bộ giáo dục đào tạo Trường đại học Bách Khoa Hµ Néi - Nguyễn Hữu Trung sở không gian Hilbert khung wavelet, ứng dụng vào hệ thống MC-DS-CDMA Luận án tiến sĩ kỹ thuật Hà Nội - 2004 giáo dục đào tạo Trường đại học Bách Khoa Hà Nội - Nguyễn Hữu Trung sở không gian Hilbert khung wavelet, ứng dụng vào hệ thống MC-DS-CDMA Chuyên ngành: Hệ thống Phương tiện truyền tin theo kênh thông tin liên lạc Mà số: 2.07.15 Luận án tiến sĩ kỹ thuật Người hướng dẫn khoa học PGS TS Đỗ Xuân Thụ Hà Nội - 2004 i Lời cam đoan Tôi xin cam đoan luận án công trình nghiên cứu thân Các kết nghiên cứu luận án trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận án Nguyễn Hữu Trung ii Lời cảm ơn Bản luận án hoàn thành sở kết nghiên cứu trường đại học Bách Khoa Hà Nội, hướng dẫn thầy Đỗ Xuân Thụ, PGS TS thuộc khoa Điện tử Viễn thông đại học Bách Khoa Hà Nội Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc thầy giáo hướng dẫn PGS Đỗ Xuân Thụ Thầy Thụ đà tin tưởng, quan tâm tạo điều kiện cho hoàn thành luận án hội lớn đời Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Phương Xuân Nhàn, PGS thuộc khoa Điện tử Viễn thông đại học Bách Khoa Hà Nội Thật thú vị nghe thầy Phương Xuân Nhàn giảng ảnh hưởng toán học lên vấn đề kỹ thuật Thầy Nhàn đà gợi ý cung cấp cho nhiều ý tưởng có tính chất tảng để giải vấn đề liên quan toán học kỹ thuật Đây lĩnh vực nghiên cứu liên quan mật thiết đến sở toán học đại phức tạp Tôi xin cảm ơn thầy cô giáo đồng nghiƯp cđa t«i ë bé m«n Kü tht Th«ng tin khoa Điện tử Viễn thông đại học Bách Khoa đà giúp đỡ mặt chuyên môn tạo điều kiện công tác để hoàn thành luận văn thời hạn Nhân dịp xin ghi nhận gợi ý ông Nguyễn Văn Cấp VDVmedia corp số vấn đề thực hành, công nghệ đại giới, cách thức làm việc hiệu vấn đề khác Cuối quan trọng cảm ơn gia đình, vợ trai yêu dấu điều Tác giả luận án Nguyễn Hữu Trung iii danh mục chữ viết tắt ADSL AWGN CP CDMA CWT DMT DSP DS DWT FSK FFT HDSL ICI ICI ISI ISDN ITU MF Mbps MLSD MMSE MRA MC MCM OFDM PN PSK PG PDF QMF Asymetric digital subscriber line Additive white gaussian noise Cyclic Prefix Code division multiplex access Continuous wavelet transform Discrette multi tone Digital signal processor Direct Sequence Discrette wavelet transform Frequency shift keying Fast fourier transform High-bit-rate digital subscriber lines Inter-carrier interference Inter-channel interference Inter-symbol interference Integrated sevices digital network International Telecom Union Matched Filter Mega bit per second Maximum Likelihood Sequence Detector Minimum Mean Square Error Multiresolution analysis Multicarrier Multicarrier modulation Othorgonal frequency division multiplexing Pseudo noise Phase shift keying Processing Gain Probability density function Quadrature mirror filter Đường dây thuê bao số bất đối xứng Nhiễu cộng chuẩn trắng Tiếp đầu khung theo chu kỳ Đa truy nhập theo mà Biến đổi wavelet liên tục Đa tải tin rời rạc Bộ xử lý tín hiệu số Chuỗi trực tiếp Biến đổi wavelet rời rạc Khoá dịch tần số Biến đổi fourier nhanh Đường dây thuê bao số tốc độ cao Giao thoa liên tải tin Giao thoa liên kênh Giao thoa liên ký hiệu Mạng số đa dịch vụ Hiệp hội viễn thông quốc tế Lọc phù hợp Triệu bit/s Bộ tách chuỗi giống Sai lệch trung bình bình phương tối thiểu Phân tích đa phân giải Đa tải tin Điều chế đa tải tin Ghép kênh theo tần số trực giao Giả ngẫu nhiên Khoá dịch pha Hệ số tăng ích Hàm mật độ xác suất Bộ lọc gương vuông góc iv RFI SS STFT SDR TFR TR SR Radio Frequency Interference Spread Spectrum Short time fourier Transform Software Defined Radio Time frequency representation Transmited Reference Stored Reference Nhiễu vô tuyến Trải phổ Biến đổi fourier thời gian ngắn Radio theo chương trình Biểu diễn thời gian tần số Phát chuẩn Chuẩn lưu trữ v Danh mục Từ khoá ký hiệu C¸c tõ kho¸ Multicarrier, Spread Spectrum, OFDM, Wavelet, Wavelet Frame, Gabor Frame, Direct Sequence, Synchronization Các ký hiệu Phần lớn ký hiệu luận văn tuân theo ký hiệu chuẩn Để thuận tiện cho việc tham khảo định nghĩa, định lý, mệnh đề, phụ đề đánh số Ví dụ chương có định lý, hai định nghĩa liền đánh số ví dụ định lý 3.2 đến định nghĩa 3.3 đến định nghĩa 3.4 Các phương trình đánh số riêng Với chuỗi tổng tập số đếm hay vô hạn thường dùng ký hiệu tắt { f n } hc f = ∑ n c n f n có nghĩa việc lựa chọn tập số không quan trọng trường hợp hội tụ chuỗi độc lập với số Các ký hiệu hay dùng luận văn liệt kê bảng Bảng ký hiệu ý nghĩa Ký hiƯu f ,g TÝch v« híng f Chn a* Bù phức a Bằng, theo định nghĩa = x x Sè nguyªn nhá nhÊt n cho n ≥ x Sè nguyªn lín nhÊt n cho n ≤ x δ k [n] Sè phøc i, i2 = -1 TÝn hiƯu TÝn hiƯu liªn tơc TÝn hiệu rời rạc Dirac rời rạc, sở tự nhiên cđa lp δ (t ) Ph©n bè Dirac i f(t), s(t) f[n], s[n] TËp hỵp vi ℵ Z ℜ ℜ+ C H B Lp (ℜ) víi ≤ p < Tập số nguyên dương, gồm Tập số nguyên Tập số thực Tập số thực dương Tập số phức Không gian Không gian Hilbert Không gian Banach Không gian vector hàm khả đo có chuẩn hữu hạn f l p với p < ∞ p = (∫ f ( x) dx) p 1/ p < Không gian vector tín hiệu rời rạc (hoặc chuỗi) có chuẩn hữu hạn f [n] p = n=∞ ∑ n = −∞ f [ n] p < i Danh mục công trình [1] Đỗ Xuân Thụ, Nguyễn Hữu Trung (2004), Các sở không gian Hilbert khung wavelet, ứng dụng vào hệ thống thông tin trải phổ trực tiếp đa tải tin(MC-DS-SS), Tạp chí Khoa học Công nghệ (Trung tâm khoa học tự nhiên công nghệ quốc gia), Tập 42, số 2, Tr 41-52 [2] Đỗ Xuân Thụ, Nguyễn Thuý Anh, Nguyễn Hữu Trung (2000), Các hệ thống DS-CDMA đa tải tin, Tạp chí bưu viễn thông, số 2, Tr 19-22 [3] Đỗ Xuân Thụ, Nguyễn Thuý Anh, Nguyễn Hữu Trung (2000), Phân tích thiết kế hệ thống bắt mà DS-CDMA, Tạp chí bưu viễn thông, số 11, Tr 15-17 [4] Đỗ Xuân Thụ, Nguyễn Hữu Trung (2003), Truyền liệu qua kênh phađinh dùng điều chế đa tải tin, Tạp chí khoa học công nghệ (Trung tâm khoa học tự nhiên công nghÖ quèc gia), TËp 42, sè 3, Tr 26-33 [5] Đỗ Xuân Thụ, Nguyễn Hữu Trung (2004), Xây dựng kiến tróc hƯ thèng khung wavelet CDMA theo c«ng nghƯ radio phần mềm, Tạp chí khoa học công nghệ (các trường ®¹i häc kü tht) Sè 48+49, Tr 44-49 [6] Ngun §øc Thn, Ngun H÷u Trung (2001), “ThiÕt kÕ MODEM sư dụng kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp, Tạp chí khoa học công nghệ (các trường đại học kỹ thuật) Sè 27+28, Tr.83-87 [7] Ngun §øc Thn, Ngun Th Anh, Nguyễn Hữu Trung (2002), Thực hiệu thuật toán giải mà Turbo, Tạp chí khoa học công nghệ (các trường đại học kỹ thuật) Số 34+35, Tr 49-52 ii Tài liệu tham khảo Tiếng Anh [1] M.K Simon, J.K Omura, R.A Scholtz, B.K Levitt (1985), Spread Spectrum Communications Handbook, Computer Science Press, Maryland [2] John G Proakis (1995), Digital communications, McGraw-Hill [3] G.F Sage (1964), "Serial Synchronization of Pseudonoise Signal", IEEE Transactions on Communication Technology, no 4, December, pp 123-127 [4] D.L Schilling (2001) "Wireless Communication going into the 21th century", IEEE Transaction on Vehicular Tech No 2, Mar, pp 23-31 [5] TIA/EIA/IS-95, Interim Standard, "Mobile Station-Base Station compatibility Standard for dual mode Wideband Spread Spectrum", Telecom Industry Association, Washington D.C [6] S Verdu (1998), Multiuser Detection Cambridge, U.K.: Cambridge University Press, [7] K Waheed, K Desai, M Salem (2003), “Blind Multi User Detection in DSCDMA Systems using Natural Gradient based Symbol Recovery Structures”, 4th International Symposium on Independent Component Analysis and Blind Signal Separation (ICA2003), pp 1021-1030, April, Nara, Japan [8] Gang Xu (1999), Implementation Issues of Multiuser Detection in CDMA Communication Systems, Thesis Master of Science, Rice University, Houston Texas (Downloaded from the NuHAG homepage, http://tyche.mat.univie.ac.at.) [9] J Bingham (1990), “Multicarrier Modulation: An idea whose time has come”, IEEE Trans Comm Vol 1, May, pp 5-14 [10] J.A Bingham (1996), “RFI supression in Multicarrier transmission systems”, Proc Globecom, vol 2, no 3, Apr, pp 2026-2030 [11] M Schenk, D Schmucking (2002), A New design method for Multicarrier Modulation, Technical doc, Institute if IC, Technical University of Munich 82 −1 / K − s 1− ∑ Pj s (K − 1) − (−1) s j ≠ k 3N s (s) Pk ( E ) = Q ( ) + + − (4.68) s K Pk Eb / N − K − (3 N ) 3N r(t) Bé thu t¬ng quan cđa ngsd Bé thu t¬ng quan cđa ngsd Bé thu t¬ng quan cđa ngsd K Z 1(1) Thông số kênh Z 2(1) Thông số kênh Z K(1) Thông số kênh s1( ) §¸nh gi¸ tÝn hiƯu sˆ1( ) §¸nh gi¸ tÝn hiệu s2( ) Đánh giá tín hiệu s K( ) r1( ) (t ) Bé thu t¬ng quan cña ngsd Z 1( ) r2( ) (t ) Bé thu t¬ng quan cđa ngsd Z 2( ) rK( ) (t ) Bé thu t¬ng quan cđa ngsd K Z K( ) sˆ2( ) sˆ K( ) TÇng s = Tầng s = Hình 4.7 Kiến trúc tách tín hiệu 4.3 Mô 4.3.1 Nguyên tắc mô Để khảo sát tính hệ thống bao gồm xác suất lỗi bit theo dung lượng hệ thống, xác suất lỗi bit theo tỉ số S/N thông số quan trọng khác ta phải lập mô hình hệ thống bao gồm: Mô hình phát Mô hình kênh Mô hình thu kỹ thuật thực khác kết qủa mô sát với thực tế nhất, trình bày 4.3.1.1 Lượng tử hoá, biểu diễn dạng dấu phẩy cố định Khi tính toán lý thuyết, số biểu diễn dạng số thực số phức với độ xác vô hạn Khi thực hệ thống máy tính chip DSP, số biểu diễn với độ xác định: lượng tử hoá Có hai yếu tố xác định độ xác số lượng tử hoá: số 83 bit biểu diễn biểu diễn dạng dấu phẩy động hay cố định Lượng tử hoá tín hiệu gây thêm lỗi hệ thống thực tế (ví dụ dùng DSP) giá trị số làm tròn cắt mức gần Hệ thống sử dụng hệ số hiệu chỉnh để đảm bảo không xảy tràn 4.3.1.2 Đồng Đồng trình quan trọng phức t¹p cđa hƯ thèng RÊt nhiỊu hƯ thèng thùc hiƯn mô dựa vào giả thiết đồng lý tưởng Tất nhiên không cải thiện dung lượng hệ thống hay đặc tính lỗi bit không thực đồng Đồng hệ thống thực sau: Kênh I Tb Tb * MAX Lưu trữ Tín hiệu đồng Kênh Q Hình 4.8 Tạo tín hiệu đồng (*: nhân phức) Quá trình đồng thực cách so sánh đỉnh sau chip mét chu kú quan s¸t b»ng chu kú bit Đồng thực tầng thứ thu (nếu cần thiết lặp lại sau tầng để cải thiện độ xác) Hệ thống bắt đồng theo hướng tiếp cận quy nạp cực đại, không kết hợp, không cần liệu trợ đồng [42] 4.3.1.3 Kênh Khảo sát hai mô hình kênh: Kênh AWGN Kênh Rayleigh Để mô nhiễu AWGN tín hiệu phát cộng với thể nguồn ngẫu nhiên tuân theo phân bố Gauss (để có thể biến ngẫu nhiên có phân bố đà biết ta dùng phương pháp Monte Carlo) Mô phađinh đa hướng có phân bè Rayleigh thùc hiƯn b»ng c¸ch céng tÝn hiƯu ngn với bị suy hao, trễ tín hiệu phát theo mô hình Jakes [10] Tín hiệu nguồn so sánh với tín hiệu giải điều chế ®Ĩ tÝnh BER 84 4.3.1.4 Bé thu/t¸ch tÝn hiƯu Tín hiệu thu tổng tín hiệu nhiều người sử dụng Để cải thiện tính hệ thống phải loại trừ MAI (giao thoa đa truy nhập) Kỹ thuật thực mô hình PIC (loại trừ giao thoa song song) MMSE (Sai lệch trung bình bình phương tối thiểu) Kỹ thuật MMSE cho tính tốt đòi hỏi số lượng phép toán nhiều Ngoài vấn đề trên, hệ thống phải tính đến vấn đề khác tạo mà PN, tạo khung, đồng khung, xác định hệ số đáp ứng kênh [58] Hệ thống thực với thông số sau Mà PN N=64, Mà chiều dài cực đại Kênh AWGN + fadinh Rayleigh (dịch tần 40Hz, trễ max 2-5s) Bộ thu MMSE PIC Khoảng bảo vệ bit Chiều dài khung 128 bit Họ hàm Daubechies, Haar Tần sè sãng mang 900 MHz BiĨu diƠn 16 bit fixed point 4.3.2 Kết mô Dạng sóng tín hiệu phát dùng hàm Wavelet Daubechies trình bày hình Hình 4.9 Dạng sóng kênh tương ứng với kênh thứ nhất, , 16: hàm hàm Daubechies (db matlab) 85 Dưới điều kiện khảo sát kênh AWGN đặc tính hệ thống khung Wavelet fourier giống tác động nhiễu trắng lên hai hệ thống (hình trái) Hình 4.10 Đặc tính hệ thèng so s¸nh víi hƯ thèng dïng FFT tr¸i: AWGN; phải: Phađinh Dưới điều kiện khảo sát kênh phađinh, hệ thống khung Wavelet cho đặc tính BER tốt so với hệ thống Fourier đặc tính thời gian - tần số hệ thống khung Wavelet tốt Quyết định lấy chu kỳ bit 86 4.4 KiÕn tróc thùc hiƯn hƯ thèng Trong c¸c hƯ thống sử dụng cấu trúc cổ điển, cấu hình hệ thống cố định, không thích nghi với yêu cầu khác tốc độ, QoS Yêu cầu hệ thống thông tin hệ cho phép thực dịch vụ có tốc độ khác với chất lượng dịch vụ khác Vì kiến trúc cổ điển không đáp ứng [59] Phần trình bày kiến trúc thực cđa hƯ thèng khung Wavelet CDMA theo kiÕn tróc phÇn mềm với cấu hình mềm dẻo Công nghệ radio phần mềm theo nghĩa đơn giản trình gia công tín hiệu thu phát thực chương trình (thông thường DSP-Digital Signal Processor) sau sè ho¸ tÝn hiƯu từ đầu thu Công nghệ radio phần mềm tạo khả thực mềm dẻo kiến trúc c¸c bé thu ph¸t sư dơng c¸c tht to¸n xư lý tÝn hiƯu phøc t¹p [60][61] 4.4.1 CÊu tróc chøc thu Tín hiệu RF số hoá đầu thu biến đổi AD băng rộng, sau ®ã TÝn hiƯu RF BiÕn ®ỉi A/D tèc ®é cao FPGA Cân kênh Biến đổi xuống DSP Chức PN Tách tín hiệu Điều chế Điều khiển lỗi Hình 4.11 Kiến trúc chức thu theo nguyên tắc phần mềm lọc, khuyếch đại tạp âm thấp, biến đổi xuống tần số thấp (thực số, theo công nghệ FPGA) Tín hiệu số xử lý băng DSP Các chức xử lý bao gồm: Chức PN (tạo, ®ång bé), ®iỊu chÕ (Wavelet), t¸ch tÝn hiƯu… 87 4.4.2 KiÕn tróc thùc hiƯn hƯ thèng KiÕn tróc thùc hiƯn hệ thống biểu diễn hình vẽ AGC DSP A/D PDC FIFO RF in PC Data/Addr PDC FIFO FLASH D/A RF out CLOCK K Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống radio chương trình Có hai phần hệ thống: Phần xử lý RF phần xử lý băng gốc Vì hệ thống hệ thống song công phần xử lý RF phải có khả xử lý dòng liệu hướng lên hướng xuống, phần xử lý băng gốc phải có chức lập mà giải mà thời gian thực Phần xử lý RF Thực chức biến đổi AD tốc độ cao, chuyển đổi RF xuống băng gốc, lọc FIR, chuyển đổi tốc độ ký hiệu giao tiếp số Tín hiệu RF tương tự đầu vào đưa đến AD thông qua cuộn dây để lấy vi sai theo yêu cầu ADC, sau tín hiệu số hoá đưa đến PDC (Programmable Down Converter), phần lớn chức xử lý RF thực (điều chế IQ, FIR, trộn ) Phần xử lý băng gốc Thực chức xử lý liệu bao gồm lập mà kênh, lập mà nguồn, đồng bộ, đa truy nhập, chuyển mạch mềm mà giao thức thông tin yêu cầu Các chức thực phần mềm Tất hoạt động hệ thống thực đồng với theo tÝn hiƯu nhÞp chn TÝn hiƯu nhip cđa ADC, PDC đồng theo nguồn tín hiệu Tín hiệu nhịp xử lý băng gốc theo ký hiệu thông tin 88 4.4.3 Lựa chọn thành phần Thành phần phát thu RF AD PDC/PUC (Programmable Down Converter/ Programmable Up Converter) Độ phân giải tốc độ ADC xác định giải động tuyến tính hệ thống Ký hiệu b số bit, R tốc độ lấy mẫu (đơn vị Sample/Second Sps), W băng tần Giải động tính theo công thức DynamicRange = 6.02b + 10 lg( R / W ) §Ĩ cã giải động lớn, ta chọn ADC với tốc độ lấy mẫu lớn độ phân giải cao Tên chip Phân giải Tốc độ (Sps) Công suất tiêu thụ AD6644 AD6645 AD9244 14 bit 14 bit 14 bit 40/64M 80/105M 40/64M 1.5W 1.5W 0.6W Bảng 4.1: Các thông số kỹ thuật ADC Các chip hÃng Amd (Advanced Micro Device) có độ phân giải 14 bit, tốc ®é 40/65 thËm chÝ cã chip tèc ®é 105M Víi ứng dụng thông thường ta chọn tốc độ 40/65M PDC/PUC thực hầu hết chức xử lý RF, PDC/PUC đóng vai trò chủ đạo phần RF, tính hệ thống phụ thuộc vào PDC/PUC Tên chip Tốc độ (Sps) Số kênh ứng dụng AD6620 65M AD6624 80/100M AD6634 80M HSP50214B 55M GSM, CDMA, PHS hệ thống băng hẹp khác Hạ tầng vô tuyến, điện thoại di động WCDMA, đa tải tin, thu số multimode Hệ thống băng hẹp Bảng 4.2: Các thông số kỹ thuật PDC 89 Đối với ứng dụng băng hẹp, ta sử dụng DSP để thực PDC/PUC Ngoài hệ thống cần chip PLD, FPGA để tạo tín hiệu định thời điều khiển, đệm, giao tiÕp E1, T1 4.5 KÕt luËn Wavelet cã c¸c c¬ së trùc chuÈn cã tÝnh chÊt tËp trung thêi gian - tần số tốt biến đổi thuận ngược có thuật toán tính toán nhanh sử dụng băng lọc Tính trực giao ưu điểm đà áp dụng thành công nén ảnh Wavelet có ưu điểm khung Gabor ứng dụng cần tính trực giao tập trung thời gian tần số Đối với ứng dụng đa truy nhập theo mÃ, khung Wavelet có ưu điểm: chống giao thoa đa truy nhập tốt hơn, khả chống lại pha đinh giao thoa băng hẹp cao HƯ thèng sư dơng khung Wavelet sÏ cho hiƯu qu¶ phổ dung lượng cao Mặt khác, biến ®ỉi DWT cã thĨ thùc hiƯn ®ỵc b»ng cÊu tróc lọc đa pha, thực hiệu bé DSP cho phÐp thùc hiƯn c¸c øng dơng tèc độ cao 90 Chương 5.1 Kết luận hướng phát triển Kết luận chung Việt Nam quốc gia nhập công nghệ có bước khởi đầu việc chế tạo thiết bị công nghệ đại Để tránh bÃi rác công nghiệp tạo khả cạnh tranh thiết bị thị trường phải nghiên cứu sâu sắc chất động học trình hệ thống để xác định rõ yếu tố định lùc hƯ thèng Víi híng tiÕp cËn theo quan ®iĨm toán học lên hệ thống thông tin đa truy nhập theo mÃ, luận văn đà trình bày mô hình toán học biện luận mô hình liên quan đến việc xây dựng mô hình hệ thống CDMA có tính ưu việt Quá trình nghiên cứu luận án hệ thống đa truy nhập theo mà trải chuỗi trực tiếp đà có đóng góp sau: Đánh giá vai trò việc sử dụng ánh xạ phân tích tổng hợp cđa kh«ng gian Hilbert th«ng tin BiĨu diƠn phần tử không gian Hilbert thông qua toán tử khung, gắn toán tử khung với điều chế đa tải tin 91 Các điều kiện họ hàm trực giao thực khung wavelet thông qua băng lọc Đề xuất mô hình bắt mà tín hiệu DS-CDMA không cần liệu trợ đồng bộ, đề xuất mô hình điều chế đa tải tin mô hình thực hệ thống Đề xuất mô hình hệ thống CDMA đa tải tin sử dụng khung wavelet, phát biểu định lý xác định giới hạn hệ thống tác động yếu tố nhiễu xạ bên ngoài, biện luận việc thực hệ thống theo công nghệ SDR Các kết mô minh chứng đặc tính vượt trội hệ thống 5.2 Hướng phát triển Khảo sát tác động tính tập trung thời gian-tần số họ hàm khác lên tính tương quan chuỗi trải phổ Khảo sát cụ thể ảnh hưởng họ hàm khác (Fourier, Wilson, họ Wavelet) lên tính hệ thống Xác định thông số tối ưu hệ thống tương ứng với họ hàm khác để thực vật lý hệ thống 92 Mục lục Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục từ khoá ký hiệu Danh mục bảng Danh mục hình vẽ Giới thiệu i ii iii v vii ix x xii Ch¬ng Tỉng quan vấn đề nghiên cứu 1.1 Giíi thiƯu 1.2 Nội dung luận văn Chương Các sở khung không gian Hilbert 2.1 Kh¸i qu¸t vỊ biĨu diƠn tÝn hiƯu không gian Banach Hilbert 2.2 Các vÊn ®Ị chung vỊ khung 14 2.3 Quan hệ sở Riesz vµ khung 16 2.4 Các khung hàm mũ 19 2.4.1 Các điều kiện cần đủ 20 2.4.2 Định lý Kadec 1/4 21 2.5 Ph©n tÝch thời gian tần số biến đổi Wavelet 23 2.5.1 Nguyªn tư thêi gian – tÇn sè 23 2.5.2 Biến đổi Fourier thời gian ngắn 23 2.5.3 BiÕn ®ỉi Wavelet 27 2.5.3.1 Biến đổi Wavelet liên tục 27 2.5.3.2 Biến đổi Wavelet rời rạc 29 2.5.3.3 Băng lọc nhiều thang 30 2.5.3.4 Lát gạch cho mặt phẳng thời gian - tÇn sè 34 2.5.4 Lùa chän Wavelet 35 2.5.5 CÊu tróc c¸c to¸n tư 37 2.6 Một số vấn đề liên quan đến khung Gabor 38 2.6.1 §iỊu kiƯn cÇn 39 2.7 Đề xuất xây dựng khung Wavelet thông qua c¸c to¸n tư 41 2.8 KÕt luËn 45 Chương Đề xuất hệ thống DS-CDMA điều chế đa tải tin 47 3.1 Giíi thiƯu 47 3.2 Mô tả hÖ thèng DS-CDMA 47 3.2.1 Các nguyên tắc thông tin trải phổ 47 3.2.1.1 Thông tin ®iĨm-®iĨm 48 93 3.2.1.2 Thông tin đa người sử dụng 49 3.2.1.3 C¸c ưu điểm DS-CDMA thông tin tế bào 50 3.3 Đề xuất hệ thống bắt m· tÝn hiÖu DS/CDMA 52 3.3.1 Mô hình hệ thống 53 3.3.1.1 Mô tả hệ thèng 53 3.3.1.2 Thuật toán bắt đồng 54 3.3.2 KiÕn tróc hÖ thèng 56 3.4 Đề xuất hệ thống điều chế đa t¶i tin 58 3.4.1 Mô hình hệ thống 59 3.4.1.1 Nguyên tắc 59 3.4.1.2 Thùc hiÖn sè 61 3.4.1.3 Mô hình hệ thống 62 3.5 KÕt luËn 66 Chương Đề xuất hÖ thèng MC-DS-CDMA dïng khung Wavelet 67 4.1 Më ®Çu 67 4.2 Mô tả hệ thống 68 4.2.1 Thực khung Wavelet băng lọc 68 4.2.1.1 Thùc hiÖn biến đổi Wavelet rời rạc băng lọc 68 4.2.1.2 Thực khung Wavelet băng lọc 69 4.2.2 Mô hình hệ thèng 71 4.2.2.1 Phân tích nhiễu xạ 74 4.2.2.2 Bé thu 78 4.3 M« pháng 82 4.3.1 Nguyên tắc m« pháng 82 4.3.1.1 Lượng tử hoá, biểu diễn dạng dấu phẩy cố định 82 4.3.1.2 Đồng 83 4.3.1.3 Kªnh 83 4.3.1.4 Bé thu/t¸ch tÝn hiÖu 84 4.3.2 Kết mô 84 4.4 KiÕn tróc thùc hiƯn hÖ thèng 86 4.4.1 Cấu trúc chức thu 86 4.4.2 KiÕn tróc thùc hiÖn hÖ thèng 87 4.4.3 Lựa chọn thành phần 88 4.5 KÕt luËn 89 Chương Kết luận hướng phát triÓn 90 5.1 KÕt luËn chung 90 5.2 Híng ph¸t triĨn 91 Danh mục công trình tác giả Tài liệu tham khảo i ii 94 Danh mục bảng Bảng ký hiệu vii Bảng 4.1 Các th«ng sè kü tht cđa ADC 88 Bảng 4.2 Các thông số kỹ thuËt cña PDC 88 95 Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Bộ t¸ch nhiỊu ngêi sư dơng Hình 1.2 Trải phổ tương tự dùng tải tin cách biệt fi Hình 1.3 Tạo phađinh chọn lọc tÇn sè Hình 2.1 ánh xạ tổng hợp phân tích hệ thống truyền dẫn đa tải tin 14 Hình 2.2 Cơ sở Dirac sở Fourier 25 H×nh 2.3 ¶nh phỉ cđa tÝn hiƯu sư dơng cưa sỉ ph©n tích hẹp (trái) rộng gấp đôi (phải) 25 Hình 2.4 Lưới mặt phẳng thời gian - tÇn sè cđa STFT 27 Hình 2.6 Sự phân ly băng biến đổi Wavelet, 30 H×nh 2.7 PhÐp ánh xạ H G 31 Hình 2.8 Phân ly Wavelet lọc băng 31 Hình 2.9 Các hàm Wavelet tỉ lÖ 33 Hình 2.10 Phân ly đến thang tín hiƯu chip 33 H×nh 2.11 Phân bố ô miền thời gian-tỉ lệ thời gian-tần số 34 Hình 2.12 Đáp øng thêi gian-tÇn sè møc cđa tÝn hiƯu chip 35 Hình 3.1 Hệ thống trải phæ DS-BPSK 48 Hình 3.2 Mật độ phổ công suất tín hiệu BPSK DS-BPSK tương ứng 49 Hình 3.3 Mô hình hệ thống bắt đồng 53 H×nh 3.4 KiÕn tróc hÖ thèng 57 H×nh 3.5 TÝnh thÝch nghi cđa hƯ thống MCM với đặc tính kênh 59 Hình 3.6 Bộ phát hệ thống đa tải tin 59 Hình 3.7 Bộ điều chế I Q tải tin fi 60 Hình 3.8 Bộ thu hệ thống đa tải tin 60 H×nh 3.9 Bộ giải điều chế I Q tải tin fi 61 Hình 3.10 Phổ công suất tín hiệu đa tải tin 61 H×nh 3.11 Phỉ cđa tÝn hiƯu 62 Hình 3.12 Mô h×nh hƯ thèng 64 Hình 3.13 Phân bố ký hiƯu Pilot khung tÝn hiƯu thĨ hiƯn trªn trơc thời gian tần số 65 H×nh 3.14 §Ỉc tÝnh hƯ thèng 66 Hình 4.1 Băng lọc biến đổi Wavelet rời rạc 69 Hình 4.2 Khung gồm ba vector không gian hai chiỊu 70 H×nh 4.3 Băng lọc phân tích (trái) tổng hợp (phải) khung 71 Hình 4.4 Mô hình hệ thèng 72 Hình 4.5 Băng lọc M-kênh khung phần điều chế hệ thống 73 Hình 4.6 Méo dạng kênh 74 H×nh 4.7 KiÕn tróc bé t¸ch tÝn hiƯu 82 Hình 4.8 Tạo tín hiệu đồng bé (*: nh©n phøc) 83 Hình 4.9 Dạng sóng kênh tương ứng với kênh thứ nhất, , 16: hàm hàm Daubechies (db matlab) 84 96 Hình 4.10 Đặc tính hệ thống so sánh với hệ thống dùng FFT điều kiện kênh AWGN (trên); điều kiện kênh Pha-đinh+AWGN (dưới) 85 Hình 4.11 Kiến trúc chức thu theo nguyên tắc phần mềm 86 Hình 4.12 Sơ đồ khối hệ thống radio chương tr×nh 87 ... đại học Bách Khoa Hµ Néi - Nguyễn Hữu Trung sở không gian Hilbert khung wavelet, ứng dụng vào hệ thống MC- DS- CDMA Chuyên ngành: Hệ thống Phương tiện truyền tin theo kênh thông tin liên... (2004), Các sở không gian Hilbert khung wavelet, ứng dụng vào hệ thống thông tin trải phổ trực tiếp đa tải tin (MC- DS- SS), Tạp chí Khoa học Công nghệ (Trung tâm khoa học tự nhiên công nghệ quốc... thuật) b) Các sở không gian Hilbert khung wavelet, ứng dụng vào hệ thống thông tin trải phổ trực tiếp đa tải tin (MC- DS- SS), Tạp chí Khoa học Công nghệ (Trung tâm khoa học tự nhiên công nghệ quốc