Nghiên cứu phương pháp bắt đồng bộ mã cho tín hiệu MC CDMA

LUN VN CAO HC LI NểI U Bt ng b tớn hiu tri ph l mt ln vic thit k h thng thụng tin tri ph Bt ng b cú th thc hin bng cỏc phng phỏp tớch cc, th ng hoc kt hp phng phỏp tớch cc (ni tip hoc song song), tớn hiu nhn c c nhõn vi bn mó gi ngu nhiờn ng nht vi bờn phỏt ti ti b thu Kt qu c ly tớch phõn (tng quan) mt khong thi gian quan sỏt nht nh, sau ú c so sỏnh vi mt ngng t trc phng phỏp th ng, ngi ta s dng mt b lc phự hp vi tớn hiu tri ph B lc phự hp ny ch (th ng) cho n tớn hiu tri ph nhn c cha mt pha mó xỏc nh t trc Khi ú b to mó gi ngu nhiờn ni s c ng vi iu kin ban u tng ng vi pha mó ny Phng phỏp ny cú thi gian ng b ngn hn nhiu so vi phng phỏp tớch cc trờn Trong khuụn kh ca lun ny, em xin phộp gii thiu nhng c bn ca h thng MC CDMA v cỏc phng phỏp bt ng b mó PN cho tớn hiu ca h thng ny Nghiờn cu ch tm quan trng ca vic la chn phng phỏp bt ng b mó PN phự hp tỡm tớn hiu gc ban u Trong quỏ trỡnh thc hin, lun khụng th trỏnh nhiu sai sút, em mong nhn c nhiu ý kin úng gúp ca thy cụ giỏo v cỏc bn lun c hon thin v mang tớnh thc t hn Qua õy, em xin by t li cỏm n sõu sc trc s hng dn tn tỡnh ca thy giỏo PGS TS Nguyn Hu Trung v cụ giỏo TS Nguyn Thỳy Anh sut thi gian thc hin ti lun cao hc ny H Ni thỏng 04 nm 2012 Hc viờn thc hin Hong Minh Khang Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 LUN VN CAO HC MC LC LI NểI U MC LC DANH MC CC HèNH V, TH .4 CC T VIT TT CHNG 1: GII THIU 1.1. KHI QUT CHUNG 1.1.1 H thng a truy nhp phõn chia theo mó CDMA 1.1.2 H thng thụng tin tri ph 11 1.2. T CHC LUN VN 26 CHNG 2: C S Lí THUYT 27 2.1. NGUYấN Lí CHUNG CA K THUT MC - CDMA 27 2.2. H THNG MC - CDMA 29 2.2.1 Mỏy phỏt MC - CDMA 29 2.2.2 Mỏy thu MC - CMDA 32 2.2.3 Kờnh truyn 34 2.2.4 Cu trỳc tớn hiu MC - CDMA 35 2.2.5 Cỏc k thut iu ch tri ph MC - CDMA 38 2.2.6 K thut tỏch tớn hiu 46 2.2.7 Nhiu MAI v nhiu ICI 56 2.2.8 u im v khuyt im ca h thng MC - CDMA 57 2.3. KT LUN 58 CHNG 3: CC PHNG PHP BT M PN 59 3.1. T VN V TI U HểA B THU 59 3.2. HNG TIP CN THEO THAM S QUY NP CC I 61 Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 LUN VN CAO HC 3.3. H THNG BT M PN NI TIP N BC 63 3.3.1 Mụ hỡnh chui bt ng b Markov Quỏ trỡnh Markov 64 3.3.2 c tớnh thi gian bt ca h thng khụng cú Code Doppler 67 3.3.3 c tớnh thi gian bt ca h thng cú Code Doppler 69 3.3.4 Tớnh xỏc sut tỏch PD v xỏc sut cnh bỏo li PFA (cỏc tham s h thng) 70 3.4. H THNG BT M PN NI TIP A BC 71 3.4.1 Mụ hỡnh bt chui Markov 74 3.4.2 Thi gian bt ng b 78 3.5. BT NG B NHANH S DNG K THUT LC PH HP 79 3.6. CHIN THUT TèM KIM/KHểA 85 3.6.1 Tr trung bỡnh v phng sai ca thi gian bt 87 3.6.2 Mt chin thut tỡm kim/khúa khỏc: 90 3.7. KT LUN 92 CHNG 4: Mễ PHNG V KT LUN 94 4.1 KIN TRC H THNG BT NG B M PN 94 4.2 KT QU Mễ PHNG 95 4.2.1 Nguyờn tc mụ phng: 95 4.2.2 Kt qu mụ phng: 97 KT LUN .98 TI LIU THAM KHO .100 Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 LUN VN CAO HC DANH MC CC HèNH V, TH Hỡnh 1.1 H thng CDMA vi 10 thuờ bao di ng Hỡnh 1.2 Tri ph (tng quan) trc iu ch bng hp Hỡnh 1.3 Tri ph (tng quan) sau iu ch bng rng 10 Hỡnh 1.4 H thng thụng tin tri ph .12 Hỡnh 1.5 S iu ch v gii iu ch DS - SS 14 Hỡnh 1.6 Ph ca tớn hiu trc v sau tri ph 15 Hỡnh 1.7 Dng súng ca tớn hiu trc tri ph v sau tri ph 16 Hỡnh 1.8 Ph ca tớn hiu FH - SS 16 Hỡnh 1.9 S to v thu tớn hiu FH - SS 17 Hỡnh 1.10 Truyn tớn hiu theo k thut tri ph theo thi gian 17 Hỡnh 1.11 S to v thu tớn hiu TH - SS 19 Hỡnh 1.12 S mch to chui ngu nhiờn 20 Hỡnh 1.13 th hm t tng quan ca chui PRBS 21 Hỡnh 1.14 B to mó GOLD 24 Hỡnh 1.15 S mỏy phỏt v mỏy thu DS/SS - BPSK 25 Hỡnh 2.1 Nguyờn tc chung ca MC CDMA v MC DS CDMA 27 Hỡnh 2.2 S mụ hỡnh h thng MC CMDA .29 Hỡnh 2.3 Mỏy phỏt MC - CDMA .30 Hỡnh 2.4 Mỏy thu MC - CDMA .34 Hỡnh 2.5 To tớn hiu MC - CDMA .36 Hỡnh 2.6 B phỏt MC CDMA hng xung .37 Hỡnh 2.7 Tri ph mt chiu v hai chiu 44 Hỡnh 2.8 B thu MC-CDMA thuờ bao 46 Hỡnh 2.9 Tỏch n ngi dựng MC-CDMA 47 Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 LUN VN CAO HC Hỡnh 2.10 Loi tr giao thoa cng 53 Hỡnh 2.11 Loi tr giao thoa mm 53 Hỡnh 3.1 H thng ỏnh giỏ pha v sai s 60 Hỡnh 3.2 Vựng bt nh pha v tn s 61 Hỡnh 3.3 Cỏc cu hỡnh bỏm mó 63 Hỡnh 3.4 S h thng bt mó n bc vi s tỏch khụng kt hp 64 Hỡnh 3.5 Biu din tng ng thụng thp ca h thng bt mó PN n bc .64 Hỡnh 3.6 Lu hm sinh cho thi gian bt ng b 67 Hỡnh 3.7 Xỏc sut li cnh bỏo v phỏt hin vi = -20dB 71 Hỡnh 3.8 H thng ng b ni tip N-bc dũ tỡm 1/2 chip .73 Hỡnh 3.9 S h thng bt mó PN N bc vi cỏc b tỏch kt hp .74 Hỡnh 3.10 Lu hm sinh cho thi gian bt ng b ca quỏ trỡnh a bc 75 Hỡnh 3.11 Cỏc lu cho tỏc ng gia cỏc cell quỏ trỡnh N bc 76 Hỡnh 3.12 H thng bt ng b lc phự hp thụng di 80 Hỡnh 3.13 H thng bt ng b lc phự hp lc thụng thp 80 Hỡnh 3.14 B lc phự hp cho chui PN M-chip thc hin bng ng tr 82 Hỡnh 3.15(a) Thc hin tng quan tng t ca b lc phựhp 84 Hỡnh 3.15(b) Thc hin tng quan s ca b lc phự hp 84 Hỡnh 3.16 Chin thut tỡm kim/khúa 86 Hỡnh 3.17 Mụ hỡnh chui Markov ca chin thut tỡm kim/khúa 87 Hỡnh 3.18 Thi gian kim tra trung bỡnh theo xỏc sut phỏt hin cnh bỏo li .90 Hỡnh 3.19 Chin thut tỡm kim/khúa khỏc .91 Hỡnh 4.1 Kin trỳc h thng .94 Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 LUN VN CAO HC CC T VIT TT AWGN Additive white gaussian noise Nhiu cng chun trng CP Cyclic Prefix Tip u khung theo chu k CDMA Code division multiplex access a truy nhp theo mó FSK Frequency shift keying Khoỏ dch tn s FFT Fast fourier transform Bin i fourier nhanh ICI Inter-carrier interference Giao thoa liờn súng mang ICI Inter-channel interference Giao thoa liờn kờnh MMSE Minimum Mean Square Error Sai lch trung bỡnh bỡnh phng ti thiu MC Multicarrier a súng mang MCM Multicarrier modulation iu ch a súng mang OFDM Othorgonal frequency division Ghộp kờnh theo tn s trc giao multiplexing PN Pseudo noise Gi ngu nhiờn PSK Phase shift keying Khoỏ dch pha (iu pha tớn hiu s) PG Processing Gain Tng ớch x lý pdf Probability density function Hm mt xỏc sut SS Spread Spectrum Tri ph STFT Short time fourier Transform Bin i fourier thi gian ngn Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 LUN VN CAO HC CHNG 1: GII THIU 1.1 KHI QUT CHUNG Mt gii hn c bn ca cỏc h thng thụng tin tri ph l thi gian ng b Thi gian ng b l thi gian cn thit tin hnh ng b mó gi ngu nhiờn c to ti b thu vi tớn hiu tri ph nhn c ng b mó cỏc b thu ca cỏc h thng thụng tin tri ph c chia thnh hai bc: ng b s b (bt ng b - acquisition) v ng b tớnh (bỏm ng b - tracking) Bt ng b tớn hiu tri ph l mt ln vic thit k h thng thụng tin tri ph Bt ng b cú th thc hin bng cỏc phng phỏp tớch cc, th ng hoc kt hp phng phỏp tớch cc (ni tip hoc song song), tớn hiu nhn c c nhõn vi bn mó gi ngu nhiờn ng nht vi bờn phỏt ti ti b thu Kt qu c ly tớch phõn (tng quan) mt khong thi gian quan sỏt nht nh, sau ú c so sỏnh vi mt ngng t trc Nu ln hn thỡ ó t c ng b mó gi ngu nhiờn cũn nu khụng thỡ ta li thc hin phộp nhõn v tớch phõn vi mt pha mó khỏc Phộp tng quan c thc hin tng bc kim tra tng pha mó phng phỏp th ng, ngi ta s dng mt b lc phự hp vi tớn hiu tri ph B lc ny cú ỏp ng xung l phiờn bn tr, o ngc thi gian ca tớn hiu tri ph B lc phự hp ny ch (th ng) cho n tớn hiu tri ph nhn c cha mt pha mó xỏc nh t trc Khi ú b to mó gi ngu nhiờn ni s c ng vi iu kin ban u tng ng vi pha mó ny Phng phỏp ny cú thi gian ng b ngn hn nhiu so vi phng phỏp tớch cc trờn Ngoi thc hin ng b nhanh ngi ta cũn gii iu ch trc tip dũng ký hiu mó sau ú np vo ghi dch ca b to mó gi ngu nhiờn K thut ny c gi l Bt ng b nhanh bng cỏch ỏnh giỏ tun t cú tr giỳp quy (RASE) Trong khuụn kh lun vn, tỏc gi xin gii thiu phng phỏp bt ng b tớn hiu MC CDMA s dng k thut lc phự hp Trc ht, chng 1, tỏc gi xin trỡnh by v h thng a truy nhp phõn chia theo mó CDMA v cỏc khỏi nim c bn ca h thng thụng tin tri ph, bao gm cỏc cu hỡnh ca Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 LUN VN CAO HC h thng thụng tin tri ph, cỏc phng thc iu ch tri ph, cỏc u im ca h thng thụng tin tri ph 1.1.1 H thng a truy nhp phõn chia theo mó CDMA Cỏc h thng a truy nhp phõn chia theo mó CDMA c m rng t cỏc h thng SS-DS v SS-FH, cho phộp thc hin thụng tin a truy nhp Trong h thng CDMA mi ngi s dng c cung cp mt mó ngi dựng (User Code) l dóy gi ngu nhiờn riờng bit Nu nhng mó ny khụng tng quan vi nhau, thỡ mi cell cú U ngi s dng c lp cú th truyn tin cựng mt khong thi gian v cựng trờn cựng mt bng tn vụ tuyn B thu gii tng quan (gii tri-despread) tin tc v tỏi to li ch nht vi dóy d liu mong mun di(t), i = 1, 2, 3, U Hỡnh 1.1 minh h thng CDMA vi U = 10 BASE RECEIVER MU MU d1(t), g1(t) MU d10(t), g10(t) MU d2(t), g2(t) MU d3(t), g3(t) d7(t), g7(t) Hỡnh 1.1 H thng CDMA vi 10 thuờ bao di ng Gi thit rng U = 10 l s n v thuờ bao cú cell ny c truyn tin i cựng mt n v thi gian Trm c s nhn c 10 tớn hiu cú ph chng lờn v cựng mt khong thi gian Nu nng lng ca tt c cỏc tớn hiu nhn c l bng v cựng bng PS, mt cỏc tớn hiu mong mun s b chớn tớn hiu cũn li tỏc ng h thng CDMA Ca s ca b thu tn s vụ tuyn (RF - Radio Frequency) cú t s súng mang mong mun trờn nhiu (C/I) l 1/9 hay C/I = -9,54dB Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 LUN VN CAO HC Trong cựng mt khong thi gian U ngi s dng cựng truyn d liu cựng truyn d liu DS-SS trờn cựng bng tn RF vi tn s trung tõm f0 v vi pha bt k i c lp - gi l pha ca ngi s dng Mi thuờ bao di ng cú mt dóy mó tri ph gi ngu nhiờn gi(t) Gi thit rng iu khin cụng sut thớch nghi c s dng, trm c s nhn c U tớn hiu radio cú cụng sut bng nhau, tc d liu l fb v tc chip l fc ca tt c ngi s dng l xp x nh Mi ngi s dng cú mt bn tin khỏc hoc mt tin tc khỏc nhau, cú ngha l di(t) khỏc cho tt c cỏc thuờ bao di ng truyn tin i Trm c s RF nhn c r(t), tớn hiu RF c nh ngha bng cụng thc sau: k r (t ) = 2PSgi (t )di (t ) cos( 0t + i ) (1.1) i =1 Trm c s phi tin hnh gii tri ph v gii iu ch cỏc bn tin c lp Tp U bn tin ny c minh ho hỡnh 1.1 DC LNA BPF B tng hp tn s B tng quan PSK integr r02 PSK r03 BW=2fB BPF B tng quan r01 BW=2fB BPF B tng quan PSK demod BW=2fB Hỡnh 1.2 Tri ph (tng quan) trc iu ch bng hp DC LNA Hc LPF viờn thc Hong CR Minh Bhin: tng hp PSKKhang tn s - 2010 Lp: 10B CH TVT1 wide mod BPF B tng quan BW=2fB BPF V01 LUN VN CAO HC Hỡnh 1.3 Tri ph (tng quan) sau iu ch bng rng Tớn hiu RF c chuyn i thnh trung tn, vớ d l 70MHz c gii iu ch mt cỏch bỡnh thng nh b gii iu ch bng rng kt hp B lc thụng thp ca b gii iu ch cho rng va vi tc tớn hiu chip fc i qua U bn tin c chia thnh cỏc bng c bn u C hai kin trỳc ca ng dng c minh ho hỡnh 1.2, 1.3 u ca b gii iu ch trờn hỡnh 1.2 c i theo b lc thụng thp i n b gii iu ch PSK Ta c: k r1 = PS g1 (t )g i (t )d i (t ) cos( i ) i =1 k = PS d1 (t ) + PS g1 (t )g i (t )d i (t ) cos( i ) (1.2) i =2 Toỏn t CDMA ny tng t nh u bng c bn ca DS-SS Tng mt ph cụng sut ca (k-1) nhiu l: G J ( f ) ( k 1) PS 4fc | f | fb (1.3) Tng cụng sut nhiu c nh ngha: PJ = (k-1)PS Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 (1.4) 10 LUN VN CAO HC ng b v ngc li Hn na mi trng thỏi, mt chin thut phự hp cn c ỏp dng x lý vi cỏc kt qu a t b so sỏnh l "t kt qu" hay "khụng t" Loại ô, điều chỉnh pha mã Mất Tìm kiếm (d1) có Mất Tìm kiếm (d1) có có Vào chế độ khoá Thiết lập tham số chế độ khoá khoá vào chế độ tìm kiếm, thiết lập tham số chế độ tìm kiếm (d2) có Mất khoá (d2) có Mất khoá (d2) Mất Hỡnh 3.16 Chin thut tỡm kim/khúa hiu rừ hn xột mt trng hp chin thut tỡm kim/khoỏ cho h thng tri ph s dng phng phỏp bt ng b mó gi ngu nhiờn n bc kim tra nh hỡnh 3.16 Quỏ trỡnh hot ng ca chin thut nh sau: Ti v trớ kim tra u tiờn (trng thỏi 1), nu kt qu l "khụng t" (khi u Z khụng t c giỏ tr ngng) thỡ lp tc v trớ ny b b qua v chuyn sang v trớ tip theo Ngc li kt qu l "t kt qu" (u Z tho mc ngng) ti v trớ kim tra u tiờn v v trớ kim tra th hai (trng thỏi hai) phỏt hin "khụng t" ti cựng mt v Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 86 LUN VN CAO HC trớ mó thỡ v trớ mó ny li c kim tra li t u Nu ta thu c "t kt qu" ti c hai v trớ, thỡ chin thut chuyn trng thỏi b thu sang trng thỏi khoỏ (bỏm ng b) Tng t nh vy, ta cú cỏc quỏ trỡnh chuyn i gia cỏc trng thỏi ca SLS Khi ó trng thỏi khoỏ thỡ mt kt qu " khụng t" s khụng a trng thỏi b thu v bt ng b m cn cú ba kt qu "khụng t" mi buc quỏ trỡnh bt ng b hot ng Mt chỳ ý l khong thi gian kim tra trng thỏi v bng v bng d1, trng thỏi khoỏ bng v bng d2, vi d2> d1 3.6.1 Tr trung bỡnh v phng sai ca thi gian bt tớnh toỏn cỏc hm mụ-men xỏc sut xỏc nh c trng ca thi gian bt ca SLS ta biu din quỏ trỡnh di dng chui Markov hu hn Chui Markov ca chin thut SLS mụ t hỡnh 3.16 c biu din trờn hỡnh 3.17 q1 p1 p1 q1 q2 p2 p2 Tìm Tìm Khoá kiếm kiếm p0 = P(có|chế độ tìm kiếm) p1 = P(có|chế độ khoá) Loại q2 Khoá q2 Khoá Loại p2 Hỡnh 3.17 Mụ hỡnh chui Markov ca chin thut tỡm kim/khúa Lu ý rng hỡnh 3.17 tng t nh lu hm sinh ca h thng bt ng b n bc ngoi tr, v thớch hp ta b qua tham s nhỏnh z m trc y c s dng biu din thi gian i qua lu Mi nhỏnh ca 3.17 c gỏn nhón xỏc sut chuyn i thớch hp i t trng thỏi ny sang trng thỏi khỏc Tr trung bỡnh v phng sai ca thi gian bt ca kt hp gia h thng bt ng b n bc v SLS nh sau: TACQ = (2 PL )q d 2PL (3.41) v: 1 + PL 12 PL = d2 q ACQ Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 (3.42) 87 LUN VN CAO HC Trong ú PL l xỏc sut khoỏ, xỏc sut nhp vo ch khoỏ vi gi thit s dũ tỡm ó t n cell ỳng v l thi gian bc trung bỡnh cho mt ụ sai Trong mụ hỡnh chui Markov trờn hỡnh 3.17 PL l xỏc sut chuyn t trng thỏi ti trng thỏi vi p1 = PD1 v q1 = - PD1 v PD1 l xỏc sut phỏt hin trng thỏi tỡm kim l thi gian trung bỡnh t ti trng thỏi hoc t trng thỏi vi p1 d = PFA1, q1 = - PFA1, p2 = PFA2 v q2 = - PFA2 vi PFA1 v PFA2 l xỏc sut cnh bỏo li trng thỏi tỡm kim v khoỏ Rừ rng rng, khụng cú bt k xỏc nhn t no thỡ xỏc sut khoỏ s bng vi xỏc sut tỏch ca b tỏch ch dũ tỡm PL = PD Hn na, thi gian kim tra trung bỡnh cho mt ụ sai khụng cú chin thut SLS l trung bỡnh ca thi gian kim tra cho s kin mt (miss) (xy vi xỏc sut - PFA) v thi gian kim tra cho s kin t (xy vi xỏc sut PFA) bao gm s pht K n v thi gian phỏt hin cnh bỏo li Nh vy: d = d (1 PFA) + ( d + K d )PFA = d (1 + KPFA) (3.43) Tớnh xỏc sut khoỏ: Cỏc s kin dn ti ch khoỏ bt u ch nh sau: C-C C-M-C-C C-M-C-M-C-C C-M-C-M- -C-M-C-C (n giỏ tr C, n giỏ tr M) C: cú (t); M: Mt Cỏc s kin trờn hon ton c lp, ú xỏc sut khoỏ l tng cỏc xỏc xut ca cỏc s kin c lp trờn PL = p12 + p1q1 p12 + ( p1q1 ) p12 + + ( p1q1 ) p12 + = n = p12 ( p1 q1 ) = n= n p12 p12 = p1 q1 p1 + p12 (3.44) Vi p1 = PD1, ta cú: PL = Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 PD21 PD1 + PD21 88 LUN VN CAO HC Tớnh thi gian kim tra trung bỡnh: tớnh thi gian kim tra trung bỡnh, u tiờn ta xỏc nh cỏc s kin b qua mt ụ sai bt u ch dũ, sau ú gn thi gian v xỏc sut xy ti cỏc s kin trờn u tiờn xột cỏc s kin b qua ụ sai m khụng i vo ch khoỏ M C-M-M C-M-C-M-M C - M - C - M - .- C - M- M (n giỏ tr C, n giỏ tr M) Thi gian trung bỡnh cho cỏc s kin ny s l: d(1) = d1 (1 PFA1 ) + d1PFA1 (1 PFA1 ) + + (2n + 1) d1Pn FA1 (1 PFA1 ) n+1 = d1 (1 PFA1 ) (2n + 1)[PFA1 (1 PFA1 )] n n=0 Bin i ta thu c : d(1) = d1 (1 PFA1 ) + PFA1 (1 PFA1 ) [1 PFA! (1 PFA1 )]2 (3.45) Trng hp th hai l phỏt hin trng thỏi mó sai sau ó chuyn sang trng thỏi khoỏ Trong trng hp ny nhn c v trớ mó sai ang trng thỏi khoỏ cn tn mt khong thi gian pht l Tp v cú giỏ tr bng K d Cỏc s kin gn vi quỏ trỡnh ny nh sau: C - C - Khoỏ C - M - C - C - Khoỏ C - M- C - M - - C - M - C - C - Khoỏ (n giỏ tr C, n giỏ tr M) Vi cỏc s kin nh trờn, thi gian trung bỡnh c tớnh nh sau: d( ) = (2 d1 + Tp )PFA + (4 d1 + Tp )PFA1 (1 PFA1 ) + + ((2n + ) d1 + Tp )P n+ FA1 (1 PFA1 ) + n Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 89 LUN VN CAO HC 2 = d1 PFA (2n + 2)[PFA1 (1 PFA1 )] + Tp PFA1 [PFA1 (1 PFA1 )] n n=0 n (3.46) n=0 Thi gian kim tra trung bỡnh tng cng s l: d = (1 + PFA1 ) d1 + PFA2 Tp (3.47) PFA1 + PFA Trong ú khong thi gian pht Tp s bao gm xỏc sut v thi gian cn thit thc hin chuyn i bt u t trng thỏi n trng thỏi s chui Markov Do ú: 4PFA2 + 2PFA Tp = d2 (1 PFA2 ) (3.48) d2 = 5d1 PFA1=0.5 30 d d1 20 0.25 10 0.10 0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1.0 PFA1 Hỡnh 3.18 Thi gian kim tra trung bỡnh theo xỏc sut phỏt hin cnh bỏo li p dng hai cụng thc trờn ta s thu c kt qu cui cựng ca thi gian kim tra trung bỡnh Hỡnh 3.18 biu din mi quan h thi gian kim tra trung bỡnh theo xỏc sut phỏt hin cnh bỏo li trng thỏi tỡm kim vi tham s l xỏc sut phỏt hin cnh bỏo li trng thỏi khoỏ Vi gi s rng thi gian kim tra trng thỏi tỡm kim nh hn ln trng thỏi khoỏ 3.6.2 Mt chin thut tỡm kim/khúa khỏc: Mt chin thut tỡm kim/khoỏ khỏc cú lu chuyn i nh biu din trờn hỡnh 3.19 Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 90 LUN VN CAO HC Loại ô, điều chỉnh pha mã Mất Tìm kiếm (d1) Mất có Tìm kiếm (d1) có có Vào chế độ khoá Thiết lập tham số chế độ khoá khoá vào chế độ tìm kiếm, thiết lập tham số chế độ tìm kiếm (d2) có Mất khoá (d2) có Mất khoá (d2) Mất Hỡnh 3.19 Chin thut tỡm kim/khúa khỏc Trong s ny quỏ trỡnh tỡm kim cú hai trng thỏi l v Tuy nhiờn khụng ging nh chin thut trc, hai trng thỏi tỡm kim ny cú khong thi gian tỡm kim (tớch phõn) khỏc Khi nhn c kt qu "khụng t" trng thỏi tỡm kim thỡ quy trỡnh tỡm kim khụng quay v trng thỏi m quay v b iu chnh pha ca mó v chuyn sang v trớ pha mó tip theo im c trng ca thut toỏn ny l khong kim tra trng thỏi (d1) c chn nh nhanh chúng phỏt hin tớnh cht ng b ca mt v trớ pha mó Trong ú thi gian kim tra trng thỏi (d2) c chn ln hn thu c tớnh chớnh xỏc cao quyt nh v trớ mó ó t ng b Cui cựng quỏ trỡnh khoỏ, chin thut SLS s dng trng thỏi kim tra vi cựng mt khong thi gian kim tra d3 (v thng c chn bng d2) vi chin thut ging nh chin thut trc Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 91 LUN VN CAO HC Mt iu chỳ ý i vi chin thut SLS ny l bt ng b õy thc hin theo phng phỏp ging nh h thng bt ng b a bc kim tra ( õy l bc kim tra) Tuy nhiờn hai bc kim tra chin thut ny l c lp vi (cỏc khong tớch phõn l c lp) khụng trựng phn u lờn Chin thut SLS hỡnh 3.18 cng cú th c chuyn i sang dng chui Markov, thi gian bt ng b trung bỡnh v phng sai ca nú cng c tớnh nh hai cụng thc trờn (4.26 v 4.27) nhiờn cụng thc tớnh cho PL v d khụng ỏp dng ging nh trờn c Rừ rng nu ch xột ti s kin thc hin vic chuyn sang trng thỏi khúa thỡ cn phi cú hai "kt qu t" a (H H) Vỡ vy xỏc sut chuyn ti trng thỏi khoỏ s l: PL = PD1.PD2 (3.49) Trong ú PD1 v PD2 l xỏc sut phỏt hin ng b ti hai trng thỏi tỡm kim v xỏc nh c thi gian kim tra trung bỡnh ta cng chia lm hai trng hp Trng hp l phỏt hin v trớ mó sai v khụng chuyn sang trng thỏi khoỏ (nhn c M hoc H - M) Vi trng hp ny: d(1) = d1 (1 PFA1 ) + ( d1 + d )PFA1 (1 PFA2 ) (3.50) Vi PFA1 v PFA2 l xỏc sut nhn cnh bỏo li cho hai trng thỏi tỡm kim v Trng hp th hai l chuyn sang trng thỏi khoỏ vi mó v trớ mó gi ngu nhiờn sai v c phỏt hin sau khong "thi gian pht" Tp Trong trng hp ny: d(2) = ( d1 + d + Tp )PFA1PFA2 (3.51) Kt hp hai trng hp ny ta cú : = d1 +d PFA1 + Tp PFA1PFA2 (3.52) Trong trng hp ny "thi gian pht" Tp = Kd2 S dng cỏc cụng thc ny ta s tớnh c thi gian bt ng b trung bỡnh v phng sai ca nú theo hai cụng thc 3.26 v 3.27 phn trờn 3.7 KT LUN ng b s b l mt rt quan trng vic thit k cỏc h thng thụng tin tri ph Trờn thc t, c tớnh ca ton b h thng thng b gii hn bi c tớnh ca mch ng b ng b s b s dng k thut lc phự hp l phng phỏp ng b cho thi gian bt ng b nh so vi phng phỏp bt ng b ni tip, nhiờn phn cng phc hn Mch ng b cũn phi thc hin chin Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 92 LUN VN CAO HC thut khúa ng b hon thin chc nng bt ng b theo hng tip cn cc i v ti thiu hoỏ xỏc sut bt ng b sai lch Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 93 LUN VN CAO HC CHNG 4: Mễ PHNG V KT LUN 4.1 KIN TRC H THNG BT NG B M PN r(t) S&H System Clock ~ r(k) r(k) A/D B tng quan Data B to mó PN c(k) CLOCK Load Shift Demux I/O Module CPU Sig_Pre System Bus Hỡnh 4.1 Kin trỳc h thng Tớn hiu r(t) ~ qua mch S&H v bin i AD bit c np vo mt ghi dch ca MF Mch S7H lm vic vi totocs gp NNS ln tc chip Giỏ tr NNS cú th thay i c bng chng trỡnh B to mó gi ngu nhiờn to bn chui m a n MF (tớn hiu c tnh) B to mó gi ngu nhiờn s dng cỏc ghi dch hi tip tuyn tớnh cu hỡnh thay i c nh cỏc tớn hiu iu khin c t bờn ngoi (thay i bc ca a thc c tớnh, np a thc iu kin ban u) tit kim phn cng, ta s dng b Demux Ton b mch hot ng ng b vi nh to tớn hiu nhp CLOCK Khi to tớn hiu nhp to cỏc xung nhp c bn cú cỏc tc RC, NNSRC v RB Ngoi cỏc xung nhp trờn cũn cú cỏc xung m xỏc nh khung chui gi ngu nhiờn Khi mch c ng (vo trng thỏi dũ tỡm ng b) b m Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 94 LUN VN CAO HC ng yờn Khi bt c ng b, b m s bt u m vi giỏ tr ban u c np tng ng vi T^d v mch chuyn sang trng thỏi xc nhn ng b Khi to tớn hiu nhp hot ng di s iu khin ca CPU Kt qu ca phộp tng quan (8 bit) bin i vi tc cao (NNSRC) Vỡ CPU khụng cú kh nng c v x lý trc tip cỏc d liu ny, ú cỏc d liu ny s c cht vo cng theo tớn hiu nhp v theo a ch ly t CLOCK v sau ú CPU s c cỏc d liu ny theo tc cú th cú ca nú Bỡnh phng kt qu tng quan c thc hin CPU Thut toỏn bt ng b ó nờu c thc hin CPU Khi nhn c tớn hiu ng (reset), CPU to cỏc giỏ tr ban u cho h thng v thc hin vũng lp dũ tỡm ng b Khi ó bt c ng b v xỏc nhn ng b, mch thit lp tớn hiu Sig_pre (cú tớn hiu) mc tớch cc v cho phộp thu thụng tin 4.2 KT QU Mễ PHNG 4.2.1 Nguyờn tc mụ phng: kho sỏt tớnh nng h thng bao gm xỏc sut li bit theo dung lng h thng ta phi lp mụ hỡnh h thng bao gm: - Mụ hỡnh b mó; - Mụ hỡnh kờnh nh trỡnh by di õy: Mó Walsh-Hadamard: Mó trc giao Walsh-Hadamard c to mt cỏch n gin bng quy ma trn sinh Hadamard: C CL = L / C L / CL / , L = m , m 1, C1 = C L / S cc i cỏc mó cú th to l L xỏc nh s cc i thuờ bao K Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 95 LUN VN CAO HC Ma trn Hadamard mụ t trờn cú th c s dng thc hin iu ch Walsh-Hadamard L-mc kt hp vi tri ph PN ng dng ng lờn ca h MC-CDMA Kờnh AWGN (Additive White Gaussian Noise): Mụ hỡnh n gin nht l kờnh nhiu cng chun trng, mụ hỡnh ny tớn hiu phỏt i s b quỏ trỡnh nhiu cng ngu nhiờn tỏc ng: r (t ) = s(t ) + (t ) V mt vt lý, quỏ trỡnh ny cú th xut hin t cỏc thnh phn ca cỏc mch thu, phỏt hoc trờn ng truyn Nu nhiu ch yu xut hin t cỏc mch in t ti b thu thỡ cú th xem nh nhiu nhit v ú tuõn theo quỏ trỡnh thng kờ chun (Gaussian noise process) Kờnh c gi l kờnh AWGN Mụ hỡnh kờnh Rayleigh: Tớn hiu nhn c l: r = hd + Vi d l ký hiu cú nng lng Es v l nhiu trng vi PSD mt bờn l N0 ỏp ng kờnh pha-inh h = ej = x + jy l quỏ trỡnh Gaussian phc tr trung bỡnh khụng, tc l x v y c lp v phõn b Gassian thc, ng nht v cú phng sai / SNR ca ký hiu l: = a c = a = Es / N = a( x + y ) l tng ca bỡnh phng hai quỏ trỡnh Gaussian thc ú cú phõn b Chi-bỡnh phng hai bc t Pdf ca biờn : f ( ) = e v = E{ } Pdf ca SNR: = a vy = / a SNR trung bỡnh l = a Bng cỏch s dng tớnh cht v Pdf gia hai r.v.s f ( ) = Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 f ( = / a vi 96 LUN VN CAO HC = 2a = a ta cú: f ( ) = /a a exp( / a ) = Cỏc hm mụ-men ca SNR: E{ k ( s) s k k }= a exp( / a ) = exp( ), k (s) sk s= = (1) ( k )( ) k (1 s ) ( k +1) = k! k (1 s ) ( k +1) H s pha-inh AF: AF = { } E E { } 2 = =1 E { } mụ phng nhiu AWGN tớn hiu phỏt i s c cng vi cỏc th hin ca ngun ngu nhiờn tuõn theo phõn b Gauss ( cú c cỏc th hin ca cỏc bin ngu nhiờn cú phõn b ó bit ta dựng phng phỏp Monte Carlo) Mụ phng phainh a hng cú phõn b Rayleigh thc hin bng cỏch cng tớn hiu ngun vi cỏc bn b suy hao, tr ca tớn hiu phỏt i theo mụ hỡnh Jakes 4.2.2 Kt qu mụ phng: Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 97 LUN VN CAO HC KT LUN Bt ng b tớn hiu tri ph l mt ln vic thit k h thng thụng tin tri ph Bt ng b cú th thc hin bng cỏc phng phỏp tớch cc, th ng hoc kt hp ng b s b l mt rt quan trng vic thit k cỏc h thng thụng tin tri ph Trờn thc t, c tớnh ca ton b h thng thng b gii hn bi c tớnh ca mch ng b ng b s b s dng k thut lc phự hp l phng phỏp ng b cho thi gian bt ng b nh so vi phng phỏp bt ng b ni tip, nhiờn phn cng phc hn Mch ng b cũn phi thc hin chin thut khúa ng b hon thin chc nng bt ng b theo hng tip cn cc i v ti thiu hoỏ xỏc sut bt ng b sai lch Trong khuụn kh ca lun ny, tỏc gi ó thc hin c nhng mc tiờu sau: (1) Nghiờn cu v h thng MC CDMA v cỏc phng phỏp bt ng b mó PN cho tớn hiu ca h thng ny Nghiờn cu ch tm quan trng ca vic la chn phng phỏp bt ng b mó PN phự hp tỡm tớn hiu gc ban u; (2) Thc hin mụ phng h thng MC CDMA vi hai ngi dựng, so sỏnh BER ca cỏc ngi dựng ny Hng phỏt trin ca ti: Tip tc nghiờn cu v h thng MC CDMA, m rng hng nghiờn cu sang bỏm ng b mó gi ngu nhiờn (mó PN) cỏc b thu tri ph; mụ phng thut toỏn bt ng b v bỏm ng b mó gi ngu nhiờn cho tớn hiu MC CDMA Do hn ch v mt thi gian nờn quỏ trỡnh hon thnh lun ny chc hn khụng th trỏnh nhng thiu sút v mt thc t cng nh kin thc, vỡ vy em rt mong nhn c s gúp ý ca thy cụ, cỏc anh, cỏc ch v cỏc bn Cú c kt qu nghiờn cu nh trờn, ngoi s n lc ca bn thõn, em xin c gi li cỏm n ti thy giỏo PGS TS Nguyn Hu Trung v cụ giỏo TS Nguyn Thỳy Anh ó ht sc tn tỡnh, giỳp , ch bo v hng dn em sut thi gian thc hin ti Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 98 LUN VN CAO HC Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 99 LUN VN CAO HC TI LIU THAM KHO [1] Nguyn Hu Trung, K thut tri ph v truyn dn a song mang, H Ni, 2009 [2] Akther M.S., Asenstorfer J., Alexander P.D and Reed M.C., Performance of multi-carrier CDMA with iterative detection, in Proc IEEE International Conference on Universal Personal Communications (ICUPC98), Florence, Italy, Oct 1998 [3] Al-Susa E and Cruickshank D., An adaptive orthogonal multicarrier multiuser CDMA technique for a broadband mobile communication system, in Proc International Workshop on Multi-Carrier Spread- Spectrum & Related Topics (MC-SS 2001), Oberpfaffenhofen, Germany, Sept 2001 [4] Ziemer, R and Peterson, R (1985) Digital Communications and Spread Spectrum Systems New York: MacMillan Publishing [5] Glisic, G S (1988) Automatic decision threshold level control (ADTLC) in direct-sequence spread-spectrum systems based on matching filtering IEEE Trans Communication Hc viờn thc hin: Hong Minh Khang Lp: 10B CH TVT1 - 2010 100 ... ∑ Chèn CP k SMC (t ) ak,p-1(i) dk(KMC-1) cos ⎡⎣2π ( KMC −1) ∆ft ⎤⎦ Hình 2.3 Máy phát MC - CDMA Sơ đồ máy phát MC- CDMA cho người dùng thứ k vẽ hình 2.3 Quá trình tạo tín hiệu MC- CDMA theo thứ... nhiên tạo thu với tín hiệu trải phổ nhận Đồng mã thu hệ thống thông tin trải phổ chia thành hai bước: Đồng sơ (bắt đồng - acquisition) đồng tính (bám đồng - tracking) Bắt đồng tín hiệu trải phổ vấn... thuật toán bắt đồng mã thu hệ thống Mục tiêu thứ hai đề xuất ý tưởng khôi phục tín hiệu, xử lý nhiễu Dựa yêu cầu đặt với đề tài: Nghiên cứu thuật toán bắt đồng mã PN cho tín hiệu MC – CDMA, đồ