hệ thống thông tin di động ghép theo kênh mã

Bám theo nội dung đề tài tốt nghiệp : " Hệ thống thông tin di động ghép kênh theo mã " Báo cáo tốt nghiệp đợc trình bày gồm 3 chơng : Chơng I : Tổng quan về thông tin kỹ thuật trải phổ Chơng II : Hệ thống thông tin di động tế bào CDMA Chơng III : Thiết kế Chơng I : Kỹ thuật trải phổ, thực chất của công nghệ CDMA. Các vấn đề sau sẽ đợc đề cập đến : - Các u điểm của kỹ thuật trải phổ : + Ưu điểm triệt nhiễu. + Ưu điểm giảm mật độ năng lợng phổ. + Khả năng phân giải cao theo thời gian. + Đa truy nhập CDMA nhờ KT trải phổ băng rộng. - Mô hình trải phổ triệt nhiễu : Ví dụ minh hoạ điều chế khoá dịch pha nhị phân BPSK. (Hình 1.1 và hình 1.2) - Phân loại KT trải phổ : + Trải phổ dãy trực tiếp. + Trải phổ nhảy tần. - Tín hiệu giả ngẫu nhiên PN : PN đợc dùng làm mã trải phổ. Các chỉ tiêu của dãy ngẫu nhiên nhị phân : + Tính cân đối. + Tính chạy. + Tính tơng quan. Giới thiệu qua một số dãy PN thờng dùng nhất : + Dãy có độ dài cực đại (dãy m). + Dãy Gold. + Dãy Walsh. Chơng II : Hệ thống thông tin di động tế bào, tập trung vào giới thiệu các đặc tính u việt của hệ thống CDMA. Nội dung chính của chơng này gồm : - Tiêu chuẩn IS - 95 : Thực chất là một hệ thống các giải pháp kỹ thuật nhằm thích ứng công nghệ CDMA vào hệ thống thông tin di động Cellular. Đó là các qui định về : + Kênh hớng đi (Forward Link). + Kênh hớng về (Reverse Channel). + Các kênh lôgic : Pilot, Sync, Paging, Access, Traffic. + Vấn đề chuyển tiếp cuộc gọi (Hand off). + Vấn đề điều khiển công suất (Power Control). - So sánh CDMA với các kỹ thuật đa truy nhập khác (TDMA, FDMA). - Cấu trúc kênh vô tuyến CDMA thông tin di động tế bào. (Hình 2.1 và hình 2.2) - Quá trình xử lý tín hiệu phát CDMA hớng đi. - Quá trình xử lý tín hiệu phát CDMA hớng về. - Một số kỹ thuật sử dụng trong quá trình xử lý tín hiệu phát CDMA : + Bộ mã hoá cuộn. + Lặp ký hiệu và chèn khối. + Điều chế trực giao hệ 64 - ary kênh hớng về. + Trải phổ dãy trực tiếp bằng mã dài. + Điều chế trải phổ QPSK. Chơng I và chơng II thực chất là giới thiệu những lý thuyết có liên quan, để từ đó đi vào phần quan trọng nhất của thiết kế tốt nghiệp này là chơng III : Thiết kế Chơng III : Thiết kế. Nội dung chủ yếu của chơng này là tính toán sơ bộ và thiết kế một hệ thống CDMA đơn giản. Nó bao gồm các phần sau : - Các đặc điểm thiết kế mạng CDMA : đề cập đến tỷ số E b /N o , tỷ số C/N. Gợi ý một số mô hình để tính toán các tham số của mạng và suy hao đờng truyền sóng. - Tính toán cho một hệ tối thiểu : Trong mục này sẽ tiến hành các bớc chọn và tính toán sơ bộ của một hệ thống tối thiểu. + Chọn cấu hình mạng. (Hình 3.1) + Sơ đồ thu phát vô tuyến. (Hình 3.2) + Tính toán các tham số của mạng : tỷ số C/N, công suất phát cực đại, số thuê bao cực đại. - Thiết kế phần thu máy đầu cuối di động MS (trừ BF) : + Sơ đồ khối phát ở BTS . (Hình 3.3) + Sơ đồ khối thu ở MS. (Hình 3.4) - Phần cao tần : + Anten phát/thu. + Bộ khuyếch đại tạp âm thấp LNA và mạch lọc vào. + Bộ trộn tần số (MIXER). - Thiết kế phần nén phổ ở cao tần : Việc nén phổ đồng nghĩa với việc phải đồng bộ mã trải phổ ở phía thu. - Quá trình bắt đồng bộ. (Hình 3.5) - Quá trình bám đồng bộ. (Hình 3.6) - Sơ đồ đồng bộ hoàn chỉnh. (Hình 3.7) - Giải điều chế BPSK : Việc giải điều chế bằng sóng mang dao động nội đựoc thực hiện chính xác nhờ mạch vòng Costa làm việc theo nguyên lý vòng khoá pha PLL. (Hình 3.8) Thông tin s(t) có tốc độ R s Mã trải phổ c(t) có tốc độ chíp R c Mã trải phổ c(t) có tốc độ chíp R c Thông tin đ ợc khôi phục Tín hiệu không mong muốn Tín hiệu trải phổ W ss W c Hình 1.1 - Mô hình trải phổ triệt nhiễu. Bộ lọc (Độ rộng băng R s ) T b a. Dữ liệu d(t) c. S d (t) = d(t).cos 0 t d. S T (t) = S d (t).c(t) T c b. Mã trải phổ c(t) e. Mã trải phổ tại máy thu f. c(t).S T (t) = S d (t) g. Phổ của tín hiệu tr ớc khi trải phổ S d (f) f f 0 f 0 h. Phổ của tín hiệu sau trải phổ lần 1 S T (f) và nhiễu J f f 0 f 0 Tín hiệu Nhiễu g. Phổ của tín hiệu sau trải phổ lần 2 và nhiễu (bị trải phổ) [ S d (f) + J ] . c(t) f Tín hiệu Nhiễu f 0 f 0 g. Đặc tuyến của bộ lọc [H(f)] 2 f f 0 f 0 1 g. Phổ của tín hiệu và nhiễu tại lối ra máy thu f f 0 f 0 Tín hiệu Nhiễu Hình 1.2 - Ví dụ minh hoạ cho tác dụng triệt nhiễu của hệ thống trải phổ. Kªnh h íng ®i (1,23 MHz ph¸t tõ tr¹m gèc) Kªnh Pilot Kªnh ®ång bé Kªnh nh¾n tin N 0 1 Kªnh nh¾n tin N 0 7 Kªnh l u l îng N 0 1 Kªnh l u l îng N 0 N Kªnh l u l îng N 0 55 W 0 W 32 W 1 W 7 W 8 W 63 D÷ liÖu Kªnh phô ®iÒu khiÓn c«ng suÊt W i : M· Walsh víi i = 0 ÷ 63 H×nh 2.1 - CÊu tróc kªnh CDMA h íng ®i. Kªnh h íng vÒ 1,23 MHz (ph¸t tõ m¸y ®Çu cuèi) Kªnh truy nhËp N 0 1 Kªnh truy nhËp N 0 N Kªnh l u l îng N 0 N Kªnh l u l îng N 0 M 0 ≤ N ≤ 32 H×nh 2.2 - CÊu tróc kªnh CDMA h íng vÒ. 1 ≤ M ≤ 64 BTS MS MCS PSTN R H×nh 3.1 - CÊu h×nh m¹ng di ®éng CDMA. Tin tức băng gốc BF Điều chế - trải phổ MIXER HPA FIĐƠ 9600 Kb/s 1,25 MHz f IF = 70 MHz f HF 1GHz 1,25 MHz f o = f HF + f IF 1,25 MHz Anten phát Tin tức băng gốc BF Giải điều chế, trải phổ 9600 Kb/s f IF = 70 MHz f OS 1GHz MIXERLNAFIĐƠ 1,25 MHz f o = f HF + f IF 1,25 MHz Anten thu Hình 3.2 - Sơ đồ thu phát vô tuyến. Tin tức BF PN 9600 bit/s 1,2288 Mc/s BPSK f IF = 70 MHz Mixer f HF = 850 MHz Lọc HPA 1,25 MHz 70 MHz 1,25 MHz 920 MHz Hình 3.3 - Sơ đồ khối phát ở BTS. Hình 3.4 - Sơ đồ khối thu tại MS. Tin tức BF PN có đồng bộ 9600 bit/s 1,2288 Mc/s Giải BPSK f IF = 70 MHz Mixer f OS 850 MHz Lọc vào LNA 1,25 MHz 70 MHz 1,25 MHz 920 MHz PLL L a C a 2L b 2L b C b /2 C b /2 U vào U ra Tần số giới hạn : Trong đó : Mạch lọc thông dải thụ động hình dùng LC. Khối cung cấp nguồn FET FET FET RF vào RF ra Sơ đồ khối bộ KĐ LNA dùng 3 tầng FET. BPF BPF f OS AGC IF = 70MHz K Từ bộ giải điều chế IF outRF out 920MHz 850MHz Sơ đồ khối bộ đổi tần xuống (D/C). Tích phân trong thời gian nT c Bộ so sánh với ng ỡng Tín hiệu vào nén phổ 1,2288Mb/s Mức ng ỡng Tổ hợp điều khiển dò Tạo PN tại chỗ ĐK trễ hay không trễ thời gian T c /2 1,2288Mc/s Hình 3.5 - Sơ đồ khối dò đồng bộ theo kiểu dò nối tiếp. BPF VCO BPF Tách sóng bình ph ơng Tách sóng bình ph ơng Lọc vòng Bộ tạo mã PN7 Bộ t ơng quan nén phổ Bộ t ơng quan sớm Bộ t ơng quan trễ c(t-T c /2+) Y() đến giải BPSK Tín hiệu vào - + Hình 3.6 - Vòng khoá trễ bám đồng bộ mã PN. c(t+T c /2+) Y 1 () Y 2 () Tạo Clock Chia công suất LPF VCO LPF 90 0 Lọc vòng d(t)cos( IF t + i ) cos( IF t + 0 ) sin( IF t + 0 ) Y 1 = d(t).cos( i - 0 ) Y 2 = d(t).sin( 0 - i ) Y 1 Y 2 Y d(t) Hình 3.8 - Giải điều chế BPSK bằng mạch vòng Costar. Điều khiển dò So sánh dt Tt t .).( + D C Q Tạo Clock và chia 2 VCO Tạo chuỗi PN Tách sóng bình ph ơng Tách sóng bình ph ơng BPF BPF Lọc vòng Trễ T c /2 Sớm T c /2 - + d(t).c(t+).cos( IF t + i ) Vào d(t). cos( IF t + i ) Ra Hình 3.7 - Sơ đồ nén phổ có đồng bộ. . Bám theo nội dung đề tài tốt nghiệp : " Hệ thống thông tin di động ghép kênh theo mã " Báo cáo tốt nghiệp đợc trình bày gồm 3 chơng : Chơng I : Tổng quan về thông tin kỹ thuật. Walsh. Chơng II : Hệ thống thông tin di động tế bào, tập trung vào giới thiệu các đặc tính u việt của hệ thống CDMA. Nội dung chính của chơng này gồm : - Tiêu chuẩn IS - 95 : Thực chất là một hệ thống các. thuật nhằm thích ứng công nghệ CDMA vào hệ thống thông tin di động Cellular. Đó là các qui định về : + Kênh hớng đi (Forward Link). + Kênh hớng về (Reverse Channel). + Các kênh lôgic : Pilot, Sync,