kl duong duy thach 910652d

LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển ngành công nghệ điện tử , tin học , công nghệ viễn thông năm vừa qua phát triển mạnh mẽ cung cấp ngày nhiều loại hình dịch vụ đa dạng , an tồn , chất lượng cao đáp ứng ngày tốt yêu cầu khách hàng Thế kỷ 21sẽ chứng tỏ bùng nổ thơng tin tin tức di động đóng vai trị quan trọng Nhu cầu thơng tin ngày tăng số lựong , chất lượng loại dịch vụ , điều thúc đẩy giới pahỉ tìm kiếm phương thức thông tin Và công nghệ CDMA trở thành mục tiêu hướng tới lĩnh vực thông tin di động giới Hiện , mạng thông tin di động Việt Nam sử dụng công nghệ GSM , nhiên tương lai mạng thông tin không đáp ứng nhu cầu thơng tin di động , việc nghiên cứu triển khai mạng thông tin di động CDMA điều tất yếu Nội dung luận văn gồm phần :  Phần : Tìm hiểu CDMA  Phần : Tìm hiểu kỹ thuật đa sóng mang  Phân : Ứng dụng kỹ thuật đa song mang vào hệ thống CDMA,MC-CDMA  Phần : Điều khiển công suất MC-CDMA  Phần :Mô phổng điêu khiển công suất hệ thống MC-CDMA Trong trình làm luận văn tốt nghiệp , em cố gắng nhiều trình độ có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót , em mong nhận phê bình , hướng dẫn giúp đỡ thầy cô , bạn bè Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình Thầy Đặng Ngọc Minh Đức thầy cô khoa điện tử viễn thơng giúp em hồn thành luận văn tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO - TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Thông tin di động hệ ba”, Nhà Xuất Bản Bưu Điện Hà Nội, 4-2002 - TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “ Lý thuyết trải phổ ứng dụng”, Nhà Xuất Bản Bưu Điện Hà Nội, 5-2000 - Nguyễn Thành Việt – Đỗ Kim Bằng, “Nguyên lý thông tin trải phổ CDMA”, NXB Bưu Điện, Hà Nội, 1998 - Dergio Verdú, “Multiuser Detection”, Cambridge University Press Các trang Web: http://www.comsoc.org http://scholar.lib.vt.edu http://www.telecomlab.oulu.fi http://www.epanorama.net http://www.ee.columbia.edu http://dsonline.computer.org http://www.mathworks.com http://www.analog.com LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin chân thành cảm ơn thầy Đặng Ngọc Minh Đức người tận tình hướng dẫn đưa phương pháp làm việc khoa học để đồ án tốt nghiệp hoàn thành thời hạn Đồng thời em xin cảm ơn Thầy Cô Khoa Điện Tử – Viễn Thông thuộc trường Đại học Tôn Đức Thắng truyền đạt kiến thức quý báu trình học tập trường Để luận văn hồn thành cịn có hỗ trợ đóng góp khơng nhỏ từ phía gia đình tất bè bạn phương diện vật chất lẫn tinh thần Em vô trân trọng biết ơn với đóng góp đó! Dù cố gắng khơng thể tránh khỏi thiếu sót trình thực Em mong nhận lời nhận xét ý kiến đóng góp từ q Thầy bạn Con xin cảm ơn Cha, Mẹ tạo điều kiện giúp đỡ hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn tất bạn bè góp ý cho luận văn hồn chỉnh Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2010 Dương Duy Thạnh Chương CƠNG NGHỆ CDMA 1.1 Giới thiệu chương Cơng nghệ CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ tín hiệu để phát liệu phổ tần Tất công suất tín hiệu đường truyền CDMA đồng thời băng tần rộng, phát tần số tín hiệu ngun thuỷ khơi phục đầu thu Đồng thời tín hiệu trải phổ xuất trải rộng toàn băng tần với cơng suất phát thấp, loại bỏ nhiễu, giao thoa Trong chương vào nghiên cứu khả đa truy nhập, phân tích ưu nhược điểm điều khiển công xuất trình thu phát tín hiệu hệ thống CDMA 1.2 Tổng quan CDMA CDMA đưa thị trường lần vào năm 1995 với chuẩn IS-95 Ở hệ di động thứ sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia theo mã (CDMA) thay cơng nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) theo chuẩn IMT-2000 Trong hệ thống CDMA, người dùng cấp phát chuỗi mã (chuỗi trải phổ) dùng để mã hố tín hiệu mang thơng tin Tại máy thu, tín hiệu thu đồng giải mã để khơi phục tín hiệu gốc dĩ nhiên máy thu phải biết chuỗi mã để mã hố tín hiệu Kỹ thuật trải phổ tín hiệu giúp người dùng không gây nhiễu lẫn điều kiện lúc dùng chung dải tần số Điều dễ dàng thực tương quan chéo mã người dùng mong muốn mã người dùng khác thấp Băng thông tín hiệu mã chọn lớn nhiều so với băng thơng tín hiệu mang thơng tin; đó, q trình mã hố làm trải rộng phổ tín hiệu, kết cho ta tín hiệu trải phổ Ở hệ thống thông tin trải phổ, độ rộng băng tần tín hiệu mở rộng trăm lần trước phát Trải phổ không mang lại hiệu mặt sử dụng băng thông hệ thống đơn người dùng Tuy nhiên có ưu điểm mơi trường đa người dùng người dùng dùng chung băng tần trải phổ với can nhiễu lẫn không đáng kể Một kỹ thuật điều chế trải phổ phải thoã mãn tiêu chuẩn: Băng thơng tín hiệu truyền phải lớn băng thơng tín hiệu mang thơng tin Trải phổ thực mã độc lập với số liệu Tỉ số băng thông truyền băng thơng tín hiệu thơng tin gọi độ lợi xử lý hệ thống trải phổ: Gp= B B t (1.1) i Với Bt : băng thông truyền; Bi : băng thơng tín hiệu mang thơng tin Tín hiệu trải phổ cho băng thơng rộng nên có ưu điểm khác so với tín hiệu băng hẹp Khả đa truy cập: người dùng phát tín hiệu trải phổ thời điểm, máy thu có khả phân biệt người dùng, mã trải phổ có tương quan chéo thấp Vì vậy, băng thơng tín hiệu công suất người dùng mong muốn lớn cơng suất gây nhiễu tín hiệu trải phổ khác (nghĩa lúc tín hiệu người dùng khác tín hiệu trải phổ băng thông rộng) Bảo vệ chống nhiễu đa đường: kênh truyền vơ tuyến khơng có đường truyền máy thu máy phát Vì tín hiệu bị phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ nên tín hiệu thu đầu thu bao gồm tín hiệu đường khác Tín hiệu đường khác tín hiệu khác biên độ, pha, độ trễ góc tới Khi cộng tất tín hiệu lại tạo nên tần số làm số tần số mong muốn Trong miền thời gian điều làm phân tán tín hiệu Điều chế trải phổ chống lại nhiễu đa đường, việc giải trải phổ coi phiên trễ tín hiệu nhiễu giữ lại phần nhỏ tín hiệu băng thơng tín hiệu mong muốn, nhiên phụ thuộc nhiều vào phương pháp điều chế sử dụng Bảo mật: tín hiệu trải phổ sử dụng tồn băng thơng thời điểm nên có cơng suất thấp đơn vị băng thông, việc khôi thực biết mã trải phổ Điều gây khó khăn cho việc phát tín hiệu trải phổ tức tính bảo mật cao Khử nhiễu băng hẹp: tách sóng đồng máy thu liên quan tới việc nhân tín hiệu nhận với chuỗi mã tạo bên máy thu Tuy nhiên thấy máy phát, nhiễu băng hẹp bị trải phổ sau nhân với mã trãi phổ Do đó, cơng suất nhiễu băng thơng tín hiệu mong muốn giảm lượng độ lợi xử lý 1.3 Mã trải phổ Mã dùng để trải phổ chuỗi tín hiệu giả ngẫu nhiên Tín hiệu ngẫu nhiên tín hiệu mà ta khơng thể dự đốn trước thay đổi theo thời gian để biểu diễn tín hiệu người ta dựa vào lý thuyết xác suất thống kê Với tín hiệu giả ngẫu nhiên khơng hồn tồn ngẫu nhiên Có nghĩa, với th bao khơng ngẫu nhiên, tín hiệu dự đốn trước phía phát phía thu với thuê bao khác ngẫu nhiên Nó hồn tồn độc lập với tín hiệu, khơng phải tín hiệu có tính chất thống kê tín hiệu nhiễu trắng Các mã trải phổ mã giả tạp âm PN mã tạo từ hàm trực giao 1.3.1 Chuỗi mã giả ngẫu nhiên PN Chuỗi PN chuỗi nhị phân có hàm tương quan giống hàm tương quan chuỗi nhị phân ngẫu nhiên qua chu kỳ Mặc dù quy luật biến đổi chuỗi hồn tồn xác định chuỗi PN có nhiều đặc tính giống với chuỗi nhị phân ngẫu nhiên, chẳng hạn: số bit bit gần nhau, tương quan chéo mã PN phiên bị dịch theo theo thời gian nhỏ Chuỗi PN tạo cách sử dụng mạch logic Loại quan trọng số chuỗi PN chuỗi ghi dịch số có chiều dài cự đại hay cịn gọi chuỗi m Một chuỗi m chu kỳ ‘-1/N’ tương quan chéo ‘1’ tự tương quan Hàm tự tương quan định nghĩa sau : R()  N N  pn(k)pn(k  ) (1.2) k 1 R()  -2N N -N 2N -1/N Hình 1.1 Hàm tương quan chuỗi PN Trong pn(k) chuỗi m pn(k-) phiên trễ theo thời gian mã pn(k) khoảng  1.3.2 Chuỗi mã trải phổ Walsh-Hardamard Các hàm Walsh tạo từ ma trận vuông đặc biệt N×N gọi ma trận Hadamard Các ma trận chứa hàng toàn số hàng cịn lại có số số số số Hàm Walsh cấu trúc cho độ dài khối N=2j j số nguyên dương Các tổ hợp mã hàng ma trận hàm trực giao xác định theo ma trận Hadamard sau: H  0, 0  H2   , 0  0 0 H4   0  0 0 0 H N 1  , H 2N   1 H N  1 0 HN   HN  (1.3) Trong H N đảo số hai HN Trong thông tin di động CDMA, thuê bao sử dụng phần tử tập hàm trực giao để trải phổ Khi đó, hiệu suất sử dụng băng tần hệ thống lớn so với trải phổ mã tạo ghi dịch 1.4 Các kiểu trải phổ Có kiểu hệ thống trải phổ bản:  Trải phổ dãy trực tiếp DSSS: tạo tín hiệu băng rộng cách điều chế liệu điều chế sóng mang tín hiệu băng rộng mã trải phổ Tức hệ thống DS_SS đạt trải phổ cách nhân tín hiệu nguồn với tín hiệu giả ngẫu nhiên  Trải phổ nhảy tần FHSS: sử dụng chuỗi mã để điều khiển tần số sóng mang tín hiệu phát Trong trường hợp tín hiệu phát tín hiệu điều chế sóng mang nhảy tần từ tần số sang tần số khác tập (lớn) tần số; mẫu nhảy tần có dạng giả ngẫu nhiên  Trải phổ nhảy thời gian THSS: khối bit số liệu nén phát ngắt quãng hay nhiều khe thời gian khung chứa số lượng lớn khe thời gian Một mẫu nhảy thời gian xác định khe thời gian sử dụng để truyền dẫn khung 1.5 Chuyển giao Chuyển giao thủ tục cần thiết đảm bảo thông tin liên tục thời gian kết nối Khi thuê bao chuyển động từ cell sang cell khác kết nối với cell phải thiết lập kết nối với cell cũ phải hủy bỏ 1.5.1 Mục đích chuyển giao Lý việc chuyển giao kết nối vô tuyến không thỏa mãn tiêu chuẩn định UE UTRAN sẻ thực cơng việc để cải thiện kết nối Khi thực kết nối chuyển mạch gói, chuyển giao thực UE mạng thực truyền gói khơng thành cơng Các điều kiện chuyển giao thường gặp là: điều kiện chất lượng tín hiệu, tính chất di chuyển thuê bao, phân bố lưu lượng, băng tần… Điều kiện chất lượng tín hiệu điều kiện chất lượng hay cường độ tín hiệu vơ tuyến bị suy giảm ngưỡng định Chuyển giao phụ thuộc vào chất lượng tín hiệu thực cho hướng lên lẫn hướng xuống đường truyền dẫn vô tuyến Chuyển giao nguyên nhân lưu lượng xảy dung lượng lưu lượng cell đạt tới giới hạn tối đa cho phép vượt ngưỡng giới hạn Khi th bao ngồi rìa cell (có mật độ tải cao) sẻ chuyển giao sang cell bên cạnh (có mật độ tải thấp) Số lượng chuyển giao phụ thuộc vào tốc độ di chuyển thuê bao Khi UE di chuyển theo hướng định không thay đổi, tốc độ di chuyển UE cao có nhiều chuyển giao thực UTRAN Quyết định thực chuyển giao thông thường thực RNC phục vụ thuê bao đó, loại trừ trường hợp chuyển giao lý lưu lượng Chuyển giao nguyên nhân lưu lượng thực trung tâm chuyển mạch di động (MSC) 1.5.2 Các loại chuyển giao Tùy theo hình thức sử dụng chế chuyển giao, phân chia chuyển giao thành nhóm như: chuyển giao cứng, chuyển giao mềm chuyển giao mềm Chuyển giao đảm bảo thơng tin trì liên tục MS di động từ cell sang cell khác hay dải quạt cell Chuyển giao phải nhanh để thông ti không bị ngắt qng, khơng bị tín hiệu di chuyển 1.5.2.1 Chuyển giao mềm mềm Chuyển giao mềm mềm dựa nguyên tắc kết nối “nối trước cắt“ Chuyển giao mềm hay chuyển giao cell chuyển giao thực cell khác nhau, trạm di động bắt đầu thông tin với trạm gốc mà chưa cắt thông tin với trạm gốc cũ Chuyển giao mềm thực trạm gốc cũ lẫn trạm gốc làm việc tần số MS thông tin với sector cell khác (chuyển giao đường) với sector cell khác (chuyển giao đường) - Chuyển giao mềm chuyển giao thực UE chuyển giao sector cell chuyển giao cell BTS quản lý Đây loại chuyển giao tín hiệu thêm vào xóa khỏi tập tích cực, thay tín hiệu mạnh sector khác BTS Trong trường hợp chuyển giao mềm hơn, BTS phát sector thu từ nhiều sector khác Khi chuyển giao mềm chuyển giao mềm thực đồng thời, trường hợp gọi chuyển giao mềm - mềm - Chuyển giao mềm - mềm hơn: MS thông tin với hai sector cell sector cell khác Các tài nguyên mạng cần cho kiểu chuyển giao gồm tài nguyên cho chuyển giao mềm hai đường cell A B cộng với tài nguyên cho chuyển giao mềm cell B 1.5.2.2 Chuyển giao cứng Chuyển giao cứng thực cần chuyển kênh lưu lượng sang kênh tần số Các hệ thống thông tin di động tổ ong FDMA TDMA sử dụng phương thức chuyển giao Chuyển giao cứng dựa nguyên tắc “cắt trước nối” (Break Before Make) chia thành: chuyển giao cứng tần số chuyển giao cứng khác tần số Trong trình chuyển giao cứng, kết nối cũ giải phóng trước thực kết nối Do vậy, tín hiệu bị ngắt khoảng thời gian chuyển giao Tuy nhiên, th bao khơng có khả nhận biết khoảng ngừng Trong trường hợp chuyển giao cứng khác tần số, tần số sóng mang kênh truy cập vô tuyến khác so với tần số sóng mang Nhược điểm chuyển giao cứng xảy rớt gọi chất lượng kênh chuyển đến trở nên xấu kênh cũ bị cắt 1.6 Điều khiển công suất CDMA Trong CDMA, điều khiển công suất thực cho đường lên lẫn đường xuống Về bản, điều khiển công suất đường xuống có mục đích nhằm tối thiểu nhiễu đến cell khác bù nhiễu cell khác gây nhằm đạt mức SNR yêu cầu Tuy nhiên, điều khiển công suất cho đường xuống không thực cần thiết điều khiển công suất cho đường lên Hệ thống CDMA sử dụng công suất đường xuống nhằm cải thiện tính hệ thống cách kiểm sốt nhiễu từ cell khác Điều khiển cơng suất đường lên tác động lên kênh truy nhập lưu lượng Nó sử dụng để thiết lập đường truyền khởi tạo gọi phản ứng lên thăng giáng tổn hao đường truyền lớn Mục đích điều khiển cơng suất đường lên nhằm khắc phục hiệu ứng xa-gần cách trì mức công suất truyền dẫn máy di động cell máy thu trạm gốc với QoS Do việc điều khiển công suất đường lên thực tinh chỉnh công suất truyền dẫn máy di động Hệ thống CDMA sử dụng hai phương pháp điều khiển công suất khác  Điều khiển cơng suất vịng hở (OLPC)  Điều khiển cơng suất (nhanh) vịng kín (CLPC)  Điều khiển cơng suất vịng  Điều khiển cơng suất vịng ngồi 4.8 Kết luận chương Trong hệ thống MC-CDMA, liệu điều chế sóng mang phụ khác chịu fading khác nên chất lượng dịch vụ phụ thuộc vào SNR sóng mang trạm gốc Do đó, cơng suất phát sóng mang phải điều khiển theo băng Do tính trực giao sóng mang phụ, nhiễu từ user khác không bị gây sóng mang phụ khác mà máy di động sóng mang phụ Điều có nghĩa điều khiển cơng suất dự đốn cải thiện hệ thống MC-CDMA, mà giải thuật dự đoán dùng để dự đoán đường bao fading cho sóng mang phụ thay cho user Vì thế, điều khiển cơng suất band-based với giải thuật dự đoán cải thiện dung lượng hệ thống MC-CDMA Đồng thời ứng dụng điều chế thích nghi vào hệ thống MC-CDMA nâng cao chất lượng BER so với hệ thống MC-CDMA điều chế toàn sóng mang 62 Chương KẾT QUẢ TÍNH TỐN VÀ MƠ PHỎNG 5.1 Giới thiệu chương Chương mơ phương pháp điều khiển công suất hệ thống MC-CDMA phân tích mặt lý thuyết Chương trình mơ gồm phân sau: MƠ PHỎNG: Đưa ưa điểm nhược điểm phương pháp điều khiển công suất dựa so sánh công suất phát, SNR, BER bước cố định (fixstep), đa mức (multilevel), dự đoán trước(predictive), đồng thời ứng dụng thêm phương pháp điều chế thích nghi vào hệ thống MC-CDMA DEMO: Các mơ hình hệ thống MC-CDMA 5.2 Các thông số mô Các thông số mô chương trình bảng sau: Số người sử dụng 5: 15 Tốc độ bit 9600 Độ lợi xử lý 32 Số sóng mang 16 Tần số Doppler (fdT) 0.0031 Chu kỳ cập nhật cơng 1.25 suất(giây) Hình 5.2 Bảng thông số mô 63 5.3 Mô 5.3.1 Mô phương pháp điều khiển công suất fixed step Lưu đồ thuật toán : Bắt đầu Nhập K số thuê bao,N số sóng mang, số vịng lặp I 80 lần , khởi tạo Pni ban đầu,  n Trạm gốc tính: SNR ni (k )  Pni (k ) K P m 1, m  n yes mi (k )   No SNRni(k) < n Lệnh điều khiển công suất Cni=-1 Lệnh điều khiển công suất Cni =1 Trạm di động: Pni=Pni + Cni P k=k+1 yes k I No Kết thúc Hình 5.3 Lưu đồ thuật tốn điều khiển cơng suất theo bước cố định(fixed-step) Chương trình mơ phỏng: Nhận xét: Qua hình 5.4 ta thấy sử dụng phương pháp điều khiển công suất theo bước cố định ta thấy đến lần thứ 23 (tức chu kỳ điều khiển công suất thứ 24) công suất phát trạm di động vào ổn định, nhiên thăng giáng từ 24dB đến 27 dB 64 Hình 5.4 Chương trình mơ điều khiển công suất theo bước cố định 5.3.2 Mô phương pháp điều khiển công suất đa mức (multilevel) Nhận xét: Dựa vào hình 5.6 ta thấy phương pháp điều khiển cơng suất đa mức đến chu kỳ điều khiển công suất thứ 30, công suất phát trạm di động ổn định ,và sau ổn định thay đổi so với phương pháp điều khiển công suất bước cố định 65 Lưu đồ thuật toán: Bắt đầu Nhập K số th bao,N số sóng mang, số vịng lặp I 80 lần , khởi tạo Pni ban đầu,  n Trạm gốc tính: GPni ,rv SNR ni  K P m 1.m  n mi , rv  2 SNRni (k )   n  5 Cni=4 Yes No  5  SNRni (k )   n  3 Cni=2 Yes No  3  SNRni (k )   n   Cni=1 Yes No    SNRni (k )   n   Cni=0 Yes No   SNRni (k )   n  3 Cni=-1 Trạm di động: Pni=Pni + Cni P Yes No Cni=-2 3  SNRni (k )   n Yes k=k+1 k I Yes No Kết thúc Hình 5.5 Lưu đồ thuật tốn điều khiển cơng suất đa mức (multi-level) 66 Chương trình mơ phỏng: Hình 5.6 Chương trình điều khiển cơng suất đa mức ( Multilevel) 5.3.3 Mơ phương pháp điều khiển cơng suất dự đốn trước (predictive) Nhận xét: Dựa vao hình 5.8 ta thấy với phương pháp điều khiển cơng suất dự đốn có dự đốn trước fading nên trạm di động phát công suất tương đối ổn định , thay đổi công suất phát từ phát công suất lần thứ lần 80 chênh lệch so với phương pháp điều khiển công suất bước cố định phương pháp điều khiển công suất đa mức 67 Lưu đồ thuật toán Bắt đầu Nhập K số th bao,N số sóng mang, số vịng lặp I 80 lần , khởi tạo Pni ban đầu,  n Ước lượng thông số Pni ,est Pnij,est  j  11 Popt  ni  Pni*  Pni ,est  ni Độ dốc No ni   nip   ni Yes Điều chỉnh hệ số định  ni No  Pni* Yes  pni  5 No Yes  5    3 p ni No Yes  3   pni    ni   ni  pni   ni  Pni*   ni p ni ni Yes Cni=4 Cni=2 Cni=1 No     pni   No    pni  3 No 3   pni Yes Yes Yes Cni=0 Cni=-1 Trạm di động: Pni=Pni + Cni P k=k+1 Yes Cni=-2 k I No Kết thúc Hình 5.7 Lưu đồ thuật tốn điều khiển cơng suất dự đốn trước(predictive) 68 Chương trình mơ : Hình 5.8 Chương trình điều khiển cơng suất dự đốn trước (predictive) 5.4 So sánh ba phương pháp dựa vào công suất phát , SNR , BER Nhận xét: Nhìn chung dựa vào SNR ba phương pháp điều khiển công suất không khác nhiều, ba phương pháp động tốt Nhưng so sánh mức cơng suất phát phương pháp Predictive (dự đoán ) hoạt động ổn định mức cơng suất thấp có dự đốn điều kiện kênh truyền ,và dựa vào cơng suất tối ưu để điều khiển nên bù ảnh hưởng fading cách hiệu Và so sánh BER chứng minh phương pháp Predictive ( dự đoán ) hiệu sơ đồ điều khiển công suất bước cố định sơ đồ điều khiển cơng suất đa mức 69 Chương trình mơ so sánh ba phương pháp dựa vào cơng suất phát Hình 5.9 So sánh mức công suất phát phương pháp Chương trình mơ so sánh ba phương pháp dựa vào SNR: Hình 5.10 So sánh SNR thu phương pháp 70 Chương trình mơ so sánh ba phương pháp dựa vào BER: Hình 5.11 Giá trị BER thu phương pháp 5.5 Mơ hệ thống MC-CDMA lựa chọn băng tần thích nghi (1/N ) So sánh BER phương pháp lựa chọn băng tần thích nghi dựa vào SNR dựa công suất Ở ta dừng lại việc mô hệ thống MC-CDMA lựa chọn băng tần tốt để truyền , tức chọn sóng mang tốt để truyền tồn liệu user 16 sóng mang Nhận xét: Dựa vào chương trình mơ ta thấy BER phương pháp lựa chọn băng tần thích nghi dựa vào cơng suất tốt so với BER phương pháp lựa chọn băng tần dựa vào SNR Lý SNR phụ thuộc vào tầm động nhiễu giao thoa từ user khác để chọn lựa băng tần, giá trị SNR sở tốt để biễu diễn điều kiện kênh truyền Mặc khác công suất chuẩn hóa độc lập với hệ số chọn lọc băng tần tương quan mức cơng suất chuẩn hóa phụ thuộc vào điều kiện kênh truyền Do đó, việc lựa chọn băng tần dựa công suất sở tốt để chọn kênh truyền cho việc truyền liệu Mơ hình mơ thực sơ đồ hình 4.6: 71 Chương trình mơ phỏng: Hình 5.12 BER cho hệ thống 1/16 5.6 Kết luận chương Dựa vào chương trình mơ phương pháp điều khiển công suất hệ thống MC-CDMA, phương pháp dự đốn (predictive) ưa điểm điều khiển cơng suất qua bước điều khiển công suất phát máy di động chặt chẽ kênh truyền fading Đồng thời áp dụng kỹ thuật điều chế thích nghi vào hệ thống MC-CDMA với phương pháp lựa chọn băng tần dựa vào công suất cải thiện giá trị BER so với hệ thống MC-CDMA sử dụng tồn sóng mang phụ để truyền 72 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết luận Kỹ thuật MC – CDMA kỹ thuật nghiên cứu mạnh mẽ toàn giới với khả truyền tốc độ cao, tính bền vững với fading chọn lọc tần số, sử dụng băng thơng hiệu quả, tính bảo mật cao giảm độ phức tạp hệ thống thừa hưởng tất ưu điểm CDMA OFDM MC-CDMA cho hệ thống thông tin di động tương lai Chính vậy, việc tìm hiểu ĐIỀU KHIỂN CƠNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG MC – CDMA cần thiết có ý nghĩa thực tế Trong đồ án đề cập cách tổng quan kỹ thuật CDMA, OFDM kết hợp hai kỹ thuật CDMA với OFDM thành kỹ thuật gọi MC-CDMA Và nêu lên ưu điểm, khuyết điểm kỹ thuật MC-CDMA Từ ưu điểm MC-CDMA đem lại khắc phục khuyết điểm công nghệ CDMA kỹ thuật OFDM Cịn chương trình mơ thể ý đồ mơ Đó đưa ưa điểm nhược điểm phương pháp điều khiển công suất dựa so sánh công suất phát, SNR, BER bước cố định (fixstep), đa mức (multilevel), dự đoán trước(predictive), đồng thời ứng dụng thêm phương pháp điều chế thích nghi vào hệ thống MC-CDMA Tuy nhiên q trình tìm hiểu kỹ thuật MC-CDMA cịn có nhiều hạn chế, thiếu sót Em cỗ găng tìm hiểu thêm Hướng phát triển đề tài + Tìm hiểu ứng dụng kỹ thuật MC-CDMA việc cải thiện chất lượng đường truyền, sử dụng tín hiệu CI hệ thống MC-CDMA + Xây dựng hệ thống thông tin kết hợp kỹ thuật MC-CDMA anten thông minh để cải thiện chất lương kênh truyền tốt + Trong phần mơ xây dựng hệ thống hồn chỉnh (như có khối mã hố…), cho nhiều loại nhiễu tác động đến hệ thống hơn, hệ thống DS-CDMA sử dụng thêm máy thu Rake hệ thống MC-CDMA sử dụng kỹ thuật tách sóng(ORC, EGC, MRC MMSEC) 73 Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy Đặng Ngọc Minh Đức, thầy cô khoa Điện tử-Viễn thông trường Đại học TÔN ĐỨC THẮNG tất bạn giúp đỡ em nhiều năm học vừa qua Người thực Nguyễn xuân vương 74 MỤC LỤC Chương CÔNG NGHỆ CDMA 1.1 Giới thiệu chương 1.2 Tổng quan CDMA 1.3 Mã trải phổ 1.3.1 Chuỗi mã giả ngẫu nhiên PN 1.3.2 Chuỗi mã trải phổ Walsh-Hardamard 1.4 Các kiểu trải phổ 1.5 Chuyển giao 1.5.1 Mục đích chuyển giao 1.5.2 Các loại chuyển giao 1.5.2.1 Chuyển giao mềm mềm 1.5.2.2 Chuyển giao cứng 1.6 Điều khiển công suất CDMA 1.6.1 Điều khiển cơng suất vịng hở (OLPC) 1.6.2 Điều khiển cơng suất vịng kín (CLPC) 1.7 Kết luận chương Chương KỸ THUẬT OFDM 10 2.1 Giới thiệu chương 10 2.2 Hệ thống OFDM 10 2.2.1 Sơ đồ khối 10 2.3 Kỹ thuật xử lý tín hiệu OFDM 11 2.3.1 Mã hóa sửa sai trước FEC 11 2.3.2 Phân tán kí tự 11 2.3.3 Sắp xếp 12 2.3.4 Sử dụng IFFT/FFT OFDM 12 2.3.4.1 Phép biến đổi 13 2.3.4.2 Ứng dụng FFT/IFFT OFDM 14 2.4 Các vấn đề kỹ thuật OFDM 15 2.4.1 Ước lượng tham số kênh 15 2.4.2 Đồng OFDM 16 2.4.2.1 Đồng ký tự 16 2.4.2.2 Đồng tần số sóng mang 16 2.4.2.3 Đồng tần số lấy mẫu 17 2.5 Đặc tính kênh truyền kỹ thuật OFDM 17 2.5.1 Sự suy hao 17 2.5.2 Tạp âm trắng Gaussian 18 2.5.3 Fading Rayleigh 18 2.5.4 Fading lựa chọn tần số 19 2.5.5 Trải trễ 19 2.5.6 Dịch Doppler 20 2.6 Đặc điểm ứng dụng kỹ thuật OFDM 20 2.6.1 Ưu điểm kỹ thuật OFDM 20 2.6.2Nhược điểm kỹ thuật OFDM 21 2.6.3 Ứng dụng kỹ thuật OFDM 21 2.7 Kết luận chương 21 75 Chương HỆ THỐNG MC-CDMA 22 3.1 Giới thiệu chương 22 3.2 Hệ thống MC-CDMA 22 3.2.1 Khái niệm MC-CDMA 22 3.3 Máy phát 23 3.3.1 Quá trình tạo tín hiệu MC-CDMA theo thứ tự sau 23 3.4 Máy thu MC-CDMA 24 3.5 Kênh truyền 26 3.6 Các phương pháp triệt nhiễu 28 3.6.1 Phương pháp triệt nhiễu nối tiếp (SIC) 28 3.6.2 Phương pháp triệt nhiễu song song (PIC) 29 3.7 Vấn đề dịch tần số sóng mang hệ thống MC-CDMA 29 3.8 Giới hạn BER hệ thống MC-CDMA 33 3.9 Các kỹ thuật tách sóng: 36 3.9.1Kỹ thuật tách sóng đơn user 37 3.9.2 Kỹ thuật tách sóng đa user 39 3.10 Ưu điểm kỷ thuật MC-CDMA 42 3.11 Nhược điểm hệ thống MC-CDMA 42 3.12 Kết luận chương 42 Chương 4: ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG 43 HỆ THỐNG MC-CDMA 43 4.1 Giới thiệu chương 43 4.2 Mục đích điều khiển cơng suất hệ thống MC-CDMA 43 4.3 Điều khiển công suất hệ thống MC-CDMA 44 4.4 Hồi tiếp dương điều khiển công suất đường lên 47 4.5 Cơ chế điều khiển công suất hệ thống MC-CDMA 49 4.6 Các phương pháp điều khiển công suất hệ thống MC-CDMA 51 4.6.1 Điều khiển công suất fixed-step multi-level 51 4.6.2 Điều khiển cơng suất dự đốn 52 4.6.3 Dự đốn cơng suất thu 53 4.6.4 Phân tích BER 56 4.7 Hệ thống MC-CDMA với băng chọn lọc thích nghi 57 4.7.1 Truyền liệu băng chọn lọc thích nghi 57 4.7.2 Phương pháp xác định hệ số chọn lọc băng tần 59 4.8 Kết luận chương 62 Chương 5: KẾT QUẢ TÍNH TỐN VÀ MƠ PHỎNG 63 5.1 Giới thiệu chương 63 5.2 Các thông số mô 63 5.3 Mô 64 5.3.1 Mô phương pháp điều khiển công suất fixed step 64 5.3.2 Mô phương pháp điều khiển công suất đa mức (multilevel) 65 5.3.3 Mơ phương pháp điều khiển cơng suất dự đốn trước (predictive) 67 5.4 So sánh ba phương pháp dựa vào công suất phát , SNR , BER 69 5.5 Mô hệ thống MC-CDMA lựa chọn băng tần thích nghi (1/N ) 71 5.6 Kết luận chương 72 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 73 76 ... xin cảm ơn tất bạn bè góp ý cho luận văn hồn chỉnh Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2010 Dương Duy Thạnh Chương CÔNG NGHỆ CDMA 1.1 Giới thiệu chương Công nghệ CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ tín