ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG hệ THỐNG MC CDMA

Chương CÔNG NGHỆ CDMA Luận văn ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG MC – CDMA LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CÔNG NGHỆ CDMA Chương CÔNG NGHỆ CDMA 1.1 Giới thiệu chương Cơng nghệ CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ tín hiệu để phát liệu phổ tần Tất cơng suất tín hiệu đường truyền CDMA đồng thời băng tần rộng, phát tần số tín hiệu nguyên 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 cơng xuất q 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 khơng 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 thơng 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 thơng 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: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CÔNG NGHỆ CDMA  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 thông 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CƠNG NGHỆ CDMA  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 th 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 hoàn toàn 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 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CÔNG NGHỆ CDMA R()  -2N 2N N -N -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=2 j 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CÔNG NGHỆ CDMA  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 công việc để cải thiện kết nối Khi thực kết nối chuyển mạch gói, chuyển giao thực UE mạng thực truyền gói khơng thành công 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CƠNG NGHỆ CDMA 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 thông 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 quãng, không 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 thơng 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CÔNG NGHỆ CDMA 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CÔNG NGHỆ CDMA 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 RNC UE BTS Điều khiển cơng suất vịng hở Điều khiển cơng suất vịng kín Điều khiển cơng suất (nhanh) vịng Điều khiển cơng suất vịng ngồi Hình 1.2 Các chế điều khiển cơng suất CDMA 1.6.1 Điều khiển cơng suất vịng hở (OLPC) Một phương pháp điều khiển công suất đo điều khuếch (AGC-Automatic Gain Control) máy thu di động Trước phát, trạm di động giám sát tổng công suất thu từ trạm gốc Công suất đo cho thấy tổn hao đường truyền người sử dụng Trạm di động điều chỉnh công suất phát tỷ lệ nghịch với tổng cơng suất mà thu Có thể phải điều chỉnh cơng suất dải động lên tới 80 dB Phương pháp gọi điều chỉnh cơng suất vịng hở, phương pháp trạm gốc không tham gia vào thủ tục điều khiển công suất OLPC sử dụng chủ yếu để điều khiển công suất cho đường lên Trong q trình điều khiển cơng suất, UE xác định cường độ tín hiệu truyền dẫn cách đo đạc mức cơng suất thu tín hiệu hoa tiêu từ BTS đường xuống Sau đó, UE điều chỉnh mức công suất truyền dẫn theo hướng tỷ lệ nghịch với mức cơng suất tín hiệu hoa tiêu thu Do vậy, mức cơng suất tín hiệu hoa tiêu lớn mức cơng suất phát UE (P_trx) nhỏ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CƠNG NGHỆ CDMA Việc điều khiển cơng suất vịng hở cần thiết để xác định mức cơng suất phát ban đầu (khi khởi tạo kết nối) Ước tính cường độ hoa tiêu BTS UE P_trx = 1/cường độ hoa tiêu Hình 1.3 OLPC đường lên 1.6.2 Điều khiển cơng suất vịng kín (CLPC) CLPC sử dụng để điều khiển công suất kết nối thiết lập Mục đích để bù ảnh hưởng biến đổi nhanh mức tín hiệu vơ tuyến Do đó, chu kỳ điều khiển phải đủ nhanh để phản ứng lại thay đổi nhanh mức tín hiệu vơ tuyến Trong CLPC, BTS điều khiển UE tăng giảm công suất phát Quyết định tăng giảm cơng suất phụ thuộc vào mức tín hiệu thu SNR BTS Khi BTS thu tín hiệu từ UE, so sánh mức tín hiệu thu với mức ngưỡng cho trước Nếu mức tín hiệu thu vượt mức ngưỡng cho phép, BTS sẻ gửi lệnh điều khiển công suất phát (TPC) tới UE để giảm mức cơng suất phát UE Nếu mức tín hiệu thu nhỏ mức ngưỡng, BTS sẻ gửi lệnh điều khiển đến UE để tăng mức công suất phát Quyết định điều khiển công suất BTS Lệnh TPC UE Điều chỉnh P_trx UE theo lệnh TPC UE Lệnh TPC Điều chỉnh P_trx UE theo lệnh TPC TPC: Transmit Power Control: Điều khiển cơng suất truyền dẫn Hình 1.4 Cơ chế điều khiển công suất CLPC Các tham số sử dụng để đánh giá chất lượng công suất thu nhằm thực định điều khiển công suất như: SIR, tỷ lệ lỗi khung-FER, tỷ lệ lỗi bit 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CÔNG NGHỆ CDMA máy di động, định hệ số chọn lọc băng tần cho user sau: Chọn Ssnr(k+1),  N  SNR ( k ) Pnj  P cho máy di động thứ n  ni   j1 iI n ( k 1)  Nhằm cực đại  Dựa ma trận Ssnr(k+1), tỉ số tín hiệu nhiễu cho băng chọn lựa thời điểm (k+1) là: GSsnr ni Pni  ni ( k  1) snr ni SNR (k  1)  cho n i K (4.32)  Ssnri (k  1)Pi  2i (k  1)    1,  n  Luật dựa công suất cho hệ số chọn lọc băng tần: Trạm gốc xác định hệ số chọn lọc băng tần để cực đại mức công suất thu cho tập In(k+1) cho user Trạm gốc đo mức công suất tất sóng mang phụ máy di động định hệ số chọn lọc băng tần cho user sau: Chọn Spow(k+1),   GPni (k ) 2ni (k )  iI n ( k 1)  Nhằm cực đại  N P nj  P cho máy di động thứ n j1 Trạm gốc ước lượng công suất liệu thông tin cho băng tần chọn cơng suất chuẩn hóa cho băng lại, so sánh tất mức công suất xác định hệ số chọn lọc băng tần Dựa Spow(k+1), tỉ số tín hiệu nhiễu băng chọn là: SNR pow ni ( k  1)  GS pow ni Pni  ni ( k  1) cho n i K S pow i i (k  1)Pi  (k  1)   (4.33)  1,  n 4.7.2.2 Phân tích BER hệ thống 1/N BER phụ thuộc vào giá trị SNR trạm gốc SNR nhận hàm điều kiện kênh truyền Trong phần phân tích ta xét trường hợp trạm di động liên lạc với trạm gốc qua kênh truyền fading AWGN Rayleigh giới 60 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CÔNG NGHỆ CDMA hạn hệ thống 1/N BER điều kiện kênh truyền fading xác định có dạng [4]:  Pmc (e)   P(e | x )f x ( x )dx   SNR  1 2 SNR    Với Pmc(e|x)=Q( x SNR ) SNR  Ex  (4.34) GPni với n i Biến ngẫu nhiên X 2 đại diện cho đường bao fading có phân bố Rayleigh sau: f x (x )  xe  x với x>0 Giả sử trạm di động biết hết điều kiện kênh truyền tất sóng mang phụ Khi trạm di động sử dụng kênh tốt để truyền liệu tin tức Do đường bao fading lớn số đường bao fading tất sóng mang phụ làm cực đại SNR nhận được, trạm di động nên phát liệu tin tức qua kênh truyền tốt với đường bao fading lớn để đạt chất lượng tốt BER hệ thống 1/N phụ thuộc vào phân bố giá trị cực đại số N biến ngẫu nhiên Xi với  i  N , mà có phân phối Rayleigh Đặt giá trị lớn số biến ngẫu nhiên Xi Y; Y biểu diễn sau: Y=max{X1,X2,….XN} Hàm phân phối lũy tích CDF(Cumulative distribution function) Y sau: Fy ( y)  P X  y  X  y   X N  y   P X  y P X  y  P X N  y  (4.35)  FX  y FX  y  FX N  y   Fx  y  , N Với Fx(x) CDF X Fx(x)= Fx x i  với i Hàm mật độ phổ công suất PDF i y là: dFx  y  N 1  NFx y  f x  y   N  e  y dy N f y ( y)    ye  y với SNR  Ey  GPni 2 N 1 với y>0 Do BER hệ thống 1/N là:    P1 / N e   Q y SNR f y ( y)dy (4.36) 4.8 Kết luận chương 61 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CÔNG NGHỆ CDMA 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 khơng 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 đốn đường bao fading cho sóng mang phụ thay cho user Vì thế, điều khiển cơng suất band-based với giải thuật dự đốn 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 tồn sóng mang Chương KẾT QUẢ TÍNH TỐN VÀ MƠ PHỎNG 5.1 Giới thiệu chương Chương mô phương pháp điều khiển công suất hệ thống MC-CDMA phân tích mặt lý thuyết Chương trình mơ gồm phân sau: MÔ 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 62 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CÔNG NGHỆ CDMA Hình 5.1 Giao diện mơ chương trình 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 thơng số mô 5.3 Mô 63 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CÔNG NGHỆ CDMA 5.3.1 Mô phương pháp điều khiển công suất fixed step 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: SNR ni (k )  Pni (k ) K P mi (k )   m 1, m  n yes 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CƠNG NGHỆ CDMA Hình 5.4 Chương trình mơ điều khiển cơng 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 công suất đa mức đến chu kỳ điều khiển cơng 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 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: SNR ni  GPni,rv 65 K LUAN VAN CHAT LUONG download  P   : add luanvanchat@agmail.com mi , rv m 1 m  n Chương CƠNG NGHỆ CDMA Hình 5.5 Lưu đồ thuật tốn điều khiển cơng suất đa mức (multi-level) Chương trình mơ phỏng: 66 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CƠNG NGHỆ CDMA Hình 5.6 Chương trình điều khiển cơng suất đa mức ( Multilevel) 5.3.3 Mô phương pháp điều khiển công suất dự đốn trước (predictive) Nhận xét: Dựa vao hình 5.8 ta thấy với phương pháp điều khiển công 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 cơng suất đa mức Lưu đồ thuật tốn 67 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CÔNG NGHỆ CDMA Bắt đầu Nhập K số thuê 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  ni No  ni   nip   ni Yes Điều chỉnh hệ số định  ni No  ni   ni  pni   ni  Pni*   ni  nip Pni* Yes Yes Cni=4  pni  5 No Yes  5   pni  3 No Cni=2 Yes Cni=1  3   pni    No Yes Cni=0     pni   No Yes    pni  3 No 3   Cni=-1 k=k+1 Yes Yes Cni=-2 p ni Trạm di động: Pni=Pni + Cni P k I No Kết thúc Hình 5.7 Lưu đồ thuật tốn điều khiển cơng suất dự đốn trước(predictive) Chương trình mơ : 68 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CƠNG NGHỆ CDMA 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 công suất tối ưu để điều khiển nên bù ảnh hưởng fading cách hiệu Và so sánh BER chứng minh phương pháp Predictive ( dự đốn ) hiệu sơ đồ điều khiển cơng suất bước cố định sơ đồ điều khiển công suất đa mức Chương trình mơ so sánh ba phương pháp dựa vào công suất phát 69 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CÔNG NGHỆ CDMA Hình 5.9 So sánh mức cơng suất phát phương pháp Chương trình mơ so sánh ba phương pháp dựa vào SNR: Hình 5.10 So sánh SNR thu phương pháp Chương trình mơ so sánh ba phương pháp dựa vào BER: 70 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CƠNG NGHỆ CDMA Hình 5.11 Giá trị BER thu phương pháp 5.5 Mô 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 MCCDMA lựa chọn băng tần tốt để truyền , tức chọn sóng mang tốt để truyền toàn 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 cơng 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CƠNG NGHỆ CDMA 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 cơng suất hệ thống MC-CDMA, phương pháp dự đoán (predictive) ưa điểm điều khiển công 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 MCCDMA sử dụng toàn sóng mang phụ để truyền 72 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CÔNG NGHỆ CDMA 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 CÔNG 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 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương CÔNG NGHỆ CDMA Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Duy Nhật Viễn, thầy cô khoa Điện tử-Viễn thông trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng tất bạn giúp đỡ em nhiều năm học vừa qua Người thực Nguyễn Văn Xô 74 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... luanvanchat@agmail.com Chương CÔNG NGHỆ CDMA Chương ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG MC- CDMA 4.1 Giới thiệu chương Chương đề cập đến ba thuật toán điều khiển công suất hướng lên: Điều khiển công suất bước cố định... Chương CÔNG NGHỆ CDMA truyền dẫn máy di động Hệ thống CDMA sử dụng hai phương pháp điều khiển công suất khác  Điều khiển công suất vịng hở (OLPC)  Điều khiển cơng suất (nhanh) vịng kín (CLPC)  Điều. .. lượng BER dung lượng hệ thống 4.6 Các phương pháp điều khiển công suất hệ thống MC- CDMA 4.6.1 Điều khiển công suất fixed-step multi-level Trạm gốc gửi lệnh điều khiển công suất đến máy di động