa ǹ tha ǹh luâ ṇ v ă n na ỳ ma ̀co ǹ la ̀mô ṭ khuôn mâ ũ đ ê ̉tôinoi theo trên con đ ườ ng sự nghiê ̣ p phi á tr ướ c.

Nhân đ ây, cu ñg xin gửi lờ i ca m̉ ơ n đ ê ń ca ć thâ ỳ cô trong Bô ̣ môn Viê ñ thông,tr ườ ng Đ a ị ho c̣ Ba ćh Khoa Tha ǹh phô ́ Hô ̀ Chi ́ Minh, những ngườ i đ a ̃ cung câ ́ p

những kiê ń thức cu ǹg v ớ i những sự hô ̃tr ợ quy ́ba ú trong suô t́ hai nă m ho c̣ cao ho c̣,những tiê ǹ đ ê ̀câ ǹ thiê t́ đ ê ̉tôi thực hiê ṇ tha ǹh công luâ ṇ v ă n na ỳ.

Nga ỳ nay, internet va ̀ email đ a ̃ tr ở tha ǹh mô ṭ phươ ng tiê ṇ hô ̃ tr ợ ca ć nha ̀nghiên cứu tre ̉ti m̀ những sự gợ i y ́t ừ ca ć chuyên gia. Xin chân tha ǹh ca m̉ ơ n ca ćgia ó sư Iain Collings (University of Sydney) va ̀Jean Paul Linnartz (Universityof California at Berkeley) đ a ̃ cung câ ́ p những ta ì liê ụ va ̀những chi ̉ dâ ñ mangti ńh đ i ṇh hướ ng trong thờ i gian đ â ù thực hiê ṇ luâ ṇ v ă n.

Cu ñg không thê ̉quên đ ượ c sự giu ́ p đ ỡ to lớ n cu ả tâ t́ ca ̉ca ć ba ṇ be ̀cu ǹg kho á hoă c̣ kha ć kho á, cu ǹg nga ǹh hay kha ć nga ǹh va ̀ca ć đ ô ǹg nghiê ̣ p ta ị tr ườ ng Đ a ị ho c̣Ba ń công Tôn Đ ức Thă ńg đ a ̃đ o ńg go ́ p những y ́kiê ń bô ̉i ćh va ̀ta ọ những đ iê ù kiê ṇthuâ ṇ lợ i cho tôi tâ ̣ p trung va ò công viê c̣ nghiên cứu trong thờ i gian qua. Xin gửiđ ê ń tâ t́ ca ̉ca ć anh chi ̣ va ̀ca ć ba ṇ lờ i tri ân sâu să ć.

Cuô í cu ǹg, xin gửi lo ǹg biê t́ ơ n to lớ n nhâ t́ đ ê ń cha me ̣ tôi va ̀những ngườ i thântrong gia đ i ǹh, những ngườ i đ a ̃la m̀ tâ t́ ca ̉đ ê ̉tôi co ́đ ượ c nga ỳ hôm nay.

Sa ì Go ǹ, nga ̀ y 29 tha ńg 06 n ăm 2005.

Trâ ǹ Thanh Ph ươ ng


5/170

v

LỜ I NÓI ĐẦU

Thông tin vô tuyến đã và đang tr ải qua một thờ i k ỳ phát triển chóng mặt trong khoảng thờ i

gian mườ i năm tr ở lại đây. Do nhu cầu thông tin di động của con ngườ i ngày càng lớ n nêncác mạng thông tin di động đã đượ c mở r ộng r ất nhanh. Số khách hàng sử dụng thông tin vôtuyến di động sẽ lên đến con số một tỷ ngườ i trong năm 2005. Để đáp ứng nhu cầu này, cần

phải có các biện pháp tăng dung lượ ng cho các hệ thống thông tin di động hiện có. Hệ thốngCDMA đượ c đánh giá là có khả năng hỗ tr ợ số user nhiều hơ n đã đượ c đưa vào sử dụng. Sauđó, hệ thống này lại đượ c nâng cấ p thành hệ thống đa sóng mang MC-CDMA, có khả năngtriệt can nhiễu ISI cũng như nhiễu giao thoa đa truy nhậ p (MAI) một cách hiệu quả. Tuynhiên, như thế dườ ng như vẫn là chưa đủ. Các hệ thống thông tin vô tuyến trong tươ ng laigần (thế hệ 4G) sẽ phải cung cấ p cho ngườ i sử dụng các dịch vụ đa dạng bao gồm thọai, dữ liệu, hình ảnh và video. Các dịch vụ này đòi hỏi hệ thống phải hỗ tr ợ các tốc độ dữ liệu khácnhau và có khả năng thay đổi. Nhằm tìm một biện pháp giải quyết vấn đề trên, luận văn này

nghiên cứu một giải pháp nâng cấ p hệ thống MC-CDMA để vừa có khả năng chống nhiễu tốttrong kênh truyền vô tuyến đa đườ ng, vừa có khả năng cải thiện dung lượ ng hệ thống, hỗ tr ợ các tốc độ dữ liệu thay đổi, đó là hệ thống Multi-code Multicarrier CDMA (MC-MC-CDMA).

Hệ thống này là một sự k ết hợ p của hệ thống Multi-code CDMA, nhằm phục vụ các dịch vụ tốc độ biến đổi đã đượ c đề cậ p trong một số tài liệu tr ướ c đây ([32] - [37]) vớ i hệ thống MC-CDMA ([3], [4], [9], [10], [11]). Các k ết quả mô phỏng cho thấy chất lượ ng của hệ thống nàyxấ p xỉ như hệ thống MC-CDMA nhưng có thể hỗ tr ợ các tốc độ dữ liệu cao hơ n. Đặc biệt,nếu có giải pháp ướ c lượ ng kênh truyền hợ p lý, ta có thể áp dụng giải thuật điều khiển tốc độ dữ liệu thích nghi, cho phép cải thiện hơ n nữa chất lượ ng hệ thống, vượ t hơ n hệ thống MC-

CDMA, từ đó có khả năng nâng cao hơ n nữa dung lượ ng ngườ i sử dụng. Trong hệ thống này,có bốn loại mã đượ c sử dụng là Walsh-Hadamard, Gold, Kasami và m-sequence. Chất lượ nghệ thống đượ c đánh giá một cách tươ ng đối toàn diện trên các kênh truyền AWGN và fadingRayleigh vớ i các loại mã khác nhau và các tốc độ khác nhau thông qua mô phỏng. Ảnhhưở ng của đặc tính tươ ng quan của các loại mã đến biến quyết định ở máy thu cũng đượ c rútra từ k ết quả phân tích toán học.

Tóm lại, hệ thống MC-MC-CDMA đượ c đánh giá như là một ứng cử viên sáng giá cho cácmạng thông tin vô tuyến di động trong tươ ng lai.

Luận văn đượ c chia thành ba phần. Phần 1 trình bày các lý thuyết cơ bản về kênh truyền vôtuyến và các hệ thống OFDM, MC-CDMA. Phần 2 giớ i thiệu một số giải pháp cải thiện dung

lượ ng hệ thống MC-CDMA đã đượ c nghiên cứu, đồng thờ i giớ i thiệu một giải pháp mớ i k ếthợ p k ỹ thuật multi-code vớ i MC-CDMA, đó là hệ thống Multi-code MC-CDMA nói trên.Phần 3 trình bày các k ết quả mô phỏng hệ thống Multi-code MC-CDMA, từ đó rút ra tínhchất cải thiện của nó so vớ i hệ thống MC-CDMA tr ướ c đây.


6/170

vi

ABSTRACT

Wireless communications have undergone a tremendous development in the last decade. Due

to people’s vast growing need for mobile conversation, wireless networks emerged andexpanded very fast. Wireless communications is growing so rapidly that the number ofwireless customers is estimated to be over one billion in 2005. To satisfy this demand, it isneccessary that there are solutions for improving the capacity of the existing wireless mobilecommunication networks. The CDMA systems have been considered that they have theability to support more user and have been used in real networks. And then, these systemshave been upgraded to the Multicarrier CDMA systems, which can remove ISI and MAI(multiple access interference) effectively. However, that is not enough. The next generationwireless commnication systems (4G) will have to provide the subcribers with a variety ofsophisticated services such as voice, data, image and video. These integrated services requirethat the network has to support different and variable data rates. For solving this problem, this

thesis investigates a solution to improve the MC-CDMA system so that it not only has goodinterference-removing property in multipath fading channel, but also can increase the systemcapacity and support variable data rates; namely, the Multi-code Multicarrier CDMA (MC-MC-CDMA) system.

This system is the combination of the Multi-code CDMA system, which can support thevariable data rate services and has been mentioned in some papers ([32] - [37]), with the MC-CDMA system ([3], [4], [9], [10], [11]). The simulation results shown that the performanceof this system is equivalent to the MC-CDMA system but it can support higher data rates.Specially, if we have some reasonable channel estimation algorithms, we can also apply therate adaptation algorithm to further improve the system performance, surpass the MC-CDMA

system, so that it can further increasing the number of active users in the network. In thissystem, Walsh-Hadamard, Gold, Kasami and m-sequence codes are explored as possiblechoices for the multiple codes. The system performance is evaluated comprehensivelythrough simulation in AWGN and multipath Rayleigh fading channels with different codesand data rates. The relation between the decoding decision variable at receiver and type ofcodes used in the above system has also been derived through mathematical analysis.

In conclusion, the MC-MC-CDMA system is seriously considered as a valuable candidate fornext generation wireless mobile communication networks.

The thesis is divided into three parts. In part one, I introduce some basic theory of wirelesschannels and OFDM, MC-CDMA systems. Part two discusses some solutions to improve the

capacity of MC-CDMA system, and investigates a new solution that combines multi-codetechnology and MC-CDMA system, that is the Multi-code MC-CDMA, which wasmentioned above. In part three, the results from simulation of Multi-code MC-CDMA systemis shown to prove its improvement when compare with traditional MC-CDMA system.


7/170


8/170

viii

2.3.2 Giớ i hạn băng thông OFDM – Phươ ng pháp cửa sổ........................................33

2.3.3 Xác suất lỗi bit của hệ thống OFDM trong kênh truyền AWGN.....................37

2.3.4 Xác suất lỗi bit trong kênh truyền fading Rayleigh .........................................38

2.3.5 Ảnh hưở ng của sai lệch tần số khi dồng bộ .....................................................41

2.3.6 Ảnh hưở ng của sai lệch thờ i gian khi dồng bộ.................................................422.3.7 Ảnh hưở ng bở i tính phi tuyến của mạch khuếch đại .......................................42

2.4 K ết luận...................................................................................................................43

3 HỆ THỐNG MC-CDMA VÀ MC-DS-CDMA..................................................45

3.1 MC-CDMA (Multicarrier CDMA).......................................................................45

3.1.1 Cấu trúc tín hiệu...............................................................................................45

3.1.2 Tín hiệu tuyến xuống (downlink).....................................................................46

3.1.3 Tín hiệu tuyến lên (uplink)...............................................................................47

3.1.4 Các k ỹ thuật tr ải phổ ........................................................................................47

3.1.5 Các k ỹ thuật phát hiện và khôi phục tín hiệu...................................................51

3.1.6 Phươ ng pháp cân bằng tr ướ c............................................................................57

3.1.7 Giải mã hóa kênh mềm ....................................................................................59

3.1.8 Tính linh động trong thiết k ế hệ thống MC-CDMA........................................62

3.2 MC-DS-CDMA (Multicarrier DS-CDMA)..........................................................65

3.2.1 Cấu trúc tín hiệu...............................................................................................65

3.2.2 Tín hiệu tuyến xuống .......................................................................................663.2.3 Tín hiệu tuyến lên ............................................................................................66

3.2.4 Tr ải phổ ............................................................................................................67

3.2.5 Các k ỹ thuật phát hiện......................................................................................67

PHẦN II: CÁC GIẢI PHÁP CẢI THIỆN DUNG LƯỢ NG MẠNG MC-CDMA

4 CÁC PHƯƠ NG PHÁP NÂNG CAO DUNG LƯỢ NG HỆ THỐNG MC-CDMA ....70

4.1 Vấn đề dung lượ ng trong hệ thống MC-CDMA .................................................70

4.2 Đánh giá dung lượ ng trong hệ thống đa cell MC-CDMA tuyến xuống............70

4.2.1 Mô hình tế bào MC-CDMA.............................................................................71

4.2.2 Phân tích chất lượ ng hệ thống..........................................................................72

4.2.3 Nhận xét ...........................................................................................................74

4.3 Điều khiển công suất trong mạng MC-CDMA....................................................75

4.3.1 Mô hình hệ thống .............................................................................................75

4.3.2 Cơ chế điều khiển công suất trong hệ thống MC-CDMA ...............................78

4.4 Hệ thống MC-CDMA k ết hợ p vớ i mã hóa space-time........................................82

4.4.1 Mô hình hệ thống .............................................................................................824.4.2 Đánh giá chất lượ ng .........................................................................................85


9/170

ix

4.5 Hệ thống MC-CDMA sử dụng nhiều antenna phát ............................................87

4.5.1 Mô hình hệ thống .............................................................................................87

4.5.2 Xác suất lỗi của bộ k ết hợ p tỷ số cực đại trong kênh truyền có fading tươ ngquan ..........................................................................................................................88

4.5.3 Đánh giá chất lượ ng .........................................................................................90

5 MULTI-CODE CDMA VÀ MULTI-CODE MC-CDMA.....................................91

5.1 Giớ i thiệu ................................................................................................................91

5.2 Multi-code CDMA..................................................................................................92

5.3 K ết hợ p giải pháp multi-code vớ i hệ thống MC-CDMA ....................................93

5.3.1 Mô hình hệ thống .............................................................................................93

5.3.2 Phân tích hệ thống............................................................................................96

5.4 Hệ thống Multi-code MC-CDMA điều khiển tốc độ dữ liệu thích nghi............99

5.5 Một số giải pháp nâng cao chất lượ ng hệ thống Multi-code ............................101 5.5.1 Các bộ mã có tỷ số PAPR thấ p dùng cho hệ thống Multi-code CDMA........101

5.5.2 Ứơ c lượ ng kênh mờ trong hệ thống Multi-rate MC-DS-CDMA...................108

PHẦN III: K ẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG MC-MC-CDMA

6 MÔ PHỎNG VÀ Đ ÁNH GIÁ CH Ấ T LƯỢ NG HỆ THỐNG MC-MC-CDMA......116

6.1 Giớ i thiệu ..............................................................................................................116

6.2 Mô hình hệ thống .................................................................................................117

6.2.1 Mô hình kênh truyền......................................................................................117

6.2.2 Các thông số mô phỏng..................................................................................118

6.3 Giải thuật và chươ ng trình mô phỏng................................................................119

6.3.1 Giải thuật ........................................................................................................119

6.3.2 Chươ ng trình mô phỏng .................................................................................122

6.4 K ết quả mô phỏng................................................................................................123

6.4.1 Hệ thống Multi-code CDMA .........................................................................123

6.4.2 Hệ thống MC-CDMA ....................................................................................1316.4.3 Hệ thống Multi-code MC-CDMA..................................................................136

6.4.4 So sánh giữa các hệ thống..............................................................................144

6.5 Nhận xét và đánh giá chung................................................................................148

K Ế T LU ẬN VÀ HƯỚ NG PHÁT TRIỂ N CỦ A ĐỀ TÀI ......................................149

TÀI LIỆU THAM KH ẢO..............................................................................150

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦ A TÁC GI Ả ......................................................153


10/170

Luận V n Thạc S ĩ – Khoá 14

Nghiên cứu giả i pháp cải thiện dung lượng mạng MC CD MA – Hệ thống MC MC CDMA x

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Các hệ thống thông tin di động hiện tại và tươ ng lai.................................................2

Hình 1.2. Các khả năng của hệ thống trong thế hệ sau 3G ........................................................3

Hình 1.3. Cấu trúc mạng trong tươ ng lai ..................................................................................3

Hình 1.4. Lịch sử phát triển các hệ thống thông tin di động vớ i các k ỹ thuật truy nhậ p vôtuyến đượ c sử dụng ....................................................................................................................4

Hình 1.5. Hiệu ứng đa đườ ng trong kênh truyền vô tuyến ........................................................5

Hình 1.6. Mô hình kênh truyền vô tuyến đa đườ ng. ..................................................................6

Hình 1.7. Hàm mật độ xác suất của phân bố Rice và Rayleigh .................................................8

Hình 1.8. Quan hệ giữa )(τ h

Φ và h(τ;t). .................................................................................9

Hình 1.9. Quan hệ giữa H(f; t) và )(ς H D ..............................................................................10

Hình 1.10. Độ tr ải tr ễ trong các môi tr ườ ng khác nhau theo COST 207 .................................13

Hình 1.11. Hệ thống thông tin tr ải phổ ....................................................................................15

Hình 1.12. Quá trình thông tin tr ải phổ ....................................................................................16

Hình 1.13. Quá trình tạo tín hiệu tr ải phổ bằng cách nhân tr ực tiế p........................................16

Hình 1.14. Hệ thống tr ải phổ nhảy tần.....................................................................................17

Hình 1.15. Quá trình thu trong hệ thống tr ải phổ FH...............................................................17

Hình 1.16. Truyền tín hiệu theo k ỹ thuật tr ải phổ nhảy thờ i gian............................................18

Hình 1.17. Các phươ ng pháp đa truy nhậ p ..............................................................................18

Hình 1.18. Cấu trúc máy thu RAKE vớ i 3 finger ....................................................................19

Hình 1.19. Tính tự tươ ng quan và tươ ng quan chéo của các chuỗi Walsh và chuỗi Gold.......20

Hình 1.20. Tính tự tươ ng quan và tươ ng quan chéo của các chuỗi PN ...................................21

Hình 2.1. Phươ ng pháp điều chế đa sóng mang.......................................................................22

Hình 2.2. Phổ mật độ công suất OFDM...................................................................................24

Hình 2.3. Phổ các sóng mang phụ trong hệ thống OFDM: (a) phổ mỗi sóng mang phụ và cácmẫu r ờ i r ạc nhận đượ c ở máy thu ; (b)Phổ của tín hiệu k ết hợ p bở i 5 sóng mang phụ ...........25

Hình 2.4. Sơ đồ khối của hệ thống OFDM ..............................................................................26

Hình 2.5. Ánh xạ điều chế và giải điều chế 16-QAM – (a) Ở máy phát (b) Ở máy thu ..........27

Hình 2.6. Sơ đồ khối tầng IDFT ..............................................................................................27

Hình 2.7. Bộ điều chế RF dùng k ỹ thuật tươ ng tự ...................................................................28

Hình 2.8. Điều chế RF dùng k ỹ thuật số (DDS – Direct Digital Synthesis – Tổng hợ p số tr ựctiế p) ..........................................................................................................................................29

Hình 2.9. Mô hình đơ n giản của hệ thống truyền thông OFDM..............................................30Hình 2.10. Biểu diễn thờ i gian – tần số của ký hiệu và khung OFDM....................................30


11/170


Nghiên cứu giả i pháp cải thiện dung lượng mạng MC CD MA – Hệ thống MC MC CDMA xi

Hình 2.11. Chèn khoảng dự tr ữ vào ký hiệu OFDM ...............................................................31

Hình 2.12. Tác dụng chống nhiễu ISI khi chèn khoảng dự tr ữ ................................................32

Hình 2.13. Chất lượ ng hệ thống OFDM trong kênh truyền đa đườ ng t ĩ nh..............................33

Hình 2.14. Phổ tín hiệu OFDM: (a) 52 sóng mang phụ (b) 1536 sóng mang phụ...................34

Hình 2.15. Phổ tín hiệu OFDM dùng phươ ng pháp lọc thông dải...........................................34Hình 2.16. Phần tín hiệu đượ c đưa vào bộ FFT ở máy thu tùy theo các giá tr ị của time offset..................................................................................................................................................35

Hình 2.17. Tạo khoảng dự tr ữ raised-cosine............................................................................36

Hình 2.18. Đườ ng bao của ký hiệu OFDM vớ i khoảng dự tr ữ phẳng và sự chồng lấn của cáckhoảng dự tr ữ raised-cosine.....................................................................................................36

Hình 2.19. Công suất các búp phổ phụ vớ i các độ dài khác nhau của khoảng dự tr ữ raised-cosine .......................................................................................................................................36

Hình 2.20. Mô hình kênh truyền để khảo sát chất lượ ng hệ thống OFDM..............................37

Hình 2.21. SNR hiệu dụng của tín hiệu thu tại các ký hiệu thứ 1, 4, 16, 64 của frame OFDMthay đổi theo độ lệch tần số (phươ ng pháp điều chế QAM) ....................................................42

Hình 2.22. SNR hiệu dụng của tín hiệu OFDM khi offset thờ i gian thay đổi .........................42

Hình 2.23. Xác suất lỗi của hệ thống OFDM trong kênh phi tuyến không nhiễu....................43

Hình 3.1. Nguyên tắc tạo tín hiệu MC-CDMA........................................................................45

Hình 3.2. Máy phát MC-CDMA tuyến xuống.........................................................................46

Hình 3.3. Giản đồ phân bố của tín hiệu tr ải phổ Hadamard: (a) không xoay pha (b) có xoay pha............................................................................................................................................51

Hình 3.4. Máy thu MC-CDMA ở tr ạm gốc user thứ k.............................................................51

Hình 3.5. Bộ phát hiện MC-CDMA đơ n user..........................................................................52

Hình 3.6. Mô hình triệt giao thoa cứng....................................................................................55

Hình 3.7. Mô hình triệt giao thoa mềm....................................................................................55

Hình 3.8. Máy phát OFDM vớ i bộ tiền cân bằng ....................................................................57

Hình 3.9. Mã hóa kênh và giải mã hóa kênh trong hệ thống MC-CDMA...............................59

Hình 3.10. Mô hình hiệu chỉnh M............................................................................................62

Hình 3.11. Mô hình hiệu chỉnh Q ............................................................................................63Hình 3.12. Mô hình hiệu chỉnh M và Q ...................................................................................64

Hình 3.13. Sơ đồ máy phát MC-DS-CDMA............................................................................65

Hình 3.14. Bộ phát hiện tươ ng quan trong hệ thống MC-DS-CDMA.....................................67

Hình 4.1. Mô hình hệ thống di động tế bào đượ c khảo sát ......................................................71

Hình 4.2. Mô hình MC-CDMA tuyến xuống...........................................................................71

Hình 4.3. Dung lượ ng hệ thống MC-CDMA vớ i mã i.i.d ngẫu nhiên và mã tr ực giao ngẫu

nhiên, không có suy hao đườ ng truyền, ( )2 1 E h = và: (a) ( )4 1,5 E h = (b) ( )4 3 E h = ....75Hình 4.4. Sơ đồ khối hệ thống MC-CDMA để khảo sát phươ ng pháp điều khiển công suấtthích nghi..................................................................................................................................76


12/170


Nghiên cứu giả i pháp cải thiện dung lượng mạng MC CD MA – Hệ thống MC MC CDMA xii

Hình 4.5. Sơ đồ điều khiển công suất dựa theo user trong hệ thống MC-CDMA...................79

Hình 4.6. Sơ đồ điều khiển công suất theo băng tần trong hệ thống MC-CDMA...................80

Hình 4.7. So sánh BER vớ i Eb/No = 20dB, d f T = 0,0031, N/K = 8......................................82

Hình 4.8. Sơ đồ khối mô phỏng hệ thống MC-CDMA sử dụng mã hóa STCM .....................83

Hình 4.9. Sơ đồ bộ mã hóa STCM...........................................................................................83Hình 4.10. Sơ đồ bộ interleaver 128 ký hiệu ...........................................................................84

Hình 4.11. Sơ đồ khối bộ giải mã đa user ................................................................................85

Hình 4.12. So sánh FER của các hệ thống MC-CDMA đơ n user trong điều kiện kênh truyềnfading phẳng và chậm vớ i thờ i gian k ết hợ p bằng 20 frame....................................................86

Hình 4.13. So sánh FER của các hệ thống STCM-MC-CDMA đa user sử dụng PIC trongđiều kiện kênh truyền fading chọn lọc tần số vớ i thờ i gian k ết hợ p bằng 20 ký hiệu.............86

Hình 4.14. Sơ đồ khối hệ thống đa sóng mang dùng nhiều máy phát......................................87

Hình 4.15. Ví dụ phân phát sóng mang trong hệ thống có 3 antenna và 8 sóng mang phụ ....88Hình 4.16. So sánh BER vớ i các cấu hình antenna khác nhau, hệ thống có 4 sóng mang, ξ =0,5.............................................................................................................................................90

Hình 5.1. Sơ đồ khối hệ thống Multi-code CDMA..................................................................93

Hình 5.2. Sơ đồ hệ thống MC-CDMA.....................................................................................94

Hình 5.3. Sơ đồ khối máy phát Multi-code MC-CDMA .........................................................94

Hình 5.4. Sơ đồ khối máy thu Multi-code MC-CDMA...........................................................96

Hình 5.5. Điều khiển tốc độ thích nghi trong kênh truyền fading đa đườ ng .........................100

Hình 5.6. Bộ ướ c lượ ng kênh truyền trong hệ thống MC-DS-CDMA đa tốc độ...................109Hình 5.7. Sai số ưóc lượ ng kênh truyền tùy theo SNR của user 1: (a) tốc độ thấ p (b) tốc độ cao ..........................................................................................................................................113

Hình 5.8. Sai số ướ c lượ ng kênh truyền trong các hệ thống..................................................114

Hình 6.1. Độ lợ i kênh truyền sử dụng trong phần mô phỏng ...............................................117

Hình 6.2. PDP của tế bào trong vùng thành thị điển hình......................................................118

Hình 6.3. Sơ đồ khối hệ thống MC-CDMA...........................................................................119

Hình 6.4. Lưu đồ mô phỏng hệ thống MTC-CDMA (itr: số lần lặ p đã thực hiện, SymNo: tổng

số ký hiệu = tổng số lần lặ p) ..................................................................................................120Hình 6.5. Lưu đồ giải thuật mô phỏng hệ thống MC-MC-CDMA........................................121

Hình 6.6. Giao diện khở i động chươ ng trình mô phỏng hệ thống MC-MC-CDMA .............122

Hình 6.7. Giao diện chính chươ ng trình mô phỏng hệ thống MC-MC-CDMA ....................123

Hình 6.8. Chất lượ ng BER của hệ thống Multi-code CDMA sử dụng các loại mã khác nhau................................................................................................................................................124

Hình 6.9. Chất lượ ng BER của hệ thống MTC-CDMA trong kênh truyền fading Rayleigh vớ icác loại mã khác nhau ............................................................................................................125

Hình 6.10. Đồ thị BER của hệ thống MTC-CDMA có điều khiển tốc độ thích nghi sử dụngcác loại mã khác nhau ............................................................................................................126

Hình 6.11. Đồ thị BER của hệ thống MTC-CDMA vớ i các giá tr ị khác nhau của M...........127


13/170


14/170


Nghiên cứu giả i pháp cải thiện dung lượng mạng MC CD MA – Hệ thống MC MC CDMA xiv

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1. PDP đa đườ ng cho các loại kênh truyền.....................................................................13

Bảng 2. Tổng số chuỗi m-sequence tùy theo số tầng của LFSR..............................................20

Bảng 3. Các giớ i hạn trên của PAPR tuyến lên .......................................................................49

Bảng 4. Mô hình tr ễ công suất của kênh truyền trong hai tr ườ ng hợ p thành thị điển hình vàthành thị xấu...........................................................................................................................117

Bảng 5. Các thông số mô phỏng chung .................................................................................118

Bảng 6. Thông số mô phỏng hình 6.8 ....................................................................................124

Bảng 7. Thông số mô phỏng hình 6.9 ....................................................................................125

Bảng 8. Thông số mô phỏng hình 6.10 ..................................................................................126

Bảng 9. Thông số mô phỏng hình 6.11 ..................................................................................127

Bảng 10. Thông số mô phỏng hình 6.12 ................................................................................128





Bảng 15. Thông số mô phỏng hình 6.18 ................................................................................134Bảng 16. Thông số mô phỏng hình 6.19 ................................................................................135














15/170


Nghiên cứu giả i pháp cải thiện dung lượng mạng MC CD MA – Hệ thống MC MC CDMA xv

CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

ACI Adjacent Channel Interference

AWGN Additive White Gaussian Noise

BDMA Band Division Multiple Access

BER Bit Error Rate

BPSK Binary Phase Shift Keying

BS Base Station

BU Bad Urban

CDMA Code Division Multiple AccessCF Crest Factor

COST European Cooperation in the Field of Scientific and Technical Research

CSI Channel Estimation Information

DAB Digital Audio Broadcasting

DDS Direct Digital Synthesizer

DECT Digital Enhanced Cordless Telecommunications

DFT Discrete Fourier Transform

DS Direct Sequence

EGC Equal Gain Combining

FDM Frequency Division Multiplexing

FDMA Frequency Division Multiple Access

FFT Fast Fourier Transform

FH Frequency Hopping

FIR Finite Impulse Response

GSM Global System for Mobile Communicationsi.i.d. Independent identically distributed

HIPERLAN High Performance Local Area Network

HT Hilly Terrain

IC Interference Cancellation

ICI Inter-Carrier Interference

IDFT Inverse Discrete Fourier Transform

IFFT Inverse Fast Fourier Transform

IMD Inter Modulation Distortion

IMT-2000 International Mobile Telecommunication 2000


16/170


Nghiên cứu giả i pháp cải thiện dung lượng mạng MC CD MA – Hệ thống MC MC CDMA xvi

I/Q In-phase/Quadrature

IS-95 Interim Standard 1995

ISI Inter-Symbol Interference

JD Joint Detection

JTC Joint Technical CommitteeLAN Local Area Network

LFSR Linear Feedback Shift Register

LLR Log-Likelihood Ratio

LO Local Oscillator

LOS Line of Sight

MAC Multiply and Accumulate

MAI Multipe Access Interference

MAP Maximum A Posteriori

MC Multicarrier

MC-CDMA Multicarrier CDMA

MC-DS-CDMA Multicarrier DS-CDMA

MCM Multicarrier Modulation

MD Multiuser Detection

MFSK M-ary Frequency Shift Keying

MIMO Multi Input – Multi OutputMTC-CDMA Multi-code CDMA

MC-MC-CDMA Multi-code Multicarrier CDMA

MD Multiuser Detection

ML Maximum Likelihood

MLD Maximum Likelihood Decoder

MLSE Maximum Likelihood Sequence Estimation

MLSSE Maximum Likelihood Symbol-by-Symbol Estimation

MMSE Minimum Mean Square Error

MRC Maximum Ratio Combining

MT-CDMA Multitone CDMA

NLOS Non Line of Sight

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

PAPR Peak-to-Average Power Ratio

PDC Personal Digital Cellular

PDP Power Delay ProfilePIC Parallel Interference Cancellation


17/170


18/170


Nghiên cứu giả i pháp cải thiện dung lượng mạng MC CD MA – Hệ thống MC MC CDMA 1

PHẦN I

LÝ THUYẾT CƠ SỞ


19/170

Luận V n Thạc S ĩ – Khoá 14 1. Giới thiệu chung


Chươ ng 1

1GIỚ I THIỆU CHUNG

1.1 Hệ thống thông tin di động

K ể từ những năm 1980 đến nay, hệ thống thông tin di động đã có những bướ c phát triển liêntục và mạnh mẽ qua từng thậ p k ỷ. Nếu như các hệ thống ở thế hệ đầu tiên (1G) trong thậ pniên 1980 dựa trên các công nghệ analog thì ngay trong thậ p niên 1990, hệ thống thế hệ thứ hai (2G) đã đượ c phát triển, bao gồm hệ thống GSM (Global Systems for MobileCommunications), hệ thống PDC (Personal Digital Cellular) và hệ thống IS-95 (InterimStandard), dựa trên công nghệ số chủ yếu phục vụ cho các dịch vụ thọai. Đến thế hệ thứ ba(3G), hệ thống thông tin di động cũng dựa trên công nghệ số nhưng có khả năng tích hợ p cácdịch vụ thọai, dữ liệu và multimedia và sử dụng cả chuyển mạch mạch điện lẫn chuyển mạch

gói. Hệ thống 3G đầu tiên đượ c giớ i thiệu ở Nhật Bản vào tháng 10 năm 2001.Hình vẽ sau minh họa các hệ thống thông tin di động hiện tại và xu hướ ng phát triển củachúng trong tươ ng lai.

Hình 1.1. Các hệ thố ng thông tin di động hiện t ại và t ươ ng lai

Trên hình vẽ, ta thấy hệ thống IMT-2000 (International Mobile Communications), tươ ng ứngvớ i thế hệ 3G có khả năng truyền dữ liệu vớ i tốc độ tối thiểu là 144Kbps trên các phươ ng tiệndi chuyển thông thườ ng (ví dụ ô tô) hoặc có thể đạt tớ i tốc độ tối thiểu 2Mbps đối vớ i thôngtin trong phạm vi một toà nhà. Trong tươ ng lai, các hệ thống 4G sẽ có khả năng đạt tớ i tốc độ >100Mbps trên các phươ ng tiện di chuyển vớ i tốc độ cao.

Trong khi các hệ thống 3G còn chưa đượ c sử dụng r ộng rãi, nhiều nghiên cứu về hệ thốngthông tin di động thế hệ thứ 4 (4G) đã đượ c tiến hành và đạt đượ c nhiều k ết quả quan tr ọng.Theo dự đoán, các hệ thống 4G sẽ đượ c đưa vào sử dụng vào năm 2010 hoặc có thể sớ m hơ n.


20/170



Theo tài liệu của ITU-R (bản Vision Preliminary Draft of New recommendation (DNR) chochuẩn WP8F, hệ thống IMT-2000 hiện đang có một sự phát triển liên tục và vững chắc để hỗ tr ợ các ứng dụng và dịch vụ mớ i. Tài liệu này dự đoán đến năm 2005, tốc độ truyền sóng vôtuyến mặt đất có thể đạt đượ c tốc độ 30Mbps. Đối vớ i các hệ thống sau 3G, cần phải có mộtcông nghệ truy nhậ p mớ i để bổ sung cho các hệ thống hiện tại. Công nghệ mớ i này sẽ cho

phép đạt tớ i tốc độ 100Mbps trên các phươ ng tiện di chuyển ở tốc độ cao và tớ i 1Gbps trên

các mạng không dây cục bộ hoặc ít di chuyển. Tốc độ di chuyển càng cao thì kích thướ c cellcàng lớ n để hạn chế sự chuyển đổi cell trong mạng.

Các công nghệ truy nhậ p mớ i vẫn sẽ dựa trên cơ sở những băng tần đã đượ c cấ p phát vànhững băng tần dự tr ữ cho các ứng dụng mớ i theo như các chuẩn đã quy định. Do đó sẽ không có những ảnh hưở ng qua lại không mong muốn giữa các thành phần mớ i này. Tất cả các hệ thống truy nhậ p đều thông qua một mạng trung tâm dựa trên cơ sở Internet Protocolnhư minh họa ở hình 1.3.

Hình 1.2. Các khả năng của hệ thố ng trong thế hệ sau 3G

Hình 1.3. C ấ u trúc mạng trong t ươ ng lai

Công nghệ chủ yếu đượ c nghiên cứu trong các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G)là các k ỹ thuật đa sóng mang. Hình 1.4 minh họa tiến trình phát triển của các hệ thống thôngtin di động. Khi nghiên cứu về các công nghệ dùng cho hệ thống 2G vào những năm 1980, có


21/170



hai k ỹ thuật truy nhậ p vô tuyến đượ c đưa ra khảo sát, đó là các mô hình đa truy nhậ p phânchia theo thờ i gian (TDMA) và đa truy nhậ p phân chia theo mã (CDMA). Cuối cùng, môhình TDMA đượ c chọn và quy định thành tiêu chuẩn. Đến thế hệ 3G, hai mô hình đượ c đưara xem xét là CDMA và mô hình truy nhậ p dựa trên cơ sở k ỹ thuật OFDM, đượ c gọi là đatruy nhậ p theo băng (BDMA) và mô hình CDMA đượ c chọn. Như vậy, có thể dự đoán r ằngmô hình dựa trên cơ sở k ỹ thuật đa sóng mang, trong đó có OFDM, sẽ đượ c chọn cho các hệ

thống 4G. Sau đây là một số minh chứng cho dự đoán này: Các k ỹ thuật đa sóng mang có khả năng chống lại hiệu ứng fading chọn lọc tần số thườ nggặ p trong thông tin di động một cách có hiệu quả. Đây là một lợ i điểm r ất quan tr ọng, đặc

biệt là vớ i các ứng dụng truyền dữ liệu tốc độ cao.

Mô hình OFDM đã đượ c nghiên cứu khá k ỹ lưỡ ng trong thờ i gian gần đây và đã đượ c phát triển trong các mạng LAN không dây tốc độ cao và trong mạng truyền hình số mặt đất.

Giữa OFDM và CDMA có những sự hỗ tr ợ nhau khá tốt. Bằng cách k ết hợ p OFDM vàCDMA, ta có thể tận dụng ưu điểm chống nhiễu fading chọn lọc tần số và khả năng phát triểnleo thang về tốc độ truyền dữ liệu.

Hình 1.4. Lịch sử phát triể n các hệ thố ng thông tin di động vớ i các k ỹ thuật truy nhậ p vô tuyế n đượ c sử d ụng

Sự k ết hợ p giữa OFDM và CDMA làm xuất hiện một k ỹ thuật đa truy nhậ p mớ i cho phéptăng thêm dung lượ ng của hệ thống một cách đáng k ể so vớ i hệ thống CDMA tr ướ c đây màvẫn không làm ảnh hưở ng gì đến những tài nguyên đã đượ c cấ p phát. K ỹ thuật này gọi là Đa

truy nhậ p phân chia theo mã – đa sóng mang ( MultiCarrier Code Division Multiple Access). Như vậy, việc nghiên cứu về mạng thông tin di động dựa trên cơ sở MC-CDMA là một vấnđề tươ ng đối mớ i và có ý ngh ĩ a thực tế. Nội dung của luận văn này sẽ tậ p trung phân tích cácmô hình mạng MC-CDMA khác nhau nhằm tìm ra một giải pháp có hiệu quả nhất để tăngdung lượ ng mạng và chống tắc nghẽn. Trong đó, mô hình Multi-code Multicarrier CDMA cókhả năng k ết hợ p những ưu điểm của hệ thống MC-CDMA, đồng thờ i có thể hỗ tr ợ các tốcđộ dữ liệu khác nhau, tăng độ lợ i tr ải phổ trong cả miền thờ i gian lẫn miền tần số, do đó cóthể nâng cao chất lượ ng của hệ thống CDMA, sẽ đượ c khảo sát chi tiết.

1.2 Kênh truyền vô tuyến

Nắm vững những đặc tính của kênh truyền vô tuyến là yêu cầu cơ bản để có thể chọn lựa mộtcách thích hợ p các cấu trúc của hệ thống, kích thướ c của các thành phần và các thông số tốiưu của hệ thống, vì kênh truyền vô tuyến là loại kênh tryền phức tạ p nhất trong các hệ thống


22/170



viễn thông. Có r ất nhiều yếu tố ảnh hưở ng đến chất lượ ng truyền tin trên kênh truyền vôtuyến, bao gồm hiệu ứng đa đườ ng, hiện tượ ng Doppler, ... Hơ n nữa, đặc tính của kênhtruyền vô tuyến lại khác nhau trong các môi tr ườ ng và tình huống cụ thể, ví dụ: đối tượ ng diđộng hay cố định, môi tr ườ ng trong nhà hay ngoài phố, ... Do đó, việc chọn lựa các thành

phần của hệ thống cũng khác nhau và đòi hỏi sự khảo sát chi tiết về đặc tính của kênh truyềnmà ta sử dụng.

1.2.1 Các hi ện t ượ ng ảnh hưở ng đế n chấ t l ượ ng truy ền trong kênh truy ền vôtuy ế n

Trong kênh truyền vô tuyến thông tin di động, tín hiệu phát sẽ chịu tác động của các yếu tố như sau:

Hiện t ượ ng đ a đườ ng là k ết quả của sự phản xạ, tán xạ và khúc xạ của sóng điện từ phát khigặ p phải các vật cản tự nhiên hoặc nhân tạo. Do đó ở antenna thu sẽ có sự tậ p hợ p của cácsóng đến từ nhiều hướ ng khác nhau vớ i các thờ i gian tr ễ khác nhau, suy hao khác nhau và độ lệch pha khác nhau. Sự xế p chồng các tín hiệu này ở máy thu tạo ra một tín hiệu phức tạ p vớ i

biên độ và pha thay đổi r ất nhiều so vớ i tín hiệu ban đầu.

Hình 1.5. Hiệu ứ ng đ a đườ ng trong kênh truyề n vô tuyế n

Hiện t ượ ng Doppler gây ra bở i các đối tượ ng di chuyển trong kênh truyền vô tuyến. Sự thayđổi về pha và biên độ của các sóng tớ i do sự thay đổi vị trí của đối tượ ng dẫn đến hiện tượ ngđa đườ ng biến đổi theo thờ i gian. Chỉ cần một sự di chuyển r ất nhỏ (khoảng bằng độ dài bướ csóng) là có thể tạo ra một tín hiệu hoàn toàn khác ở máy thu. Sự biến đổi của tín hiệu do hiệntượ ng đa đườ ng biến đổi theo thờ i gian còn gọi là hiệu ứng fading nhanh (fast fading).

Hiện t ượ ng vật che chắ n (shadowing) gây ra bở i vật cản tr ở trên đườ ng truyền như các ngọnđồi, các toà nhà cao tầng, ... làm suy giảm biên độ của tín hiệu. Khác vớ i hiệu ứng Doppler,

hiện tượ ng này chỉ thay đổi tính chất của nó trên một khoảng cách lớ n, do đó sự thay đổi biênđộ tín hiệu do hiện tượ ng che chắn còn gọi là fading chậm (slow fading).

Suy hao trên đườ ng truyề n mô tả sự suy giảm công suất trung bình của tín hiệu khi truyền từ máy phát đến máy thu. Trong không gian tự do, công suất trung bình giảm theo bình phươ ngkhoảng cách truyền giữa tr ạm gốc (BS-Base Station) và tr ạm cuối (TS-Terminal Station).Trong kênh truyền vô tuyến di động, thườ ng không tồn tại đườ ng truyền thẳng (LOS – Lineof Sight), công suất tín hiệu giảm theo các luỹ thừa bậc cao hơ n, tiêu biểu là từ 3 đến 5. Sự giảm công suất do hiện tượ ng che chắn và suy hao có thể khác phục bằng các phươ ng phápđiều khiển công suất.

1.2.2 Mô hình kênh truy ền vô tuy ế n

Hình 1.6 minh họa một kênh truyền vô tuyến đa đườ ng, ở đây cụ thể là L đườ ng dẫn từ máy phát đến máy thu.


23/170



Hình 1.6. Mô hình kênh truyề n vô tuyế n đ a đườ ng.

Giả sử tín hiệu phát đượ c biểu diễn bở i phươ ng trình:

t f j cet st x π 2).(Re)( = (1.1)

trong đó s(t) là dạng băng gốc tươ ng đươ ng của x(t) và c f là tần số sóng mang.

Tín hiệu nhận đượ c ở máy thu là sự xế p chồng của các phiên bản khác nhau của tín hiệu phátđượ c truyền đi theo L đườ ng dẫn khác nhau:

∑ ∑= =

−

⎪⎭

⎪⎬⎫

⎪⎩

⎪⎨⎧

−=−= L

l

L

l

t f jl

t f jl l l

cl c et t set t t xt t y1 1

2)(2 )).((.).(Re))(()()( π τ π τ α τ α (1.2)

trong đó )(t l α là suy hao đườ ng truyền trên đườ ng dẫn thứ l (giá tr ị phức), còn )(t l τ là thờ i

gian tr ễ trên đườ ng dẫn thứ l. Cả hai thông số trên đều đượ c coi là các quá trình ngẫu nhiên.Dạng băng gốc tươ ng đươ ng của y(t) là:

∫∑+∞

∞−=

− −=−= τ τ τ τ α τ π d t st ht t set t r L

l l

t f jl

l c )().;())((.).()(1

)(2 (1.3)

trong đó h(τ;t) là đáp ứng xung băng gốc tươ ng đươ ng của kênh truyền vô tuyến đa đườ ng ở thờ i điểm t, xác định bở i:

∑=

− −= L

l l

t f jl t t et t h l c

1

)(2 ))((.).();( τ δ α τ τ π (1.4)

Giả sử r ằng tín hiệu phát là tín hiệu liên tục vớ i tần số c f . Trong tr ườ ng hợ p này, nếu cho s(t)

= 1 trong phươ ng trình (1.3) thì tín hiệu thu tr ở thành:

∑∑==

− == L

l l

L

l

t f jl t et t r l c

11

)(2 )().()( β α τ π (1.5)

)(2).()( t f l l l cet t τ π

α β −= (1.6)

)(t l β là một quá trình ngẫu nhiên phức.

Phươ ng trình (1.5) cho thấy tín hiệu thu là tổng của các quá trình ngẫu nhiên, do đó, nếu số lượ ng đườ ng truyền từ máy phát đến máy thu là lớ n thì ta có thể áp dụng định lý giớ i hạn

trung tâm của lý thuyết xác suất. Ngh ĩ a là, r(t) có thể đượ c coi là một quá trình ngẫu nhiên phức có phân bố Gauss vớ i tr ị trung bình và phươ ng sai xác định bở i:


24/170



)]([ t r E r = , )]().([2

1 *2 t r t r E r =σ (1.7)

và hàm mật độ xác suất của r = r(t) là:

2

*

2

)()(

22

1

)(r

r r r r

r er p

σ

πσ

−−−

= (1.8)

Nếu gọi ξ(t) và θ(t) lần lượ t là biên độ và pha của r(t):

ξ(t) = |r(t)| và θ(t) = arg r(t) (1.9)

thì hàm mật độ xác suất k ết hợ p giữa ξ = ξ(t) và θ = θ(t) sẽ là:

22

2222

2 2

)sincos(

22

])sin()cos[(2

1

2.

22),( r

Q I

r Q I

r

aa A

r

aa

r

eee p σ

θ θ ξ

σ

ξ θ ξ θ ξ

σ

πσ

ξ

πσ

ξ θ ξ

++−−+−−

== (1.10)

trong đó: }Im{,}Re{ r ar a Q I == (1.11)

và: r A = (1.12)

Lấy trung bình biểu thức (1.10) theo θ, ta đượ c hàm mật độ xác suất của ξ:

2

22

2202

2

0

.),()( r

A

r r

e A

I d p p σ ξ

π

σ

ξ

σ

ξ θ θ ξ ξ

+−

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛ == ∫ , ξ > 0 (1.13)

trong đó )(0

x I là hàm Bessel loại I bậc 0 có hiệu chỉnh, đượ c định ngh ĩ a như sau:

∫=π

θ θ π

2

0

cos0 2

1)( d e x I x (1.14)

Hàm mật độ xác suất của biên độ tín hiệu thu như trên đượ c gọi là phân bố Ricean và hệ số:

K =2

2

2 r

A

σ (1.15)

đượ c gọi là hệ số Ricean K.

Khi r(t) đượ c xem như là một quá trình ngẫu nhiên phức có trung bình bằng 0, ngh ĩ a là A = 0,thì hàm mật độ xác suất của ξ tr ở thành:

2

2

22

)( r e pr

σ

ξ

σ

ξ ξ

−

= , ξ > 0 (1.16)

Phân bố này gọi là phân bố Rayleigh. Như vậy, phân bố Rayleigh là tr ườ ng hợ p đặc biệt của phân bố Ricean vớ i hệ số K = 0.

Trong tr ườ ng hợ p này, hàm mật độ xác suất của pha tín hiệu thu là phân bố đều trên [0, 2π]:

π θ

21)( = p , (0 < θ ≤ 2π) (1.17)


25/170


Nghiên cứu giả i pháp cải thiện dung lượng mạng MC CD MA – Hệ thống MC MC CDMA

8

Các phân bố xác suất của ξ và θ là độc lậ p thống kê vớ i nhau. Phân bố Rayleigh thườ ng đượ cdùng để mô tả tính chất thống kê của kênh truyền fading phẳng (không chọn lọc tần số) hoặcmô tả từng thành phần đườ ng dẫn riêng biệt trong kênh truyền vô tuyến đa đườ ng.

Nếu kênh truyền vô tuyến có một đườ ng truyền thẳng (LOS – Line of Sight) chiếm ưu thế sovớ i các đườ ng dẫn khác (về biên độ) thì quá trình ngẫu nhiên r(t) không thể xem là có trung

bình bằng 0. Khi đó kênh truyền vô tuyến phải đượ c mô hình hóa bở i phân bố Ricean như đãđề cậ p ở trên (xem thêm [3]).

Hình 1.7. Hàm mật độ xác suấ t của phân bố Rice và Rayleigh

Mô hình trễ đa đườ ng

Giả sử h(τ; t) là quá trình dừng theo ngh ĩ a r ộng (WSS – Wide Sense Stationary), khi đó hàmtự tươ ng quan của nó có dạng (xem [5]):

)];().;([2

1);,( 21

*21 t t ht h E t h ∆+=∆Φ τ τ τ τ (1.18)

Hơ n nữa, nếu giả sử r ằng suy hao và độ lệch pha của kênh truyền ứng vớ i độ tr ễ 1τ khôngtươ ng quan vớ i suy hao và độ lệch pha ứng vớ i thờ i gian tr ễ 2τ (giả thiết này gọi là giả thiếttán xạ không tươ ng quan (US – Uncorrelated Scattering)), thì ta có:

)().;();,( 21121 τ τ δ τ τ τ −∆Φ=∆Φ t t hh (1.19)

trong đó δ(τ) là hàm delta Dirac. Khi cho ∆t = 0 thì )0;()( τ τ hh Φ=Φ đượ c gọi là mô hìnhtr ễ đa đườ ng, nó mô tả công suất trung bình ở đầu ra của kênh truyền dướ i dạng một hàm củathờ i gian tr ễ τ:

)];().;([2

1)0;()( * t ht h E hh τ τ τ τ =Φ=Φ (1.20)

Quan hệ giữa )(τ hΦ và h(τ;t) đượ c minh họa ở hình 1.8.


26/170


Nghiên cứu giả i pháp cải thiện dung lượng mạng MC CD MA – Hệ thống MC MC CDMA

9

Hình 1.8. Quan hệ giữ a )(τ hΦ và h( τ ;t).

Kênh truyền chọn lọc tần số và kênh truyền không chọn lọc tần số Có thể tìm đượ c dạng băng gốc của hàm truyền đạt của kênh truyền ở thờ i điểm t bằng cáchlấy biến đổi Fourier của đáp ứng xung h(τ; t):

∫+∞

∞−

−= τ τ τ π d et ht f H f j2).;();( (1.21)

trong đó f biểu thị tần số. Khi h(τ; t) là quá trình ngẫu nhiên Gaussian có tính chất WSSUS,thì H(f; t) cũng là một quá trình ngẫu nhiên WSSUS, do đó hàm tự tươ ng quan của nó có thể đượ c định ngh ĩ a bở i:

)];().;([2

1);( * t t f f H t f H E t f H ∆+∆+=∆∆Φ (1.22)

Thay (1.20) và (1.21) vào (1.22) ta đượ c:

∫+∞

∞−

∆−∆Φ=∆∆Φ τ τ τ π d et t f f jh H 2).;();( (1.23)

Nếu cho ∆t = 0, ta đượ c hàm tươ ng quan tần số của kênh truyền )0;()( f f H H ∆Φ=∆Φ :

∫

+∞

∞−∆−Φ=∆Φ τ τ τ π d e f f jh H 2).()( (1.24)

Hàm này mô tả sự tươ ng quan giữa những sự thay đổi của tần số kênh truyền cách nhau cáckhoảng ∆f.

Vớ i các kênh truyền vô tuyến nói chung tồn tại một băng tần mà trong đó những phiên bản

khác nhau của kênh truyền có sự tươ ng quan r ất cao, tức là: 1)0(

)(≈

Φ

∆Φ

H

H f . Dải băng tần này

gọi là băng thông k ết hợ p (coherent bandwidth) ( )c f ∆ .

Khi một tín hiệu đượ c truyền qua một kênh truyền, nếu ( )c f ∆ là nhỏ so vớ i băng thông tínhiệu phát thì kênh truyền đượ c gọi là chọn l ọc t ần số (frequency selective). Trong tr ườ ng hợ pnày tín hiệu sẽ bị méo dạng nghiêm tr ọng do kênh truyền. Ngượ c lại, nếu ( )c f ∆ lớ n hơ n


27/170



nhiều so vớ i băng thông tín hiệu phát, kênh truyền đượ c gọi là phẳ ng (flat) hoặc không chọnl ọc t ần số ( frequency nonselective).

Độ phân tậ p tần số tối đa có thể đạt đượ c f D đượ c định ngh ĩ a như sau:

( )

f

c

B D

f =

∆ (1.25)

trong đó B là băng thông tín hiệu phát.

Tươ ng tự như băng thông k ết hợ p, để đo độ chọn lọc tần số của kênh truyền, ngườ i ta còn sử dụng hai thông số quan tr ọng: đó là độ tr ễ vọt l ố trung bình (average excess delay) AEX T và

tr ải tr ễ hiệu d ụng (root-mean-square delay spread) RMS τ đượ c định ngh ĩ a như sau:

∫+∞

∞−

Φ= τ τ τ σ

d T hr

AEX )(12

(1.26)

222

)(1 AEX hr

RMS T d −Φ= ∫∞+∞−

τ τ τ σ

τ (1.27)

Kênh truyền chọn lọc thờ i gian và không chọn lọc thờ i gian

Trong phươ ng trình (1.23), nếu cho ∆f = 0, ta đượ c hàm tươ ng quan thờ i gian của kênhtruyền );0()( t t H H ∆Φ=∆Φ , mô tả sự tươ ng quan của các phiên bản của kênh truyền khi

dịch đi một khoảng ∆t. Đồng thờ i, phổ công suất Doppler cũng đượ c định ngh ĩ a là biến đổiFourier của hàm tươ ng quan thờ i gian:

∫+∞

∞−∆− ∆∆Φ= t d et D t j H H πς ς 2).()( (1.28)

∫+∞

∞−

∆=∆Φ ς ς πς d e Dt t j H H 2).()( (1.29)

Hình 1.9. Quan hệ giữ a H(f; t) và )(ς H D


28/170



Tươ ng tự như trong miền tần số, nếu xét trong miền thờ i gian, mỗi kênh truyền vô tuyến cũngtồn tại một khoảng thờ i gian mà trong đó các phiên bản của kênh truyền dịch theo thờ i gian

cũng tươ ng quan chặt chẽ vớ i nhau, ngh ĩ a là 1)0(

)(≈

Φ

∆Φ

H

H t . Khoảng thờ i gian này gọi là

khoảng thờ i gian k ết hợ p (coherent time) ( )ct ∆ . Khi một tín hiệu truyền qua một kênh

truyền, nếu ( )ct ∆ của kênh truyền nhỏ hơ n so vớ i chu k ỳ ký hiệu của tín hiệu phát thì kênhtruyền đượ c gọi là chọn l ọc thờ i gian (time selective) hoặc nhanh (fast). Ngượ c lại nếu ( )ct ∆ lớ n hơ n nhiều so vớ i chu k ỳ ký hiệu của kênh truyền thì kênh truyền đượ c gọi là không chọnl ọc thờ i gian (time nonselective) hoặc chậm (slow).

Độ phân tậ p thờ i gian tối đa có thể đạt đượ c t D đượ c định ngh ĩ a như sau:

( ) fr

t c

T D

t =

∆ (1.30)

trong đó fr T là thờ i gian của một frame dữ liệu.

Độ phân tậ p của toàn hệ thống:

.o f t D D D= (1.31)

1.3 Các mô hình kênh truyền phân tán theo thời gian

Các mô hình áp dụng cho kênh truyền phân tán theo thờ i gian đượ c nghiên cứu và xây dựnghơ n 40 năm. Sau đây là một số mô hình nổi tiếng.

1.3.1 Mô hình hàng tr ễ theo “khâu”

Kênh truyền WSSUS đượ c xây dựng từ một hàng tr ễ theo “khâu”, trong đó: các hệ số nhânvớ i ngõ ra từ mỗi khâu thay đổi theo thờ i gian. Đáp ứng xung có thể viết dướ i dạng:

( ) ( ) ( )( ) ( )∑=

τ−τδϕ=τN

1iiii t jexpta,th (1.32)

trong đó: N là số khâu, ( ) exp( ( ))i ia t j t ϕ là hệ số phụ thuộc thờ i gian cho “khâu” thứ i

(thườ ng là biến ngẫu nhiên Gauss phức), và τBiB là thờ i gian tr ễ giữa ngõ vào và ngõ ra của“khâu” thứ i.

Có hai khả năng để chọn τBiB:

•

τBiB đượ c chọn để tín hiệu ngõ ra của “khâu” thứ i trùng khớ p vớ i thờ i điểm tớ i của tín hiệuthực trên đườ ng truyền vật lý.

Các τBiB đượ c chọn cách đều nhau τBiB = i. τ∆~ , trong đó khoảng cách giữa các “khâu” τ∆~đượ cxác định bở i lý thuyết lấy mẫu. Trong tr ườ ng hợ p này, các hệ số khâu thườ ng không độc lậ pthống kê mặc dù đã có giả sử WSSUS (các đườ ng tán xạ độc lậ p thống kê).

Nếu các “khâu” cách đều nhau và các hệ số độc lậ p thống kê thì mô hình đượ c đơ n giản hóathêm. Đây là mô hình fading Ricean N đườ ng nếu có thành phần LOS hoặc mô hình fadingRayleigh N đườ ng tr ễ nếu không có thành phần LOS. Đối vớ i các mô hình này, thườ ng giả sử thêm là các hệ số chỉ thay đổi suốt khoảng thờ i gian lớ n hơ n nhiều khoảng thờ i gian của kýhiệu dữ liệu phát. Ngoài ra, kênh truyền hầu như không đổi qua một vài bit tin. Các kênhtruyền như vậy đượ c biết như là kênh truyền fading chậm hoặc kênh truyền giả t ĩ nh.


29/170



Mô hình kênh truyền có thể đượ c đơ n giản thêm nữa nếu giớ i hạn số khâu N về một số nhỏ hơ n. Mô hình 2 đườ ng tr ễ có N=2. Đây là mô hình fading Rayleigh 2-đườ ng tr ễ phổ biến nhất

bở i vì là mô hình đơ n giản nhất có tính đến ảnh hưở ng của phân tán theo thờ i gian của kênhtruyền. Mô hình này đã đượ c đề nghị như là một mô hình chuẩn.

1.3.2 Mô hình COST 207

Tr ườ ng hợ p đặc biệt của mô hình hàng tr ễ theo “khâu” (bộ lọc ngang) là mô hình COST 207mà xác định hàm PDP hoặc hệ số “khâu” và phổ Doppler cho 4 loại môi tr ườ ng điển hình.Các hàm PDP này đượ c đánh giá qua các đo thử đượ c thực hiện ở Pháp, Anh, Hà Lan, ThụyĐiển và Thụy S ĩ .

Vùng nông thôn RA (Rural Area)

( )khaùcnôi

,s7.00

0

s2.9exp

P µ


30/170



TU HT RA BUSố thứ tự

khâu Độ tr ễ (µs)

Công

suất

[dB]

Độ tr ễ (µs)

Công

suất

[dB]

Độ tr ễ (µs)

Công

suất

[dB]

Độ tr ễ (µs)

Công

suất

[dB]

1 0.0 -3 0.0 0 0.0 0 0.0 0

2 0.2 0 0.2 -2 0.1 -4 0.2 -2

3 0.5 -2 0.4 -4 0.2 -8 0.4 -10

4 1.6 -6 0.6 -7 0.3 -12 0.6 -20

5 2.3 -8 15.0 -6 0.4 -16

6 5.0 -10 17.2 -12 0.5 -20

Bảng 1. PDP đ a đườ ng cho các loại kênh truyề n

Hình 1.10. Độ tr ải tr ễ trong các môi tr ườ ng khác nhau theo COST 207

1.3.3 Mô hình Hashemi-Suzuki-Turin

Mô hình đầu tiên đượ c xây dựng bở i Turin để nghiên cứu các kênh truyền đa đườ ng trong nộithành. Suzuki và Hashemi tiế p tục hoàn thiện và mở r ộng mô hình này. Thọat đầu, Turin chor ằng pha của sóng mang trên các đườ ng khác nhau là các biến ngẫu nhiên độc lậ p có phân bố đều qua đoạn [0, 2π]. Sau khi tiến hành vài thử nghiệm, họ cho r ằng biên độ tuân theo phân

bố log chuẩn. Suzuki đã tìm ra một hàm phân bố khác gọi là phân bố Suzuki. Do việc tríchcác tham số cho phân bố này từ quá trình đo thử r ất khó, ông ta đã dùng phân bố Nakagamimà đã chứng minh là phù hợ p tốt vớ i dữ liệu đo thử.

Do sử dụng phép xấ p xỉ bậc nhất, Turin giả sử r ằng các vật gây ra phản xạ trong vùng nộithành đượ c đặt một cách ngẫu nhiên trong không gian. Vì vậy tạo ra phân bố Poisson cho cácđộ tr ễ vọt lố. Tuy nhiên, xấ p xỉ bậc hai lại cho k ết quả giống vớ i k ết quả đo thử. Mô hình nàylà một quá trình Poisson đượ c hiệu chỉnh (mô hình K-∆) có tính đến khả năng các đườ ngtruyền có thể đến mục tiêu theo từng nhóm. Mô hình này có hai tr ạng thái: SB-1 B(tốc độ đếntrung bình là λB0B(t)) và SB-2 B(tốc độ đến trung bình là K λB0B(t)). Quá trình bắt đầu từ tr ạng thái SB-1B.

Nếu một đườ ng đến tại thờ i điểm t thì quá trình chuyển sang SB-2 Btrong đoạn [t, t+∆]. Nếu

không có đườ ng nào đến nữa trong khoảng thờ i gian này thì quá trình lại tr ở về SB

-1B

ở cuốikhoảng trên. Hashemi giớ i thiệu thêm hai hàm suy giảm theo hàm mũ cơ số e có k ể đến sự tươ ng quan không gian của các thờ i điểm tín hiệu đến máy thu.


31/170



1.3.4 Các mô hình khác

Sau đây là một số mô hình kênh truyền vô tuyến đa đườ ng r ờ i r ạc khác đượ c sử dụng cho cáchệ thống thông tin di động tế bào trong nhà hoặc bên ngoài đượ c định ngh ĩ a bở i các tổ chứcquốc tế (xem [3]).

COST 231 và COST 259

Đây là sự tiế p nối của mô hình COST 207, mở r ộng cho các kênh truyền của hệ thống DCS1800, DECT, HIPERLAN và UMTS, xem xét đến các cấ p độ tế bào macro, micro và pico.Các mô hình kênh truyền vớ i sự phân giải về không gian đượ c định ngh ĩ a trong COST 259.Các thành phần không gian đượ c đưa vào bằng cách định ngh ĩ a một số vật thể tán xạ nằmxung quanh tr ạm gốc. Có ba mô hình kênh truyền đượ c định ngh ĩ a ở đây. Mô hình tế bào lớ n(macro cell) có kích thướ c tế bào từ 500 – 5000m và tần số sóng mang 900MHz hoặc1,8GHz. Mô hình tế bào nhỏ (micro cell) định ngh ĩ a kích thướ c tế bào khoảng 300m và tần số sóng mang 1,2GHz hoặc 1,5 GHz. Mô hình tế bào r ất nhỏ (pico cell) dùng để mô tả các kênhtruyền trong nhà có kích thướ c cell nhỏ hơ n 100m (trong các toà nhà lớ n) hoặc cỡ 10m (trongvăn phòng) vớ i tần số 2,5GHz hoặc 24GHz.

COST 273

Mô hình COST 273 thêm vào các mô hình kênh truyền nhiều antenna, chưa đượ c giớ i thiệu ở các mô hình COST tr ướ c nó.

CODIT

Các mô hình kênh truyền này định ngh ĩ a các k ịch bản tiêu biểu trong việc truyền thôngindoor hoặc outdoor. Đặc tính fading của kênh truyền đượ c định ngh ĩ a bở i các thông số của

phân bố Nakagami-m. Mỗi môi tr ườ ng đượ c định ngh ĩ a qua số lượ ng các vật tán xạ, có thể lên tớ i giá tr ị 20. Một số mô hình còn định ngh ĩ a sự phân bố góc của các vật tán xạ đó. Chúng

đượ c dùng để kháo sát các hệ thống 3G. Vớ i các macro cell, tần số sóng mang khoảng900MHz vớ i băng thông 7MHz. Vớ i các micro cell và pico cell, tần số sóng mang nằm trongkhoảng 1,8GHz đến 2GHz. Băng thông cho micro cell là 10-100MHz còn của pico cell làkhoảng 100MHz.

JTC

Các mô hình kênh truyền theo JTC đượ c định ngh ĩ a thông qua số khâu tr ễ (từ 3 đến 10 khâu).Các mô hình này đượ c ứng dụng cho hệ thống vô tuyến di động băng r ộng, là cơ sở của hệ thống PCS (Personal Communications Systems) ở tần số khoảng 2GHz.

UMTS/UTRA

Các k ịch bản truyền thử nghiệm cho hệ thống UMTS và UTRA đượ c định ngh ĩ a ở đây, vớ itần số sóng mang khoảng 2GHz. Mô hình kênh truyền đa đườ ng tươ ng thích vớ i các mô hìnhđịnh ngh ĩ a trong COST 207.

HIPERLAN/2

Định ngh ĩ a 5 mô hình truyền trong nhà cho mạng LAN không dây vớ i băng tần 5GHz. Mỗik ịch bản đượ c mô tả vớ i 18 khâu tr ễ trong phổ mật độ công suất tr ễ. Sự biến đổi thờ i gian củakênh truyền (hệ số tr ải Doppler) đượ c mô hình bở i phổ Jake cổ điển vớ i tốc độ tối đa 3m/h.


32/170



1.4 Lý thuyết CDMA

1.4.1 Nguyên lý thông tin tr ải phổ

K ỹ thuật tr ải phổ ra đờ i từ nhu cầu bảo mật thông tin trong quân sự. So vớ i thông tin bănghẹ p cổ điển, k ỹ thuật tr ải phổ thể hiện tính ưu việt trong vấn đề đối phó vớ i các đài tr ộmthông tin. Một hệ thống thông tin tr ải phổ phải thoả mãn hai điều kiện sau: (1) băng thông tínhiệu tr ải phổ phải lớ n hơ n nhiều so vớ i băng thông tín hiệu tin tức; (2) tín hiệu tr ải phổ là sự k ết hợ p của tín hiệu tin tức và một chuỗi tr ải phổ độc lậ p vớ i tín hiệu tin tức. Hình vẽ 1.11minh họa một hệ thống thông tin tr ải phổ, trong đó i(t) là tín hiệu tin tức có tốc độ dữ liệu là

i R và băng thông i B , c(t) là chuỗi tr ải phổ có tốc độ ký hiệu là c R , còn gọi là tốc độ chip.

Tỷ số băng thông S B của tín hiệu tr ải phổ so vớ i băng thông tin tức i B đượ c định ngh ĩ a là độ

lợ i xử lý: S S i

BG

B=

(1.37)

K ỹ thuật thông tin tr ải phổ có những ưu điểm sau: (1) có khả năng khử nhiễu đa đườ ng; (2)

máy thu có thể phân biệt đượ c tín hiệu từ tr ạm phát mong muốn trong số nhiều tr ạm phát nhờ vào chuỗi tr ải phổ đặc thù, đây là cơ sở cho một k ỹ thuật đa truy nhậ p mớ i là CDMA; (3) xácsuất bị chặn thấ p, tính bảo mật và chống thu tr ộm.

Các k ỹ thuật tr ải phổ đượ c phân thành ba nhóm chính: tr ải phổ chuỗi tr ực tiế p (DS – DirectSequence), tr ải phổ nhảy tần (FH – Frequency Hopper) và tr ải phổ nhảy thờ i gian (TH –Time Hopper).

Hình 1.11. H ệ thố ng thông tin tr ải phổ

Trải phổ chuỗi trự c tiếp

Tín hiệu tin tức đượ c điều chế tr ực tiế p bở i chuỗi tr ải phổ. Tín hiệu tín tức gồm các bit thôngtin có chu k ỳ bT , chuỗi tr ải phổ gồm nhiều chip vớ i chu k ỳ cT . Nếu bT là một bội số của cT

thì ta định ngh ĩ a độ lợ i xử lý là:

b DS

c

T G

T = (1.38)

Phươ ng pháp đơ n giản nhất để thực hiện tr ải phổ tr ực tiế p là biểu diễn tín hiệu tin tức dướ idạng lưỡ ng cực, sau đó nhân tr ực tiế p vớ i chuỗi tr ải phổ. Ở máy thu, tín hiệu thu lại đượ cnhân vớ i chuỗi tr ải phổ lần nữa để tạo lại tín hiệu tin tức nếu hàm tự tươ ng quan của chuỗi


33/170



tr ải phổ ( ) 0, 0 E ccϕ τ τ ≈ ∀ ≠ . Hình 1.12 minh họa dạng sóng và dạng phổ tín hiệu trong quátrình truyền thông dùng k ỹ thuật tr ải phổ, hình 1.13 mô tả quá trình tạo tín hiệu tr ải phổ bằngcách nhân tín hiệu tin tức vớ i chuỗi tr ải phổ.

Ư u điểm của k ỹ thuật tr ải phổ DS là có khả năng thực hiện đa truy nhậ p mà không cần đồng bộ giữa các máy phát nhưng ngượ c lại, cặ p máy phát – máy thu phải đượ c đồng bộ chip.

Ngoài ra, hiệu ứng gần – xa cũng cần đượ c xem xét đối vớ i k ỹ thuật này (các máy phát gầnmáy thu có thể gây nhiễu và làm hỏng tín hiệu từ các máy phát ở xa).

Hình 1.12. Quá trình thông tin tr ải phổ

Hình 1.13. Quá trình t ạo tín hiệu tr ải phổ bằ ng cách nhân tr ự c tiế p


34/170



Trải phổ nhảy tần (FH – Frequency Hopper)

Hệ thống tr ải phổ nhảy tần thay đổi tần số sóng mang bị điều chế bở i tín hiệu tin tức một cáchtuần hoàn. Trong khoảng thờ i gian hopT , tần số sóng mang không đổi nhưng sau đó nó

chuyển sang một tần số khác. Toàn bộ băng thông S B đượ c chia thành N dải tần nhỏ có băng

thông *S B . Hệ thống đượ c gọi là tr ải phổ nhảy tần chậm hay nhanh phụ thuộc vào việc hopT

lớ n hơ n hay nhỏ hơ n bit T . Giả sử bit

cai thien mc-cdma

Documents