Nghiên cứu công nghệ cdma triển khai Ứng dụng trong mạng thông tin di Động

Nhiễu từ các nguồn phát sóng không trải phổ nếu có băng tân trùng với băng tần của máy thu CDMA sẽ bị trải phổ, mật độ phổ công suất của nhiễu này giảm xuống.. Mục đích của điều khiển

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG DAI HOC SU’ PHAM KY THUAT

THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

HGMUIIE

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP NGÀNH LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CDMA - TRIÊN KHAI ỨNG DỤNG TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

GVHD: TRẦN VĨNH AN SVTH: PHẠM NGỌC THOẠI

TP Hồ Chí Minh, tháng 3/2000

— 839 DD, ol

ony Vk)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỖ CHÍ MINH

TRUONG BAI HQC SU PHAM KY THUAT

KHOA DIEN - DIEN TU

BỘ MÔN : ĐIỆN TỬ

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CDMA- TRIỂN KHAI

UNG DUNG TRONG MANG THONG TIN DI BONG

BO GIAO DUC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

Lớp : 95KĐĐ

Ngành : : Điện - Điện Tử À ä 2

1 Tên để tài N N CỨU CÔNG NGHỆ CDMA- TRIEN KHAT

UNG DUNG TRONG MANG THONG TIN DI ĐỘNG

2 Nhiém vụ (yêu cầu về nội dụng và các số liệu bạn đâ

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ

Nội dung và yêu cầu LATN đã được thông qua

BANG NHAN XET _

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên ; PHAM NGOC THOAL

Giáo viên hướng dẫn : N VĨNH AN

“Tên để tài NC

UNG DUNG TRONG MA

Nhân xét của giáo viên hướng dẫn :

Giáo viên hướng dẫn

_ BẰNG NHẬN XÉT LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN PHAN BIEN

Họ và tên sinh viên : PHẠM NGỌC THOẠI

Giáo viên phần biện

Lit chm oa

Em xin chân thành cảm ơn các thân cô trong Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ

Thuật Các quý thdy cô đã truyễn dat cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý

báu để cho em ngày càng chững chạc hơn

Chân thành cảm ơn Thây Trân Vĩnh An đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em

trong suốt thời gian làm luận án tốt nghiệp

PHẠM NGỌC THOẠI

LỜI MỞ ĐẦU

Từ nhiều thập kỷ qua, công nghệ thông tin đã không ngừng phát triển và đã có những

| phat triển vượt bậc kể từ khi lĩnh vực thông tin di động không dây ra đời Lĩnh vực này đã cho

phép triển khai công nghệ mới nhằm nâng cao tính tiện nghỉ và tính kinh tế cho người sử dụng

( dịch vụ cũng như người cung cấp dịch vụ

| Vào cuối năm 1991 hệ thống Cellular của Mỹ đã ra đời đã sử dụng công nghệ mới nhằm

nâng cao dung lượng và chất lượng của hệ thống thông tin so với các công nghệ trước đó do

- các yếu tố như: kỹ thuật điều chế số, mã hóa, đa truy cập theo thời gian Nhờ vậy một kênh

vô tuyến có thể: sử dụng cho nhiều kênh lưu lượng

Các phương pháp truy cập thường được sử dụng trong mạng thông tin di động là: FDMA, TDMA va CDMA

# FDMA: Đây là phương pháp phân kénh theo tần số, thường đuợc sử dụng trong hệ

hống được phân chia thành những kênh tần số không trùng lặp

nhau, Các kênh này sau đó được phân chia thành các bộ nhỏ, trong mỗi bộ có n kênh có tần số

không lần cần của nhau, Các bộ này được cấp cho các Cell sử dung, việc phân phối các kênh thành các bộ cũng như các bộ cho các Cell sử dụng phải thỏa mãn các yêu cầu về các biện

phap can phat

+ TDMA: Day la cOng nghé thuting dude ding trong thong tin di dong sd Trong phuong

pháp này, mỗi mấy thué bao duce phan chia cae khe thoi gian cu thé tén mét kénh v6 tuyén

có lần số riêng biết và mỗi Cell công được cấp một bộ tần số như trong cóng nghệ FDMA

* CDMA: Đây là phuống pháp được sử dụng trong thời gián , các hệ thống dùng

phướng pháp này dựa trên nguyễn tắc trái phổ, mã hóa Đáy là hệ thống có cấu hình nhỏ gọn

vì vậy là hệ thống đang được ưa chuộng hiện nay trên thế giới Ở Việt Nam, công nghệ này

hiện cứu để phát triển

Tong CDMA các kênh thông tin được sử dụng cùng một tần số, các kênh được phân biệt tần nhau nhờ sử dụng các bộ mã trải phổ khác nhau Máy thu chỉ thu được khi

xử dụng mã nen phổ đúng với mã mà máy phát đã dùng để trái phổ

Một số ưu điểm của công nghệ CDMA:

~ Ứng dụng phương pháp trải phổ, do đó nâng cao khả năng chống nhiễu

~ Có dung lượng lớn do các kênh được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ

~ Có sự chuyển giao mềm do các kênh cùng sử dụng một tắn số

'Tóm lại công nghệ CDMA có các ưu điểm như: Có khả năng chống nhiễu và chuyển giao mềm do đó chất lượng hệ thống tốt hơn Do có hệ số sử dụng lại tần số N = 1 ( các kênh

dùng chung tân số) do đó có dung lượng lớn hơn

Trong nội dung tập luận án tốt nghiệp này, người làm để tài xin đuợc tập trung tìm hiểu

công nghệ CDMA với để tài: “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CDMA, TRIỂN KHAI ỨNG

DUNG TRONG MANG THONG TIN DI DONG”

dang trong giải đoạn

MỤC LỤC

PHAN LY THUYET

CHUONG 1: TONG QUAN VE CDMA

1.1 NGUON G6C VA SU PHAT TRIEN CUA CDMA

1.1.1 Nguồn gối

1.1,2.Sự phát triển

1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VE CDM

13 CAC BAC TINH CUA CDMA

1.3.1 Tinh đa dạng của phân tập

1.3.2 Điều khiển công suất CDMA

1.3.3 Chuyển giao trong CDMA

1.3.10 Công thức trị Eb/No tp và chống lỗi

1.3.11, Tach tin hiệu thoại

CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT TRẢI PHỔ

2.2.2 Trải phổi tuân tự trực tiếp BPSK

2.3 TRÁI PHỔ TUẦN TỰ TRỰC TIEP QPSK

2.3 - Trải phổ tuân tự trực tiếp MSK

2.4 TRAI PHO NHAY TAN

2.4.1 Giới thiệu

2.4.3 Trải phổ nhảy tân không nhất quán

2.4.4 Trải phổ nhảy tần nhanh không nhất quán

2.5 TRAI PHO DICH TAN

2.5.1 Các đặc tính của tự liệu dich tôi

3.2.1 Phan hé phat thu cia tram gé

3.2.2 BO didu Aluen tram gốc

4.2 DIEU KHIỂN CÔNG SUẤT VÒNG HỞ HƯỚNG LÊN

4.3.ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT VÒNG KÍN BÊN TRONG HƯỚNG LÊN

4.5.ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT KÊNH LƯU LƯỢNG HƯỚNG XUỐNG73

CHƯƠNG 5: ƯU ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ CDMA

5.1 CHẤT LƯỢNG CAO

5.2 DUNG LƯỢNG CAO

5.3 VUNG PHU SONG RONG

5.4 CHUYEN GIAO MEM

A THIẾT KẾ MẠNG CDMA

A.1 NHỮNG YẾU TỐ THIẾT KẾ QUAN TRỌNG

A.2 TINH TOAN CHO TRUGNG HGP CAC CELL

A.3.2 Cộng suất phái kênh đường lên

A.3.3 Thiết bị hệ thống CDMA

B TÍNH TOÁN SUY HAO TRUYỀN SÓNG

B.1, KIỂU LAN TRUYÊN PHÂN TÍCH

B.2, CAC KIEU LAN TRUYEN THUC NGHI

B.2.1 M6 hinh truyén trong khéng gian tu de

mô hình Hata

B.2.3 mô hình Cos

B.3 QUAN HỆ GIỮA SUY HAO ĐƯỜNG TRUYỀN

VA CAC THONG SO HE THONG

C TÍNH TOÁN DUNG LUQNG

C.1 TINH THEO BANG ERLANG

C2 ỨNG DUNG DS-CDMA DE TINH DUNG LƯỢNG

PHAN KET LUAN

PHAN PHY LUC

¢ BANG ERLANG B

¢ CAC CHU VIET TAT

TÀI LIỆU THAM KHẢO

94

95

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRAN VINH AN

_ CHƯƠNG1

TONG QUAN VE CDMA

1.1 Nguồn gốc và sự phát triển CDMA:

1.11 Nguồn gốc:

Lý thuyết về CDMA đã được xây dựng từ những năm 1950 và được áp

dụng trong thông tin quân sự từ những năm 1960 Cùng với sự phát triển của công nghệ bán dẫn và lý thuyết thông tin trong những năm 80, CDMA đã được thương mại hóa từ phương pháp thu GPS và Ommi-TRACS, phương phap nay được để xuất trong hệ thống tế bào của Qualeomm -Mỹ năm 1990

1.12 Sự phát tri

Công nghệ CDMA là hệ thống truy cập phan chia theo ma va ứng dụng trong kỹ thuật rấi phố Điểu này khắc phục được nhược điểm của hai công nghệ

lide do ‘Tuy CDMA mdi phát triển gần đây nhưng sự phát triển của nó rất

nhanh chóng, chỉ riêng dia bàn Châu Mỹ và Châu Á -Thái Hình Dương đến cuối năm 1996 đã lấp đất khoảng 11090 tram gốc Đặc biệt tại một số nước như Mỹ,

Nhất đã đã đt cho công nghệ viễn CIDMA là hệ thống viễn thông thế hệ thứ 1 Ở Việt Nam công ty dịch vụ bưu chính viễn thông Sai Gòn phấn đấu đến

năm 2000 đạt mức tới thiểu là 100000 thuê báo cá nhân (PSC/CDMA-

1900MhZ)

Giới thiêu chung về CDM:

CDMA sứ dụng kỹ thuật trải phổ nén nhiều người sử dụng có thể chiếm

cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi Những người sử dụng nói trên được phần biệt lẫn nhau nhờ sử dụng mã đặc trưng không trùng với bất kỳ Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại ở mỗi cell trong toàn mạng, và những

kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên Một kênh

CDMA rong 1,23Mhz với hai dãy biên phòng vệ 0,27Mhz, tổng cộng 1,77MhZ được phân phối cho nhà khai thác CDMA dùng mã trải phổ có tốc độ cắt ( chip

rate) 1,228 Mhz Dòng dữ liệu gốc được mã hóa và điều chế ở tốc độ cắt Tốc

độ này chính là tốc độ mã đầu ra (mã trải phổ giả ngẫu nhiên PN) của máy phát

PN Một chip là phần dữ liệu gốc được mã hóa qua cổng XOR

Để nén phổ trở lại dữ liệu gốc, máy thu phải dùng mã trải phổ PN chính

xác như khi tín hiệu được xử lý ở máy phát Nếu mã PN ở máy thu khác hoặc không đồng bộ với mã PN tương ứng ở máy phát, thì tin tức đã truyền không thể được thu nhận và hiểu được ở máy thu Hình 1.1 biểu thị quá trình phát và thu

theo nguyên lý CDMA Hình 1.2 biểu thị phổ trong quá trình phát và thu, trong

đó tốc độ cắt ảnh hưởng đến sự trải rộng phổ tín hiệu gốc Sự trải phổ tin tức đã được phân bố năng lượng tín hiệu vào một dải tần rộng hơn phổ tín hiệu gốc

SVTH: PHẠM NGỌC THOẠI TRANG 1

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVIID: TRẦN VĨNH AN

Tạp âm có phổ rộng sẽ bị giảm nhỏ do bộ lọc ở máy thu sau khi nén phổ nhiễu

từ các máy di động khác không được nén phổ cũng tương tự như tạp âm Nhiễu

từ các nguồn phát sóng không trải phổ nếu có băng tân trùng với băng tần của

máy thu CDMA sẽ bị trải phổ, mật độ phổ công suất của nhiễu này giảm xuống

Vậy bản chất làm việc theo nguyên tắc trải phổ ở máy phát, nén phổ ở máy thu

làm cho ảnh hưởng của nhiễu - tạp âm bị tối thiểu hoá.Từ những điều trình bày

trên ta thấy rằng phổ tín hiệu càng trải rộng ở máy phát và tương ứng nén hẹp ở

máy thu thì càng lợi về tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N)

Hình 1.1: Nguyên lý phát và thu CDMA

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRAN VĨNH AN

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRAN VINH AN

* CHUAN IS-95

1S- 95 là chuẩn tương thích cho máy di động tới trạm gốc trong việc trải phổ băng rộng hai chế độ (dual mode), IS-95 là hệ thống CDMA chuổi trực tiếp, người sử dụng có thể phân biệt dựa vào các mã giả ngẫu nhiên IS- 95 hầu như thực hiện được các yêu cầu về chất lượng của người sử dụng (VPR) do hiệp hội công nghệ viễn thông di động (CTIA) công bố gồm:

~ Dễ dàng chuyển tiếp và tương thích với hệ thống analog hiện có

- Giá thành vừa phải và có thể dùng ngay với các cell và vô tuyến dual- mode

~ Dung lượng tăng đáng kể so với dung lượng hệ thống analog

~ Bảo mật

- Thời gian tổn tại lâu dài và phát triển thỏa mãn đầy đủ về chất lượng, số

lượng cho công nghệ thứ hai

tơng (chất lượng thoại, chất lượng dịch vụ trong thời gian

Khả năng giới thiêu các đặc điểm mới dễ dang

Chế độ hoạt đóng dual- mode đạt được bằng cách cho phép các kênh

CDMA tổn tại tong trong băng tấn AMPS, Khi nhà khai thác triển khai hệ thống CDMA, mệt số kênh AMPS bị loại bỏ và để thay là phổ RE cần thiết cho

CDMA, Sau đó, các kênh CDMA được triển khai wong phạm vi phé RP

ac oh CDMA:

„'Đính đa dạng của phần tập:

Trong hệ thông điều chế băng hẹp như điều chế PM analog st dung trong

hệ thông điện thoại tổ ong thế hệ đâu tiền thì tính đa đường tạo nên nhiều

(ading nghiêm trọng Tính nghiêm trọng của vấn dé fading đa đường ưuyễn

được giảm đi trong điều chế CDMA băng rộng vì các tín hiệu qua các đường

Khác nhau được một cách độc lập

Phân tập được sử dụng để hạn chế hiện tượng fading đa đường truyền, đặc biệt trong điều chế CDMA băng rộng vì tín hiệu qua các đường khác nhau được thu nhận một cách độc lập CDMA dùng các dạng phân tập cũ cũng như mới để ngăn chặn hiện tượng fading đa đường truyền Có 3 loại phân tập: phân

tập theo thời gian, tân số và theo khoảng cách Phân tập theo thời gian đạt được

nhờ sử dụng việc chèn và sửa sai Hệ thống CDMA băng rộng ứng dụng phân tập theo tần số nhờ việc mở rộng khả năng báo hiệu trong băng tần rộng 1,25Mhz va fading liên hợp với tân số thường có ảnh hưởng đến băng tần báo

hiệu (200-300)Khz, nó xuất hiện như là một vết chặn trong toàn bộ tín hiệu CDMA cụ thể, việc chậm trễ giữa các đường truyền liên tục cửa bộ thu < 0,80s

‡

Phần tấp theo IÌ

chỉ gây ra sự suy giảm công suất tín hiệu CDMA Phân tập theo khoảng cách

hay theo đường truyền có thể đạt được theo 3 cách:

Thiết lập nhiều đường báo hiệu (chuyển vùng mễm) để kết nấtmáy di động

đồng thời với hai hoặc nhiều BS

4* Sử dụng môi trường đa đường truyền qua chức năng trải phổ giống như bộ quét thu nhận và tổ hợp các tín hiệu phát với các tín hiệu khác rễ thời gian

+ Đặt nhiều anten tại BS

125MHz 200000KH2

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVID: TRẤN VĨNH AN

Dải rộng của phân tập theo đường truyền có thể được cung cấp nhờ đặc

tính duy nhất của hệ thống CDMA dãy trực tiếp và mức độ phân tập cao tạo nên nhưng sử dụng tốt trong môi trường EMI lớn Bộ điều khiển đa đường tách dang

sóng PN nhờ sử dụng bộ tương quan song song Máy di động sử dụng ba bộ

tương quan, BS sử dụng 4 bộ tương quan Máy thu có bộ tương quan song song gọi là máy thu quét nó xác định tín hiệu thu theo mỗi đường và tổ hợp, giải điều

chế tất cả các tín hiệu thu được Fading có thể xuất hiện trong mỗi tín hiệu thu nhưng không có sự tương quan giữa các đường thu Vì vậy tổng các tín hiệu thu

được có độ tin cậy cao vì khả năng có fading đồng thời trong các tín hiệu là rất

thấp

1.3.2 Điều khiển công suất CDMA:

Hé thing CDMA cung cấp chức năng điều khiển công suất hai chiều (tY

thống có dung lượng lưu

ất hướng dịch vụ cuộc gọi cao Mục đích của điều khiển công suất

ay đì đồng là làm sao cho tín hiệu phát của tất cả các máy di động

ể được thu với đô nhạy trung bình tại bộ thu của

ông suất phát của tất cả các máy đi động trong một vùng phục vụ được

và giải mã chế số của XMIT

Xữ lý của BS "Xử lý của máy đi động Hình 1.4: Điều khiển công suất trong CDMA

SVTH: PHẠM NGỌC THOẠI TRANG 6

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVIID: TRẦN VĨNH AN

Bộ thu CDMA của BS chuyển tín hiệu thu được từ máy di động thành thông tin số băng hẹp Như vậy tín hiệu của máy di động khác còn lại chỉ là tin

hiệu tạp âm của băng rộng

Một mong muốn là tối ưu các lợi ích của hệ thống CDMA bằng cách tăng

số lượng các cuộc gọi đồng thời trong một băng tần cho trước Dung lượng hệ

thống là tối đa khi tín hiệu truyền của máy di động được thu bởi BS có tỷ số tín hiệu/giao thoa ở mức yêu câu tối thiểu qua việc điều khiển công suất của máy

di động

Việc đóng mở mạch điểu khiển công suất từ máy di động tới BS và điều

khiển công suất từ BS tới máy di động sử dụng trong hệ thống CDMA được chỉ trên hình 1.4, Mạch mở đường điểu khiển công suất từ máy di động tới BS là chức năng hoại động cớ bắn của máy di động Máy di động điều khiển ngay

phát theo sự biến đổi công suất thu được từ BS Máy di động đo mức

g suẤt thủ được từ BS và điều khiể

di dong một hằng số định cỡ cho nó Hầng số định cỡ liên quan chát chẽ tới yếu

W Ui VA tạp âm của BS, độ tầng ích của anten và bộ khuyếch đại công suất Hồng số này được truyền đi từ BS tới máy di động như là một phần của bản tin

của việc điều khiển này là giảm công suất phát của máy di động khi

[ading đa đường thấp và giảm giao thoa đối với các BS khác

1.3.3 Chuyển giao trong CDMA:

Khi một cuộc gọi hoạt động gồm BS, MS và MSC điểu khiển các sự giao tiếp giữa MS và BS để duy trì đường nối vô tuyến Vì thế việc sử lý một BS di

chuyển đến một kênh lưu lượng mới được gọi là chuyển giao Đối với hệ thống

CDMA các đặc tính thông tin trải phổ cho phép nhận sự truyền dẫn di động

trong hai hoặc nhiều BS đồng thời và nó có thể xử lý chuyển giao từ một BS nay

đến một BS khác trong cùng một trạm gốc mà không có sự biến dạng tín hiệu

hay dữ liệu truyền

a) Chuyén giao mém (soft handoff):

SVTH: PHAM NGỌC THOẠI TRANG 7

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRAN VINH AN

Là sự kết nối cuộc gọi được hoàn thành trước khi bỏ kênh cũ (make-

before-break connection), xây ra khi cả BS ban đầu và BS mới cùng tham gia

vào việc chuyển giao cuộc gọi Mạng MSC kết hợp với tín hiệu nhận được từ cả

hai BS để sử lý sao cho không có ngắt tín hiệu đến thuê bao Việc chuyển giao

cuộc gọi theo trình tự: BS ban đầu, cả hai BS, BS mới Chính nhờ lược đổ này làm tối thiểu hoá sự gián đoạn cuộc gọi và làm người sử dụng không nhận ra

trạng thái chuyển giao mềm Sau khi cuộc gọi được thiết lập thì máy di động

tiếp tục tìm tín hiệu của BS bên cạnh với cell đang sử dụng Nếu cường độ tín hiệu đạt đến một mức nhất định nào đó tức khi đó máy di động đã chuyển sang

vùng phục vụ của B§ mới và trạng thái chuyển vùng có thể bắt đầu, máy di

động chuyển một bản tỉn điều khiển tới MSC để báo về cường độ tín hiệu và số liệu của R§ mới, Sau đó MSC thiết lập một đường nối giữa máy di động với BS mới và hát đầu chuyển vùng mễm trong khi vẫn giữ đường kết nối ban đầu B§ bàn đâu không còn quần lý cuộc gọi nữa khi và chí khi trạm gốc di động được

thiết lập trong môi ccÌl mới

b) Chuyén viing mém hon (softer handoff)

Xây rà khi MS đáng chuyển vùng giữa hai seclor wong cùng một BS

Điển hình, một BŠ được thiết kế bởi một anten phát và thu trong sector 60° hoặc 120” hay hơn nữa là 360" Khi mot MS giao tiếp với 3 BS trong suốt một

cuộc gọi chuyển giao mềm và chí có một chuyển giao mềm được kết hợp với

một cuộc gọi ở bất kỳ thời gian đặc biết nào

May di động di động thực hiện các bước tướng tự như trong chuyển giao

mềm Trong chuyển giao mềm hơn trạm gốc tự nó nhận yêu cầu chuyển giao để

thêm tín hiệu phát trong một sector mới Kết quả là một đường dẫn song công

được cung cấp như trong chuyển giao mm Máy thu của BS tổng hợp các tín

được qua 2 anten sector và tín hiệu phối hợp của giải điều chế Bước này được thông báo Tới MSC hoặc BS cho chuyển giao mềm hơn và không cần

tới phần cứng bổ sung

1.3.4 Bảo mật cuộc gọi:

Hệ thống CDMA có chức năng bảo mật cuộc gọi cao, về cơ bản nó tạo ra

xuyên âm Nên việc sử dụng máy thu tìm kiếm và sử dụng bất hợp pháp kênh

RF là rất khó Bởi vì tín hiệu CDMA đã được trộn (scrambling) hay nói cách

khác là tin tức đã được mã hoá trải trên một khoảng rộng của phổ tân Việc mã hoá kênh thoại số dễ dàng nhờ sử dụng DES hoặc các công nghệ mã hoá tiêu chuẩn khác

SVTH: PHẠM NGỌC THOẠI TRANG 8

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRAN VINH AN

1.3.5 Công suất phát thấp:

Khi giảm tỷ số Ey/ Nạ (tỷ số tín hiệu / nhiễu) không những làm tăng dung

lượng hệ thống mà còn làm giảm công suất phát yêu cầu để khắc phục tạp âm

và giao thoa, nghĩa là giảm công suất phát yêu cầu đối với máy di động, từ đó

giảm được giá thành và cho phép hoạt động trong vùng lớn hơn với công suất thấp Ngoài ra khi giảm công suất phát yêu cầu sẽ làm tăng vùng phục vụ và giảm được số lượng BS yêu cầu so với các hệ thống khác

Một ưu điểm lớn trong điều khiển công suất CDMA là giảm được công suất phát trung bình, vì công suất yêu cầu chỉ phát đi khi có điều khiển công

suất và công suất phát chỉ tăng khi có fading Ngoài ra còn có thuận lợi về môi

trường tru dẫn Trong các hệ thống bang hep thì công suất phát cao luôn được yêu cầu để khắc phục fading theo thời gian

„nó đước guyết định qua việc sử dụng các mã thích hợp Các ngưỡng, này thay đổi tùy theo mức nhiễu nên mà nó sẽ kích các tốc độ mã hoá cao hơn

Kết quả là triệt nhiều nên và thoại tôi ngay cả trong môi trưởng nhiễu Bộ mã

hoá sứ dụng cơ cẩu dò tìm thoại Tiến biểu, đầm thoại bán song công hai chiều, song công, chủ kỳ lầm việc của cuộc thoại là 50% điều này nghĩa là người đàm

thoại chỉ 50% thầi giản, CDMA thuận lợi bởi việc giảm tốc độ truyền dẫn khi

không có kênh đầm thoại Trong CDMA, sử dụng việc dò tìm thoại sẽ làm giảm

© cell, còn trong D-AMPS và GSM sử dụng dò tim thoại sẽ làm giim công suất phát của máy đi động ở mức trung bình

Bộ mã- giãi mã thoại của hệ thống CDMA được thiết kế với tốc độ biến

đổi §Kb/§ hoạt động với dòng dữ liệu 9,6Kpbs chuẩn Dịch vụ thoại hai chiều

của tốc độ số liệu biến đổi cung cấp thông tin thoại sử dụng thuật toán mã - giải

mã thoại tốc độ số liệu biến đổi động giữa BS và máy di động Ở phía phát của

bộ mã - giải mã lấy mẫu tín hiệu thoại để tạo ra các gói n hiệu thoại được mã

héa dé truyén tới bộ mã - giải thoại phía thu Ở phía thu sẽ giải mã các gói tín

hiệu thoại thu được thành các mẩu tín hiệu thoại

Bộ mã - giải mã thoại biến đổi sử dụng ngưỡng tương thích để chọn tốc

độ số liệu Ngưỡng được điều khiển theo chế độ của tạp âm nên và tốc độ số

liệu sẽ chuyển đổi thành tốc độ cao khi có tín hiệu thoại vào Do đó, tạp âm nền

bị triệt đi để tạo ra sự truyền dẫn thoại chất lượng cao trong môi trường tạp âm

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVIID: TRẦN VĨNH ÁN

khiển Do CDMA có đặc tính gạt giao thoa một cách cơ bản nên nó có thể thực

hiện việc giao thoa hiệu quả hơn hệ thống FDMA và TDMA Thực tế thì

CDMA xuất phát từ hệ thống chống nhiễu để sử dụng trong quân đội Do hệ thống điều chế băng hẹp yêu cầu tỷ số sóng mang nhiễu vào khoảng 18dB nên

có rất nhiều hạn chế xét từ quan điểm tái sử dụng tần số Trong hệ thống như

vậy thì một kênh sử dụng cho một BS sẽ không được phép sử dụng cho BS khác Nói cách khác thì trong hệ thống CDMA một kênh băng tân rộng được sử dụng

chung bởi tất cả các BS

Hiệu quả tái sử dụng tần số trong CDMA được xác định bởi tín hiệu

nhiễu tạo ra không chỉ từ tất cả các người sử dụng trong vùng phục vụ Do một

số lượng lớn người sử dụng được xcm xét thì số liệu thống kê của tất cả các

người sử dụng lửa hơn một là rất quan trọng I3o đó số lượng thấp được chấp

nhận và giao thoa tổng cộng trên một kênh được tính bằng việc nhân công suất

thủ trung bình của tất cả các người sử dụng với số lượng người sử dụng Nếu tỷ

số công suất tín hiệu thụ được đối với cường đô công suất tạp âm trung bình mà

lên hún ngưỡng thì kênh đó có thể cung một chất lượng tín hiệu tốt Nói

cách khác thì giao thoa trong CDMA và TDMA tuân theo luật số lượng nhỏ và

tỷ lệ với thời gián không đat chất lương tín hiệu dự định được xác định trong trường hợp xâu,

Các tham số chính xâc định dung lượng của hệ thống CDMA gồm độ l

xử lý, tỷ số By/N,, chủ kỳ công suất thoại, hiệu quả tái sử dụng tấn số và số lượng búp sóng của anten BS Khi có nhiều kênh thoại được cung cấp trong hệ thong CDMA trong cùng một tỷ lệ cuộc gọi bị chán và hiệu quả trung kế cũng

# nhiều dịch vụ thuê bao được cung cấp trên một kênh

BS bên cạnh Giao thoa tổng từ tất cả các máy di động bên cạnh bằng 1⁄2 của

giao thoa tổng từ các máy đi động khác trong cùng BS Hiệu quả tái sử dụng tần

số của các BS không định hướng khoảng 65%, đó chính là giao thoa tổng từ các

máy di động khác trong cùng một BS với giao thoa từ tất cả các BS

1.3.9 Dung lượng mềm:

Hệ thống CDMA có mối liên quan linh hoạt giữa số người sử dụng và loại dịch vụ Trong hệ thống analog và TDMA thì số cuộc gọi được ấn định đối

với đường truyền luân phiên của sự tắt cuộc gọi, xẩy ra trong trường hợp tắc

nghẽn kênh trong trạng thái chuyển giao Nhưng trong hệ thống CDMA cuộc

gọi được thỏa mãn nhờ việc tăng tỷ lệ lỗi bit cho tới khi cuộc gọi khác hoàn

SVTH: PHẠM NGỌC THOẠI TRANG 10

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRAN VĨNH AN

thành Hệ thống CDMA còn sử dụng lớp vụ để cung cấp dịch vụ chất lượng

cao phụ thuộc vào giá thành dịch vụ và ấn định công suất (dung lượng) cho các người sử dụng dịch vụ lớp cao Có thể cung cấp thứ tự ưu tiên cao hơn đối với dịch vụ chuyển giao của người sử dụng lớp dịch vụ cao so với người sử dụng thông thường

13.10 Giá trị E/No thấp và chống lỗi:

Bạ/Ng là tỷ số của năng lượng trên mỗi bịt đối với mật độ phổ công suất tạp âm, đó là giá trị tiêu chuẩn để so sánh hiệu suất của phương pháp điều chế

và mã hóa

Khái niệm E„/Nụ tương tự như tỷ số sóng mang tạp âm của phương pháp

PM analog Đô rộng kênh bị giới hạn trong hệ thống điều chế số băng tân hẹp,

chỉ các mũ sửa sai có hiệu suất và độ dư thấp là được phép sử dụng sao cho giá

trị BƯNG cao hon gid trị mà CDMA yêu cầu Mã sửa sai được sử dụng trong hệ thong CDMA cing voi gidi điêu chế hiệu suất cao, có thể tang dung lượng và

đi với máy phát nhờ giảm EưNo

1Í Fách tín hiệu thoại:

Trong thông tin hai chiều song công tổng quát thì tỷ số chiếm dụng tải

của tín hiệu thoại không lớn bón khoảng 35% Trong trường hợp không có tín hiệu thoại trong hệ thông TDMA và EDMA thì khó áp dụng yếu tố tích cực thoại vì rể thời gián định vị lại kênh nếp theo là quá dai Nhưng do tốc độ

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVIID: TRAN VINH AN

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TRẢI PHỔ

Radio signals

Tin hiệu

vồ tuyến MẶSC 4p | Đau ¡+

TX >

‘TX Transmitter (May phat)

CU Control Unit (Điểu khiển)

Hình 2.1: Kênh Vô tuyến (Radio channel)

"Trong các hệ thống thông tin vô tuyến, các trạm vô tuyến thông tin được

với nhau thông qua kênh truyền vô tuyến, số lượng trạm vô tuyến MS phát triển

rất nhanh do đó nó cần có rất nhiễu kênh vô tuyến trong khi đó nguồn tẳn số thì

hữu hạn Để giải quyết vấn để phát triển nhiều đường truyền vô tuyến, người ta

SVTH: PHAM NGỌC THOẠI TRANG 12

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVID: TRẤN VĨNH AN

đã nghiên cứu, xây dựng và đưa vào sử dụng nhiễu phương thức đa truy nhập

vô tuyến (Mulliple access) như là;

«_ Truy nhập theo tần số FDMA (Frequence Division Multiphe Access)

ø _ Truy nhập theo thời gian TDMA (Time Division Multipleple Access)

«_ Truy nhap theo ma CDMA (Code Division Multiple Access)

Tín biệu phát đi từ máy phát Tx trên tằn số sóng mang [x và được thu vào máy thu Rx, tn hiệu thu được có liên quan đến nguôn công suất phát Pạ băng

thông B, tốc độ bít của nguồn thông tin Ry và nguồn nhiễu có công suất N Các

bộ điều chế và giải điều chế trong thiết bị thu - phát được thiết kế để mang lại

các kết quả chính yếu là: xác suất lỗi bit của máy thu phải cực tiểu (BER min)

và tỉ số tín hiệu trên nhiễu phải lớn nhất (Eb/Ng, max)

Một loại nhiễu khác trên các đường truyỄn sóng vô tuyến giữa máy phát

vil may thu là sự giao thoa rất mạnh của những nguồn tín hiệu có tân số nằm

trong vùng trung tâm của băng sóng công tác Để hạn ch ảnh hưởng giao

thoa của loại nhiều này người ta ứng dụng lý thuyết trải phổ để xây dựng thành

ng thức đa tuy nhập vô tryển theo mã CDMA Hệ thống thong tin trải phổ

có các đậc lính sau

e Nâng lương tín hiểu phát trải ra trên một bảng thông lớn hơn rất

nhiều bằng thông của nguồn dữ liệu và nó phụ thuộc vào tốc độ bit

của tỉn tức Và nguồn má trải ngẫu nhiền PN,

thu phải có mã trải ngẫu nhiên giống như

khói phục lại tín hiệu dữ liệu d() giống với dạng tín hiệu ở máy phát thông qua mạch giải điều pha PSK

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRAN VINH AN

Hình 3.2: Phổ của tín hiệu CĐMA

Kỹ thuật trải phổ rất hữu ích trong việc xây dựng các hệ thống thông tin liên lực có chất lượng cao, Việc cải thiện chất lượng truyền dẫn là nhờ vào độ lợi xử lý của hệ thống trải phổ Độ lợi xử lý thường được tính xấp xỉ bằng tỷ số của bàng thông trải phổ với băng thông hay tốc độ tin tức ký hiệu:

Gp =We/Wb

¢ Quan hé giffa BER và S/N:

Gia sử hệ thống thông tin liên lạc sử dụng kỹ thuật điều chế BPSK đang

được sử dụng với sự có mặt của các nguồn gây nhiễu tạp âm xung Bộ gây nhiễu tạp âm - xung và các tạp âm nhiễu trắng theo dạng phân bố Gauss trong vùng

giới hạn băng thông có tổng công suất trung bình là N Bộ gây nhiễu có thể

chọn tần số trung tâm băng thông đồng nhất đối với tần số trung tâm của máy thu hay băng tần thu Thêm vào đó bộ gây nhiễu chọn nhân tố phát nhiễu dạng chế độ xung, nó gây ra sự suy giảm tối đa đến các đường thông tin liên lạc

SVTH: PHAM NGỌC THOẠI TRANG 14

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVIID: TRAN VINH AN

Xác suat 16i bit Pp cla hé thống BPSK được cho bởi:

2B

No

Mật độ phổ công suất tạp âm trong băng thông Nụ, trong trường hợp có

nguôn gây nhiễu tạp âm xung sẽ làm tăng mật độ phổ công suất tạp âm máy thu

tit (No) In (No + Ny/P) trong 46 (Ny = J / W) J: là mật độ phổ công suất bộ gây nhiễu trung bình và W là băng thông truyền dẫn Bộ gây nhiễu gây nên lỗi với xác suất là P Lỗi bit trung bình sẽ được tính bằng công thức sau:

Trong công thức này, cho xác suất gây lỗi từ p tăng tới tối đa là P„ Hệ

thẩng được thiết kế để hoạt đồng trong môi trường có nhiễu với công suất phát

nhiều là tối đã Trong trường hợp tổng quát nhiễu nhiệt có thể được bổ qua, số

hạng đầu của (2.2) bị triệt tiêu và P, xấp xỉ bằng

Ham Q dude hiểu diễn dạng hàm mũ như sau:

Giá trị tối đa của hầm này lớn hơn p có thể được tìm ra bằng cách lấy đạo

ham và đặt nó bằng 0 Giá trị tối đa của p là p = N; /2 Eb và Pr„„x tính được như

công thức:

1

1 Pemax S

[one 2E, Ny

(2.5)

SVTH: PHAM NGQC THOAL TRANG 15

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVIID: TRẤN VĨNH AN

Ngoài ra, nhân tố ảnh hưởng có thể kém hơn hoặc bằng, để đông nhất thì

(2.5) được áp dụng chỉ khi Eb/N; > 0,5, với Eb/N; < 0,5 thì Pg được cho bởi công

thức (2.3) tại p = 1,0 Sự phụ thuộc theo hàm mũ của xác suất lỗi bit vào tỷ số

tín hiệu trên nhiễu trong công thức (2.1) được thay thế bởi mối quan hệ tuyến tính nghịch đảo trong công thức (2.5) Các phương trình (2.1) và (2.5) sẽ được

vẽ trên sơ đồ (2.4), ở đây có thể được thấy rằng bộ gây nhiễu tạp âm - xung gây

ra sự suy giảm xấp xỉ 31,5 đB ở xác suất lỗi bit BBR = 10” Sự suy giảm chất

lượng hệ thống do bộ gây nhiễu âm xung gây ra rất nghiêm trọng nhưng có thể

được loại trừ bằng cách sử dụng các kỹ thuật trải phổ và kết hợp việc mã hóa sửa lỗi có chèn bít thích hợp Hiệu quả của việc trải phổ sẽ làm thay đổi giá trị của trục hoành đồ thị từ giá trị (Kb / Ny) (Gi giá trị (K.E, /N,), trong đó K là tỉ số giữa bằng thông và tốc độ mã trải ngẫu nhiên K = W/R, trong đó R là tốc độ dữ liệu của hệ thòng trải phổ Việc mã hóa sửa lỗi được dùng trở lại từ quan hệ

tuyên tình nghịch đảo giữa xác suất lỗi và tỉ số tín hiệu trên nhiễu gần giống

như quan hệ hàm mũ đã mong muốn Để giảm tối đa ảnh hưởng của nhiễu phải

i thu, Điều này bao hàm nhận biết hiện trạng

n từ máy phát tới máy thu và từ bộ gây nhiễu

biết giá iy Bb / NJ can thiết

vé sit suy giảm trên đường truy:

tđi máy tha

BS thi quan bệ giữa BI: và tỷ số SN được vẽ như sáu:

SVTH: PHAM NGOC THOAL TRANG 16

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRAN VINH AN

Sau đây ta lần lượt nghiên cứu và phân tích chỉ tiết các hệ thống trải phổ

trực tiếp DSSS dùng trong công nghệ thông tin CDMA Các hệ thống này vẫn

sử dụng kỹ thuật điều chế pha số PSK như sau:

PSK MOD (Điều pha số)

của tín hiệu được trải ra trên một băng thông rộng, được gọi là trải phổ trực tiếp

BPSK ký hiệu là: S(0 Tín hiệu trải phổ trực tiếp BPSK có các đặt tính là từ nguôn tín hiệu đã điểu chế tín hiệu ở máy phát truyền tới bộ giải điều chế ở

máy thu có chủ định sẽ được giải mã khôi phục lại luồng số d() một cách dễ

dàng và gây khó khăn rất lớn cho việc giải điều chế cửa các máy thu không chủ định Băng thông truyền dẫn của hệ thống trải phổ rất rộng nó phụ thuộc vào tốc

độ tín hiệu đữ liệu và tốc độ chuỗi mã trải ngẫu nhiên C()

LUẬN ÁN TỐTNGHIỆP GVIID: TRẦN VĨNH AN

2.2.2 Trải phổ tuân tự trực tiếp BPSK:

Dạng đơn giản nhất của trải phd DSSS (Direct Sequence Spread

Spectrum) là dùng điều chế trải mã BPSK Kết quả của điều chế BPSK lý tưởng Ì

là làm thay đổi pha ở của sóng mang: ¿ ={ 0° or 180 Có thể được biểu diễn bằng phép nhân toán học trong đó xem sóng mang số liệu đã được điều chế có biên độ không đổi, công suất P, tần số phát xạ wọ và pha điều chế dữ liệu ®d(t) được biểu diễn bởi công thức sau:

Sp() = [2P cos (wot + od(t)) (2.6)

Tín hiệu chiếm một băng thong w ở giữa tân số f và bằng 2 lần tốc độ dữ liệu R„ w = 2 Rụ Việc trải phổ BI"SK được hoàn thành bằng cách nhân tín hiệu

Sa) vai ham mà trái C(U tạo thành S0)

dạng sóng trải mã đà bị trì hoàn được gọi là giảm trải, chức năng của nó rất

quan trọng trong toàn bộ các hệ thống trải phổ

Binary

Sứ Data Bộ điều pr cos (@ot + ÿd()) 0

Hình 2.4 Máy phát trải phổ tuần tự trực tiếp BPSK

§VTH: PHAM NGỌC THOẠI TRANG 18

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRAN VĨNH AN

Tín hiệu ở ngõ ra điều chế có công thức như sau:

S00 = 3) Cít - Tú) C (L~ Ÿ) cos [out + ÿa (L- Td) + EI (2.7)

“hong đó Tụ là ước lượng tối đa của máy thu về trì hoãn truyền dẫn Khi Tạ= Tạ

thì CÓ) 1.C(t- Tử C(t-Ÿd) = 1 như vậy mã trải ở máy thu được đồng bộ

hoa vdi mã tải ở máy phat Bộ trên giải điều chế trải mã cho ra tín hiệu bằng

§a) Tín hiệu Say đưa tới hộ giải điều pha BPSK thong thường để giải điều

chế lắn nữa lấy lại luỗng tín hiệu dữ liệu díU,

Hinh 2.6 minh họa hoạt động của quá trình trải mã tuần tự trực tiếp BPSK Trong trường hợp này, sự điều chế dữ liệu data được đại diện bởi phép nhân sóng mang NỤ) với dữ liệu số d(U, trong đó d() lấy các giá trị + 1 tạo thanh SO

S0) = X().d(@)= Ý2P d@) cosouL (2.8)

SVTH: PHAM NGỌC THOẠI TRANG 19

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRAN VINH AN

Hình 2.6 : Dạng tín hiệu trải mã và gidi trai tudn ty tryc tiép BPSK

§VTH: PHAM NGỌC THOẠI TRANG 20

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRẦN VĨNH AN

Để khảo sát chỉ tiết phổ của tín hiệu trải mã BPSK ta xét một ví dụ sau:

Ví dụ:

Ty=1⁄4.T (2.9) Với T là độ rộng bít đữ liệu, T¿ chính là độ rộng bít mã trải Tín hiệu sau mạch điều chế lần thứ nhất BPSK có mật độ phổ công suất được cho bởi công thức:

Hình 2.7: Mật độ phổ công suất của sóng mang dữ liệu đã được điểu chế

S40 là tín hiệu đã điều chế PBSK được phát đi với phổ công suất của tín

hiệu được tính toán theo định lý Wiener-Khintchie Phổ công suất của tín hiệu

được xác định nhờ phép biến đổi Fourier

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRAN VINI AN

Hình 2.8: Mật độ công suất tín hiệu đã được trải mã BPSK

Sóng mang số liệu đã được điều chế là một quá trình ngẫu nhiên Ergodic,

việc trải mã theo định kỳ tạo ra sản phẩm của chúng S,(0) cũng là một quá trình

ngẫu nhiên Ergodic Tin hiéu S,(t) phu thudc vào C()) Do đó chức năng tự động tương quan được biểu diễn bằng hàm tương quan R+(T) Hàm R„(T) phụ thuộc vào hàm C(0 và Sa()

Môi trong những wu điểm của việc sử dụng trải phổ là nó tạo ra ở máy

š loại bỏ giao thoa có tính toán trước hay việc gây nhiễu Sự loại

trừ giao thoa hoàn toàn thực biên bởi bộ giải điều chế trải mã Nếu năng lượng

thụ khá nâng

giáo thoa được trái mã trên một bằng thông rong hon bang thong ca data thì hấu hết năng lượng sẽ đước loại bỏ bởi bộ lọc data Kỹ thuật điều pha BPSK

được dùng cho cả điều chế dua và điều chế trải mã Nhiễu giao thoa là một đơn

âm có công suất 1, chiến lược cao nhất trong bảng thông truyền dẫn của các bộ gây nhiều là đặt tẩn số tin hiệu gây nhiễu ở trung tâm của băng thông truyền

dẫn Nếu không dùng trải phổ tử số công suất tín hiệu gây nhiễu với công suất tin hiệu trong băng thông của data sẽ là: 1/P Phổ công suất của tín hiệu nhận

va tín hiệu nhận được tại máy thu sẽ là:

r= {2P a @- Ta C(t- Ta) Cos (gt + 9) + V2I Cos (wot + 6")

(2.14) Gia sit ma gidm trai may thu duge dinh pha ding, thi ngo ra cila b6 tron

giảm trải là:

1

§() =_—_— PT {si C? [ (f- fo) T] + Sin C? [ (f+ fo) mI (2.15)

2 SVTH: PHAM NGOC THOAL TRANG 22

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRAN VĨNH AN

và phổ năng lượng cửa Y() là:

i

|

va phd nang lugng cia Y(t) Ja:

sy (= > T { SinC? [ (f- fo) T] + Sin C? [ (f+ fo) T} + ; J {(E = fo)+3(E+f0)]

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRAN VINH AN

Phổ công suất của các tín hiệu được minh hoạ trên hình 2.9, trong đó phổ

công suất nhận được trình bày trên hình (2.9a), phổ công suất sau bộ trộn khong trải được trình bày trên hình (2.9b) Hoạt động giảm trải trong các máy thu trải phổ được kèm theo bởi các bộ lọc để giới hạn băng thông tại ngõ vào của bộ

giải điều chế data xấp xỉ bằng băng thông của data Chức năng chuyển đổi công

suất của 1 bộ lọc lý tưởng được trình bày trên hình (2.9c) và dạng tín hiệu ở ngõ

ra của bộ lọc này trình bày ở hình (2.9d)

Bộ lọc lý tưởng này trình bày có băng thông tương đương của nhiễu trong

bộ lọc trung tin (IF), băng thông tạp âm của nó bằng với tốc độ của data Hầu như các nguôn tín hiệu đều phải qua bộ lọc trung tần Có sự khúc xạ công suất của các bộ gây nhiễu trải mã và nó bị triệt tiêu bởi bộ lọc này Đại lượng công suất của bộ gây nhiễu qua bộ lọc IF' là:

Trong do S(1) la phổ công suất của bộ gây nhiễu sau bộ trộn giảm trải

Nếu giá sử là bộ lọc bằng thông IP lý tưởng được trình bày trên 2,5c thì:

Đối với các tỷ số của băng thông data với băng thông mã trải tổng cộng

lớn, T,<< T, hàm Sin C gan như không đổi qua dãy tích phân và 1o sẽ là:

lợi xử lý của hệ thống trải phổ trong trường hợp này rất đơn giản bằng nghịch

đảo của hệ số làm giảm công suất bộ gây nhiễu này, tức là: G„ = T / To

SVTH: PHẠM NGỌC THOẠI "TRANG 24

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRAN VINH AN

Tóm lại: Ưu điểm của hệ thống thông tin trải phổ là làm phổ công suất

nhiễu, tăng khả năng chống nhiễu trong các máy thu, khả năng này được định nghĩa bằng công thức: G„ = T /T; = (1 / Ry) : (1/R) =R/Ry

Ví du: Tín hiệu dữ liệu d() có tốc độ truyền dẫn là: 64 Kbis Chuỗi tín

hiệu mã trải ngẫu nhiên C() có tốc độ là: 1024 KbiUs Khả năng chống nhiễu

của hệ thống thông tin trải phổ sẽ là: Gạ = 1024 / 64 = 16 = 12 Db

2.3 TRALPHO TUAN TY TRUC TIP QPSK: (Direct Sequence

Spread Spectrum Quaternary Phase Shift Keying)

2.3.1 Trải phổ tuần tự trực tiếp QPSK:

Điều chế vuông phase QPSK là thực hiện điều chế đồng thời trên 2 sóng

mang vuông phá nhau, nguyên lý này có ưu điểm là bảo toàn phổ công suất

phát tổng công trên hai nhánh thành phẩn Xác suất lỗi bit của hệ thống và trên các nhành thì giông nhau, băng thông truyền dắn của hệ thống giảm một nửa

Hiệu quả của băng thông thường không quan trọng trong hệ thống trải phổ

nhưng kỹ thuật điều chế vuông pha QPSK là rất quan trọng vì nó không nhạy

đổi với một sổ loai nguồn gây nhiễu và có tính bảo mật cao, Cả 2 loại điều chế ilata vÀ điều chế tải mã có thể chon các sóng mang vuông pha Điễu chế trải

mi QPSK được sử dụng trang hệ thông thông tin trải mã như hình sau:

2

'Hình 2.10 : Sơ đô khối phát trải mã tuần tự QPSK-

Công suất ở ngõ ra của bộ ghép vuông pha bằng tổng thành phần công

suất trên mỗi nhánh và được biểu diễn bằng công thức sau:

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRAN VINH AN

|

được tính toán bằng cách xem cả hai số hạng của phương trình này là đồng nhất

Do đó khi 2 tín hiệu trực giao phổ công suất của tín hiệu tổng bằng tổng đại số

của 2 phổ công suất thành phần Vì vậy, điều này rất thuận lợi cho tính tương

quan của S(t) nhu sau:

R¿(9 =E[S (0 § (t++)]

=Ela (0 a(t+ +] + E [b(0 b(t+ +) + E[a () bΠ++)+

+ E[b () a(++)]]

Nếu hàm a(t) va b(0) A c&c ham dai s6, thì 2 số hạng của (2.21) bằng 0

Điều kiên này được thỏa mãn trong các trường hợp thực tế khi C;() và C;() phụ

thuộc vào các dạng tín hiệu rã trải đặc biệt như ham WASH

3.3.3 Máy thụ trải mã trực tiếp QPSK:

Hình 2.11: Sơ đổ khối Máy thu trải mã tuần tự trực tiếp QPSK

Hình 2.11 mô tả máy thu dùng trong công nghệ trải phổ tuần tự trực tiếp

QPSK dude trình bày trên hình 2.11 Trong trường hợp này, bộ lọc băng thông

có khả năng rất hiệu quả chỉ cho sóng mang data đã điểu chế truyển qua với sự

méo dạng không đáng kể, Việc sử dụng các mã trải hiệu quả và đơn giản, mà

thành phần của nó gồm x(0 và y(0 có tần số bằng tân số F;r được cho bởi: