Thông tin tài liệu
Mục lục CHơng i: kỹ thuật trải phổ .3 1.1 Mở đầu 1.2 HƯ thèng tr¶i phỉ trùc tiÕp (ds/ss) 1.2.1 C¸c hÖ thèng DS/SS - BPSK 1.2.2 C¸c hƯ thèng DS/SS - QPSK 1.3 HÖ thống nhảy tần (fh/ss) 12 1.3.1 C¸c hƯ thèng FH/SS nhanh 13 1.3.2 HÖ thèng FH/SS chËm 19 1.4 HƯ thèng nh¶y thêi gian (TH/SS) .20 1.5 So s¸nh c¸c hƯ thèng ss 22 1.6 M· tr¶i phỉ 22 1.7 §ång bé mà thông tin trải phổ 30 1.7.1 Đồng tín hiệu trải phổ d·y trùc tiÕp 30 1.7.2 Đồng tín hiệu trải phổ nhảy tần (FH - SS) 33 Ch¬ng II : øng dơng công nghệ CDMA thông tin di động 36 2.1 Điều khiển công suất 36 2.1.1 §iỊu khiĨn công suất mạch vòng hở kênh hớng lên .41 2.1.2 Điều khiển công suất mạch vòng kín kênh hớng lên 42 2.1.3 Điều khiển công suất trªn kªnh híng xng .43 2.2 Dung lỵng 45 2.2.1 Dung lợng cực đờng truyền hớng lên 46 2.2.1 Tốc độ mà hoá thoại 50 2.2.3 Giá trị Eb/N0 + I0 trung bình 50 2.2.4 TÝch cùc tho¹i 51 2.2.5 Can nhiÔu .51 2.2.6 Tăng ích dải quạt hoá 52 2.2.7 Điều khiển công suất không xác .53 2.2.8 Phân tích tắc nghẽn .53 2.3 ChuyÓn giao 60 2.3.1 Chuyển giao mềm mềm 63 2.3.2 ChuyÓn giao cøng 64 2.3.3 Chun giao ë hƯ thèng th«ng tin di động CDMA IS - 95 65 2.4 Đặc tính điều chế tổ chức kênh .72 2.4.1 TÝn hiƯu kªnh CDMA híng lªn 72 2.4.2 Kªnh truy nhập kênh lu lợng hớng lên 78 2.4.3 TÝn kªnh CDMA híng xng 80 2.4.4 Bù chuỗi PN 85 Tra cứu từ viết tắt 87 tài liệu tham khảo .89 chơng i kỹ thuật trải phổ 1.1 mở đầu hệ thống thông tin thông thờng, độ rộng băng tần vấn đề quan tâm hệ thống đợc thiết kế để sử dụng độ rộng băng tần tốt Tuy nhiên, hệ thống thông tin trải phổ, độ rộng băng tần tín hiệu đợc mở rộng, thông thờng hàng trăm lần trớc phát Khi có ngời sử dụng băng tần SS, sử dụng băng tần nh không hiệu Nhng môi trờng nhiều ngời sử dụng, họ sử dụng chung băng tần SS (Spread Spectrum - Trải Phổ) hệ thống trở nên sử dụng băng tần có hiệu suất mà trì đợc u điểm trải phổ Tóm lại, hệ thống thông tin số đợc coi trải phổ nếu: + Tín hiệu đợc phát chiếm độ rộng băng tần lớn độ rộng băng tần tối thiểu cần thiết + Trải phổ đợc thực b»ng mét m· ®éc lËp víi sè liƯu Cã ba kiểu hệ thống thông tin trải phổ bản: + Trải phổ chuỗi trực tiếp (DS/SS - Direct Sepuence Spread Spectrum) + Trải phổ nhảy tần (FH/SS - Frequency Hopping Spread Spectrum) + Trải phổ dịch thời gian (TH/SS - Time Hopping Spread Spectrum) 1.2 hƯ thèng tr¶i phỉ trùc tiếp (ds/ss) Hệ thống DS/SS đạt đợc trải phổ cách nhân tín hiệu nguồn với tín hiệu giả ngẫu nhiªn ë hƯ thèng DS/SS nhiỊu ngêi sư dơng cïng dùng chung băng tần phát tín hiệu họ đồng thời Máy thu sử dụng tín hiệu giả ngẫu nhiên xác để lấy tín hiệu mong muốn cách giải trải phổ Đây hệ thống đợc biết đến nhiều hệ thống thông tin trải phổ Chúng có dạng tơng đối đơn giản chúng không yêu cầu tính ổn định nhanh tốc độ tổng hợp tần số cao 1.2.1 Các hệ thèng DS/SS - BPSK a M¸y ph¸t DS/SS - BPSK Ta biểu diễn tin nhận giá trị nh sau: bk T ( t−kT ) b(t) = k =−∞ Trong ®ã bk = 1 lµ bit sè liƯu thø k vµ T độ rộng xung (tốc độ số liệu 1/T bit/s) Tín hiệu b(t) đợc trải phổ tín hiệu PN c(t) cách nhân hai tín hiệu với Tín hiệu nhận đợc b(t).c(t) sau ®ỵc ®iỊu chÕ cho sãng mang sư dơng BPSK, cho ta tín hiệu DS/SS - BPSK xác định theo công thức: s(t) = Ab(t).c(t)cos(2fct + ) Trong A biên độ, fc tần số sóng mang, pha cđa sãng mang Trong rÊt nhiỊu øng dơng mét b¶n tin b»ng mét chu kú cđa tÝn hiƯu PN, nghÜa T = NTc Trong trờng hợp hình 1.1 ta sư dơng N = Ta cã thĨ thÊy r»ng tích b(t).c(t) tín hiệu số hai có biên độ 1, có tần số với tín hiệu PN Bộ điều Bản tin số hai chÕ BPSK b(t) TÝn hiÖu DS/SS-BPSK s(t) = Ab(t)c(t)cos(2fct + ) b(t)c(t) TÝn hiƯu PN c¬ sè hai c(t) Sãng mang Acos(2fct + ) b(t) -1 t T 2T 3T Mét chu kú c(t) -1 t Tc 2NTc NTc Gi¶ thiÕt N=7; T=NTc b(t)c(t) t -1 Tc NTc 2NTc A t s(t) -A Hình 1.1 Sơ đồ khối máy phát DS/SS - BPSK b Máy thu DS/SS - BPSK Mục đích máy thu lấy tin b(t) (số liệu {b i} từ tín hiệu thu đợc bao gồm tín hiệu đợc phát cộng với tạp âm) Do tồn trễ truyền lan nên tín hiệu thu đợc là: s(t - ) = Ab(t - ).c(t - )cos[2fc(t - ) + '] + n(t)] + n(t) Trong n(t) tạp âm kênh đầu vào máy thu Để mô tả lại trình khôi phục lại tin ta giả thiết tạp âm Trớc hết tín hiệu đợc giải trải phổ để đa từ băng tần rộng băng tần hẹp sau đợc giải điều chế để nhận đợc tín hiệu băng gốc Để giải trải phổ, tín hiệu thu đợc nhân với tín hiệu (đồng bộ) PN(t - ) đợc tạo máy thu Ta đợc: w(t) = Ab(t - )c2(t - )cos(2fct + '] + n(t)) = Ab(t - )cos(2fc + '] + n(t)) V× c(t) = 1 ®ã '] + n(t) = - 2fc TÝn hiệu nhận đợc tín hiệu băng hẹp với độ rộng băng tần 2/T Để giải điều chế ta giả thiết máy thu biết đợc pha '] + n(t) tần số fc nh điểm khởi đầu bit Một giải điều chế bao gồm tơng quan, sau thiết bị đánh giá ngỡng Để tách bit số liệu thứ i, tơng quan phải tính toán zi = =A w ( t ) cos (2 Πf c t+θ ' ) dt b ( t−τ ) cos2 ( Πf c t+θ ' ) dt A b ( t−τ ) [ 1+cos ( Πf c t+2θ ' ) ] dt 2 = Trong ®ã ti = iT + thời điểm bắt đầu bit thứ i Vì b(t - ) +1 -1 thời gian bit Thành phần thứ tích phân cho ta T -T Thành phần thứ hai thành phần nhân đôi tần số nên sau tích phân Vậy kết cho AT/2 -AT/1 Cho kết qua thiết bị đánh giá ngỡng ta đợc đầu số hai Ngoài thành phần tín hiệu AT/2, đầu tích phân có tạp âm nên gây lỗi Khôi phục đồng hồ cos(2fet + ') s(t - ) = Ab(t - )c(t - ) cos(2fet + ') ti Kh«i phơc sãng mang w(t) c(t - ) Bộ tạo tín hiệu Đồng tín hiệu PN ti T zi .dt ti + - hay -1 A t s(t) -A NTc t1 NTc t2 NTc t c(t - ) t -1 A t w(t) -A Hình 1.2 Sơ đồ khối máy thu DS/SS - BPSK Tín hiệu PN đóng vai trò nh mà đà biết trớc máy thu chủ định khôi phục tin, với máy thu khác nhìn thấy tín hiệu ngẫu nhiên Để máy thu khôi phục đợc tin máy thu phải đồng với tín hiệu thu đợc Quá trình xác định đợc trình đồng bộ, thờng đợc thực hai bớc bắt bám Quá trình nhận đợc ti đợc gọi trình khôi phục đồng hồ (định thời) (STR Symbol Timing Recovery) Quá trình nhận đợc '] + n(t) (cũng nh fc) trình khôi phục sóng mang c Mật độ phổ công suất Xét mật độ phổ công suất PSD (Power Spectral Density) tín hiệu điểm khác máy phát máy thu Giả sử mô hình tin tín hiệu PN nh tín hiệu số hai ngẫu nhiên (mỗi bit hay chip nhận giá trị +1 -1 với xác suất nh nhau) Bản tin (với biên độ 1) có tốc độ bit 1/T bit/s PSD b(f) = TSinc2(fT) có độ rộng băng tần 1/T Hz; tín hiệu PN (với biên độ 1) có tốc độ chip 1/Tc PSD là: c(f) = TcSinc2(fTc Với độ rộng băng tần 1/T Hz Vì T/Tc số nguyên khởi đầu bit b(t) trùng với khởi đầu chip c(t) nªn tÝch b(t) c(t) cã PSD nh sau: bc(f) = TcSinc2(fTc) Có độ rộng băng tần 1/Tc Hz giống nh độ rộng băng tần c(t) Vì trình trải phổ tăng độ rộng băng tần lên Tc/T = N lần, thông thờng giá trị thờng lớn Điều chế sóng mang chuyển đổi tín hiệu băng gốc b(t)c(t) vào tín hiệu băng thông s(t) cã PSD lµ: s(f) = A2 Tc Sinc ( ( f −f c ) T c ) + Sinc (( f + f c ) T c ) { } T Gi¶ thiÕt T/Tc = b(f) c(f) f -1/Tc -1/T 1/T -1/Tc a PSD tin tín hiệu PN S(f) Độ rộng băng tần 2/Tc A2Tc/4 -fc fc b PSD tín hiệu DS/SS - BPSK w(f) Độ rộng băng tần 2/T A2Tc/4 máy DS s(t) Nên PSD -fc thu tín hiệu s(t - ) phiên tín hiệu fc b PSD cđa tÝn hiƯu w(t) cđa nã cịng giống nh PSD tín hiệu s(t) trễ không làm thay đổi phân bố Hình1.3 PSD tin, tín hiệu ON tín hiệu DS/SS-BPSK công suất vùng tần số Ngoài PSD c(t - ) cịng gièng PSD cđa c(t) Sau tr¶i phỉ ta đợc tín hiệu w(t) với PSD đợc xác định bởi: Ta thấy w(f) có PSD băng hẹp với dạng phổ nh b(t) nhng dịch trái phải fc Độ rộng băng tần w(t) 2/T, gÊp hai lÇn b(t) A2 Tc Sinc ( ( f −f c ) T )+ Sinc ( ( f + f c ) T ) { } w(f) = Điều giống nh dự tính w(t) giống hệt nh phiên đợc điều chế b(t) Tõ PSD cđa c¸c tÝn hiƯu kh¸c ta thÊy r»ng PSD b(t) đợc trải phổ c(t) sau đợc giải trải phổ c(t - ) máy thu d Độ lợi xử lý (PG) Độ lợi xử lý đợc định nghĩa PG = Độ rộng băng tần tín hiệu SS/2 (Độ rộng băng tần tin) Độ lợi xử lý cho thấy tín hiệu tin phát đợc trải phổ lần Đây thông số chất lợng quan trọng hệ thống SS, PG cao có nghĩa khả chống nhiễu tốt Đối với hệ thống DS/SS - BPSK, độ lợi xử lý (2/T c)(2/T) = Tc/T = N Chẳng hạn N = 1023, độ rộng tin tin điều chế tăng 1023 lần trình trải phổ PG 1023 hay 30,1dB 1.2.2 Các hệ thống DS/SS - QPSK Ngoài kiểu điều chế BPSK ngời ta sử dụng kiểu điều chế khác nh QPSK MSK hệ thống SS a Máy phát Sơ đồ gồm hai nhánh đồng pha nhánh vuông góc (hình vÏ) TÝn hiƯu DS/SS - QPSK cã d¹ng: s(t) = sl(t) + s2(t) = -Ab(t)c1(t)sin(2fct + ) + Ab(t)c2(t)sin(2fct + ) = √ Acos(2fct + + (t)) (t) = /4 NÕu c1(t)b(t) = 1, c2(t)b(t) = (t) = 3/4 NÕu c1(t)b(t) = 1, c2(t)b(t) = -1 (t) = 5/4 NÕu c1(t)b(t) = -1, c2(t)b(t) = -1 (t) = 7/4 NÕu c1(t)b(t) = -1, c2(t)b(t) = VËy tín hiệu s(t) nhận trạng thái pha kh¸c nhau: + /4, + 3/4 , + 5/4, + 7/4 s1(t) Bé ®iỊu chÕ (BPSK) b(t)c1(t) c1(t) Bộ tạo PN -Asin(2fct+) b(t) Dịch /2 Bộ tạo PN c2(t) Acos(2fc+) Bộ điều chÕ (BPSK) b(t)c2(t) TÝn hiÖu DS/SS-QPSK s(t) = s1(t) + s2(t) s2(t) T 2T t c(t) -1 t c1(t) -1 c2(t) -1 t -1 t b(t)c(t) -1 A t s1(t) -A A Cho = t s2(t) -A t s(t) = 7/4; 3/4; 5/4; 3/4; 7/4; /4; 5/4; 3/4; 7/4 Hình 1.4 Các d¹ng sãng ë hƯ thèng DS/SS-QPSK
Ngày đăng: 22/06/2023, 15:49
Xem thêm:
