Kỹ thuật trải phổ đa sóng mang MCCDMA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: KỸ THUẬT TRẢI PHỔ ĐA SÓNG MANG MC-CDMA SVTH: NGUYỄN SỸ HÀO LỚP: 49K ĐTVT GVHD: TS NGUYỄN THỊ QUỲNH HOA MSSV: 0851080313 NGHỆ AN, 01 -2013 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Số hiệu sinh viên: Ngành: Khoá: Giảng viên hướng dẫn:…………………………………………………………… Cán phản biện: Nội dung thiết kế tốt nghiệp: Nhận xét cán phản biện: Ngày tháng năm Cán phản biện ( Ký, ghi rõ họ tên ) ii MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU .v TÓM TẮT ĐỒ ÁN vi DANH MỤC BẢNG BIỂU .vii DANH MỤC HÌNH VẼ viii DAH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT xi CHƯƠNG I KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN 1.1 Các tượng ảnh hưởng đến chất lượng kênh truyền 1.2 Các dạng kênh truyền 1.2.1 Kênh truyền chọn lọc tần số kênh truyền không chọn lọc tần số 1.2.2 Kênh truyền chọn lọc thời gian kênh truyền không chọn lọc thời gian 1.3 Nhiễu xuyên ký tự ISI nhiễu đồng kênh ICI 1.3.1 Nhiễu xuyên ký tự ISI 1.3.2 Nhiễu đồng kênh ICI .3 CHƯƠNG II KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO MÃ .5 2.1 Kỹ thuật trải phổ 2.1.1 Trải phổ chuỗi trực tiếp DS/SS-BPSK 2.1.2 Chuỗi mã giả ngẫu nhiên PN 2.2 Công nghệ CDMA 10 2.2.1 Nguyên lý hoạt động CDMA .10 2.2.2 Vấn đề nhiễu gần xa hệ thống DS-CDMA 11 CHƯƠNG III GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO 12 3.1 Giới thiệu .12 3.2 Tính trực giao 12 3.2.1 Định nghĩa 12 3.2.2 Nguyên lý 13 3.3 Mô hình hệ thống truyền dẫn OFDM 14 3.3.1 Mô tả toán học tín hiệu OFDM 14 3.3.2 Sơ đồ hệ thống truyền dẫn OFDM 16 iii CHƯƠNG IV KỸ THUẬT TRẢI PHỔ ĐA SÓNG MANG (MC-CDMA) 22 4.1 Nguyên lý chung MC-CDMA .22 4.2 MC-CDMA 23 4.2.1 Cấu trúc tín hiệu 23 4.2.2 Tín hiệu hướng xuống 24 4.2.3 Tín hiệu hướng lên 25 4.2.4 Các kỹ thuật điều chế trải phổ MC-CDMA 26 4.2.5 Kỹ thuật tách tín hiệu 32 4.2.6 Tiền cân 38 4.2.7 Phân tích tính .43 4.3 MC-DS-CDMA 54 4.3.1 Cấu trúc tín hiệu 54 4.3.2 Tín hiệu đường xuống 56 4.3.3 Tín hiệu đường lên .57 4.3.4 Trải phổ 57 4.3.5 Các kỹ thuật tách 58 4.3.6 Phân tích đặc tính 58 4.4 So sánh MC-CDMA MC-DS-CDMA 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 KẾT LUẬN .64 iv LỜI GIỚI THIỆU Cụm từ trải phổ đa truy nhập MC-CDMA ngày biết tới nhiều Được mắt từ năm 1993 với ý tưởng kết hợp CDMA OFDM để tạo kỹ thuật với nhiều khả vượt trội so với nhiều kỹ thuật khác giới Hiện số lượng thiết bị số phát triển cách nhanh chóng, đòi hỏi phải có kỹ thuật thay kỹ thuật cũ không đáp ứng nhu cầu, MC-CDMA biết tới nhiều Là kỹ sư Điện tử viễn thông, xuất phát từ vấn đề em định lựa chọn đề tài “Kỹ thuật trải phổ đa sóng mang MC-CDMA” để nắm bắt hiểu rõ tính ưu việt MC-CDMA Nhằm tạo cho người định hướng tốt ứng dụng thực tiễn Nội dung đồ án bao gồm chương: Chương Giới thiệu sơ qua mô hình kênh vô tuyến, chương Đánh giá công nghệ CDMA, chương Nêu rõ đặc điểm OFDM, chương Phân tích rõ đặc tính MC-CDMA, phân loại, so sánh loại MC-CDMA MC-CDMA với kỹ thuật khác Do tầm hiểu biết hạn chế thời gian nghiên cứu nhiều hạn chế, đề tài không tránh khỏi sai sót Em mong nhận góp ý từ quý thầy cô bạn bè nội dung đề tài Em xin cám ơn cô giáo Nguyễn Thị Quỳnh Hoa người trực tiếp hướng dẫn tận tình, giúp em thực hoàn thành đồ án cách suôn sẻ nhất! Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Điện tử viễn thông trường Đại học Vinh giảng dạy em suốt năm học qua, cung cấp cho em lượng kiến thức không nhỏ để hoàn thành đồ án này! Vinh, ngày tháng 01 năm 2013 Sinh viên thực Nguyễn Sỹ Hào v TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án trình bày kỹ thuật trải phổ đa sóng mang (MC-CDMA) kỹ thuật kết hợp ưu điểm hai kỹ thuật ghép kênh theo tần số trực giao OFDM đa truy nhập phân chia theo mã CDMA Kỹ thuật MC-CDMA có khả truyền liệu tốc độ cao, tính bền vững với fading chọn lọc tần số, sử dụng băng thông hiệu quả, tính bảo mật cao giảm độ phức tạp hệ thống.Những vấn đề trình bày đồ án bao gồm kênh truyền vô tuyến, OFDM CDMA để làm tiền để phân tích, so sánh đánh giá ưu nhược điểm so với kỹ thuật MC-CDMA Ngoài hai kỹ thuật MC-CDMA MC-CDMA MC-DS-CDMA trình bày so sánh cách chi tiết ABSTRACT This project presents a spread spectrum technique multi-carrier (MC-CDMA) is a technique combining the advantages of the two techniques by multiplexing orthogonal frequency division multiple access OFDM and CDMA code MCCDMA technique capable of high-speed data transmission, sustainability with frequency selective fading, efficient bandwidth utilization, high security and reduce the complexity of the system thong.Nhung matters set shown in the scheme include radio channels, OFDM and CDMA to make money for the analysis, comparison and evaluation of the technical advantages and disadvantages compared with MCCDMA There are two techniques in MC-CDMA is MC-CDMA and MC-DSCDMA is also presented and compared in detail vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 4.1 Các giới hạn PAPR tín hiệu MC-CDMA đường lên 29 Bảng 4.2 Các thông số hệ thống MC-CDMA 44 Bảng 4.3 Các thông số hệ thống MC-CDMA TDD đường lên với tiền cân 52 Bảng 4.4 So sánh đặc trưng MC-CDMA MC-DS-CDMA .62 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Hiệu ứng đa đường vii Hình 1.2 Kênh truyền chọn lọc tần số Hình 1.3 Kênh truyền không chọn lọc tần số .2 Hình 2.1 Trải phổ DS/SS - BPSK Hình 2.2 Dạng sóng tín hiệu DS/SS Hình 2.3 Quá trình giải trải phổ DS/SS – BPSK .7 Hình 2.4 Phổ sóng mang điều chế trải phổ không trải phổ hệ .10 Hình 2.5 Hàm tương quan chuỗi PN 12 Hình 2.6 Hệ thống đa truy nhập phân chia theo mã với 10 thuê bao di động 11 Hình 3.1 Hình dạn phổ tín hiệu OFDM băng tần sở năm sóng mang, hiệu phổ tần OFDM so với FDM 14 Hình 3.2 Phổ tổng hợp tín hiệu OFDM băng tần sở với năm sóng mang 14 Hình 3.3 Sơ đồ khối hệ thống truyền dẫn OFDM 16 Hình 3.4 Tín hiệu phát 16-QAM sử dụng mã hóa Gray, tín hiệu 16-QAM truyền qua kênh vô tuyến, SNR=18dB 18 Hình 3.5 Tầng IFFT tạo tín hiệu OFDM 18 Hình 3.6 Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng tần sở sử dụng kỹ thuật tương tự .19 Hình 3.7 Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng tần sở sử dụng kỹ thuật số .19 Hình 3.8 Dạng sóng tín hiệu OFDM miền thời gian 20 Hình 3.9 Tín hiệu OFDM dịch DC 21 Hình 4.1: Sơ đồ khối mô hình hệ thống MC-CDMA 22 Hình 4.2 Tạo tín hiệu MC-CDMA .24 Hình 4.3 Bộ phát MC-CDMA hướng xuống 25 Hình 4.4 Trải phổ chiều hai chiều 31 Hình 4.5 Biểu đồ quay pha dãy trải phổ Hadamard 32 Hình 4.6 Bộ thu MC-CDMA thuê bao 33 Hình 4.7 Tách đơn người dùng MC-CDMA 34 Hình 4.8 Bộ phát OFDM MC-CDMA có tiền cân 38 Hình 4.9 Mã hóa giải mã kênh hệ thống MC-CDMA 42 viii Hình 4.10 Quan hệ BER SNR hệ thống MC-CDMA với cáckỹ thuật tách đa người dùng khác nhau; không mã hóa FEC, QPSK, fading Rayleigh 45 Hình 4.11 Quan hệ BER SNR hệ thống MC-CDMA với kỹ thuật tách đơn người dùng khác nhau; không mã hóa FEC, QPSK, fading Rayleigh .46 Hình 4.12 Quan hệ BER SNR hệ thống MC-CDMA với kỹ thuật tách đơn người dùng khác nhau; mã hóa kênh R= #, QPSK, fading Rayleigh .47 Hình 4.13 Quan hệ BER SNR hệ thống MC-CDMA với kỹ thuật tách đa người dùng khác nhau; hệ thống đủ tải, mã hóa kênh tốc độ R= 1/2, QPSK, fading Rayleigh 48 Hình 4.14 Quan hệ BER SNR hệ thống MC-CDMA với kỹ thuật ánh xạ khác nhau; hệ thống đủ tải, mã hóa kênh tốc độ R= 2/3, fading Rayleigh 49 Hình 4.15 Quan hệ hiệu sử dụng phổ MC-CDMA OFDM; hệ thống đủ tải, fading Rayleigh, BER = 10-4 50 Hình 4.16 Quan hệ BER với SNR cho hệ thống MC-CDMA đường lên; MRC, không mã hóa FEC, QPSK, L=8, fading Rayleigh .51 Hình 4.17 Quan hệ BER với SNR cho hệ thống MC-CDMA với kỹ thuật tiền cân khác đường lên; đủ tải, không mã FEC 52 Hình 4.18 Quan hệ BER với SNR cho hệ thống MC-CDMA với kỹ thuật tiền cân có điều khiển độ dài khung khác đường lên; đủ tải, không mã FEC 53 Hình 4.19 Quan hệ BER với SNR cho hệ thống MC-CDMA với kỹ thuật tiền cân có điều khiển tải hệ thống khác đường lên; độ dài khung 200 ký hiệu OFDM, không mã FEC 54 Hình 4.20 Bộ phát MC-DS-CDMA 55 Hình 4.21 Bộ tách tương quan MC-DS-CDMA 59 Hình 4.22 Quan hệ BER với SNR hệ thống MC-DS-CDMA với mã trải phổ khác kỹ thuật tách khác nhau; đường lên đồng bộ, K= người dùng, QPSK, fading COST 207 RA 60 Hình 4.23 Quan hệ BER với SNR cho hệ thống MC-DS-CDMA với tải khác nhau; đường lên đồng bộ, mã Walsh-Hadamard, MRC, QPSK, fading COST 207 RA .61 ix Hình 4.24 Quan hệ BER với SNR cho hệ thống MC-DS-CDMA với tải mã trải phổ khác đường lên không đồng bộ, MRC, QPSK, fading COST 207 RA .62 DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT x Hình 4.15 Quan hệ hiệu sử dụng phổ MC-CDMA OFDM; hệ thống đủ tải, fading Rayleigh, BER = 10-4 4.2.7.3 Đường lên đồng Các thông số dùng đường lên đồng giống đường xuống trình bày phần trước Các mã trải phổ trực giao vượt trội so với loại mã khác mã Gold đường lên đồng hệ thống MC-CDMA Đây lý để mã Walsh-Hadamard chọn đường lên Mỗi người dùng có kênh pha-đinh Rayleigh không tương quan Vì tính trực giao mã trải phổ tái nhiên thu, MRC kỹ thuật tách tối ưu đơn người dùng đường lên Đặc tính hệ thống MC-CDMẠ với tải khác MRC đường lên đóng biểu diễn hình 4.16 Ta quan sát thấy có suy giảm trực giao tín hiệu người đùng đường lên nên có số lượng trung bình người dùng tích cực xử lý với tách đơn người dùng Đặc tính hệ thống MC-CDMA đường lên đồng cải thiện rõ rệt cách áp dụng kỹ thuật tách đa người dùng Các nguyên tắc 64 khác nghiên cứu công trình liệt kê phần tham khảo Ở đường lên, đặc tính MLSE MLSSE xấp xỉ gần với giới hạn đơn người dùng (đường cong người dùng hình 4.17) mã Walsh-Hadamard không xếp chồng trực giao tận dụng tối đa phân tập Suy giảm đặc tính hệ thống MC-CDMA đủ tải với MLSEIMLSSE so với giới hạn đơn người dùng khoảng dB SNR Thêm vào đó, kỹ thuật tách đơn người dùng cận tối ưu nghiên cứu cho hệ thống MC-CDMA đường lên, dẫn đến việc giảm độ phức tạp thu Hình 4.16 Quan hệ BER với SNR cho hệ thống MC-CDMA đường lên; MRC, không mã hóa FEC, QPSK, L=8, fading Rayleigh Để có ưu điểm MC-CDMA với sự.phân chia người dùng gần trực giao an ten bộ: thu, ta áp dụng kỹ thuật tiền cân Các thông số hệ thống MC-CDMA TDD trình bày bảng 4.3 Hình 4.22 biểu diễn quan hệ BER với SNR cho hệ thống MC-CDMA với kỹ thuật tiền cân khác Hệ thống đủ tải 65 Bảng 4.3 Các thông số hệ thống MC-CDMA TDD đường lên với tiền cân Tham số Băng thông Tần số sóng mang Số sóng mang phụ Mã trải phổ Mã trải phổ độ dài L Ánh xạ ký tự Mã hóa FEC Kênh vô tuyến di động Giá trị/ Đặc tính 20 MHz 5.2 GHz 256 Walsh- Hadamard 16 QPSK Không Tần max Dopple 26 Hz Kênh fading nhà với Hình 4.17 Quan hệ BER với SNR cho hệ thống MC-CDMA với kỹ thuật tiền cân khác đường lên; đủ tải, không mã FEC Ta quan sát thấy rằng, với tiền cân bằng, hệ thống MC-CDMA đủ tải đạt kết hứa hẹn đường lên Tiền cân qua MMSE tiền cân có điều khiển với ngưỡng a th = 0,175 vượt trội so với kỹ thuật tiền cân khác 66 Khi giả thiết thông tin kênh hướng lên tiền cân không xuất phần đầu khung truyền dẫn, đặc tính hệ thống suy giảm tăng chu kỳ khung thay đối mặt thời gian kênh Thông thường, phần đầu khung, một.kênh hồi tiếp cung cấp cho phát thông tin trạng thái kênh yêu cầu Tầm quan trọng việc lựa chọn chu kỳ khung thích hợp chỗ chỗ phải nhỏ thời gian kết hợp kênh ảnh hưởng độ dài khung với hệ thống MC-CDMA với tiền cân có điều khiển minh hoạ hình 4.18 Tần số Đốp-le 26 GHz chu kỳ ký hiệu OFDM 13,6 #s Hình 4.18 Quan hệ BER với SNR cho hệ thống MC-CDMA với kỹ thuật tiền cân có điều khiển độ dài khung khác đường lên; đủ tải, không mã FEC Trong hình 4.19, đặc tính hệ thống MC-CDMA với tiền cân có điều khiển hệ số kênh cập nhật bất đầu khung OFDM cho tải khác Khung OFDM bao gồm 200 ký hiệu OFDM 67 Hình 4.19 Quan hệ BER với SNR cho hệ thống MC-CDMA với kỹ thuật tiền cân có điều khiển tải hệ thống khác đường lên; độ dài khung 200 ký hiệu OFDM, không mã FEC 4.3 MC-DS-CDMA 4.3.1 Cấu trúc tín hiệu Tín hiệu MC-DS-CDMA tạo biến đổi ký hiệu liệu từ nối tiếp sang song song thành Nc dòng ký hiệu áp dụng DS-CDMA dòng ký hiệu Như vậy, với MC-DS-CDMA, ký hiệu liệu trải băng tần kênh nó, tương phản với MC-CDMA DS-CDMA không toàn băng tần truyền dẫn với N c>1 Hệ thống MC-DS-CDMA với sóng mang đồng với hệ thống DS-CDMA đơn sóng mang Các hệ thống MCDS-CDMA phân biệt hệ thống kênh băng hẹp fading kênh xuất phẳng hệ thống với kênh băng rộng fading chọn lọc tần số kênh Fading toàn băng tần truyền dẫn chọn lọc tần số hai trường hợp Độ 68 phức tạp thu với fading phẳng kênh so sánh với thu hệ thống MC-CDMA, OFDM áp dụng cho điều chế đa sóng mang Khi fading kênh chọn lọc tần số ISI xảy ra, áp dụng nhiều tách phức tạp MC-DS-CDMA đặc biệt quan tâm cho đường lên hệ thống thông tin di động, có quan hệ gần với hệ thống DS-CDMA đơn sóng mang không đồng Mặt khác, đồng người dùng tránh được, thế, hiệu sử dụng phố bị giảm tính không đồng Hình 4.20 biểu diễn trình hình thành tín hiệu MC-DS-CDMA Tốc độ ký hiệu liệu 1/Td Dãy ký hiệu liệu phức , n = 0,…, Nc – người dùng k biến đổi nối tiếp sang song song thành Nc dòng liệu, tốc độ ký hiệu liệu dòng liệu trở thành 1/ (N cTd) Trong dòng liệu con, ký hiệu liệu trải với mã trải phổ địnhchiều dài L L −1 c(k ) (t) = ∑ c1(k ) pTc (t − lTs ) (4.70) l=0 Hình 4.20 Bộ phát MC-DS-CDMA Dạng xung chip cho Để mô tả tín hiệu MC-DS-CDMA, ta dùng cách biểu diễn thời gian liên tục, MC-DS-CDMA quan tâm cho đường lên không đồng Ở đây, kỹ thuật OFDM không thiết phải lựa chọn 69 thực phương thức điều chế đa sóng mang Chu kỳ chip dòng liệu là: Tc = Ts = N cTc L (7.71) Với MC-DS-CDMA, chu kỳ ký hiệu trải L ký hiệu đa sóng mang, ký hiệu có chu kỳ Ts Dãy giá trị phức nhận sau trải phổ x (k) (t) = N c −1 ∑d n =0 (k ) n t c(k ) (t)e j2 πfn , ≤ t ≤ LTs (4.72) Tần số sóng mang thứ n là: (4.73) Trong Sự lựa chọn phụ thuộc vào dạng chíp chọn chọnsao cho Nc sóng mang phụ tách rời Trong trường hợp OFDM, = có dạng xungvuông Khoảng cách sóng mang phụ trường hợp đặc biệt hệ thốngMC-DS-CDMA Khoảng cách chặt sóng mang phụ cho phép đùng mã trải phổ dàihơn để giảm giao thoa đa truy nhập tốt Tuy nhiên, phổ tín hiệu sóng mang phụ lạichồng gây ICI Trường hợp đặc biệt MC-DS-CDMA gọi CDMA đa âm (multitoneCDMA MT-CDMA) Tín hiệu MT-CDMA tạo cách điều chế khối Nc ký hiệu liệu N c sóng mang phụ áp dụng OFDM trước trải phổ tín hiệu kết với mã có chiều dài N cL L chiều dài mã trải phổ hệ thống MC-DS-CDMA truyền thống Vì băngtần hệ thống MT-CDMA tăng Nc lần, kênh rộng yêu cầu thu phức tạp 4.3.2 Tín hiệu đường xuống Trong đường xuống đồng bộ, tín hiệu K người dùng phát chồng thu Tín hiệu MC-DS-CDMA phát là: K −1 x(t ) = ∑ x ( k ) (t ) (4.74) k =0 70 Tín hiệu nhận trạm thu là: (4.75) Vì đường xuống đồng bộ, ISI ICI tránh cách chọn khoảng bảo vệ thích hợp Thêm vào đó, kênh băng hẹp đạt hệ thống, ta có.thể tận đụng ưu điểm OFDM để thực hệ thống MCDS-CDMA độ phức tạp thấp 4.3.3 Tín hiệu đường lên Ở đường lên, tín hiệu MC-DS-CDMA phát người dùng k Kênh đầu gắnvới người dùng k xác định bàng tích chập xung kênh với đáp ứng Tức là: (4.76) Tín hiệu nhận tất K người dùng trạm gốc bao gồm nhiễu cộng nói là: K −1 y (t ) = ∑ y ( k ) (t − τ ( k ) ) + n(t ) (4.77) k =0 Trễ người sử dụng liên quan đến tín hiệu thứ đến ô (k) Nếu tất người dùnglà đồng bộ, ô(k) = cho tất người dùng Khi kênh xem băng hẹp, tức băng tần kênh nhỏ băng tần kết hợp (Af)c, fading kênh không chọn lọc tần số kỹ thuật tách độ phức tạp thấp so vớikênh băng rộng thực Các kênh băng hẹp đạt cách chọn sốlượng sóng mang phụ dù lớn liên quan đến băng tần B Số lượng sóng mang phụ ướclượng là: Băng tần truyền dẫn tổng cộng B ômax trễ lớn kênh thông tin di động 4.3.4 Trải phổ Vì MC-DS-CDMA quan tâm cho đường lên không đồng bộ, mã trải phổ PNhoặc mã Gold quan tâm trường hợp Như với hệ thống 71 đơn sóngmang DS-CDMA không đồng bộ, tính chất tự tương quan tương quan chéo yêu cầu.Trong trường hợp đường lên đồng bộ, mã trực giao thích hợp 4.3.5 Các kỹ thuật tách Các hệ thống MC-DS-CDMA với kênh băng rộng phân chia thành Nchệthống DS-CDMA băng rộng Như vậy, kỹ thuật tách đơn người dùng đa người dùng cho DS-CDMA áp dụng dòng liệu MC-DS-CDMA áp dụng cho đường lên không đồng Bộ tách đơn ngườidùng cho MC-DS-CDMA với kênh băng hẹp thực tương quan mã trải phổtrên kênh Hình 4.21 biểu diễn tách đơn người dùng với Nc tương quan Các hệ thống MC-DS-CDMA phát ký hiệu liệu trải phổ song song p, sóng mang phụ để đạt khuếch đại phân tập Tuy nhiên, làm giảm hiệu phổ hệ thốngxuống với hệ số p Trong thu liệu tách p kênh kết hợp với EGC MRC Trong trường hợp truyền dẫn đường lên đường xuống đồng với kênh băng hẹp, kỹ thuật tách trình bày 4.2.5 cho MC-CDMA áp dụng cho MC-DS-CDMA 4.3.6 Phân tích đặc tính Trong phần ta phân tích đặc tính BER hệ thống MC-DS-CDMA đường lên đồngbộ không đồng Băng tần truyền dẫn giả thiết MHZ tần số sóng mang GHZ So sánh với thông số hệ thống MC-CDMA, mã trải phổ dài có chiều dài L = 31 vớicác mã Gold L = 32 với mã WalshHadamard chọn cho hệ thống MC-DS-CDMA trải phổ thực miền thời gian Số lượng sóng mang phụ đồng chiều dài mã trải phổ, tức Nc = L Ánh xạ ký hiệu QPSK chọn Không áp dụng mã hoá sửa lỗi FEC Các kênh thông tin động người dùng mô hình hoá mô hình kênh RA (rural area) COST 207 Đốp-le tần số 1,15 kHz (250 km/h) Dopper tần số cao ưu điểm hệ thống MC-DS-CDMA hệ thống có phân tập thời gian lớn 72 Hình 4.21 Bộ tách tương quan MC-DS-CDMA 4.3.6.1 Đường lên đồng Hình 4.22 biểu diễn quan hệ BER với SNR hệ thống MC-DS-CDMA với mã trảiphổ khác kỹ thuật tách khác Số người dùng tích cực Ta quan sátthấy, mã Walsh-Hadamard vượt trội so với mã Gold đường lên đồng Thêm vào đókỹ thuật tách đơn người dùng MRC vượt trội cân MMSE Tất đường cong rõnền sai lệch cao giao thoa đa truy nhập 73 Hình 4.22 Quan hệ BER với SNR hệ thống MC-DS-CDMA với mã trải phổ khác kỹ thuật tách khác nhau; đường lên đồng bộ, K= người dùng, QPSK, fading COST 207 RA Để vượt qua giới hạn với kỹ thuật tách đơn người dùng đường lên, ta phải áp ứngcác kỹ thuật tách đa người dùng phức tạp cho hệ thống MC-DS-CDMA 4.3.6.2 Đường lên không đồng Đặc tính BER hệ thống MC-DS-CDMA không đồng đường lên dược biểu diễn trênhình 4.23 với mã trải phổ tải khác Kỹ thuật tách chọn MRC, kỹthuật tách đơn người dùng tối ưu đường lên Ta quan sát thấy mã Goldvượt trội so với mã Walsh-Hadamard tính chất tương quan tốt hơn, yếu tố quantrọng trường hợp không đồng Hệ thống MC-DS-CDMA rõ sai lệch cao giaothoa đa truy nhập cao trường hợp đồng Các kết cho thấy hệ thống MC-DS-CDMA đường lên không đồng cần nhiều bộtách đa người dùng phức tạp để phục vụ số lượng lớn người dùng 74 Hình 4.23 Quan hệ BER với SNR cho hệ thống MC-DS-CDMA với tải khác nhau; đường lên đồng bộ, mã Walsh-Hadamard, MRC, QPSK, fading COST 207 RA 75 Hình 4.24 Quan hệ BER với SNR cho hệ thống MC-DS-CDMA với tải mã trải phổ khác đường lên không đồng bộ, MRC, QPSK, fading COST 207 RA [9] 4.4 So sánh MC-CDMA MC-DS-CDMA Bảng 4.4 So sánh đặc trưng MC-CDMA MC-DS-CDMA [10] Thông số MC-CDMA Miền trải phổ Miền tần số Khoảng cách sóng PG Fs = MC-DS-CDMA Miền thời gian Fs ≥ N C Td PG N C Td mang Các thuật toán dò tìm MRC, EGC, ZF, cân Bộ dò tương quan Đặc trưng riêng biệt MMSE, IC, MLD Hiệu đối việc đồng (Máy thu RAKE) Được thiết kế đặc biệt để kênh đường xuống cách dùng kênh đường Ứng dụng sử dụng mã trực giao Đồng kênh đường lên lên không đồng Bất đồng kênh đường đường xuống lên đường xuống TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 Tiếng Anh: [1] K.Fazel, S.Kaiser, Multi- Carrier and Spread Spectrum Systems, 2003 Tiếng Việt: [2] Phùng Thị Thanh Thủy, đồ án Tìm hiểu mô phương pháp tách sóng hệ thống MC-CDMA, Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM, 2011 [3] Lương Thị Thuận, Tìm hiểu kỹ thuật trải phổ CDMA thông tin di động, Đại học Quốc gia Hà Nội, 2005 [4] Tạp chí khoa học ĐHQGHN, So sánh đánh giá chất lượng hệ thống DS-CDMA hệ thống MC-CDMA qua fading đa đường nhiễu, 2007 [5] Đặng Vũ Nam Phương, Nghiên cứu kỹ thuật MC-CDMA ứng dụng vào mạng thông tin di động 4G, Đại học Kỹ thuật Công nghệ Tp.HCM, 2009 [6] Vũ Đức Thọ, Thông tin di động số celluler, Nhà xuất giáo dục 1997 [7] http://vi.wikipedia.org truy cập lần cuối 24/12/2012 [8] http://vntelecom.org truy cập lần cuối 3/1/2013 [9] Nguyễn Hữu Trung, Kỹ thuật trải phổ truyền dẫn đa sóng mang, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2010 [10] http://www.tapchibcvt.gov.vn truy cập lần cuối 5/1/2013 KẾT LUẬN 77 Nội dung gói gọn chương giải vấn đề kỹ thuật trải phổ đa sóng mang MC-CDMA sau: Kênh truyền vô tuyến, đặc tính kênh truyền Khái niệm CDMA, ưu nhược điểm ứng dụng MC-CDMA Khái niệm OFDM, ưu nhược điểm ứng dụng MC-CDMA Khái niệm MC-CDMA, sơ đồ hệ thống, ưu nhược điểm MC-CDMA Phân tích đánh giá MC-CDMA MC-DS-CDMA So sánh phân tích thông số kỹ thuật chúng Với vốn kiến thức có hạn với việc kỹ thuật MC-CDMA chưa thực đem vào ứng dụng rộng rãi thực tế nên số vấn đề chưa nghiên cứu kỹ lưỡng Tuy đồ án dừng lại việc nghiên cứu phần cho thấy ưu điểm mà kỹ thuật MC-CDMA mang lại, tiềm lớn việc ứng dụng vào thực tiễn Việt Nam 78 [...]... đi Sử dụng kỹ thuật trải phổ có thể tránh được nhiễu đa đường khi tín hiệu trải phổ sử dụng tốt tính chất của nó Một số kỹ thuật trải phổ thông dụng như là trải phổ chuỗi trực tiếp (DS), trải phổ nhảy tần số (FH), trải phổ nhảy thời gian (TH), trải phổ dùng kỹ thuật lai (FH/DS, TH/FH, TH/DS) Trong CDMA kỹ thuật trải phổ được sử dụng là kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp (DS/SS) Mỗi người được cấp một... với việc trải rộng phổ một lần nữa cho bản tin bi (t ) đã bị trải phổ trước đây Do đó mật độ của tạp âm ∑ b (t ) p (t ) p(t ) rất thấp i i Như vậy, ứng với mỗi một kênh sẽ có một mã trải phổ tương ứng Tại máy thu, phổ của sóng mang thông tin hữu ích sẽ co hẹp lại còn phổ của các sóng mang không mong muốn bị trải ra sẽ hạn chế công suất can nhiễu Sử dụng các mã trải phổ này như khóa để thực hiện đa truy... xuyên kênh người ta phải có khoảng bảo vệ (guard band) giữa các dải tần xvi CHƯƠNG II KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO MÃ 2.1 Kỹ thuật trải phổ xvii Kỹ thuật trải phổ là một kỹ thuật truyền dẫn trong đó một mã giả nhiễu ngẫu nhiên (Pseudo-Noise) được điều chế (spreading) thành một dạng sóng có mức năng lượng trải ra trên băng thông lớn hơn nhiều so với băng thông của thông tin Thông thường, độ... với điều chế sóng mang của 16-QAM thì mối sóng mang con mang 4 bit dữ liệu, nếu hệ thống truyền dẫn sử dụng 100 sóng mang con thì số lượng bit trên mỗi ký tự sẽ là 400 Tại phía thu quá trình được thức hiện ngược lại, khi đó dữ liệu từ các sóng mang con được chuyển ngược lại thành luồng dữ liệu nối tiếp ban đầu Do tính chất chọn lọc tần số của kênh fading tác động lên một nhóm các sóng mang con làm... được điều chế một sóng mang theo phương pháp điều chế BPSK Tín hiệu phát DS/SS - BPSK là: s (t ) = Ab(t ) p (t ) cos(2π fct + θ (t )) (2.2) Trong đó: A là biên độ sóng mang fc là tần số sóng mang θ(t) là pha của sóng mang được điều chế Tín hiệu b(t)p(t) có tốc độ bằng tốc độ chip, nghĩa là T = NTc Dạng sóng của các tín hiệu khi N = 7 được thể hiện tại hình 2.2 xix Hình 2.2 Dạng sóng tín hiệu DS/SS... mật độ phổ công suất của tín hiệu trải phổ rất thấp Do đó, các máy thu không mong muốn khó phát hiện được sự tồn tại của tin tức đang được truyền đi trên nền nhiễu Chỉ máy thu biết được chính xác quy luật của chuỗi giả ngẫu nhiên mà máy phát sử dụng mới có thể thu nhận được tin tức, bảo vệ chống nhiễu đa đường, nhiễu đa đường gây ra sai lệch, không giống tín hiệu phát đi Sử dụng kỹ thuật trải phổ có... phân phối mỗi tín hiệu thông tin riêng biệt vào các sóng mang con khác nhau Các tín hiệu OFDM được tạo ra từ tổng của các hàm sin tương ứng với mỗi sóng mang Tần số băng tần cơ sở của mỗi sóng mang con được chọn là một số nguyên lần của tốc độ ký hiệu, kết quả là toàn bộ các sóng mang con sẽ có tần số là số nguyên lần của tốc độ ký hiệu Do đó các sóng mang con là trực giao với nhau Tính trực giao trong... thống DS/SS được trải phổ bằng cách cộng module 2 của dữ liệu gốc với mã giả ngẫu nhiên Tín hiệu sau khi trộn sẽ điều chế một sóng mang theo BPSK, QPSK…trước khi truyền đi Đây cũng là hệ thống được biết đến nhiều nhất trong các hệ thống thông tin trải phổ Là hệ thống tương đối đơn giản vì nó không yêu cầu tốc độ tổng hợp tần số cao 2.1.1 Trải phổ chuỗi trực tiếp DS/SS-BPSK Quá trình trải phổ tín hiệu tin... miền tần số (đầu vào của IFFT) Hầu hết các sóng mang con đều mang dữ liệu Các sóng mang con vùng ngoài không mang dữ liệu được đặt bằng 0 3.3.2.4 Tầng điều chế sóng mang RF Đầu ra của bộ điều chế OFDM là một tín hiệu băng tần cơ sở, tín hiệu này được trộn băng tần lên tần số truyền dẫn vô tuyến Có thể sử dụng một trong hai kỹ thuật điều chế sóng mang cao tần là “tương tự” như hình 3.6 và “số” như hình... Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng tần cơ sở sử dụng kỹ thuật tương tự xxxii Hình 3.7 Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng tần cơ sở sử dụng kỹ thuật số Hình 3.8 mô tả dạng sóng trong miền thời gian của một tín hiệu OFDM Số lượng sóng mang = 500, kích thước FFT = 2000, khoảng thời gian bảo vệ = 500 Sóng mang điều chế cao tần số fc= 10GHz Hình 3.8 Dạng sóng tín hiệu OFDM trong miền thời gian Hầu hết các ... L sóng mang phụ Với trải phổ đa sóng mang, ký hiệu liệu trải L sóng mang phụ Trong trường hợp số sóng mang phụ chiều dài mã trải phổ L, chu kỳ ký hiệu OFDM với trải phổ đa sóng mang với trải phổ. .. trải phổ chuỗi trực tiếp (DS), trải phổ nhảy tần số (FH), trải phổ nhảy thời gian (TH), trải phổ dùng kỹ thuật lai (FH/DS, TH/FH, TH/DS) Trong CDMA kỹ thuật trải phổ sử dụng kỹ thuật trải phổ. .. nhiễu đa đường, nhiễu đa đường gây sai lệch, không giống tín hiệu phát Sử dụng kỹ thuật trải phổ tránh nhiễu đa đường tín hiệu trải phổ sử dụng tốt tính chất Một số kỹ thuật trải phổ thông dụng trải