Sử dụng kỹ thuật MC-CDMA để loại bỏ nhiễu đa người dùng (MUI) trong thông tin di động

Sử dụng kỹ thuật MC-CDMA để loại bỏ nhiễu đa người dùng (MUI) trong thông tin di động

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Đỗ Huy Khôi, thầy đã tận tình giúp

đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp Trong thời gian làm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích

mà còn học tập được tinh thần làm việc nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và công tác sau này

Sau cùng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã động viên, đóng góp ý kiến và giúp đỡ trong quá trình học tâp, nghiên cứu và hoàn thành đồ án

sinh viên thực hiệnNông Lệ Thủy

LỜI MỞ ĐẦU

1. Lời nói đầu

Công nghệ thông tin di động trong những năm qua đã phát triển rất mạnh mẽ cung cấp các loại hình dịch vụ đa dạng đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người

sử dụng Kể từ khi ra đời vào cuối năm 1940 cho đến nay thông tin di động đã phát triển qua nhiều thế hệ và đã tiến một bước dài trên con đường công nghệ

Trao đổi thông tin là nhu cầu thiết yếu trong xã hội hiện tại Các hệ thống thông tin di động ra đời tạo cho con người khả năng thông tin mọi lúc, mọi nơi Phát triển từ hệ thống thông tin di động tương tự (1G), các hệ thống thông tin di động số thế hệ 2 (2G) ra đời với mục tiêu chủ yếu là hổ trợ dịch vụ thoại và truyền

số liệu tốc độ thấp Hệ thống thông tin di động động 2G đánh dấu sự thành công của công nghệ GSM với hơn 70% thị phần thông ti di động trên toàn cầu hiện nay Trong tương lai, nhu cầu các dịch vụ số liệu sẽ ngày càng tăng và có khả năng vượt quá nhu cầu thông tin thoại Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G) ra đời nhằm đáp ứng các nhu cầu các dịch vụ số liệu tốc độ cao như: Điện thoại thấy hình, video streamming, hội nghị truyền hình, nhắn tin đa phương tiện (MMS)…Và chuẩn tương lai của các thiết bị không dây là hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G), cho phép truyền tải dữ liệu tốc độ tối đa trong điều kiện lý tưởng, từ ứng dụng cho phép tải và truyền hình ảnh động chất lượng cao đến ứng dụng trên các dịch vụ cao cấp: Video trực tiếp trên mạng, hội nghị truyền hình…

2 Lý do chọn đề tài

Hiện nay, Kỹ thuật MC – CDMA là một kỹ thuật rất mới đang được nghiên cứu mạnh mẽ trên toàn thế giới với khả năng truyền tốc độ cao, tính bền vững với fading chọn lọc tần số, sử dụng băng thông hiệu quả, tính bảo mật cao và giảm độ phức tạp của hệ thống do thừa hưởng tất cả những ưu điểm của CDMA và OFDM MC-CDMA là một cho hệ thống thông tin di động trong tương lai Chính vì vậy,

việc tìm hiểu về kỹ thuật MC-CDMA để loại bỏ nhiễu là cần thiết và có ý nghĩa

thực tế

Xuất phát từ những suy nghĩ trên, em đã quyết định chọn đề tài: “Sử dụng kỹ thuật MC-CDMA để loại bỏ nhiễu đa người dùng (MUI) trong thông tin di động”.

3. Nội dung

Trong đồ án này đề cập một cách tổng quan về kỹ thuật MC-CDMA và nêu lên được những ưu điểm, nhược điểm của kỹ thuật MC-CDMA Trình bày và phân tích ưu nhược điểm của từng phương pháp tách sóng đa người dùng Sau cùng đưa

ra phương pháp tối ưu nhất

2. Triệt can nhiễu MUI

Mô phỏng đồ thì BER của hệ thống MC-CDMA khi sử dụng các phương pháp tách sóng và phương pháp triệt nhiễu khác nhau

3. Tách sóng đa người dùng trong MC-CDMA

Phần này mô phỏng các phương pháp:MUP – ZF, MUP – MMSE, MUD – ZF, MUD – MMSE Phương pháp tách sóng đa người dùng mô phỏng đặc tính BER theo số user và Eb/No trong tuyến xuống và tuyến lên trong mô hình kênh truyền Jakes, Xiao

4. Hệ thống MC-CDMA: dạng sóng của máy thu và máy phát

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: NHIỄU ĐA NGƯỜI DÙNG MUI VÀ HỆ THỐNG CDMA

MC-1.1 Nhiễu đa người dùng (Multiple User Interference)

Là loại nhiễu đa người dùng do tín hiệu của các thuê bao khác đang cùng tham gia hoạt động trong hệ thống tác động lên tín hiệu của thuê bao đang xét Nhiễu này sinh ra khi thực hiện tương quan chéo giữa mã trải phổ đang xét và các

mã khác thì giá trị này không triệt tiêu

Hình 1.1 Nhiễu đa người dùng

Nhiễu đa truy cập xảy ra trong các hệ thống đa truy nhập:

• TDMA: Đa truy nhập phân chia theo thời gian

Trong TDMA là sự giao thoa của các tín hiệu ở khe thời gian này với khe thời gian khác do sự không hoàn toàn đồng bộ gây ra Người ta phải có khoảng bảo

vệ (guard time) để giảm xác suất người dùng bị giao thoa nhưng cũng đồng thời làm giảm hiệu suất sử dụng phổ

• FDMA: Đa truy nhập phân chia theo tần số

Các hiệu ứng Doppler làm dịch phổ tần số dẫn đến có sự giao thoa giữa các dải tần con Guard band để giảm xác suất giao thoa giữa các kênh kề nhau nhưng dẫn đến giảm hiệu suất sử dụng phổ

• CDMA: Đa truy nhập phân chia theo mã

CDMA là một ví dụ về kĩ thuật trải phổ Trong CDMA, tất cả mọi người sử dụng trong một tế bào cùng truyền/nhận thông tin một lúc và trên cùng một băng tần số Do vậy vấn đề nhiễu lẫn nhau giữa những người sử dụng trong cùng một tế bào, giữa những người sử dụng ở các tế bào cạnh nhau (do việc sử dụng lại tần số ở các tế bào cạnh nhau) là một vấn đề lớn nhất trong cách truy cập CDMA này

Để khắc phục vấn đề này, mỗi người sử dụng trong một tế bào sẽ được gán một mã (code) đặc biệt và không có hai người sử dụng nào trong cùng một tế bào có cùng một mã (có nghĩa là mỗi người có một mã riêng biệt) Máy thu sẽ căn cứ vào

mã của mỗi người sử dụng để khử bớt (không thể khử hết) nhiễu của những người

sử dụng khác trong cùng một tế bào và khôi phục tín hiệu của người đó Trong kỹ

thuật này có nhiễu trong tế bào (intra-cell interference) và nhiễu giữa các tế bào (inter-cell interference).

• DS CDMA: Đa truy nhập phân chia theo mã chuỗi trực tiếp

Theo những nghiên cứu gần đây, phương thức đa truy nhập phân chia theo

mã chuỗi trực tiếp DS-CDMA (Direct Sequence Code DivisionMultiplexing Access) dựa vào việc trải phổ dòng dữ liệu bằng cách sử dụng một mã trải phổ được

ấn định cho mỗi người sử dụng trong miền thời gian Khả năng giảm thiểu nhiễu đa người dùng MUI (Multiple User Interference) dựa vào tính tương quan chéo của mã trải phổ

Trong trường hợp truyền đa đường đòi hỏi rất khắt khe của viễn thông di động, khả năng phân biệt một tín hiệu thành phần từ nhiều thành phần khác trong tín hiệu thu tổng hợp được cung cấp bởi tính tự tương quan của mã trải phổ Máy thu RAKE có chứa nhiều bộ tương quan, mỗi bộ tương quan được nối với một đường dẫn có khả năng phân giảỉ khác nhau

Vì vậy hoạt động của hệ thống DS-CDMA sẽ phụ thuộc nhiều vào số lượng người sử dụng thực tế, đặc trưng của kênh và số lượng các nhánh được dùng trong máy thu RAKE Cũng vì lý do này mà dung lượng của hệ thống sẽ bị hạn chế do nhiễu nội (self-interference) và MUI mà nguyên nhân là sự chưa hoàn chỉnh của tính tự tương quan cũng như tính tương quan chéo của mã trải phổ

Điều này gây ra khó khăn cho hệ thống DS-CDMA trong việc sử dụng đầy

đủ năng lượng tín hiệu thu bị phân tán trong miền thời gian

Kết hợp các kỹ thuật trên đây ta có thể có các hệ thống khác nhau như: CDMA, FD-CDMA, SD-CDMA, MC-CDMA…

TD-• Hệ thống MC-CDMA

Ta sử dụng phương pháp trải phổ bằng các mã trực giao có tương quan chéo bằng 0 Để đạt được hiệu quả của các bộ mã trực giao này cần phải có sự đồng bộ giữa các tín hiệu của các thuê bao Điều này dễ dàng đạt được trong MC-CDMA đường xuống hoặc dùng các bộ triệt nhiễu MUI Các bộ triệt nhiễu rất hiệu quả cho đường lên Việc áp dụng cho đường xuống khó khăn hơn do mỗi thuê bao chỉ có thể biết một mã tích cực mà nó sử dụng

1.2 Hệ thống MC-CDMA

1.2.1. Khái niệm

MC-CDMA (MultiCarrier CDMA) là một hệ thống đa truy nhập mới dựa trên việc kết hợp giữa CDMA và OFDM Khác với CDMA trải phổ trong miền thời

gian thì MC-CDMA trải phổ trong miền tần số Công nghệ này sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM để phát tín hiệu trên tập sóng mang phụ trực giao.

Mỗi một chíp của kí hiệu trải phổ chuỗi trực tiếp được ánh xạ lên một sóng mang phụ riêng Do đó trong hệ thống MC-CDMA, các chíp của dữ liệu trãi phổ chuỗi trực tiếp được phát song song trên các sóng mang phụ khác nhau, thay vì phát tuần tự như trong hệ thống MC-CDMA Giả sử số user tích cực cùng một thời điểm trong hệ thống vô tuyến di động MC-CDMA là k

Hình 1.2 Nguyên tắc tạo tín hiệu MC-CDMA

Hình 1.2 cho thấy cách tạo một ký hiệu trải phổ đa sóng mang từ ký hiệu dữ liệu phức d(K) của user thứ K Tốc độ của các kí hiệu dữ liệu nối tiếp là 1/Td Không mất tính tổng quát, có thể mô tả hệ thống MC-CDMA với một ký hiệu dữ liệu đơn cho mỗi user, do đó chỉ số dùng chỉ số thứ tự của ký hiệu có thể bỏ đi

Ở máy phát, ký hiệu dữ liệu phức d(K) được nhân với mã trải phổ đặc trưng cho user thứ K :

c(k)=(c0(k), c1(k), ………, cL-1(k)T (1.1)Trong đó L=PG là chiều dài của mã trải phổ Tốc độ chíp của mã trải phổ nối tiếp( chưa qua bộ chuyển đổi nối tiếp-song song) là :

kí hiệu SL(K) lên L sóng mang phụ Trong trường hợp số sóng mang phụ Nc bằng với

chiều dài của mã trải phổ, thời gian của một ký tự OFDM, bao gồm cả khoảng dự phòng sẽ là :

Ts’= Tg+ LTc (1.4)Cũng trong trường hợp này, một kí hiệu trong mỗi user sẽ được phát đi trong một kí hiệu OFDM

Kỹ thuật MC-CDMA được chia thành 2 nhóm:

Khoảng cách

G

T N

P

Fs=

d C

G

T N

P

Fs≥Các thuật toán

dò tìm

MRC, EGC, ZF, cân bằng MMSE, IC, MLD

Bộ dò tương quan(Máy thu RAKE)

riêng biệt

Hiệu quả đối việc đồng bộ kênh đường xuống bằng cách sử dụng các mã trực giao

Được thiết kế đặc biệt để dùng trong kênh đường lên không đồng bộ

Ứng dụng Đồng bộ kênh đường

lên và đường xuống

Bất đồng bộ kênh đường lên và đường xuống

- Hệ thống MC-CDMA: Chuỗi tín hiệu ban đầu được trải phổ bằng mã trải phổ, sau đó mỗi chip của cùng một kí tự sẽ được điều chế trên mỗi sóng mang khác nhau MC-CDMA trải phổ trong miền tần số nên không bị giới hạn về khoảng tần

số yêu cầu trực giao Vì vậy, ở đường xuống, MC-CDMA thể hiện ưu điểm hơn MC-DS-CDMA

- Hệ thống MC-DS-CDMA : Chuỗi tín hiệu ban đầu sau khi được chuyển từ nối tiếp sang song song được trải phổ bằng mã trải phổ Hệ thống MC-DS-CDMA trải phổ trong miền thời gian Sau đó các chip của cùng một kí tự sẽ được điều chế trên một sóng mang

Sơ đồ hệ thống MC-CDMA:

Bảng 1.1: Những đặc trưng chính của MC-CDMA và MC-DS-CDMA

1.2.2. Tín hiệu tuyến xuống (downlink)

Ở tuyến xuống đồng bộ, các tín hiệu trải phổ của k user được cộng lại với nhau trước khi thực hiện OFDM (xem hình 4.2), kết quả cộng lại k user với nhau tạo ra tín hiệu trải phổ:

1 ( )

Là vector gồm ký hiệu phát của k user tích cực, còn C là ma trận mà cột thứ

k là mã trải phổ đặc trưng cho user thứ k:

C=( c(0), c(1),……, c(K-1)) (1.7)

Hình 1.3 Máy phát MC-CDMA tuyến xuống

Tín hiệu MC-CDMA tuyến xuống là kết quả của quá trình xử lý tín hiệu s bằng khối OFDM Giả sử rằng khoảng dự phòng là đủ dài, vector thu sau khi thực hiện biến đổi ngược OFDM và loại bỏ các khoảng tần số thừa sẽ được xác định bởi :

L

Với A là ma trận hệ thống được xác định bởi A=H.C (1.9)

1.2.3. Tín hiệu tuyến lên ( uplink)

Ở tuyến lên, tín hiệu MC_CDMA có được một cách trực tiếp sau khi xử lý chuỗi S(K) của user thứ k bằng khối OFDM Sau khi thực hiện quá trình biến đổi ngược OFDM và loại bỏ khoảng tần số thừa ở máy thu vì vector thu ứng với chuỗi phát ở S(K) sẽ là :

1 ( ) ( )

r − H s n R R R −

=

(1.10)

Trong đó hệ số H (k) bao gồm các hệ số của kênh truyền phụ ứng với user thứ

k Tuyến lên phải được đồng bộ để phương pháp OFDM đạt hiệu suất phổ cao nhất vector R này sẽ được đưa vào bộ phát hiện để ước lượng dữ liệu phát bằng phương pháp cứng hoặc mềm Ma trận hệ thống A của tuyến lên được định nghĩa bởi :

Máy phát MC-CDMA trải tín hiệu băng gốc trong miền tần số băng một mã trải cho truớc Ngoài ra, mỗi phần của ký tự tương ứng với một chip của mã trải được điều chế bằng một sóng mang phụ khác nhau Đối với truyền đa sóng mang, chúng ta cần đạt được fading không chọn lọc tần số trên mỗi sóng mang Vì thế, nếu tốc độ truyền của tín hiệu gốc đủ cao để trở thành đối tượng của fading chọn lọc tần số thì tín hiệu cần chuyển từ nối tiếp sang song song trước khi được trải trong miền tần số.Quá trình tạo ra tín hiệu MC-CDMA theo thứ tự sau :

Chuỗi dữ liệu ngõ vào có tốc độ bit là 1/Ts, được điều chế BPSK, tạo ra các ký tự phức ak.

Luồng thông tin này ak được chuyển thành P chuỗi dữ liệu song song (ak,0(i),

ak,1(i), , ak,P-1(i)), trong đó I ký hiệu cho chuỗi ký tự thứ I (mỗi khối gồm P ký tự).Mỗi ngõ ra của bộ biến đổi nối tiếp/song song được nhân với mã trải phổ của người dùng thứ k (dk(0), dk(1), dk(KMC-1))có chiều dài KMC để tạo ra tất cả N=P.KMC(tương ứng với tổng số sóng mang phụ) ký tự mới Mỗi ký hiệu (ký tự) mới này có dạng tương tự như một ký tự trong hệ thống OFDM (chương 3) Ví dụ xét nhánh song song thứ 0, mỗi ký tự OFDM bây giờ là Si,k=ak,0(i).dk(k) với k=0,1, , KMC-1

Hình 1.4 Máy phát MC –CDMA

Do sự tương tự giữa các ký tự trên mỗi nhánh con của hệ thống MC-CDMA và hệ thống OFDM nên việc điều chế sóng đa mang tại băng tần gốc có thể được thực hiện bằng phép biến đổi nghịch Fourier rời rạc (IDFT) Sau đó,tín hiệu OFDM từ P nhánh được tổng hợp với lại nhau

Khoảng dự phòng ∆(guard interval) được chèn vào dưới dạng tiền tố vòng (CP)

giữa các ký tự để tránh ISI do fading đa đường và cuối cùng tín hiệu được phát trên kênh truyền sau khi đổi tần lên RF

Tín hiệu phát băng gốc dạng phức như sau:

0 p

) iT t f ) p Pm ( 2 j ' s s

1 K 0 m

k p , k

' s '

M C

e ) iT t ( p ) m ( d ) i(

a

(1.13)

T’

∆ là khoảng cách tần số nhỏ nhất giữa hai sóng mang phụ.

β là hệ số mở băng thông kết hợp với chèn khoảng dự phòng (0≤β ≤ 1):

Tt,

s

(1.17) (P*KMC-1)/(T’

∑−

Với t và τ là thời gian và độ trễ, ai(t,) và i(t) tương ứng là biên độ thực và biên độ trễ quá của thành phần đa đường thứ i ở thời điểm t, pha 2 biễu diễn độ lệch pha do sự lan truyền trong không gian tự do của thành phần đa đường thứ i cộng với bất kì độ dịch pha bắt gặp trên đường truyền.

n(t) là nhiễu Gauss có giá trị trung bình bằng 0 và mật độ phổ công suất hai phía

N0/2

Bộ thu MC-CDMA yêu cầu việc tách sóng được thực hiện đồng bộ để thao tác giải trải phổ (despreading) thành công

Hình 1.5 Máy thu MC-CDMA

Hình (1.5) biễu diễn bộ thu MC-CDMA cho người sử dụng thứ k Quá trình tách sóng tại máy thu theo thứ tự sau:

Sau khi đổi tần xuống và khử khoảng dự phòng, các sóng mang phụ thứ m (m=0,1, ,KMC-1) tương ứng với dữ liệu thu là ak,p(i), đầu tiên được tách đồng bộ với DFT, ta thu được giá trị trên mỗi nhánh là yp(m)

Tiếp theo nhân yp(m) với độ lợi Gk(m) để kết hợp năng lượng tín hiệu rời rạc trong miền tần số, và biến quyết định là tổng của các thành phần băng gốc có trọng số:

y(m) là thành phần dải nền của tín hiệu nhận được sau khi đã chuyển đổi xuống.

nm(iTs) là nhiễu Gauss phức của sóng mang phụ thứ i tại thời điểm t=iTs

1.1.1 Kênh truyền

Kênh truyền fading Rayleigh chọn tần số biến đổi chậm là kênh truyền điển hình trong hệ thống MC-CDMA băng rộng Kênh truyền của hệ thống có băng thông rộng được chia thành N kênh băng hẹp mà mỗi kênh như vậy chỉ chịu tác động của fading phẳng (fading không có tính chọn lọc tần số), nghĩa là chỉ có một

hệ số độ lợi trên mỗi kênh phụ (hình 4.4) Vì mỗi kênh truyền phụ có độ lợi khác nhau nên khi xét đến kênh truyền của hệ thống thì nó là kênh truyền có tính chọn lọc tần số

Điều kiện để tính chọn lọc tần số của kênh truyền thể hiện trên toàn băng thông của tín hiệu phát và không thể hiện trên từng sóng mang phụ là:

∆f ≤Bc≤BW

Trong đó: Bc là băng thông liên kết của kênh truyền

∆f là tốc độ ký hiệu của dữ liệu phát.

BW là băng thông tổng của hệ thống

Băng thông liên kết (kết hợp) Bc là một đơn vị thống kê đo các dải tần số mà trong khoảng tần số này kênh truyền được coi là “phẳng” (kênh truyền cho qua các thành phần phổ có độ lợi xấp xỉ bằng nhau và có fading tuyến tính) Nói một cách khác, băng thông liên kết dải tần số mà trong đó khả năng tương quan biên độ của hai thành phần tần số rất lớn Hai tín hiệu sin có khoảng phân chia tần số lớn hơn Bc sẽ

bị kênh truyền gây ảnh hưởng khác nhau

Hình 1.6 Ảnh hưởng của kênh truyền fading có tính chọn lọc tần số

lên từng băng tần hẹp

Nếu hàm tương quan tần số lớn hơn 0,9 ta có:

Bc ≈ 50Sτ

1

(1.22)Nếu hàm tương quan tần số lớn hơn 0,5 ta có:

Bc ≈ 5Sτ

1

(1.23) Mỗi kênh truyền phụ có đáp ứng xung dạng như sau:

hi= αiejφi (1.24)

Trong đó: αi và φi lầ lượt là biên độ và pha của kênh truyền fading trên kênh

truyền phụ thứ i hay sóng mang thứ I; φi là biến ngẫu nhiên có phân bố đều trong

đoạn [0,2π ]

Các hệ số fading αicó phân bố Rayleigh tương quan nhau (không độc lập

thống kê) và thay đổi qua từng ký hiệu của dữ liệu phát

Đối với hệ thống MC-CDMA, để mỗi sóng mang phụ trải qua fading phẳng luôn thoả vì tốc độ bit cao, nghĩa là ∆f lớn, chuỗi bit vào sẽ được chuyển thành P nhánh song song Khi đó, tốc độ bit trên mỗi nhánh sẽ giảm đi P lần Hệ số tương quan giữa fading của sóng mang phụ thứ i và thứ j được cho bởi:

[ ]2

c j i

j

B/)ff

Để cải thiện thêm nữa độ hiệu quả của máy thu, kỹ thuật tách sóng đa người dùng được sử dụng Có các phương pháp triệt nhiễu như sau :

• Phương pháp triệt nhiễu nối tiếp (SIC)

Phương pháp triệt nhiễu nối tiếp SIC được thực hiện như sau: Giải điều chế cho một người dùng, tái tạo lại phần nhiễu đa truy cập của người dùng đó và loại trừ khỏi dạng sóng thu được Sau đó dạng sóng đã triệt bớt nhiễu này sẽ được dùng tách sóng cho người dùng kế tiếp Lặp lại quá trình xử lý trên cho đến khi tách sóng cho tất cả các người dùng

Nếu quyết định sai (có nghĩa là tách sóng cho người dùng không chính xác) thì sẽ tăng gấp đôi phần nhiễu đa truy cập của người dùng đó khi tách sóng cho

người dùng kế tiếp.Vì vậy thứ tự được giải điều chế có ảnh hưởng đến hiệu suất của phương pháp triệt nhiễu nối tiếp Thông thường, việc giải điều chế được sắp xếp theo thứ tự giảm dần công suất thu được và theo các bước sau:

Tính độ tin cậy (dùng EGC hoặc MMSE) cho tất cả các người dùng còn lại

Chọn một người dùng có độ tin cậy cao nhất và trừ khỏi thành phần tín hiệu của người dùng mong muốn

Lặp lại 2 bước trên cho đến khi chọn được người dùng mong muốn Ra quyết định cuối cùng cho người dùng mong muốn

Khi thưc hiện thực tế bộ triệt nhiễu nối tiếp ta quan tâm đến các đặc điểm sau:

Yêu cầu phải biết đến biên độ thu được Bất kỳ sai sót nào trong việc ước lượng biên độ thu được sẽ chuyển đổi trực tiếp thành nhiễu cho các quyết định tiếp theo Các người dùng yếu hơn người dùng quan tâm được bỏ đi Bộ triệt nhiễu nối tiếp không yêu cầu các phép tính số học đối với các tương quan chéo ngoài tích của chúng với biên độ thu được

Độ phức tạp trên bit là tuyến tính theo số lượng các người dùng

Thời gian trễ khi giải điều chế bằng bộ triệt nhiễu nối tiếp tăng tuyến tính theo số lượng người dùng Một khuyết điểm của triệt nhiễu nối tiếp là hiệu suất không đối xứng: các người dùng có cùng công suất được giải điều chế với độ tin cậy khác nhau

• Phương pháp triệt nhiễu song song (PIC)

Ngược với bộ triệt nhiễu nối tiếp là lần lượt giải điều chế cho các người dùng, sử dụng các bộ quyết định thử nghiệm từ tầng trước đó (các ngõ ra của bộ tách sóng bất kỳ) để ước lượng và loại trừ tất cả nhiễu MAI cho mỗi người dùng Quá trình xử

lý có thể lặp lại nhiều lần tạo nên bộ triệt nhiễu song song nhiều tầng, với hi vọng tăng độ tin cậy của các quyết định thử nghiệm khi ước lượng nhiễu đa truy cập.Đối với hệ thống MC-CDMA, độ hiệu quả của các giải thuật dựa trên PIC phụ thuộc mạnh vào chất lượng của việc ước lượng MAI với can nhiễu đa truy cập được khôi phục từ hệ số kênh truyền và ước lượng dữ liệu cho các người dùng Vì vậy hiệu quả của tầng đầu tiên (nhờ đó mà việc ước lượng dữ liệu đạt được) có quan hệ gần gũi với độ hiệu quả của máy thu PIC Do vậy, tín hiệu triệt nhiễu MAI chủ yếu

là ở tầng thứ nhất này, một số phương pháp dò tín hiệu người dùng được áp dụng trong tầng này.

Phương pháp triệt can nhiễu song song giả sử máy thu biết tất cả mã trải phổ của các người dùng, trạng thái kênh truyền đối với mỗi sóng mang phụ của mỗi người dùng và biết chính xác số người dùng trong hệ thống

Tuy nhiên, việc lựa chọn chúng giống nhau sẽ làm giảm độ phức tạp của máy thu Bởi vì độ hiệu quả của PIC phụ thuộc vào độ hiệu quả của tầng khởi đầu của máy thu nên việc nghiên cứu sự ảnh hưởng của tầng thứ nhất là thật sự rất cần thiết

1.2.6 Vấn đề dịch của tần số sóng mang trong hệ thống MC-CDMA

Hiệu quả của hệ thống MC-CDMA bị suy giảm nghiêm trọng theo dịch tần

số Có hai nguyên nhân chính gây ra dịch tần số:

Trải Doppler do thiết bị di động ở tốc độ cao

Sai lệch giữa bộ tạo dao động cho các sóng mang ở phía máy phát và ở phía máy thu

Các dịch tần số do sự đồng bộ không chính xác giữa bộ tạo dao động ở phía máy phát và máy thu như nhau đối với tất cả các sóng mang phụ Trái lại, các dịch tần số do hiệu ứng Doppler lại khác nhau đối với từng song mang phụ bởi vì nó là hàm theo tấn số Tuy nhiên, đối với các hệ thống thông tin di động hoạt động ở tần

số sóng mang điển hình 2 Ghz và chiếm một băng thông 1Mhz thì sai lệch tần số tối

đa giữa các sóng mang phụ do hiệu ứng Doppler là khoảng 0-5 Mhz Vì sai lệch này

là rất nhỏ (có thể bỏ qua) so với khoảng cách giữa các sóng mang phụ là khoảng 30 Khz nên chúng ta xem xét dịch tần số do trải Doppler là một hiện tượng có đặc tính giống nhau trên tất cả các sóng mang phụ Dịch tần số trong hệ thống MC-CDMA gây ra 2 ảnh hưởng nghiêm trọng:

Thứ nhất, nó làm suy giảm biên độ của tín hiệu mong muốn

Thứ hai, nó làm mất tính trực giao giữa các sóng mang phụ Điều này sẽ dẫn đến nhiễu liên sóng mang ICI

Để đơn giản cho việc ký hiệu, phần chứng minh sau chỉ tập trung vào một trong P ký tự mà mỗi người dùng phát đi bằng cách cho P=1 Khi đó, N=KMC và

T’

s=Tb (tốc độ bit của dữ liệu)

Xét tuyến xuống của hệ thống thông tin di động MC-CDMA có K người dùng đang hoạt động Đặc điểm của kênh truyền hướng xuống là tất cả các người dùng sẽ trải qua cùng một đặc tính kênh truyền (kênh truyền fading Rayleigh phẳng, nghĩa là kênh truyền có tính chọn lọc tần số trên toàn bộ băng thông của tín hiệu phát nhưng không có tính chọn lọc trên từng sóng mang phụ) và các người dùng này đồng bộ với nhau.

Tín hiệu cao tần s(t) cho ký tự thứ i phát từ trạm gốc là tổng của K tín hiệu băng gốc của các người dùng (tín hiệu của mỗi người dùng có dạng như phương trình (1.1) được đổi tần lên Dạng phức của tín hiệu s(t) là:

s(t) =

t t 2 j k

1 K

0 k

1 N

0 m k

' m

e)t(p)m(d)i(

fc là sóng mang cao tần

Khi hệ thống thoả điều kiện (1.9), mỗi sóng mang phụ của tất cả các người dùng sẽ trải qua kênh truyền có đáp ứng xung dạng (1.12) Tín hiệu nhận được tại thuê bao di động r(t) của ký tự thứ i có dạng:

r(t) = e a (i)d (m)p(t)e n(t)

t f 2 j k

1 K

0 k

1 N

0 m

k

m=α e φ .

Sau khi giải điều chế (cho sóng mang và cả sóng mang phụ) ta kết hợp tín hiệu trên mỗi nhánh tương ứng với sóng mang phụ, ta có biến quyết định cho bit dữ liệu thứ i của người dùng thứ 0:

D(i) =

dt ) t ( ) n ( G e

T

2 T

0

1 N 0 n

) t tf 2 ( j b

b

b

n m

−

(1.28)Trong đó: φn,f

n là ước lượng pha của tần số sóng mang phụ thứ n; fn=f’

n=n/Tb với f’

n

là ước lượng tần số sóng mang

α α

c+n/Tb) -(fc+m/Tb)]Tb (1.30)Gọi ∆là dịch tần số chuẩn hố:

khoảng cách giữa hai sóng mang liên tiếp

sự thực mang sóng

số tần offset

=

∆

= b

c c

T

f f

1

(1.31)Thì (1.30) được viết lại như sau:

(fn-fm)Tb=π(∆+n-m) (1.32)

Sử dụng (1.32), ta cĩ thể viết lại biểu thức:

∆ π

(

(1.33)Trong đĩ φ'n = φn − π ( n − m ) (1.34)

Thế (1.32) và (1.34) vào (1.29) ta cĩ thu được:

D(i) = ∑∑∑=− =− =− φ φ

−+

∆

∆πα

π

1 N

0 n

1 K

0 k

1 N

0 m

) ( j k k 0 m

mn

sine

)m(d)i(a)n(G

+AWGN = S + MAI + ICI1 + ICI2 + AWGN (1.35)Trong đó: S là tín hiệu mong muốn

MAI là nhiễu đa truy cập

ICI1 là nhiễu liên sóng mang do các chip trong cùng mã trải phổ của người dùng thứ 0

ICI2 là nhiễu liên sóng mang do các chip trong cùng mã trải phổ của người dùng thứ 0 và của K-1 người dùng khác

AWGN là nhiễu Gauss trắng cộng

Các số hạng trong biểu thức (1.35) được xác định như sau:

Các tín hiệu mong muốn S:

sin

(1.36)Nhiễu đa truy cập MAI:

Với k≠0 và n=m, biểu thức (1.35) được rút gọn thành:

MAI = ∑∑α

∆π

∆

π G (m)a (i)d (m)

sin

k k 0 m

(1.37)Nhiễu liên sóng mang do các chip trong cùng mã trải phổ của người dùng thứ 0 ICI1 được tìm bằng cách thay thế k=0 và m≠n vào (1.35):

− +

∆

α π

∆

0 m

1 N

1 k

) ( j 0

0 m

m n

1 ) m ( d ) n ( G )

i ( a

sin

(1.38)Nhiễu liên sóng mang do các chip trong mã trải phổ của người dùng thứ 0 và của K-

1 người dùng khác Nhiễu này được rút ra từ (1.35) với k≠0 và m≠n:

1 K

0 m

1 N

n m

0 k 0 m

mn

1)m(d)i(

a)n(G

sin

(1.39)AWGN

AWGN = ∑−

=

1 N 0 m

m

0( m ) n

G

(1.40) Dựa trên các phương trình từ phương trình (1.36) đến (1.40), ta rút ra nhận xét sau:

Tín hiệu mong muốn bị suy hao bởi một hệ số là hàm theo ∆.

Nhiễu đa truy cập cũng bị giảm đi theo ∆.

ICI1 và ICI2 không xuất hiện khi ∆=0 Các nhiễu này được xem là nhiễu cộng thêm vào nhiễu đa truy cập

Từ phương trình (1.37) cho thấy nhiễu đa truy cập trung bình đối với mỗi sóng mang phụ chỉ phụ thuộc vào tỷ số K/N Do đó, đối với hai hệ thống có cùng tỷ số K/N , nhiễu MAI trung bình của chúng đối với mỗi sóng mang là bằng nhau Tuy nhiên, không giống như nhiễu MAI, nhiễu ICI lại là hàm theo số sóng mang phụ và

số người dùng K Vì vậy, nếu tổng số sóng mang phụ của hai hệ thống khác nhau thì ICI của mỗi hệ thống sẽ khác nhau ngay cả nếu tỷ số K/N là giống nhau Tóm lại,

hệ thống MC-CDMA nào có nhiều sóng mang phụ hơn do dịch tấn số của sóng mang phụ ngay cả các hệ thống có cùng K/N

1.2.7 Giới hạn BER của hệ thống MC-CDMA

Giả sử bit phát là của người dùng thứ 0 là “-1” thì tỷ lệ lỗi BER là xác suất mà D(i) lớn hơn 0 hoặc tương đương với xác suất mà -S nhỏ hơn MAI+ICI1+ICI2+AWGN, nghĩa là: BER = p( -S< MAI+ICI1+ICI2+AWGN) (1.41)Nếu giả sử tất cả các số hạng MAI, ICI1, ICI2, AWGN trong biểu thức (1.41) có phân bố xấp xỉ phân bố Gauss thì BER đối với hệ thống sử dụng MRC là:

1

(1.42)Trong đó: erfc(.) là hàm sai số bổ phụ

∆π

−

−π

∆π+

∆

0 n

1 N

n i, 0

0 2 2

2

E

Ni

n

sinN

Ksin

N

K2

(1.43)Với Eb là năng lượng của một bit tin và được định nghĩa như sau:

2 m

Ngoài định nghĩa Eb/N0, một thông số khác cũng rất thường gặp trong việc đánh giá chất lượng của hệ thống là tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR:

SNR =

{ }

2

2 i

E.N

σ

α

(1.45) Với σ2 là công suất nhiễu của biến ngẫu nhiên Gauss trên mỗi nhánh của bộ

1erfc

21

(1.46) Biểu thức (1.46) thực ra là biểu thức (1.42) với một số thay đổi nhỏ ∆ = 0, K=1.

1.2.8.Phân loại MC-CDMA

Công nghệ MC-CDMA được chia thành 2 nhóm:

• Trải phổ trong miền thời gian MC-DS-CDMA( multicarrier CDMA) và MT-CDMA : Chuỗi tín hiệu ban đầu sau khi được chuyển từ nối tiếp sang song

song được trải phổ bằng mã trải phổ Sau đó các chip của cùng một kí tự sẽ được điều chế trên một sóng mang Để phân biệt MC-DS-CDMA và MT-CDMA, người ta dựa vào khoảng cách giữa các sóng mang phụ Nếu kí hiệu chu kỳ bit

dữ liệu là Tb và chu kỳ chip là Tc thì khoảng cách giữa các sóng mang phụ trong

hệ thống MC-DS-CDMA là 1/Tc còn trong hệ thống MT-CDMA là 1/Tb

Tín hiệu MC-DS-CDMA được tao bằng cách chuyển đổi nối tiếp sang song song các ký hiệu dữ liệu thành Nc chuỗi con và áp dụng kỹ thuật DS-CDMA trên mỗi chuỗi con riêng biệt Như vậy trong hệ thống MC-DS-CDMA mỗi ký hiệu được trải phổ trong phạm vi kênh phụ tương ứng, khác với hệ thống MC-CDMA và DS-CDMA, nó không sử dụng toàn bộ băng thông truyền( trong trường hợp Nc=1) Hệ thống MC-DS-CDMA với một sóng mang phụ sẽ trở thành

hệ thống DS_CDMA

MT-CDMA( multi-tone code division multiple access) là kỹ thuật kết hợp giữa OFDM và trải phổ DS-SS, sự kết hợp này cung cấp khả năng truyền dẫn tốc

độ cao và khả năng đa truy cập Hơn một kênh lựa chọn tần số, một tín hiệu CDMA liên quan đến nhiễu liên ký tự ( ISI), nhiễu liên sóng mang (ICI) và nhiễu

MT-đa truy cập (MAI)

Khoảng cách giữa các sóng mang phụ Δf và băng thông hệ thống B được tính theo công thức sau:

P F s s F

c c

s c

s F

P F s c

s F

R N N

N N R N T N

N f N

B

R N

N N

N N R N

N T N f

1

P F s c

• Trải phổ trong miền tần số MC-CDMA: Chuỗi tín hiệu ban đầu được trải

phổ bằng mã trải phổ, sau đó mỗi chip của cùng một kí tự sẽ được điều chế trên mỗi sóng mang khác nhau MC-CDMA trải phổ trong miền tần số nên không bị giới hạn về khoảng tần số yêu cầu trực giao Vì vậy, ở đường xuống, MC-CDMA thể hiện ưu điểm hơn MC-DS-CDMA

Khoảng cách giữa các sóng mang phụ Δf và băng thông hệ thống B được tính theo công thức sau:

s s F

P F s s F

s s

s F

P F s F

R N N

N N R N T N

N f N B

R N

N N R T N f

So sánh Δf và B của 2 hệ thống, ta nhận thấy:

B bằng nhau, phụ thuộc vào chiều dài mã trải phổ và tốc độ dữ liệu ban đầu

Δf khác nhau Đối với hệ thống MC-CDMA, Δf chính bằng tốc độ dữ liệu ban đầu Còn đối với hệ thống MC-DS-CDMA thì khoảng cách Δf phụ thuộc vào tốc độ dữ liệu ban đầu, hệ số của bộ S/P và chiều dài mã trải phổ

1.2.9. Ưu và nhược điểm của kỹ thuật MC-CDMA

• Ưu điểm của kỹ thuật MC-CDMA

- Hiệu quả sử dụng băng tần tốt

- Phân tập tần số hiệu quả

- Có khả năng chống lại ảnh hưởng của fading lựa chọn tần số.

- Giải quyết vấn đề nhiễu liên kí tự ISI gặp phải ở hệ thống có tốc độ dữ liệu cao trên các kênh đa đường bằng cách chia băng thông tín hiệu thành nhiều băng con có tốc độ thấp trực giao nhau

- Tín hiệu được truyền và nhận một cách dễ dàng bằng cách sử dụng thiết bị chuyển đổi FFT mà không làm tăng độ phức tạp của máy phát, máy thu

- Bảo mật

• Nhược điểm của kỹ thuật MC-CDMA

MC-CDMA tồn tại những nhược điểm của CDMA và OFDM:

- Khi xét hệ thống MC-CDMA, loại nhiễu đáng quan tâm nhất là nhiễu đa truy nhập MAI (Multiple Access Interference)

- Tỷ số đường bao công suất đỉnh trên công suất trung bình (PAPR) cao nên làm giảm hiệu quả của bộ khuếch đại công suất, dẫn đến hiệu suất không cao

- Nhạy với dịch tần số sóng mang

- Nhạy với nhiễu pha

1.2.10. Kết luận chương

Nhiễu đa người dùng MUI là loại nhiễu đa người dùng do tín hiệu của các thuê bao khác đang cùng tham gia hoạt động trong hệ thống tác động lên tín hiệu của thuê bao đang xét

MC-CDMA (MultiCarrier CDMA) là một hệ thống đa truy nhập dựa trên việc kết hợp giữa CDMA và OFDM, Nó mang theo cả những ưu điểm và khuyết điểm của 2 công nghệ truyền dẫn OFDM và đa truy nhập CDMA

Trong chương này giới thiệu tổng quan về hệ thống, cấu trúc máy phát, máy thu MC-CDMA Phân tích những ưu điểm và nhược điểm của kỹ thuật MC-CDMA, giới hạn BER cho hệ thống

Hiệu quả của hệ thống MC-CDMA bị suy giảm nghiêm trọng theo dịch tần số,vấn đề dịch tần số đối với hệ thống MC-CDMA gây ra hai ảnh hưởng nghiêm trọng: Thứ nhất, nó làm suy giảm biên độ của tín hiệu mong muốn Thứ hai, nó làm mất tính trực giao giữa các sóng mang phụ Điều này sẽ dẫn đến nhiễu liên sóng mang ICI

CHƯƠNG 2: CÁC KĨ THUẬT TÁCH SÓNG ĐA USER TRONG MC–

CDMA VÀ TRIỆU NHIỄU GIAO THOA

2.1.Sơ lược kỹ thuật tách sóng trong hệ thống MC - CDMA

Các kỹ thuật tách sóng trong hệ thống MC-CDMA được phân thành hai loại: tách sóng đơn user (SD – Single user detection) và tách sóng đa user (multiuser detection) Kỹ thuật SD dựa trên cơ sở phát hiện tín hiệu từ user mong muốn mà không quan tâm đến các thành phần giao thoa đa truy nhập Do đó, máy thu SD chỉ gồm bộ cân bằng một tap để bù lại méo và fading do kênh truyền phụ gây ra và sau đó là bộ giải trải phổ đặc trưng cho từng user Máy thu SD là máy thu không tối ưu Để nâng cao chất lượng thu, người ta dùng kỹ thuật MD Kỹ thuật này sử dụng những thông tin trước đó về các mã trải phổ của các thành phần giao thoa vào trong quá trình khôi phục Có thể phân các kỹ thuật MD thành hai

dạng: dạng triệt giao thoa (IC – Interference Cancellation) sử dụng nguyên tắc

là phát hiện các thông tin về giao thoa bằng phương pháp SD rồi loại bỏ các thành phần này khỏi tín hiệu thu; dạng phát hiện kết hợp (JD – Joint Detection) sử dụng nguyên lý xác suất cực đại và áp dụng lên toàn bộ tín hiệu thu Dạng này cho kết quả tối ưu nhưng độ phức tạp tăng theo hàm mũ với số user nên trong

thực tế chỉ dùng trong trường hợp số user là nhỏ

Detection)

Các bộ phát hiện đa user tối ưu sử dụng tiêu chuẩn xác suất hậu nghiệm tối

đa (MAP – Maximum A Posteriori) hoặc tiêu chuẩn khả năng cao nhất (ML - Maximum Likelihood).Có hai giải thuật ML chính là giải thuật ước lượng chuỗi

có khả năng cao nhất (MLSE – Maximum Likelihood Sequence Estimation), giải thuật này ước lượng toàn bộ chuỗi dữ liệu phát (d(0) ,d(1),…,d(K-1))T tối ưu; và giải thuật ước lượng theo ký hiệu có khả năng cao nhất MLSSE – Maximum Likelihood Symbol – by – Symbol Estimation) ước lượng từng ký hiệu phát d(k) các giải thuật này có thể mở rộng thành các giải thuật tương ứng nhưng theo tiêu chuẩn MMAAp nếu ta xét đến xác suất tiên nghiệm cảu các ký hiệu phát

Tập các véc tơ ký hiệu phát có thể xảy ra là dµ , với µ=0,…, MK – 1, trong

đó MK là số vecto phát có thể có, M là số giá trị có thể có của d(k)

Giải thuật MLSE tìm cách tối thiểu xác suất lỗi so với chuỗi phát, nói cách khác là cực đại xác suất có điều kiện P{dµ|r} (xác suất để dµ là vecto phát nếu vecto thu là r) ước lượng của chuỗi d theo giải thuật MLSE được xác định bởi:

MK vecto phát có thể:

2( , ) | d rµ r A d |µ 2

(2.2)

Chuỗi phát có khả năng cao nhất sẽ là:

Giải thuật MLSSE tìm cách tối thiểu hóa xác suất lỗi ký hiệu giữa ký hiệu thu với ký hiệu phát, nghĩa là cực đại xác suất có điều kiện P{d(k)

µ |r} ước lượng của d(k) theo giải thuật MLSSE là:

( )

( )arg maxk { |r}

( )

( )

2 2

Phương pháp cân bằng sẽ khử giao thoa giữa các tín hiệu (ISI) Bộ cân bằng trong máy thu có nhiệm vụ sửa lại dạng tín hiệu thu được cho giống tín hiệu trước khi truyền đi, để cải thiện tốc độ đường truyền (một yêu cầu quan trọng trong hệ thống thông tin di động) Đối với bộ cân bằng tuyến tính, ta có hai tiêu chuẩn để tìm các hệ số của bộ cân bằng:

• Tối thiểu hóa suy hao đỉnh

• Tối thiểu hóa trung bình bình phương sai số (MSE)

Cấn bằng khối tuyến tính là một phương pháp không tối ưu nhưng đơn giản

để phát hiện đa user, nó đòi hỏi thông tin về ma trận hệ thống A của máy thu Để có thông tin này, có thể dùng một trong hai chuẩn:

Phương pháp phát hiện kết hợp cùng bộ cần bằng khối tuyến tính cưỡng bức zero sẽ tạo ra vecto dữ liệu quyết định mềm sau đây:

v = (AH A)-1 AH .r = (v(0), v(1),…,v(K-1))T (2.6)trong đó (.)H biểu diễn chuyển vị Hermit của ma trận.

Bộ cần bằng khối tuyến tính MLSE cho ra vecto dữ liệu quyết định mềm như sau:

v = (AH A + σ2I)-1 AH .r = (v(0), v(1),…,v(K-1))T (2.7)các bộ cân bằng khối tuyến tính có thể kết hợp với phương pháp triệt nhiễu giao thoa (IC) để tạo thành các bộ cân bằng khối tuyến tính hồi tiếp quyết định

2.2.Triệt nhiễu giao thoa (IC – Interference Cancellation)

Nguyên tắc của phương pháp này là ước lượng các thành phần nhiễu giao thoa và loại khỏi tín hiệu thu trước khi phát hiện tín hiệu mong muốn phương pháp này cũng có khả năng loại bỏ các giao thoa trong cùng cell và giao thoa liên cell Tín hiệu dùng để ước lượng các thành phần giao thoa có thể lấy ở ngõ ra bộ phát hiện (mô hình IC “cứng”) hoặc ở ngõ ra của bộ giải mã hóa kênh (mô hình

“mềm”), trong đó mô hình sau cho chất lượng tốt hơn

Ước lượng giao thoa cứng – không có bộ giải mã hóa kênh

y

Hình 2.1 Mô hình triệt giao thoa cứng

Ước lượng giao thoa mềm có dùng bộ mã hóa kênh

Hình 2.2 Mô hình triệt giao thoa mềm

Hàm tanh(.) : hoạt động như là một yếu tố chọn lọc trong mảng, phạm vi và giới hạn của hàm bao gồm các giá trị phức, tất cả các góc tính bằng radian

Cả 2 mô hình đều được thực hiện qua nhiều lần lặp ta dùng chỉ số [j] để chỉ dẫn lặp thứ j, trong đó j = 0,1, …, Jit (Jit là tổng số lần lặp, [0] chỉ trạng thái đầu) phương pháp triệt giao thoa có thể thực hiện theo kỹ thuật triệt song song (PIC – Parallel IC) hoặc triệt liên tiếp (SIC – Successive IC) hoặc kết hợp cả hai kỹ thuật này

Cancellation)

Kỹ thuật PIC thực hiện tách sóng kết hợp triệt nhiễu MAI cho đồng thời tất cả các thuê bao Số lần tách sóng-triệt nhiễu trong hệ thống phụ thuộc vào độ phức tạp cho phép của hệ thống

Kỹ thuật này phát hiện và loại bỏ đồng thời toàn bộ các tín hiệu giao thoa trước khi phát hiện tín hiệu mong muốn đầu tiên, các ký hiệu của tất cả K user được ước lượng đồng thời bằng phương pháp phát hiện đơn user:

( )[j-1] ( )

0{c G (r- c ) }

Cancellation)

Kỹ thuật này phát hiện và loại bỏ các thành phần giao thoa theo thứ tự công suất của chúng Đầu tiên, thành phần giao thoa có công suất lớn nhất sẽ bị loại bỏ, rồi sau đó đến thành phần có công suất lớn thứ 2, Như vậy, ở bước lặp thứ j, ký hiệu ngõ ra sẽ là:

( )[j-1] ( ) ( )[j]k {c G( )*k ( )[j]k .(r- ( )g ( g c g )) }T

Trong đó g là thành phần giao thoa mạnh nhất trong lần lặp đang xét và j = 1,2,…,Jit Quá trình lặp kết thúc khi đạt được một tiêu chuẩn nào đó đã định sẵn kỹ thuật SIC thích hợp cho các hệ thống có sự giao động lớn về công suất giữa các thành phần giao thoa

Bộ triệt nhiễu nối tiếp có đặc điểm:

- Yêu cầu phải biết đến biên độ thu được

- Các user yếu hơn user cần xét được bỏ qua

- Ngược với các bộ tách sóng tuyến tính (không thích nghi), bộ triệt nhiễu nối tiếp không yêu cầu các phép tính số học đối với các tương quan chéo ngoài tích của chúng đối với biên độ thu được

- Độ phức tạp trên bit là tuyến tính theo số lượng user

Một khuyết điểm của bộ triệt nhiễu nối tiếp là hiệu suất không đối xứng : các user có cùng công suất được giải điều chế với độ tin cậy khác nhau

Như đã nói ở trên, mô hình triệt can nhiễu mềm đạt chất lượng cao hơn mô hình triệt can nhiễu cứng Đó là do mô hình này có sử dụng đến thông tin về độ tin cậy của quá trình phát hiện giao thoa trong quá trình quyết định ký hiệu ở ngõ ra bộ giải mã hóa kênh Ở đây ta xét thành phần giao thoa bởi user g với g ≠ k Giá trị

quyết định mềm đạt được sau quá trình phát hiện đơn user, và giải ánh xạ ký hiệu là

w(g)[j], đồng thời tương ứng với nó là vecto tỷ số LLR (log – likelihood ratio) l(g)[j] Ngược lại với bộ tách sóng SIC, kỹ thuật PIC thực hiện tách sóng kết hợp triệt nhiễu MAI cho đồng thời tất cả các thuê bao Số lần tách sóng-triệt nhiễu trong hệ thống phụ thuộc vào độ phức tạp cho phép của hệ thống

Sau bộ giải mã hóa kênh mềm, bên cạnh các bit được giải mã, ta còn có thông tin về độ tin cậy của quá trình phát hiện được biểu diễn bằng vector tỷ số LLR:

( )[j]

{b =+1|w } ln( )

, k=0, , L… b-1 (2.12)

Sự ước lượng LLR được thực hiện trên tất cả các giái trị quyết định của chuỗi w(g)[j] để giảm sai số, giá trị quyết định ngõ ra được lấy trung bình theo các giá trị của bit mã hóa b(g) vậy giá trị quyết định mềm ngõ ra sẽ là:

, 2

Trong hệ thống MC – CDMA, vector b(k) được truyền song song trên L sóng mang phụ, trong đó mỡi sóng mang phụ có thể bị ảnh hưởng một cách độc lập bởi fading của kênh truyền và nhiễu MAI Do đó, LLR cho hệ thống OFDM không thể

áp dụng cho hệ thống MC – CDMA

Trường hợp phát hiện khả năng cao nhất (Maximum Likelihood)

Tỷ số LLR trong hệ thống MC – CDMA dùng phương pháp phát hiện kết hợp dùng giải thuật MLSSE được cho bởi phương trình sau:

( ) ( )

k k

p r b

p r b

= +Γ=

Và được xác định cùng với quá trình ước lượng theo từng ký hiệu gọi tập hợp các vector phát dµ có thể có sao cho bit b(k) của user thứ k bằng +1 là D+(k), và tập các vector phát sao cho b(k) bằng -1 là D(k) LLR của hệ thống MC – CDMA dùng MLSSE là:

( ) ( )

2 , 2

2 , 2

k D

r d

r d

d d

Với hệ thống MC – CDMA dùng phương pháp phát hiện kết hợp với giải thuật MLSE, quá trình ước lượng chuỗi không tạo ra các thông tin về độ tin cậy của từng bit phát hiện được Tuy nhiên, có thể tính LLR theo công thức xấp xỉ sau đây:

2

1 ( ( , ) ( , ))

(2.18)Với ∆2(dµ + , r) và ∆2(dµ - , r) lần lượt là cực tiểu của bình phương khoàng cách Euclide giữa dµ và r sao cho b(k) bằng +1 và b(k) bằng -1

• Triệt nhiễu giao thoa

Với các máy thu MC – CDMA sử dụng phương pháp triệt giao thoa, LLR có thể được xác định cùng với quá trình phát hiện đơn user ở mỗi giai đoạn, trong đó kể từ giai đoạn thứ 2 trở đi, thành phần nhiễu MAI trong biểu thức của LLR có thể xem như bằng 0