Hệ Thống Đa Truy Nhập Phân Chia Theo Mã Cdma (Code Division Multiple Access.docx

LVTS LỜI CAM ĐOAN Từ những kiến thức cũng như những ứng dụng thực tế, qua thời gian được học trong giai đoạn đại học và cao học tại trường đại học Bách Khoa Hà Nội, được sự đồng ý và hướng dẫn của TS[.]

LỜI CAM ĐOAN Từ kiến thức ứng dụng thực tế, qua thời gian học giai đoạn đại học cao học trường đại học Bách Khoa Hà Nội, đồng ý hướng dẫn TS Đào Ngọc Chiến, tơi tìm hiểu thêm sách báo, tạp trí tài liệu mạng, từ tập hợp thơng tin để hồn thành luận văn Tơi xin cam đoan nội dung luận văn cơng trình nghiên cứu riêng tôi, không chép từ luận văn khác Do trình độ có hạn nên luận văn khơng tránh khỏi có sai sót, mong thầy góp ý kiến Tơi xin cam đoan điều thật, sai tơi hồn tồn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 19 tháng 11 năm 2008 Học viên Nguyễn Tiền Phương TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Trong xã hội đại ngày nay, nhu cầu trao đổi thông tin nhu cầu thiết yếu Các hệ thống thông tin di động đời tạo cho người khả thông tin lúc, nơi Nhu cầu ngày lớn nên số lượng khách hàng sử dụng thông tin di động ngày tăng, mạng thông tin di động mở rộng ngày nhanh Chính vậy, cần phải có biện pháp tăng dung lượng cho hệ thống thông tin di động có Hệ thống đa truy nhập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple Access) đời chứng tỏ khả hỗ trợ nhiều user so với hệ thống trước với đặc điểm trội: chống nhiễu đa đường, có tính bảo mật cao, hỗ trợ truyền liệu với tốc độ khác nhau… Đồng thời kỹ thuật ghép kênh theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) với ưu điểm truyền liệu tốc độ cao qua kênh truyền chọn lọc tần số, tiết kiệm băng thông, hệ thống phức tạp Để đáp ứng nhu cầu ngày cao người sử dụng, ý tưởng kỹ thuật đa truy nhập kênh truyền đa sóng mang phân chia theo mã MC-CDMA (Multi Carrier-CDMA) đời, dựa kết hợp CDMA OFDM MC-CDMA kế thừa tất ưu điểm CDMA OFDM Chính vậy, MC-CDMA ứng cử viên sáng giá cho hệ thống thông tin di động tương lai Nội dung luận văn gồm bốn phần: Phần 1: Lý thuyết kênh vô tuyến Nội dung phần trình bày khái quát sỏ lý thuyết kênh truyền vơ tuyến, qua ta biết đặc điểm mơi trường truyền sóng vô tuyến, tượng ảnh hưởng đến chất lượng kênh truyền, để qua tìm biện pháp cải thiện, nâng cao chất lượng truyền dẫn liệu qua kênh vô tuyến Phần 2: Điều chế phân chia theo tần số trực giao OFDM Nội dung phần trình bày nguyên lý kỹ thuật OFDM, qua ta biết sơ đồ nguyên lý, cách thức hoạt động, kỹ thuật sủ dụng điều chế OFDM, ưu, nhược điểm phương pháp Phần 3: Kỹ thuật đa truy nhập kênh truyền đa song mang phân chia theo mã (MC-CDMA) Nội dung phần trình bày nguyên lý kỹ thuật CDMA, phương thức kết hợp cơng nghệ CDMA OFDM, qua ta biết sơ đồ nguyên lý, cách thức hoạt động, kỹ thuật sủ dụng kỹ thuật đa truy nhập kênh truyền đa sóng mang phân chia theo mã MCCDMA Phần 4: Hệ thống cải thiện hiệu suất thông tin di động sử dụng công nghệ CDMA/OFDM Trong phần trình bày sơ đồ nguyên lý hệ thống thông tin di động sử dụng kết hợp công nghệ CDMA, OFDM kết mô đánh giá hiệu hoạt động hệ thống so với công nghệ MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ 11 DANH MỤC BẢNG BIỂU 13 MỞ ĐẦU 14 LÝ THUYẾT VỀ KÊNH VÔ TUYẾN 16 1.1 Kênh truyền vô tuyến 16 1.2 Các tượng ảnh hưởng đến chất lượng kênh truyền: 17 1.2.1 Hiệu ứng đa đường (Multipath) 17 1.2.2 Hiệu ứng Doppler 17 1.2.3 Hiệu ứng bóng râm (Shadowing) 17 1.3 Các dạng kênh truyền: 17 1.3.1 Kênh truyền Chọn Lọc Tần Số Kênh truyền Fading Phẳng 18 1.3.2 Kênh truyền chọn lọc thời gian Kênh truyền không chọn lọc thời gian 19 1.4 Các đặc trưng kênh fading 20 1.4.1 Hệ thống ngẫu nhiên phụ thuộc thời gian 1.4.1.1 Khái niệm đáp ứng xung kênh truyền 20 20 1.4.1.2 Mô hình q trình dừng theo nghĩa rộng tán xạ khơng tương quan (WSSUS) 20 1.4.2 Kênh AWGN 22 1.4.3 Truyền dẫn đa đường 23 1.4.4 Trải phổ Doppler 27 1.4.5 Sự phụ thuộc tần số phụ thuộc thời gian kênh 33 1.4.6 Kênh phụ thuộc thời gian phụ thuộc tần số 36 1.4.7 Nhiễu xuyên “ký hiệu” (ISI) nhiễu xuyên kênh (ICI) 37 ĐIỀU CHẾ PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO OFDM 40 2.1 Truyền dẫn đa sóng mang OFDM 40 2.1.1.Khái niệm truyền dẫn đa sóng mang 40 2.1.2.Truyền dẫn đa sóng mang OFDM 44 2.1.3.Thực OFDM biến đổi Fourier nhanh - FFT 48 2.1.4.OFDM có khoảng bảo vệ 49 2.1.5.Dạng phổ hệ thống OFDM 56 2.1.6.Ưu điểm nhược điểm OFDM 59 2.2 Điều chế giải điều chế OFDM 60 2.2.1 Điều chế giải điều chế đa sóng mang 61 2.2.2 Tạo tín hiệu I/Q 64 2.2.2.1 Phương pháp vng góc Analog 64 2.2.2.2 Phương pháp lọc số FIR 65 KỸ THUẬT ĐA TRUY CẬP KÊNH TRUYỀN ĐA SÓNG MANG PHÂN CHIA THEO MÃ (MC – CDMA ) 67 3.1 Giới thiệu kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã CDMA 67 3.1.1 Kỹ thuật trải phổ 67 3.1.1.1 Giới thiệu chung 67 3.1.1.2 Các chuỗi trải phổ 69 3.1.2 Nguyên lý CDMA 72 3.1.3 Máy thu Rake 73 3.2 Giới thiệu kỹ thuật đa truy nhập kênh truyền đa sóng mang phân chia theo mã (MC-CDMA) 74 3.2.1 Nguyên lý chung kỹ thuật MC – CDMA 75 3.2.2 Các kỹ thuật tách sóng 78 3.2.2.1 Kỹ thuật SUD 79 3.2.2.2 Kỹ thuật MUD 81 3.2.3 Ư u khuyết điểm hệ thống dùng MC-CDMA 83 3.2.3.1 Ưu điểm 83 3.2.3.2 Khuyết điểm 83 3.2.4 Sự khác MC-CDMA OFDM 84 HỆ THỐNG CẢI THIỆN HIỆU SUẤT CHO THÔNG TIN DI ĐỘNG SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ CDMA/OFDM 85 4.1 Giới thiệu 85 4.2 Cấu trúc truyền cho đường downlink sử dụng công nghệ CDMA/OFDM 85 4.3 Các phương pháp tách sóng sử dụng 88 4.3.1 Tách sóng thơng thường 89 4.3.2 Tách sóng tối ưu 90 4.4 Phân tích hiệu hoạt động 90 4.4.1 Kênh AWGN 90 4.4.2 Kênh fading Rayleigh 91 4.5 So sánh hệ thống OFDM với hệ thống kết hợp CDMA/OFDM 91 4.6 So sánh CDMA/OFDM với CDMA/MRC 92 4.7 Kết mô 93 KẾT LUẬN 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ACF AWGN Hàm tự tương quan Tạp âm Gaussian trắng cộng CIR CSI DAB Autocorrelation Function Additive White Gaussian Noise Bit Error Rate Binary Phase Shift Keying Base Tranceiver Station Conventional Detection Code Division Multiple Access Channel Impulse Response Channel State Indentify Digital Audio Broadcasting BER BPSK BTS CD CDMA 1 1 2 2 DC Direct Current Dòng chiều DEV Device Thiết bị DS Direct Sequence Chuỗi trực tiếp DSSS Direct Sequence Spread Spectrum Digital Video Broadcasting Trải phổ chuỗi trực tiếp FD Federal Communications Commission, USA Frequency Domain Ủy ban truyền thông liên bang Mỹ Miền tần số FEC Forward Error Correction Sửa lỗi hướng FEM Finite Element Method Phương pháp phần tử hữu hạn FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh FIR Finite Impulse Response Đáp ứng xung hữu hạn GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu ICI Inter-Channel Interference Nhiễu xuyên kênh DVB FCC Tỉ lệ lỗi bít Khóa dịch pha nhị phân Trạm thu phát gốc Tách song thong thường Đa truy nhập phân chia theo mã Đáp ứng xung kênh truyền Nhận dạng trạng thái kênh Truyền số quảng bá Truyền hình số quảng bá 3 3 3 4 4 4 IF Intermediate Frequency Tần số trung gian IFFT Biến đổi Fourier nhanh ngược IR Inverse Fast Fourier Transform Impulse Radio IS Interference Suppression Khử nhiễu ISI Inter-Symbol Interference Nhiễu xuyên ký tự LNA Low Noise Amplifier Khuếch đại tạp âm thấp LO Local Oscilator Bộ tạo dao động nội LOS Line Of Sight Tầm nhìn thẳng MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập đường truyền MC Multi Carrier Đa sóng mang MCCDMA MLD Đa truy nhập kênh truyền đa sóng mang phân chia theo mã Tách sóng tối ưu MRC Multi Carrier Code Division Multiple Access Maximum Likelihood Detection Maximum Likehood Sequence Estimation Maximum Ratio Combining MSE Mean-Square-Error Tỉ số lỗi trung bình bình phương MUD Multi User Detection Tách sóng đa người dung NBI Nhiễu băng hẹp OOK Narrow Bandwith Interference Orthogonal Code Division Multiplexing Orthogonal Frequency Division Multiplexing On Off Keying PAM Pulse Amlitude Modulation Điều chế biên độ xung PDF Power Density Function Hàm mật độ công suất MLSE OCDM OFDM Xung vô tuyến Ước lượng chuỗi giống Kết hợp tỉ số tối đa Ghép kênh phân chia theo mã trực giao Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Khóa đóng mở 5 5 5 5 6 6 6 6 PG Processing Gain Độ lợi xử lý PHY Physical layer Lớp vật lý PN Pseudo-random Noise Tạp âm giả ngẫu nhiên PPM Pulse Position Modulation Điều chế vị trí xung PSD Power Spectrum Density Mật độ phổ công suất PSM Pulse Shape Modulation Điều chế dạng xung QAM Quadrature Amplitude Modulation Quality of Service Điều chế biên độ cầu phương Khóa dịch pha cầu phương RF Quadrature Phase Shift Keying Radio Frequency RMS Root Mean Square RX Receiver Thiết bị thu SNR Signal - Noise Ratio Tỉ số tín hiệu tạp âm SS Spread Spectrum Trải phổ SUD Single User Detection Tách sóng đơn người dung SV Saleh-Valenzuela Channel Model Time Domain Mơ hình kênh Saleh-Valenzuela TH Time Division Multiple Access Time-Hopping Dđa truy nhập phân chia theo thời gian Nhảy thời gian UWB UltraWide Bandwith Băng thông siêu rộng WH Walsh-Hadamard Mã trực giao WH QoS QPSK TD TDMA Chất lượng dịch vụ Tần số vô tuyến Miền thời gian WLAN Wireless Lan Area Networks Mạng cục không dây WPAN Wireless Personal Area Networks Wide Sense Stationary Uncorrelation System Mạng cá nhân không dây WSSUS Hệ thống phi tương quan dừng theo nghĩa rộng