wb
sé KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & MÔI TRƯỜNG TP.HCM TRƯN/: TÂM PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ
THÀNH ĐỒN TP.HỒ CHÍ MINH
BÁO CÁO ĐỀ TÀI
NGHIÊN CÚU KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ Đề tài:
NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA DÙNG KỸ THUẬT TÁCH SÓNG ĐA TRUY CẬP
(Improving Performance and Capacity of CDMA Mobile System Using Multi-User Detection Techniques)
Chủ nhiệm đề tài: Huỳnh Phú Minh Cường
Trang 2
' MUC LUC
Chuong 1 GIGI THIEU DE TAI
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 17 18 1.9
Tên Để Tài . cseeseecsererers
Chủ Nhiệm Để Tài
Cơ Quan Chủ Trì -
Cơ Quan Quản Lý Để Tài
Danh Sách Nhân Sự Tham Gia Thực Hiện Kinh Phí Và Thời Gian Thực Hiện
Mục Tiêu Và Nội Dung Nghiên Cứu
Kết Quả Và Sản Phẩm Cần Đạt Được 3
Tổng Quan Về Đề Tài -.-. -ssssriere
1.9.1 Kỹ Thuật Đa Truy Cập Phân Chia Theo Mã (CDMA) 1.9.2 Hệ Thống Thông Tin Di Động CDMA Thông Thường
Và Các Vấn Để Hạn Chế Của Nó .-.-ccesccsesireeseersser 5 1.9.3 Tính Cần Thiết Của Đề Tài -.eeeriiirriiirrisieeriirerrrrer 7
110 Tổ Chức Của Báo Cáo Để Tài -—— ~— =~==-=~-==——=~==ez==ze=xx~====m=~~m=eee=rei 8
Chương2 KỸ THUẬT TRÃI PHỔ VÀ DUNG LƯỢNG HỆ
21 2.2
2.3 24
THONG CDMA
KY Thuat Trdi PhO Chudi Troe Tidp ccssccccscscsceneeessnrsesersesenencnnncnenereneseereee 10 Tín Hiệu Trải Phổ - Mã Giả Ngẫu Nhiên -« <c-ceeeeeee 11
2.2.1 Tín Hiệu Trải Phổ Chuỗi Trực Tiếp -«e-eesererereerrer 11
2.2.2 CHUSi Moncccsssscccccrssesosssssssesscssnssesecssssssseessnsneressenenssevessunssesssaenenenconaveresgnanse 13 2.2.3 Chudi Gold nssecsssosesesesersssseossssssesesensesnensesnsnscseesssnsssceesouesseconaveresansneeasgeens 15 2.2.4 HE S& Trai Phd (Spreading Factor) .ccsssvssssscsscsssssnessceceeesensnsaneeseete 17
NIiSu NED weessssssssssosscecocscscscecrsssesssssnsssserssccereeseesseanssesesesseessseresararananasanasnenenenentens 18
Dung Lượng Hệ Thống CDMA ssscsscsesssseeneneecerseentesnsnsssenecsssannsssneseesenens 20 2.4.1 Dung Lượng Đường Xuống
Trang 3
Chương 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH SÓNG ĐA TRUY CẬP
3.1 Mơ Hình Tốn Học Tín Hiệu Thu Của Hệ Thống CDMA 24
3.1.1 Hệ Thống Đồng Bộ .oceseeseerrerrrtrrtrtrererrrriirrtrmrr 26 3.12 Hệ Thống Bất Đểng Bộ .-eeeesseeerrrrrrernrrnrerrirrrrtmerrrrerrrr 28 3.2 Mang Neural 3.2.1 Mơ Hình Mạng Neural «ees eseeesrrernsreeeteereeerrerarererrrrrttertrrterreee 30 3.2.2 Ham Truyền
3.2.3 Huấn Luyén Mang Neural
3.2.4 Mô Phỏng Mạng Neural
3.3 Các Phương Pháp Tách Sóng Đa Truy 6) 06 Cwg 36
3.3.1 Phương Pháp Tách Sóng Thông Thường, -s cesseesessertieeerereee 36 3.3.2 Phương Pháp Tách Sóng Tối Ưu MLSE (Maximum Likelihood
Sequence Estimation) - ceeeereerrerrnniieenrrrteetittettetirterttrrteren 37 3.3.3 Phương Pháp Tách Sóng Giải Tương Quan DEC (Decorrelating
Deetect0r) casccssssssnecssnesssseserscensneesvosonssonsnennosensnenavecsavesanenssnsconnncanesenanennassqnnsorenses 38 3.3.4 Phuong Phap MMSE (Minimum Mean-Square Error Detector) 40 3.3.5 Phương Pháp MMSE Thích Nghỉ (Adaptive - Minimum Mean-
Square Error Detector)
3.3.6 Phương Pháp Tách Sóng Triệt Nhiễu Nối Tiếp, SIC
3.3.7 Phương Pháp Tách Sóng Hổi Tiếp Quyết Định DF (Decision ~
Feedback DetecEO) seccsseereserertrtersrrrxseaersrarnrerxerre001404000nn 43 3.3.8 Phương Pháp Tách Sóng Hồi Tiếp Quyết Định MMSE 44 3.3.9 Phương Pháp Tách Sóng Triệt Nhiễu Song Song Thông Thường
Conv-PIC
3.3.10 Phương Pháp Tách Sóng Triệt Nhiễu Song Song Giải Tương Quan,
Dec-PIC 45
3.3.11 Phương Pháp Tách Sóng Triệt Nhiễu Song Song Giải Tương Quan Dec-PIC nhiều tầng, - -ceessssreeneerrerriiiiiiiertritrererriiierre 45
3.3.12 Phương Pháp Tách Sóng MMSE-PIC eeeenrserrree 46
Trang 4
Chuong 4 CHUGNG TRINH VA KET QUA MO PHONG
4.1 Giới Thiệu Chương Trình Mơ Phỏng, .eeeeeeeeeseersrerieeneeriieiiee 55
4.2 Phan Tích Và Đánh Giá Kết Quả Mơ Phỏng .-«e-sereseeeseeeeree 67
3.2.1 Các Kết Quả Mô Phéng Thé Hiện BER 'Theo SNR 69
3.2.2 Các Kết Quả Mô Phong Thể Hiện BER Theo Số Người Dùng 89
4.3 Kết Luận -. -oeess-sosertrterrtrtrtrkartitsstererrrrii.i.rerrrrrieererrrrnersee 95
Chương 5 TRIỂN KHAI TÁCH SĨNG ĐA TRUY CẬP TRÊN
KÍT DSP TMS320C6711
5.1 Giới Thiệu Về Kít DSP TMS320C6711 seseesereeeeretenstsee 102 5.11 Giới Thiệu Chung Về TMS320C6711 -c. -e5cee<sseerer 102
5.12 Code Composer Studio (CCS) e-eeeseeieeseieirieeeereee 103 5.13 Công Cụ Soạn Thảo Mã Nguồn Tích Hợp 104 5.14 Công Cụ Quản Lý Dự Ấn .eceeeseesereriierererereii 104
5.1.5 Công Cụ Bắt LỖI ceeeeeeeesseerrrisriieriitarterrrrirrrioinnriee 104
5.1.6 Công cụ Profiler - -«-.-eeneerseeeiiirriiirrretriiiie 104 5.17 Cơng Cụ Biên Dịch Mã Và Tạo Mã .eeeeeseeeereereeeeeeer 105 5.18 Truyền Dữ Liệu Real- Tỉme .-. e-s-eesretrrsrrrese 106
5.1.9 Phân Tích Real-Tiỉme «««e-eseseseerrrressserrieeseereneee 108 5.2 Triển Khai Các Phương Pháp Tách Sóng Lên DSP .ò 109 5.3 Các Kết Quả Thực Thi Trên Kit DSP TMS320 C6711 112
Chương 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
6.1 Kết Quả Đạt Được -eeeeeeerrrrreeeeriieieieiriiaierrrarrrreseinssen 116 6.1.1 Phần Mềm Mô Phỏng Phục Vụ Đào Tạo .eeeceeeeeesereee 117 6.1.2 Chương trình tách sóng thực thi trên Kít DSP TMS320C6711 118 6.2 Hạn Chế Của Để Tài e <Ssertrreiiiiiiiiirrrrr 1.00n0.00.0t 119
6.3 Đánh Giá Về Kết Quả Đề Tài cececsereiessiseeieriiamersree 119
6.4 Hướng Nghiên Cứu Mở Rộng Để Nghị eeeeeesernrnreeeeeee 120 Tài Liệu Tham Khảo
Trang 5mm 1
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tên Đề Tài:
NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG VÀ DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG THÔNG TIN
DI ĐỘNG CDMA DÙNG KỸ THUẬT TÁCH SÓNG ĐA TRUY CẬP
(Improving Performance and Capacity of CDMA Mobile System Using Multi-User Detection Techniques)
1.2 Chi Nhiém Dé Tai: Th.S Huynh Phú Minh Cường
Bộ Môn Viễn Thông, Khoa Điện-Điện Tử
Đại Học Bách Khoa TP HCM
Điện thoại: (08) 8654184 - 091.8097141 Email: hpmcuong®dee.hcmut.edu.vn 1.3 Cơ Quan Chủ Trì:
TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRE THÀNH DOAN TP.HỒ CHÍ MINH
Dia chi: 01 Pham Ngoc Thach, Quan 01, TP HỒ CHÍ MINH
Số điện thoại 8.234.998
1.4 Co Quan Quan Ly Dé Tài:
SỞ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & MÔI TRƯỜNG TP.HCM Dia chi : 244 Điện Biên Phủ, Quận 3, TP.HỒ CHÍ MINH
Số điện thoại 9.532.883
1.5 Danh Sách Nhân Sự Tham Gia Thực Hiện
STT Họ và Tên Học vị và chức danh | Cơ quan công tác
khoa học
1 | Huỳnh Phú Minh Cường | Thạc sĩ / Giảng Viên BM Viễn Thông
Trang 6
DH Back Khoa
2 | Ta Tri Nghia Thạc sĩ / Giảng viên | BM Viễn Thông ĐH Báck Khoa 3 | Hà Hoàng Kha Thạc sĩ / Giáng viên | BM Viễn Thông
ĐH Báck Khoa 4_ | Huỳnh Quan Hiếu Thạc sĩ / Giảng viên | BM Viễn Thông
ĐH Báck Khoa 5 | Nguyễn Thị Thanh Tùng | Kỹ Sư Viễn Thông Công Ty
Nhân viên kỹ thuật SaiGon PostTel
6 | Doan Nguyên Việt ky Su BM Vién Théng
DH Back Khoa 7 | Hồ Khánh Giang Kỹ Sư BM Viễn Thông
ĐH Báck Khoa
1.6 Kinh Phí Và Thời Gian Thực Hiện:
Tổng kinh phí: 45.000.000 đ (bốn mươi lăm triệu đồng) Thời gian thực hiện: 12 tháng
Từ tháng 9 / 2004 đến tháng 9 / 2005 17 Mục Tiêu Và Nội Dung Nghiên Cứu:
Mục tiêu được thể hiện ở ba nội dung chính như sau:
a) Nghiên cứu, đưa ra và mô phỏng kiểm chứng các phương pháp tách sóng đa truy cập (khôi phục lại tín hiệu truyền) tại máy thu nhằm nâng cao chất lượng và dung lượng phục vụ của hệ thống thông tin
đi động CDMA Đánh giá tính hiệu quả và độ phức tạp của mỗi
phương pháp Tìm ra các phương pháp tối ưu nhất
b) Triển khai các phương pháp tách sóng trên phần cứng: Kit DSP
TMS320C6711 Từ đó đánh giá tính hiệu quả và khả năng đáp ứng
thời gian thực của các phương pháp Tạo tiền để cho việc triển khai kỹ thuật tách sóng đa truy cập vào thực tế
c) Xây dựng phần mềm và phần cứng mô phỏng hệ thống thông tin di động CDMA có dùng kỹ thuật tách sóng đa truy cập phục vụ cho công tác giảng dạy và nghiên cứu ở các trường đại học
Nội dung nghiên cứu chỉ tiết:
Trang 7> Đánh giá can nhiễu, chất lượng và dung lượng của hệ thống CDMA thông thường (Hệ thống không dùng kỹ thuật tách sóng đa truy cập)
> Nghiên cứu lý thuyết các phương pháp tách sóng đa truy cập trong,
hệ thống thông tin di động CDMA đồng bộ và bất đồng bộ với môi trường truyền sóng có ảnh hưởng của nhiéu Gauss
> Ung dụng Neural Network vào tách sóng đa truy cập
»> Viết chương trình mơ phỏng hệ thống thông tin đi động CDMA có dùng kỹ thuật tách sóng đa truy cập bằng MatLab để kiểm chứng và chứng minh độ hiệu quả của các phương pháp tách sóng đa truy cập về khả năng cải thiện chất lượng dịch vụ và dung lượng hệ thống > Đánh giá, so sánh các phương pháp tách sóng, đa truy cập, từ đó rút
ra các phương pháp tối ưu nhất có thể triển khai vào hệ thống thực tế,
> Triển khai các phương pháp tách sóng được cho là hiệu quả nhất trên phần cứng: Dùng kít DSP TMS320C4711
»> Đánh giá độ hiệu quả và khả năng đáp ứng thời gian thực của các phương pháp trên phần cứng DSP
> Xay dựng kết quả thành mơ hình phục vụ cho công tác đào tạo Ở
trường đại học
1.8 Kết Quả Và Sản Phẩm Cần Đạt Được:
ai Phần mềm:
Phân mềm mô phỏng hệ thống thông tin di động CDMA có sử dụng kỹ thuật tách sóng đa truy cập phục vụ công tác đào tạo tại các trường đại học
Chi tiéu chat lượng:
> Có giao diện dễ sử dụng
> Mô tả mộ hình tín hiệu băng gốc trong hệ thống CDMA
»> Có nhiều Module, mỗi Module là một phương pháp tách sóng »> Có 12 phương pháp tách sóng
»> Mơ phỏng hệ thống đồng bộ và bất đồng bộ với kênh truyền
Gaussian
> Kết quả của chương trình mơ phỏng với mỗi phương pháp tách sóng đa truy cập sẽ thể hiện qua hai đỗ thị:
Trang 8* Một thể hiện tốc độ lỗi bít theo số người sử dụng trong hệ thống > Các kết quả mô phỏng này sẽ chứng minh được rằng khi tách sóng
đa truy cập được áp dụng vào hệ thống CDMA thì chất luợng và dưng lượng hệ thống được cải thiện đáng kể
> Truyền và nhận hình ảnh, âm thanh
b/ Phần cứng:
Một kít DSP TMS320C6711 tách sóng đa truy cập Chỉ tiêu chất lượng:
> Phần mềm đi kèm để giao tiếp với Kit
> Chương trình thực thi của DSP được nạp từ máy tính > Thực thi chính xác các phương pháp tách sóng
> Đạt hiệu quả tách sóng và đáp ứng tính chất thời gian thực 1.9 Tổng Quan Về Đề Tài:
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất sử dụng kỹ thuật tương tự, đa truy cập phân chia theo tân s6, FDMA (Frequency Division Multiple Access), ra đời đầu tiên vào đâu những năm 1980 Từ đó, cùng với sự phát triển không ngừng của kỹ thuật truyền thông, thông tin di động đã có những
bước phát triển nhảy vọt và ngày càng khẳng định ưu thế của mình Trong
những năm gần đây, trước những nhu cầu ngày càng cao về dịch vụ théng tin đi động cả về số lượng và chất lượng, hệ thống thông tin đi động đòi hỏi phải có những sự cải tiến về dung lượng, chất lượng, tốc độ và tính bảo mật thông tin Đáp ứng những như câu trên, kỹ thuật đa truy cập phân chia theo mã, CDMA (Code Division Multiple Access), đã được nghiên cứu và triển khai trong các hệ thống thông tin di động thế hệ sau này Kỹ thuật đa truy cập CDMA đã cho thấy những ưu điểm vượt trội hơn hẳn so với các phương pháp đa truy cập khác như FDMA, TDMA (Time Division Multiple Access) Nó đã được chọn làm phương pháp đa truy cập trong hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 của bắc Mỹ, chuẩn IS-95, vào tháng 3 năm 1992 và thế hệ thông tin di
động thứ 3, IMT-2000 (International Mobile Telecommunication - 2000) Tuy
nhiên, nó vẫn biểu hiện các hạn chế cần phải cải tiến
1.9.1 Kỹ Thuật Đa Truy Cập Phân Chia Theo Mã (CDMA)
Trang 9này phải có tính chất trực giao (orthogonal) hoặc gần truc giao (nearly orthogonal) Bộ mã giả ngẫu nhiên này phải được thiết kế sao cho tương quan chéo giữa các mã là thấp nhất nhằm hạn chế sự can nhiễu của tín hiệu từ một người dùng này lên tín hiệu của một người dùng khác trong cùng một hệ thống, can nhiễu này được gọi là nhiễu đa truy cập MAI (Multiple Access Interference)
CDMA có thể được thực hiện dựa trên nhiễu phương pháp trải phổ khác nhau như trải phổ nhảy tén (FH - Frequency Hopping) hoặc chuỗi trực
tiép (DS - Direct Sequence) Trong FH-CDMA, tín hiệu truyền đi có tần số sóng mang khác nhau trong các khoảng thời gian khác nhau và việc nhảy từ
tần số này tới tần số khác được điều khiển bởi một chuỗi trải phổ giả ngẫu
nhiên Trong hệ thống CDMA, tín hiệu truyền đi của mỗi người dùng có dạng
sóng thay đổi liên tục theo thời gian theo một qui luật giả ngẫu nhiên Phổ
của tín hiệu của từng người dùng trong hệ thống được trải rộng ra hơn rất
nhiều lần so với tín hiệu thông tin và chiếm trọn băng tần của hệ thống Do
đó, các tín hiệu của các người dùng không được phân biệt trong miễn thời
gian cũng như miễn tấn số Tuy nhiên, đữ liệu của từng người dùng có thể
tách ra được ở máy thu bởi vì tín hiệu truyền đi của mỗi người dùng được tạo
thành từ các chuổi trải phổ duy nhất cho từng người dùng
1.9.2 Hệ Thống Thông Tin Đi Động CDMA Thông Thường Và Các
Vấn Đề Hạn Chế Của Nó
Các giải pháp cải tiến chất lượng, dung lượng và giảm bớt chức năng
điều khiển công suất của hệ thống thông tin di động CDMA thông thường là
mục tiêu nghiên cứu chính của để tài,
Để làm rõ hơn mục tiêu nghiên cứu của để tài, ta hãy xem xét và phân tích mơ hình tín hiệu băng gốc hệ thống thông tin di động CDMA thông thường theo hình 1-1, từ hình này ta có một số nhận xét như sau:
@ Các hệ thống thông tin động CDMA đã được chuẩn hóa và triển khai thực tế như IS-95 và IMT-2000 đều dùng kỹ thuật trải phổ chuỗi trực
tiếp Các hệ thống này được gọi là hệ thống thơng thường
@ Phổ của tín hiệu của từng user trong hệ thống được trải rộng ra hơn rất nhiều lần so với tín hiệu thơng tin băng gốc và chiếm trọn băng tần của hệ thống Do đó, các tín hiệu của các user trùng lấp với nhau trong
miền thời gian cũng như miễn tân số
Trang 10[0010111
11111011
= D1
tool fice Uke rhh ì
Hình 1-1 Mơ hình tín hiệu băng gốc hệ thống thông tin di động CDMA thông thường
#® Do đó, các tín hiệu của các user có gây can nhiễu lẫn nhau trong hệ
thống Nhiễu này gọi là nhiễu đa truy cập MAI (Multiple Access
Interference)
@ Trong hé théng théng tin di dong CDMA théng thường, như ở hình 1, khơng triệt được nhiễu MAI vì dùng các bộ thu riêng biệt cho từng user (Matched Filter va mach Quyét Dinh) Khi s6 lugng user trong hé thống tăng lên sẽ làm giảm chất lượng của hệ thống, cụ thể là làm tăng mức nhiễu đa truy cập lên, giảm tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR), dẫn đến tăng tốc độ lỗi bít Như vậy, để đảm bảo chất lượng của hệ thống thì số lượng user trong hệ thống phải được giới hạn Hay nói một cách khác, nhiễu MAI gây ra giới hạn dung lượng của hệ thống CDMA hiện
tại
@ Mat khác, vấn đề gần - xa cũng ảnh hưởng nhiều đến hệ thống Để khắc phục hiện tượng này các biện pháp điều khiển công suất chặc chẽ đã được sử dụng trong hệ thống hiện tại, điều này làm tăng độ phức tạp của máy thu
Trang 11Do đó vấn đề đặt ra đối với hệ thống hiện tại là làm thế nào để triệt nhiễu MAI nhằm nâng cao dung lượng, chất lượng hệ thống và giảm bớt chức
năng điều khiển công suất trong máy thu
Nghiên cứu chính của để tài là triệt nhiễu MAI nhằm nâng cao dung lượng, chất lượng hệ thống và giảm bớt chức năng điểu khiển công suất
trong máy thu trong hệ thống hiện tại bằng các phương pháp tách sóng đa truy cập
Mục đích của tách sóng đa truy cập trong hệ thống CDMA là khôi phục lại dữ liệu truyền đi dựa trên việc phân tích cấu trúc của tín hiệu thu Ý tưởng chính của các phương pháp tách sóng đa truy cập là: mỗi người dùng
xem tín hiệu của các người dùng khác như là tín hiệu hữu ích, kết hợp tín hiệu
của mình với tín hiệu của các người dùng khác để thực hiện việc tách sóng Ta gọi đây là kiểu tách sóng kết hợp Điễu này khác với hệ thống CDMA thơng thường mà trong đó mỗi người dùng chỉ quan tâm đến tín hiệu của mình và xem tín hiệu của các người dùng khác như là tín hiệu nhiễu
1.9.3 Tính Cần Thiết Của Đề Tài
Ở Việt Nam, vào ngày 1 tháng 7 năm 2003 hệ thống thông tin di động
thế hệ thứ 3, CDMA2000 1X, đã được triển khai hoạt động chính thức với
thương hiệu S-Fone Hệ thống này được triển khai bởi công ty SaiGon Postel Hệ thống thông tin di động S-Fone stt dung ky thuật đa truy cập phân chia theo mã (CDMA) ra đời sẽ đáp ứng được như cầu sử dụng các dịch vụ tốc độ cao, băng thông rộng ngày càng gia tăng ở nước ta hiện nay Nhiều dự án triển khai mạng thông tin đi động của các công ty như: HaNoi Telecom, Viễn thông Điện lực cũng đã lựa chọn công nghệ CDMA Tuy nhiên, các công ty viễn thông ở Việt Nam chủ yếu là nhập thiết bị, lắp đặt và vận hành khai thác chứ chưa chú trọng đến những hướng nghiên cứu nhằm cải tiến dung lượng và chất lượng hệ thống
Hệ thống thông tin đi động CDMA 2000 1X của công ty SaiGon Postel đang được triển khai ở Việt Nam chưa dùng kỹ thuật tách sóng đa truy cập
Trong tình hình sử đụng điện thoại di động của nước ta hiện nay thì hệ thống
§-Fone đang đáp ứng được như cầu sử dụng Nhưng một vài năm nữa, thử
nghĩ chúng ta sẽ giải quyết như thế nào khi phải đối mặt với sự bùng nổ thông tin mà khơng có những đầu tư, nghiên cứu chuẩn bị ngay từ bây giờ
Bên cạnh đó, ở các trường đại học như ĐH Bách Khoa TP.HCM, ĐH Bách Khoa Hà Nội, Học Viện Bưu chính Viễn Thông , công nghệ và hệ
Trang 12trường đại học này chủ yếu giảng dạy lý thuyết về hệ thống CDMA mà chưa
có các mơ hình phần mềm mô phỏng hoặc phần cứng đẩy đủ về hệ thống
CDMA bởi lẽ phải mua chúng từ nước ngoài với kinh phí rất đắt Do vậy mà sản phẩm của đề tài còn là một công cụ học tập rất thiết thực và bổ ích cho sinh viên chuyên ngành điện tử viễn thông về cải thiện chất lượng dịch vụ và dung lượng của hệ thống di động CDMA
Đề tài này cũng sẽ tạo nên một cơ sở lý thuyết vững chắc cho các nghiên cứu sâu rộng về sau về kỹ thuật tách sóng đa truy cập không chỉ cho hệ thống thông tin di động mà còn cho các hệ thống thông tin khác như: thông tin vệ tỉnh, thông tin vi ba, mạng máy tính khơng dây mà dùng kỹ thuật CDMA
Dùng các phương pháp tách sóng đa truy cập (Multi-User Detection) để triệt nhiễu MAI nhằm nâng cao chất lượng và dung lượng của hệ thống là vấn đề đang được nghiên cứu rộng rãi trong những năm gần đây ở trong và ngoài nước và sẽ được triển khai vào hệ thống thực trong tương lai gần
1.10 Tổ Chức Của Báo Cáo Đề Tài
Báo cáo để tài bao gồm 6 chương:
Chương 1: Giới thiệu vấn đề mà đề tài cần giải quyết đó là triệt nhiễu
đa truy cập để nâng cao dung lượng và chất lượng hệ thống thông tin đi động CDMA
Chương 2: Trình bày kỹ thuật trải phổ trong hệ thống CDMA, cách tạo các chuỗi giả ngẫu nhiên dùng trong hệ thống và phân tích dung lượng hệ thống thông tin di động CDMA thông thường
Chương 3: Phân tích mơ hình tốn học của tín hiệu thu được tại máy
thu trong hệ thống CDMA đồng bộ và bất đơng bộ Sau đó, 15 phương pháp tách sóng đa truy cập được trình bày, trong đó có 3 phương pháp tách sóng ding mang neural
Chuong 4: Trình bày chương trình mơ phỏng của đề tài Chương trình mơ phỏng được viết với giao điện dễ sử dụng không chỉ mô phỏng nhằm chứng minh độ hiệu quả của các phương pháp tách sóng mà cịn rất tiện ích như là một bài thí nghiệm về tách sóng đa truy cập trong hệ thống CDMA Chương này cũng đi phân tích kỹ các phương pháp tách sóng đa truy cập Các ưu khuyết điểm của các phương pháp cũng được rút ra cùng với các so sánh, nhận xét và kết luận
Chương trình mơ phỏng được viết bằng Matlab 6.5 Các kết quả mô phỏng được biểu diễn đưới hai dạng đồ thi sau:
Trang 13» Một thể hiện tốc độ lỗi bít theo số người sử dụng trong hệ thống Dé thị này minh họa khả năng cải thiện dung lượng hệ thống
Ngoài ra chương trình cịn mơ phỏng việc truyền âm thanh, hình ảnh qua mạng CDMA
Chương 5: Trình bày việc triển khai một số phương pháp tách sóng đa truy cập tiêu biểu lên Kít DSP TMS320C6711
Chương 6: Chương kết luận tổng kết các vấn để đạt được và chưa đạt được
Trang 14Ste
mm 2
KY THUAT TRAI PHO VA DUNG LUGNG
HE THONG CDMA
Chương này bắt đầu với phân trình bày về những đặc điểm chính nhất
của hệ thống thông tin trải phổ mà có liên quan đến đề tài như : kỹ thuật trải
phổ chuỗi trực tiếp DS-SS, cách tạo các chuỗi giả ngẫu nhiên, chuỗi m, chuỗi gold, dùng trong hệ thống CDMA và các phân tích, đánh giá về dung lượng của hệ thống CDMA
2-1 Kỹ Thuật Trải Phổ Chuỗi Trực Tiếp
Kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp, DS-SS, (ĐirectSequence Spread
Spectrum) là kỹ thuật trải phổ được sử dụng trong hệ thống thông tin di động
CDMA Trong kỹ thuật này, tín hiệu thông tin cần truyền đi b(t) duge trai phd bằng cách nhân trực tiếp với tín hiệu trải phổ s(, sau đó được điều chế với sóng mang cao tần một lần nữa rồi đưa ra anten phát đi
Ab() Điều Chế Số s(t) Tạo Chuỗi PN
Hình 2-1 Máy phát dùng kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp
Trang 15
bt) = Sib,pr(t- kT)
kane
trong đó bạ =+1 là bit số liệu thứ k với “+ tương ứng với bịt 0, —' tương ứng,
với bit 1 Py là hàm xung đơn vị xác định theo phương trình:
1,0</<7
pữ)= 0, 0z
> T là chu kỳ của một bit đữ liệu > s(Ð là tín hiệu trải phổ:
s()= Sop —kTe)
k=
@-Íh 911
Pr) 0 te
Trong để tài này, giả sử phương pháp điều chế số BPSK được dùng Tín hiệu truyền đi có dạng :
rợ) = A.b(0).x().cos(2z7,! + 9)
trong do A là biên độ sóng mang, Í là tần số sóng mang và ¿ là pha của sóng mang
Tín hiệu thu được trong kênh đơn đường, có nhiễu trắng cộng nỆ) là: P(t) = Ab(t tz ).s(t —£,).cos( 2af,t + 6") + n(t)
tạ : thời gian trễ
Giải Điều Chế A’b’ (tta)
BPSK s(t-ta) Đông Bộ Chuỗi PN
Trang 16Để thu được đúng dữ liệu, máy thu phải đồng bộ được pha của sóng mang ‡ và đồng bộ được tín hiệu trải phổ s(t-ta) Trong để tài này, giả sử rằng điều này được thực hiện một cách hoàn hảo
2-2 Tín Hiệu Trải Phổ - Mã Giả Ngẫu Nhiên
2-2.1 Tín Hiệu Trải Phổ Chuỗi Trực Tiếp
Tín hiệu trải phổ chuỗi trực tiếp s(t) có chu kì NT được dùng trong các hình 2-1 và hình 2-2 có được bằng cách điều chế dạng sóng chip lưỡng cực (antipodally) chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên (cụ, ., cx) như sau:
N
sŒ=A,Š(—D” p„ứ—Œ— T2) i=l (2.1)
trong đó:
A; = - để s() có năng lượng đơn vị Tw Dang sóng chip pr; thoả:
Jor, py, @-AT,)dt =0, 1 =1,2, (2.2)
N: số lượng chip trong 1 bit kí hiệu, hay còn gọi là hệ số trải, độ lợi trải phổ hoặc độ lợi xử lý
Dạng sóng chip đơn giản là xung chữ nhật: 1, 0</<T,
path : 23
n6 {5 mái lại 23)
Để sử dụng phổ một cách hiệu quả, một số hệ thống CDMA sử dụng dạng sóng chip khác sao cho phổ của nó nằm hết trong băng tần [0 ah như c dang séng chip sau:
2t
Prc = sinc(—-—1 T œ )
Chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên (cy, , CN) có chiều dài N, khơng mang thơng tin Nó đã được biết trước bởi máy thu và được dùng để phân biệt các tín hiệu trải phổ khác nhau trong một hệ thống DS-CDMA Có nhiều kỹ thuật tạo nên chuỗi giả ngẫu nhiên (PN - pseudonoise) đạt được hệ số tương quan
chéo thấp cho mọi độ lệch thời gian như chuỗi Gold, Kasami, Các mô
phỏng trong để tài này sẽ dùng chuỗi Gold, một loại chuỗi PN có nhiều đặc tính tốt và được đùng nhiều trong các hệ thống thông tin di dgng DS-CDMA thực tế
Trang 172-2.2 Chuỗi M
Loại quan trọng nhất của các chuỗi ngẫu nhiên là các chuỗi thanh ghi dịch cơ số hai độ dài cực đại hay chuỗi m Các chuỗi cơ số hai m được tạo ra bằng cách sử dụng thanh ghỉ dịch có mạch hồi tiếp và các mạch cổng hoặc loại trừ (XOR) Một chuỗi thanh ghi dịch tuyến tính được xác định bởi một đa thức tạo mã tuyến tinh g(x) bac m > 0 [3] :
84) =g„*” +ấ„ j3” + +8 ẩo (24)
Đối với các chuối cơ số hai (có giá trị {0,1}), ø, bằng 0 hay 1 và
8u = 8a =Ì: wane DB G«— Q | Bén bd did a | “ | & | nae Cum 0->+1 Li»! Sit) ©) ] S2) (2) | Si (3) Si (m) 5-4 F—> a) xì x2 x3 xml vm Hình 2-3 Mạch thanh ghi dịch
Đặt g(x) = 0, ta được sự hổi quy sau :
1=gx +g„x# + +8 2x02 2g, x7 tk” (2.5) Vi -1 = 1 (mod 2) V6i “x*” thé hién đơn vị trễ, phương trình hồi quy
trên xác định các kết nối hổi tiếp trong mạch thanh ghi dich cơ số hai trong
hình 2-3 Lưu ý rằng các cổng XOR thực hiện các phép cộng mod 2 Néu g,=1 khóa tương ứng của mạch đóng, ngược lại nếu g,#1, khóa này hở Để thực hiện điều chế hai pha tiếp theo, đầu ra của mạch thanh ghi dịch phải được biến đổi vào 1 nếu là 0 và vào -1 nếu là 1 Thanh ghỉ dịch là một mạch cơ số hai trạng thái hữu hạn có m phần tử nhớ Vì thế số trạng thái khác 0 cực đại là 2”~—1 và bằng số chu kỳ cực đại của chuỗi ra e=(€,,€,,;› ) +
Xét hình vẽ 2-3, giả sử s,(/) biểu thị giá trị của phần tử j trong thanh
ghi dịch ở xung đồng hỗ thứ ¡ Trạng thái của thanh ghỉ dịch ở xung đồng hỗ
thứ ¡ là vectơ độ dài hữu hạn s, ={Ís()s,(2),.„s,0m} Đầu ra ở xung đông hồ
thứ ¡ là ø_„=s;() Thay 1 bằng c vào phương trình (2.5) ta được điều kiện hổi quy của chuỗi ra :
Cp = BC t 82-2 tot Sm aCimst Ÿ Con
Trang 18°,
Chm = 8i nea + 82Civm-2 $F BmaCin + (mod 2) (2.6) đối với ¡>0
Ví dụ : Xét đa thức tạo mã g(z)=x +x'°+x”+x+l
Sử dụng (246) ta được hồi quy œ=c;+c¿;+e,„+ec,; (mod2) Vì bậc của g(x) là m=5, nên có 5 đơn vị nhớ (năm phần tử thanh ghủ dịch) trong mạch
Đối với mọi trạng thái khởi đầu khác không (s, z {0,0,0,0,0}), trạng thái của
thanh ghỉ dịch thay đổi theo điều kiện hổi quy được xác định bởi đa thức tạo
mã ø(x) Trong thí du này ta có chuỗi ra :
¢=111110100010010101100001110010
Tinh cd chudi nay cé chu ky cuc dai va bing N=2"-1 Cac da thtic tao mã khác có thé tao ra chu kỳ ngắn hơn nhiều
Lưu ý rằng ở cấu hình mạch được xét này, m bit đẫu tiên của chuỗi ra
bằng các bit được nạp ban đầu vào thanh ghỉ dịch : s, =11111 Đối với giá trị ban đầu khác, ví dụ như : sạ=00001, đầu ra của chuỗi tương ứng trở
thành : 10000111001011110100010010101
la dich (sang phai N-i=31-18=13 đơn vị) của chuỗi c
Một chuỗi thanh ghi dịch cơ số hai tuyến tính, với chu kỳ N=2"-1 trong đó m là số đơn vị nhớ trong mạch hay bậc của đa thức tạo mã, được gọi là một chuỗi cơ số hai có độ đài cực đại hay chuỗi m Đa thức tạo mã của chuỗi m được gọi là đa thức nguyên thủy (Primitive Polynomial)
Định nghĩa toán học của đa thức nguyên thủy : g(x) là một đa thức nguyên thủy bậc m nếu tôn tại số nguyên nh nhất =2” —1, sao cho đa thức bậc n: x"+Ichia hết cho đa thức g(x)
Ví dụ : cho g(Œœ) =x +x*+>Ì+x+1 là một đa thức nguyên thủy bậc m= Š vì số nguyên n nhỏ nhất mà x" +Ichia hết cho đa thức g@) là ø=2”~1=31
Trái lại gœ)=xÍ+x°+x°+z? +x+1 không phải là nguyên thủy vì : x8 41a(x4 DO tx 4 4x7 +x4))
n nhỏ nhất là 6 không bằng 31
Số các đa thức nguyên thủy bậc m bằng :
1 —ự(2”-I
mn ự( ) en
trong dé y(n) 1a ham Euler xác định bởi :
vin) =n] [: -+) (2.8)
Trang 19Ở đây : p/n kí hiệu tất cả các ước số nguyên tố của n Hàm Euler (m) bằng số các số nguyên đương nhỏ hơn n và là các số nguyên tố tương đối so với n Ví dụ :
(5)=15~1/3)4—1/5) =8
va ta thấy rằng 1,2⁄4,7,811,13,14 là các số nguyên tố tương đối so với 15 Ngoài ra:
G1) =310-1⁄30 =30
và ta thấy rằng w(p)=p—I cho mọi số nguyên tố p>1 vì tất cá các số dương nhỏ hơn p phải là số nguyên tố tương đối so với nó
Các số dương n và m là các số nguyên tố tương đối so với nhau nếu và
chỉ nếu ước số chưng lớn nhất bằng 1
Ta có thể tìm các đa thức nguyên thủy bằng cách chọn thử Nhiều bảng
đa thức nguyên thủy đã được công bố ở những tài liệu khác nhau
Đa thức nguyên thủy là đa thức tối giản, nghĩa là ta không thể phân
tích nó thành các đa thức thừa số có số mũ thấp hơn, nhưng ngược lại thì khơng đúng Một đa thức tạo mã không nguyên thủy có thể cho một chuỗi có chu kỳ nhỏ hơn 2”-—1 Ví dụ như đa thức gŒ)=x)+x'“+x+x+1 là đa thức nguyên thủy và nó tạo ra một chuỗi m có chủ kỳ ø =2"—1=31 như ta đã thấy Trái lại đa thức tạo mã g(x)=x°+x°+x”+x+1 không phải là đa thức nguyên thủy (mặc dù có thể chỉ ra rằng nó không chứa thừa số nào có bậc nhỏ hơn và vì thế là đa thức tối giản, hay đa thức nguyên tổ), vì nó tạo ra một chuỗi có
chu kỳ là 5 thay vì 2“-1=15
Chuỗi M có hàm tự tương quan dạng đầu đinh:
1 với i=0
NAD, OG 5 |
8= AC” * ~~ với i#0
Sau đây là các đa thức nguyên thủy cơ số hai có bậc m=8, theo trình tự
các hệ SỐ go 81 B2 Bs Ba 6s, được dùng trong để tài này :
100101 101001 101111 110111 111011 111101
2-2.3 Chuỗi Gold
Các chuỗi m có hàm tự tương quan dạng đầu đỉnh tuần hoàn nên chuỗi m là loại chuỗi rất hoàn hảo cho hoạt động đồng bộ mã Đối với thông tin bất
đồng bộ nhiều người sử dụng trong hệ thống thông tin COMA thì cn có một
Trang 20Giả sử ta định nghĩa tương quan chéo tuần hồn của hai chuỗi (có thể là
phức) w=wgw, „, và v=vawyv;.v„, (trong đó w, và v, có giá trị hoặc + hoặc -1 đối với chuỗi cơ số hai), như sau :
W-1
R,(0)= uM, 2EZ (2.9)
j=0
trong đó chỉ số n + ¡ được tinh theo mod N (chia cho N lay du ) Can dam bdo các giá trị tương quan chéo ở mọi lân dịch tương đối đú nhỏ để nhiễu giao thoa tương hỗ (xuyên âm) giữa hai người sử dụng nhỏ Số chuỗi m độ dài N=2"-1 bằng sym Tuy nhiên một số cặp chuỗi m có tương quan chéo
m
lớn vì thế chúng không phù hợp cho việc sử dụng trong cùng một tập chuỗi đa truy cập
Một họ các chuỗi tuần hoàn có thể đảm bảo các tập chuỗi có tương
quan chéo tuân hoàn tốt là các chuỗi Gold Có thể xây dựng một tập N+2 các
chuỗi Gold độ đài W =2”T—1 từ một cặp các chuỗi m được ưa chuộng (Preferred Pair) có cùng chu ky N
Một cặp chuỗi m, x và y, được gọi là cặp chuỗi ưa chuộng khi chúng có hàm tương quan chéo ba trị:
/Ø,„(®) =—1,—t(m), hay t(m)-2 (2.10)
đôi với tất cả độ dịch n, trong dé t(m) =14 27)
với [e]kí hiệu cho phẩn nguyên của số thực c Lưu ý rằng khi tính tốn các giá trị tương quan chéo trước hết phải chuyển đổi các gid tri 0 va 1 vao +1 và -1
Tập hợp các chuỗi Gold bao gồm cặp chuỗi m được ưa chuộng x và y và các tổng mod 2 của x với dịch vòng y [3] Chẳng hạn tập hợp các chuỗi Gold là :
Scout = {,y,2® y,x® Ty, xOTy, xOTy} (2.11)
trong đó 7'y={y,y,,⁄;„ v„„yuMHà dịch vòng trái của y Đại lượng tương
quan cực đại cho hai chuỗi Gold bất kỳ trong cùng một tập bằng hằng số t(m) Cặp các chuỗi m ưa chuộng không tổn tại đối với m= 4, 6, 12, 16
Dưới đây là một ví dụ cho các chuỗi Gold có m = 3 :
Có tất cả 2v =2 chuỗi m khác nhau bằng cách dịch vòng với độ dài 7 Hai đa thức nguyên thủy bậc m= 3 là (xÌ+x?+l) và (xÌ+x+]) tạo ra các chuỗi x=1001011 và y=1001110 ( nạp khởi đầu cho cả hai thanh ghi dịch này là
Trang 21Dé dàng kiểm tra rằng hàm tự tương quan của cả hai chuỗi này đều là cùng một hàm có dang đầu đỉnh Ngồi ra hàm tương quan chéo của cặp chuỗi m sẽ có ba trị : -1, -5, hay 3, vì thế x và y là cặp ưa chuộng của các chuỗi m
Tập 9 chuỗi Gold tương ứng có độ dài 7 như sau [3] :
1001011 1001110 0000101
1010110 1110001 0111111
0100010 0011000 1101100
Tỉ số 0(m)/N =2”? tiến tới 0 theo hàm mũ khi m tiến tới vô hạn Điều này cho thấy rằng các chuỗi Gold dài hơn sẽ cho một tập mã đa truy cập tốt
hơn
2-2.4 Hệ Số Trải Phổ (Spreading Factor)
Số chip trên một kí tự N được gọi là hệ số trải phổ, độ lợi trải phổ, hoặc độ lợi xử lý:
N=—
f, e
»> Với những tín hiệu trải phổ có khoảng thời gian cố định, băng thông
của nó tỉ lệ với N
> Với tỉ số tín hiệu trên nhiễu cho trước, tốc độ bit lỗi của người dùng trong hệ thống chỉ có 1 người dùng trong kênh nhiễu Gaussian trắng
thì độc lập với N
> Trong hệ thống CDMA trải phổ trực tiếp đồng bộ trực giao, số người
dùng tích cực đồng thời trong hệ thống là nhỏ hơn hoặc bằng N
> Với một mức tương quan chéo cực đại cho trước, số tín hiệu trải phổ
đồng bộ hoặc không đồng bộ tăng theo N Phương sai của ham
tương quan chéo giữa hai tín hiệu trải phổ được chọn một cách ngẫu nhiên và độc lập là 1/N
> Gia tri N lớn sẽ làm tăng tính bảo mật của hệ thống, cản trở những máy thu không dụng ý nhận ra dạng sóng tín hiệu cũng như nghe trộm những thông tin đã phát
»> Do mức phổ năng lượng của tín hiệu trải phổ tỉ lệ nghịch với N góp phần làm giảm nhiễu được gây ra trên những đường truyền băng
hẹp
Trang 222-3 Nhiễu Nền
Thuật ngữ nhiễu nên (Background noise) để cập tới những tín hiệu điện
khơng mong muốn luôn luôn tổn tại trong những hệ thống thông tin ma không phải do bất kỳ một máy phát nào trong hệ thống đa truy cập phát ra Sự hiện điện của nhiễu nền xếp chồng lên tín hiệu làm cho tín hiệu khơng rõ ràng, nó giới hạn khả năng của máy thu trong việc lấy những quyết định kí hiệu đúng, và đo đó giới hạn tốc độ truyền thông tin Nhiễu nền có từ nhiều nguồn khác nhau, cả nhân tạo lẫn tự nhiên Nhiéu nhân tạo gồm những nguồn
như nhiễu do sự đánh lửa buji, quá trình q độ của cơng tất, và những tín
hiệu điện từ bức xạ từ nhiều nguồn khác nhau Nhiễu tự nhiên bao gồm nhiễu linh kiện và mạch điện, sự nhiễu loạn khí quyển và những, nguồn từ vũ trụ
Những thiết kế tốt có thể loại bỏ nhiễu hay những ảnh hưởng không
mong muốn của nhiễu thông qua việc lọc, việc chắn, lựa chọn điểu chế và máy thu tối ưu Tuy nhiên, có một nguồn nhiễu tự nhiên được gọi là nhiễu nhiệt hay nhiễu Johnson, ta không thể loại bỏ được nhiễu này Nhiễu nhiệt
được gây ra bởi chuyển động nhiệt của các electron trong mọợi thiết bị như : điện trở, dây dẫn, Những electron là nguyên nhân gây ra đòng điện và
cũng là nguyên nhân gây ra nhiễu nhiệt
Ta có thể mơ tả nhiễu nhiệt như một quá trình ngẫu nhiên Gaussian
trung bình zero Một quá trình ngẫu nhiên Gaussiar, n(), là một hàm ngẫu nhiên mà giá trị n của nó ở tại một thời điểm t bất kỳ được đặc trưng bằng một hàm mật độ xdc suat Gaussian p(n) :
i 1fny
ƒ)= cac of -3(2) | (2.12)
với o7la phương sai của n
Hàm mật độ Gaussian chuẩn hóa của một nhiễu trung bình zero đạt được bằng cách giả sử ø =1 Hàm mật độ xác suất chuẩn hóa này được biểu diễn trong hình 2-4 Hình 2-4 Hàm mật độ xác
suất chuẩn hoá
Gaussian
Trang 23
Đặc điểm cơ bản của nhiễu nhiệt là mật độ phổ công suất của nó giống nhau trên mọi tần số của các hệ thống thơng tin, nói cách khác một nguồn nhiễu nhiệt phát ra một lượng giống nhau công suất nhiễu trên đơn vị băng thông ở mọi tân số Do đó, một kiểu đơn giản cho nhiễu nhiệt giả sử rằng mật độ phổ công suất của nó là G,(f) là phẳng trong mọi tân số, như trong hình 2- 5 a và được kí hiệu :
Gf) St (watts / hertz) (2.13)
với G,Cf)la mật độ phổ công suất hai bên Khi công suất nhiễu có mật độ phổ đông đều, ta để cập nó rửư là rưiễu trắng
GN R,(t) N,/2 _" Ngf2 9 9 (a) (b)
Hình 2-5 (a ) Mật độ công suất của nhiễu trắng, (b ) Hàm tự tương quan Hàm tự tương quan của nhiễu trắng được cho bởi biến đổi Fourier ngược của mật độ phổ công suất nhiễu :
RO) =F NG} = 260) (2.14)
Do đó hàm tự tương quan của nhiễu trắng là hàm delta có hệ số M,/2 ở t =0, như trong hình 2-5 b Lưu ý rằng R,()=0 khí + #0
Cơng suất trung bình, P„ của nhiễu trắng là vô hạn vì băng thơng của là vơ hạn Điều này có thể thấy rõ :
~ N,
pa | Mog " TS (2.15) 2.15
Trang 24Ham delta trong (2.14) có nghĩa là tín hiệu nhiễu n() là hoàn toàn giải tương quan với thành phần dịch thời gian của nó với mọi + >0 Biểu thức (2.14) cho biết rằng mỗi hai mẫu khác nhau của nhiễu trắng là khơng giao thoa Do đó, nhiễu Gaussian trắng cộng (AGWN) ảnh hưởng đến mỗi kí hiệu phát đi một cách độc lập nhau Kênh như thế được gọi là kênh không nhớ
Thuật ngữ “cộng” có nghứa là nhiễu được cộng hay chồng lên tín hiệu
Vì nhiễu nhiệt hiện điện trong tất cả các hệ thống thông tin và là nguồn nhiễu nổi bật cho hầu hết các hệ thống Những đặc tính của nhiễu nhiệt :
cộng, trắng, và Gaussian là các đặc tính thường được dùng để mô tả nhiễu
trong các hệ thống thông tin Bởi vì nhiễu Gaussian trung bình zero hồn tồn được đặc trưng bởi phương sai của nó nên mơ hình này thường được dùng trong việc tách sóng tín hiệu và thiết kế các bộ thu tối ưu
Trong để tài này, nếu khơng có chú thích gì thêm thì nhiễu nên tác động đến tín hiệu trong hệ thống là nhiễu Gaussian trắng cộng (AGWN) có trung binh bing zero, phương sai là 0”
2.4 Dung Lượng Hệ Thống CDMA 2.4.1 Dung Lượng Đường Xuống
Khi Không Có Điều Khiển Cơng Suất
Khi khơng có điều khiển cơng suất, tỷ số công suất tín hiệu trên nhiều giao thoa SIR (Signal-to—Interference power Ratio) thu được tại một trạm di động nằm trong một celi khi có tính đến nhiễu của chín ơ lân cận là:
SIR = a.R™
a(M -1).R™ +a.2.M.R* +@.3M.3R")+2@.6.M(2,633.R”)
Coe ae ~“———- ` wrong 3 hai ð gần nhất bạ Ô trừng gian sâu 8 xa
=> SIR = ——- 3,3123.M —1
Với M: số user có thể đồng thời tham gia hoạt động trong một cell
n: số nguyên dương đặc trưng cho suy hao đường truyền ( thường n = 4) œ: hằng số đặc trưng cho suy hao đường truyền
R: bán kính cell
Tỉ số SIR có liên quan chặt chẽ với tỉ số Ep/Nu ở băng tần cơ sở:
=e Re Be Be
SIR Ty Bia == No B
total total
với Ep: năng lượng trên một bit
Rụ: tốc độ bit xử lý băng gốc
1q: mật độ công suất nhiễu giao thoa ( được qui đổi như nhiễu trắng) No: mat dé céng suất nhiễu trắng tổng cộng, bao gồm mật độ công suất nhiễu giao thoa và mật độ công suất nhiễu tạp âm trắng AWGN
Trang 25
Kết hợp hai phương trình trên và xem như M >> 1 ta được:
1 8 1
` 33123 R, "E,/N, tonal
Khi Có Điều Khiển Cơng Suất
Ta có thể tăng dung lượng hệ bằng cách điều khiển công suất đường xuống một cách phù hợp Việc điều khiển cơng suất thích hợp cho từng cell có
thể giám nhiễu giao thoa đối với các cell lân cận Do đó, các cell lân cận khi
được điều khiển công suất đường xuống sẽ giảm tác động gây nhiễu giao thoa
cho cell đang xét Càng giảm nhiễu giao thoa thì càng tăng được dung lượng M Nếu điều khiển công suất lý tưởng thì chỉ còn nhiễu giao thoa giữa các kênh lưu lượng trong chính cell đó Do đó, nếu ta bỏ qua nhiễu giao thoa của các cell lân cận, tỉ số SIR tại trạm di động sẽ trở thành:
sR=—— SE —— 1 a(M-1).R° M-1
Kết hợp phương trình trên nữa và phương trình trên, xem như M >> 1 ta được:
= Đau 1
R, &,/N,
Nếu có xét đến can nhiễu từ các cell lân cận thì dung lượng sẽ được tính như sau: M2 Pt 1 R, E/N, _
Trong 46 F duge goi là thừa số tái sử dụng tân số và thường có giá trị là 0.5 [2]
2.4.2 Dung Lugng Dudng Lén
Ở các hệ thống CDMA tất cả các kênh đều đùng chung một dải tần vơ tuyến Vì thế, ở trạm gốc, các tín hiệu mạnh của các user ở gần sẽ che khuất
các tín hiệu yếu của các user ở xa Nếu điều khiển công suất lý tưởng thì tất
cả các tín hiệu thu được tại trạm gốc sẽ có cơng suất như nhau Do đó, tại trạm gốc tỉ số SIR của một user thu được sẽ là:
PF dt
1 wrong cell > h
SIR=
Trong dé:
> P¿ công suất nhận được tại trạm gốc của user thứ i
Trang 26Luu ý: ở công thức trên ta cũng đã giả sử rằng khơng có nhiễu giao thoa từ các trạm đi động của các cell lân cận đến trạm gốc đang xét Do đó, ta cũng có cơng thức tính dung lượng như sau:
M= Brora 1
R, E,/No
Tổng quát, dung lượng của một cell đơn trong hệ thống CDMA đa cell là:
— Bra — 1 R, E,/N,- Chứng minh: P PR PF OF F SIR == 2
wrong cel “T Ê ngoài cet * trong cell s P
F 7
ma SIR = eRe, FoR
Ly Brosat No Brosat
=>M= Bu 1
R, E,/N,
F 1a thừa số tái sử dụng tần số
Dung lượng của hệ thống CDMA có thể tăng lên nhờ sử dụng kỹ thuật
phát hiện khoảng thời gian tích cực của thơng tin va phan chia cell Dung lượng của hệ thống CDMA khi dùng hai kỹ thuật này như sau:
= mm 1 1p, R, E/N, d
trong dé:
> d:hé sé tích cực của thông tin > F: hệ số sử dụng lại tần số
> G: độ lợi dải quạt (thường G = 2.55 với 3 đải quạt 1200)
Luu ý là trong hệ thống CDMA đa cell, số lượng kênh sử dụng hiệu quả
liên quan chặt chẽ tới phân bố lưu lượng của các cell lân cận Khi cell lân cận
Trang 27Sau đây là một số thông số thực tế được sử dụng để ước lượng dung lượng hệ thống CDMA [2]:
Direction |W R E,/No | d f G Capacity
[Mcps] | [kbps] | [dB] user/cell CDAMOne Down 1.2288 | 9.6 5 0.4 | 0.5 | 2.55 | 22.7 CDAMOne Up 1.2288 | 9.6 75 04 |05 |255 |207 CDAM2000 Voice | Down 1.2288 | 9.6 45 0.4 {0.5 1255 | 38.2 CDAM2000 Voice | Úp 1.2288 | 9.6 4.5 04 |05 1255 |313 CDAM2000 Data | Down 1.2288 | 160 9 02 |05 |255 |2 CDAM2000 Data _| Up 1/2288 | 160 9 0.2 | 0.5 | 2.55 | 26
W-CDMA Voice Down 3.84 48 45 0.6 | 0.5 | 2.55 | 130.5 W-CDMA Voice Up 3.84 48 45 06 |05 1255 | 157.4
W-CDMA Data Down 3.84 160 9 02 |05 |255 |5.7
W-CDMA Data Up 3.84 160 9 0.2 [05 | 255 | 7.3
Trang 28mm 3
CAC PHUGNG PHAP TACH SONG DA TRUY CAP
Chương này bắt đầu với phần trình bày về việc xây dựng mô hình tốn
học của tín hiệu thu được tại máy thu trong hệ thống thông tin di động CDMA Các mô hình tốn học này được xây dựng ở hai dạng: mơ hình liên
tục và mơ hình rời rạc cho hai loại hệ thống thông tin di động CDMA đồng bộ
và bất đồng bộ Sau đó, các phương pháp tách sóng đa truy cập nhằm nâng cao dung lượng và chất lượng hệ thống thông tin đi động CDMA được phân tích Trong q trình xây đựng mơ hình tốn cho tín hiệu thu để tài sử dụng một số giẢ sử sau:
> Sự đồng bộ trong hệ thống CDMA là hoàn hảo, bao gồm cả sự đồng bộ pha sóng mang và đồng bộ tín hiệu trải phổ nên không mất tính tổng quát ta chỉ xem xét mơ hình tín hiệu băng gốc (Baseband)
> Giả sử sự tiên đoán biên độ thu của các người dùng là chính xác
> Tín hiệu từ máy phát đến máy thu chỉ truyền theo một đường, tức
không xét hiện tượng Fading
> Tín hiệu trong hệ thống bị tác động bởi nhiễu Gaussian trắng cộng (AWGN) có trung bình bằng zero, phương sai là o
3.1 Mơ Hình Tốn Học Tín Hiệu Thu Của Hệ Thống CDMA
Để triệt nhiễu MAI một cách hiệu quả, ta phải phân tích chính xác cấu trúc của tín hiệu thu, để từ đó đưa ra các giải pháp triệt nhiễu hợp lý Nội dung chính của phần này là xây dựng mơ hình tốn học của tín hiệu thu được tại máy thu trong hệ thống thông tin đi động CDMA Trong quá trình xây
dựng mơ hình tốn cho tín hiệu thu để tài sử dụng một số giả sử như đã đề
cập ở trên
Các hệ thống thông tin động CDMA đã đựợc chuẩn hóa và triển khai thực
tế như IS-95 và IMT-2000 đều dùng kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp, DS-6S
Trong đó, các người dùng trong hệ thống được phân biệt lẫn nhau bằng các
Trang 29giữa các tín hiệu trải phổ này không bằng khơng mà có một giá trị nhỏ nhất
định Điễu này có nghĩa rằng các tín hiệu của các người dùng có gây can
nhiễu lấn nhau trong hệ thống, nhiễu đa truy cập (MAI) Xét khía cạnh phân tích nhiễu đa truy cập, hệ thống thông tin đi động CDMA đơng bộ có thể
được mô tả thông qua mô hình kênh như hình 3-1
Axbi(t) Nhiéu Gaussian
Trang 303.1.1 Hệ Thống Đồng Bộ
Tín hiệu thu được tại máy thu là tổng của các tín hiệu của các người dùng tích cực trong hệ thống và nhiễu cộng trắng phân bố Gaussn, như được mô tả ở hình 3-2 Do mơ hình đang xét là mơ hình kênh đồng bộ nên tín hiệu thu giống nhau trong những khoảng thời bít, khơng mất tính tổng quát ta chỉ xét tín hiệu thu trong một khoảng thời bít Tín hiệu thu được tại máy thư:
K
` +0)= Š) A,b,s,(Ð+ nữ), re]0,7] @
kel
Các kí hiệu trong (1) được định nghĩa như sau:
> T: chu ki bit, khoảng thời bít, bằng nghịch đảo tốc độ dữ liệu > K: số lượng user trong hệ thống
> s(Ð : tín hiệu trải phổ xác định được gan cho user thứ k, được chuẩn hóa để có năng lượng đơn vị
> Ay : biên độ nhận được của tín hiệu của user thứ k > bự e [-1,+1] : bit được truyền bởi user thứ k
> n(t) : nhiễu trắng phân bố Gauss với mật độ phổ công suất hai bên
là No/2
Tín hiệu ngõ ra của bộ lọc phối hợp (Matched Filter) thứ k có dang:
T
` », = [y()s,t)
K T T
= Ab, + A,B, [sy (0s, )ae + ơ [sợ (2)
a ñ jak a + 0 = Ab, + Ajbipy +o [s,»()w jak 9 K Vy = Ady + 4b Py +n 3) ek n= of (Onde T
Tương quan chéo giữa các tín hiệu trải phổ : ø; =< s,,s, >= fs; (Os, (t)dt 5
Giá trị của y trong biểu thức (3) bao gồm tổng của 3 thành phần:
> Thành phẩn 1: Là thông tin cần thu
a > Thanh phan 2 : Nhiéu đa truy cép (MAI : Multiple Access
Interference)
~ > Thành phần 3 : Nhiễu nền (Noise)
® Tổng quát hóa (3) dưới dạng ma trận, ta có :
y= RAb+n (4)
Trang 31
>
R ma trận KxK, là ma trận hệ số tương quan chéo chuẩn hóa có các
thành phần đường chéo bằng 1 và các thành phân (¡j) bằng tương quan
chéo pạ
y=lyn, - yx)" vectơ cột tín hiệu ngõ ra của băng Matched Eilter
b=[bi, , bx]Ï vectơ cột K bít truyền của K user
Asdiag{A1, ., Ax} Ma tran dung chéo (KxK), cdc giá trị trên đường
chéo chính là biên độ tín hiệu thu được của các user
n: vector ngẫu nhiên phân bố Gauss trung bình bằng khơng với ma trận
covariance bing: E[nn"] = o°R ge Ne 2
Tw day ching ta cé hai nhan xét chinh về hệ thống thông tin di động CDMA thông thường hiện tại như sau:
> Trong thực tế việc thiết kế một bộ mã hoàn tồn trực giao là khơng thể thực hiện được, chỉ có thể thiết kế bộ mã gần trực giao, do đó nhiễu đa truy cập luôn tổn tại trong hệ thống CDMA hiện tại Nhiễu đa truy cập là nhân tố chính làm giới hạn dung lượng và chất lượng của hệ thống CDMA hiện tại Trong hệ thống CDMA thông thường hiện tại, bộ tách sóng của mỗi người dùng thực hiện lấy hàm signQ của ngõ ra bộ lọc phối hợp tương ứng của người dùng đó, tức chỉ quan tâm đến tín hiệu của riêng mình mà không quan tâm đến
sự tổn tại của các người dùng khác, các tín hiệu của các người dùng khác lúc này được xem như là nhiễu Sự thành công của việc tách
sóng này phụ thuộc rất lớn vào hệ số tương quan chéo giữa các mã giả ngẫu nhiên Khi số lượng người dùng trong hệ thống tăng lên sẽ
làm giảm chất lượng của hệ thống, cụ thể là làm tăng mức nhiễu đa
truy cập lên, giảm tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR), dẫn đến tăng tốc độ lỗi bít Như vậy, để đảm bảo chất lượng của hệ thống thì số lượng người dùng trong hệ thống phải được giới hạn Hay nói một cách khác là nhiễu MAI gây ra giới hạn dung lượng của hệ thống
CDMA hiện tại
»> Một giới hạn khác trong hệ thống CDMA đó là vấn dé gần - xa Dù
cho trong hệ thống có số lượng người dùng không nhiều, nhưng nếu
Trang 32phức tạp của máy thu, chức năng điều khiển công suất này đã không cần thiết đối với các thế hệ thông tin di động trước đó
Như vậy vấn đề đặt ra đối với hệ thống hiện tại là làm thế nào để triệt
nhiễu MAI nhằm nâng cao dung lượng, chất lượng hệ thống và giảm bớt chức
năng điều khiển công suất trong máy thu 3.1.2 Hé Thống Bất Đồng Bộ
Mơ hình kênh CDMA bất đồng bộ là mơ hình thực tế của hệ thống thông tin đi động tế bào, trong đó các máy di động có thể truyền tín hiệu đến trạm gốc vào các thời điểm khác nhau với các thời gian trễ khác nhau Do đó tín hiệu thu được tại máy thu là tổng của các tín hiệu của các người dùng với các thời gian trễ œ khác nhau (hình 3-3)
User 1 + † † † cr mm > ' 1 T { { i User 2 ——† † † † L a 7 ‘ User 3 † + + † †
Hình 3-3 Mơ hình lệch bất đồng bộ của các người dùng
Không mất tính tổng quát, trong trường hợp bất đồng bộ dữ liệu của các người dùng giả sử được phát đi theo từng khung (Frame) có chiều dài là (2M+1) như sau:
b„[~M], b,[91 b,[M]
# Tín hiệu thu được tại máy thu có đạng:
K M
WO= >) YA d list iT — 1) + 2) 6)
k=l i=-M
Số bít phát trên mỗi khung (Frame) là 2M+1
® Tín hiệu ngõ ra của bộ lọc phối hợp (Matched Filter) thứ k có dạng:
yell] = A,B LE + Y1A,8, [8 + Mey + 94,5, flog
m 4 6)
+ VA,b liley + Ab, li Mog + mf
J>k
Pk
với mli]=ơ ee n(t)s,(t-iT —t, dt Œ
® Viết (6) dưới đạng ma trận:
Trang 331, néuj=k
trong đó: — Ra|Ú]=$ ø„,nếu j<k (9)
Øy, nếu j > k
0, nếu }>k
Rz„[1]= Øụ: nếu j <k ye
Hai hệ số tương quan chéo giữa từng cặp tín hiệu trải phổ phụ
thuộc vào độ lệch giữa các tín hiệu:
Nếu k < l thì ta có:
T £
Pult) = [s,0)s,Œ—)áf Put) = [ss,Œ+T—r)át
r 0
với z e [0,T] Chú ý rằng chỉ số đầu tiên của /a(2) biểu thị tín hiệu “bên trái” trong sự tương quan (hình 3-4) Độ lớn của khoảng lấy tích phân là z hay T-z tuỳ thuộc vào dấu của (l - k)
Sk Pax(t) aa() 31
Hình 3-4 Định nghĩa tương quan chéo bất đồng bộ (k < 1) ® Tổng qt hóa (8) đưới dạng ma trận, ta có :
y = RAub+n (10)
trong đó:
> b: vector cột gồm K(2M+1) phần tử
bụuy =b(ll, k=l Ấ, i=-M, ,M
> y: vector ngõ ra bộ lọc phối hợp K(M+1) x 1, có các phần tỬ Yk+iK
là ngõ ra của bộ lọc phối hợp thứ k áp dụng đối với tín hiệu trong khoảng thdi gian [{ HiT, +x+iT+T], là khoảng thời gian tương ứng với
bit b,[i]
> Am : ma trận đường chéo K@M+1) x K(2M+1) véi phân tử thứ k+iK
trên đường chéo bằng với Ax
> R: ma tran K(2M+1) x K(M+1), có thể được viết như là một hàm của các ma trận tương quan chéo K x K trong (9):
RỊ0 RI] 0 0 0
RỊ] RỊ0] RTI - 0 0
R=| 0 R[1] KRI0 -: 0 0 (11)
Trang 34> n: vector nhidu K(2M+1) x 1, có ma tran covariance 1a oR
Ở đây ta cũng có những nhận xét tương tự về tác động của nhiễu đa truy cập lên hệ thống bất đồng bộ
3.2 Mang Neural
3.2.1 M6 Hinh Mang Neural
Mơ hình mạng Neural tổng quát có đạng như sau :
Mạng Neural Network ˆ gồm các trọng số giữa các neuron So sánh Ngõ vào Ngõ ra Điều chỉnh trọng số
Hình 3-5: Mơ hình mạng Neural tổng quát
Mạng Neural có thể giải quyết nhiều vấn để phức tạp đối với con người, áp dụng trong nhiều lĩnh vực như nhận dạng, định dạng, phân loại, xử lý tín hiệu, hình ảnh v.v
Cấu trúc một Neuron:
Dưới đây là mơ hình một neuron với ngõ vào vô hướng p khơng có ngưỡng b (hình bên trái) và có ngưỡng b (hình bên phải) Ngõ vào một neuron có thể là đại lượng vô hướng hoặc có hướng, đại lượng này được nhân với trọng số tương ứng để đưa vào neuron, hoặc có thể cộng thêm ngưỡng (bias), thường bằng 1 Ngõ vào vô hướng p được nhân với trọng số vô hướng w tạo thành wp, đối số wp (hình bên trái) qua ham truyén ƒ cho kết quả đẫu ra là vô hướng a = ƒ(wp) Hình bên phải là neuron có ngưỡng b, giá trị b được cộng với wp rồi qua hàm truyền ƒ cho kết quả đầu ra là vô hướng a = wp+b) Ta có thể điều chỉnh những thông số của neuron như trọng số và ngưỡng (Ww và
b) để đạt được ngõ ra theo mong muốn, việc này được gọi là là “huấn luyện”
Trang 35Ngõ vào Neuron khơng có ngưỡng :Ngõ vào Neuron có ngưỡng
CNG ` ny p————*wl/| + rex} aro bì €CJ (7 Wy WL a=fwp) g=fÑ[wptb)
Neuron với Vector nhập
Một neuron được cho trên hình vẽ sau với vector nhap p = ÍPI, P2,
sư Pa ] trọng số W = wiu, Wlz, Wig, ngưỡng b và hàm truyền ƒ Tổng đối số và ngưỡng tạo ở ngõ ra n là
TL = WIIPI + W12/P2 † : WiR PR+b hay n= W*p +b
Ngõ vào Neuron:với vector nhập
Trang 36
Ngõ vào Neuron P ay “xi W ixl 1xR B 1xl f +] LY `———— _ a=f(Wptrb)
Hai hay nhiều neuron kết hợp thành một lớp neuron Một mạng neuron có thể chứa một hay nhiều lớp neuron
Mạng neuron một lớp:
Trong hình đưới mô tả mạng một lớp neuron với :
R : số phần tử của vectơ đầu vào
Š : số neuron trong lớp
a : vector ngõ ra của lớp neuron
Trang 37Ma trận trọng số W : Wi Ma Wir Wr, 21 W, 12 w la W= Mạ Ws Mu,
Mạng một lớp được vẽ gọn như sau :
Ngõ vào Lớp các neuron Mạng neuron nhiều lớp:
Ngõvào Lưpthứ nhất Lớp thứ hai Lớp thứ ba
NO NO N
al 7 a? a
Nosy fee a pers a ree 3,
Sixt ae] 1 S 2x1 1 +] Sẵx1
ven gu va yaa Sy
al-/1(m5bee”) 21-ƒ/2(LW2S1+b2) a3<ƒ3(LW32242+p3)
Trong mạng có nhiều lớp, mỗi lớp có một ma trận W, một ngưỡng bvà
một vectơ ngõ ra a Thông thường giá trị ra của một lớp là giá trị vào của lớp
tiếp theo Mỗi lớp trong mạng đảm nhiệm vai trò khác nhau, lớp cho kết quả ở đầu ra của mạng được gọi là lớp ngõ ra _ output layer, tất cả các lớp còn lại được gọi là lớp ẩn _ húđđen layers Mạng đa lớp có khả năng xử lý rất lớn Chẳng hạn như một mạng có hai lớp, lớp thứ nhất là sigmoid, lớp thứ hai là linear có thể được huấn luyện đến một hàm gần đúng với một số kết nối cố
định
Để tạo ra các mạng neural ta dùng các hàm trong Matlab như:
Newlin, newlind : tao mạng tuyến tính
Trang 38
Newff : tạo mạng BackPropagation Newelm: tao mang Elman
3.2.2 Ham Truyén
Có rất nhiều hàm truyền áp dụng trong Neural Networks, trong đó ba
hàm thường sử dung nhat 1a Hard Limit, Linear, Log-Sigmoid
Tổng quát với một hàm truyền có đầu vào là một hoặc một nhóm
vector thì đầu ra là: a=f(p*wtb) Với a : đầu ra p: đầu vào w : trọng số b: ngưỡng ƒ: hàm truyền
Vậy một ngõ vào với các hàm truyền khác nhau sẽ cho các kết quả khác
nhau Để có giải pháp tối ưu thì cần phải có kinh nghiệm sử dụng các ham
truyền hoặc phải tốn một khoảng thời gian để thử nghiệm hàm truyền
a=tansig(n) a=purelin(n)
Ham truyén Tan-Sigmoid Ham truyén Tuyén Tinh
a‘ L3 ———ềễễ—— TY ° 1 0 n a = logsigtn) a = HardLim(n)
Lag-Sigmoid Transfer Function 3.3.3 Huấn Luyện Mạng Neural
Mục đích của việc huấn luyện mạng là cập nhật, tính toán lại các vectơ trọng số và ngưỡng trong mạng sao cho mạng có thể mơ tả chính xác nhất
mối quan hệ giữa dữ liệu ngõ vào và ngõ ra Hàm huấn luyện thường được
ding 1a train
Trang 39
¢ Incremental training : trọng số và ngưỡng của mạng được cập nhập mỗi khi có dữ liệu vào mạng Kiểu này ứng dụng trong cả hai mạng tĩnh và động, tuy nhiên thường dùng trong mạng động nhiều hơn, như là những bộ lọc thích ứng
ø — Batch training : trọng số và ngưỡng của mạng chỉ được cập nhập sau khi tất cả dữ liệu đã vào mạng, dùng trong cả hai mang tĩnh và động
3.2.4 Mô Phỏng Mạng Neural
Sau khi mạng đã được huấn luyện xong, nó có thể được sử dụng để tìm
dữ liệu ngõ ra theo các dữ liệu mới ở ngõ vào Quá trình này gọi là mô phỏng
mạng Để mô phỏng mạng ta thường dùng hàm Sim Kết Luận
Đầu vào của một neuron gồm ngưỡng b và tổng các trọng số vào Ngõ ra của neuron phụ thuộc vào đẫu vào và hàm truyền
Neuron đơn rất ít sử dụng Tuy nhiên một vài neuron có thể kết hợp
thành một lớp hay nhiều lớp thì khả năng xử lý cao hon Van dé don giản có thể trình bày bằng một lớp đơn Tuy nhiên, nó khơng giải quyết được nhiéu
vấn đề phức tạp Mạng đa lớp feedforward có khả năng giải quyết lớn hơn
Cấu trúc một mạng có thể mơ tả bằng số lớp, số neuron trong một lớp,
hàm truyền của mỗi lớp và kết nối giữa các lớp Tùy thuộc vấn để mạng cẩn giải quyết mà có cấu trúc khác nhau
Nếu một ánh xạ tuyến tính cần mô tả nên sử đụng neuron tuyến tính
Tuy nhiên, mạng tuyến tính khơng thể thực hiện bất cứ tính tốn phí tuyến
nào Sử dung ham truyén phi tuyến để tạo cho mạng có khả năng thực hiện mối quan hệ phi tuyến giữa đầu vào và đâu ra Mạng có ngưỡng b có thể mơ tả mối quan hệ giữa đầu vào và đẩu ra dễ dàng hơn mạng không có ngưỡng b Ví dụ một neuron khơng có ngưỡng sẽ luôn tạo ra ngõ vào zero cho hầm truyền (khi tất cả ngõ vào neuron là zero) Tuy nhiên một neuron với ngưỡng có thể học để tạo ra một ngõ nhập cho bất kỳ hàm truyền nào trong cùng một
điều kiện bằng cách học tập những giá trị gân đúng của ngưỡng
Trang 403.3 Các Phương Pháp Tách Sóng Đa Truy Cập
Đề tài thực hiện được tất cả là 15 phương pháp sóng đa truy cập như Sau: L_—_———t Tối Ưu F TT —* 2.MLSE 1 Tách sóng thơng thường
Tuyến Tính 3 Giải Tương Quan
Jt dk MMSE
5 MMSE Thich Nghi
Nối Tiếp (SIC)
Hồi Tiếp Quyết Định (DF)
MMSE-DF , Conv-PIC 10 Dec-PIC 11 Dec-PIC Nhiều Tầng 12 MMSE-PIC Phi Tuyến +© œ xi Gœ —————ny 13 Mạng Tuyến Tính —————>| 14 Mạng BackFropagation
Neural Networks| 1s, Mạng Elman
3.3.1 Phương Pháp Tách Sóng Thơng Thường:
Bộ tách sóng thơng thường là phương pháp đơn giản nhất để phục hơi
tín hiệu CDMA đó bằng cách dùng nhóm bộ lọc phối hợp từng người dùng Hệ thống đồng bộ:
Từ mơ hình kênh CDMA K người dùng xác định theo công thức :
y)= 3) A,bis,(0 + ơn(f)
asl