Kỹ thuật trải phổ và ứng dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - DƯƠNG NGUYỄN TRUNG KỸ THUẬT TRẢI PHỔ VÀ ỨNG DỤNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG HÀ NỘI – 2014 LỜI CAM ĐOAN Trong trình thực đề tài luận văn: Kỹ thuật trải phổ ứng dụng Tôi thực qui trình thực thời gian làm luận văn Trong q trình nghiên cứu làm đề tài, tơi sưu tầm sử dụng số tài liệu nước xuất với số báo tạp chí ngồi nước Tơi không sử dụng chép vi phạm qui định đề ví dụ như: Sao chép luận văn cũ, chép thơng tin khơng có tính đích thực không công bố Trên lời cam đoan tơi, tơi vi phạm tơi hồn tồn chịu trách nhiệm trước hội đồng bảo vệ luận văn thạc sĩ khoa, viện đào tạo sau đại học Hà Nội, ngày 01 tháng 01 năm 2014 Tác giả luận văn DƯƠNG NGUYỄN TRUNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3G 3rd Genneration (of Mobile Mạng di động hệ thứ networks) ACI Adjacent Channel Interference Nhiễu kênh kế AICH Acquistion Indicator Channel Kênh thị bắt AMPS Advanced Mobile Phone System ARIB Association of Radio Industry Board Hệ thống điện thoại di động tiên tiến Hiệp hội công nghiệp vô tuyến AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bít PBSK Binary Phase Shift Keying Khố dịch pha nhị phân BS Base Station Trạm gốc BSC Base Station Controler Bộ điều khiển trạm gốc BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc CCI Co-Channel Interference Nhiều kênh tần số Coded Composite Transport Kênh truyền tải đa hợp mã Channel hoá CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã CN Core Network Mạng lõi CP-2 Coreless Phone – Điện thoại không dây CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung CRNC Control RNC Điều khiển RNC Circuit Switched Pulic Data Mạng số liệu công cộng chuyển Network mạch theo mạch Digital Enhanced Coreless Viễn thông không dây số tiên CCTrCh CSPDN DETC tiến Telecommunication DPCCH Dedicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh số liệu vật lý riêng DSCH Dedicated Shared Channel Kênh đường xuống dùng chung DSSS DTCH EDGE ETACS Direct Sequence Spreading Trải phổ chuỗi trực tiếp Spectrum Kênh lưu lượng riêng Dedicated Traffic Chanel Enhanced Data Rates for GSM Evolution Extended Total Access Số liệu gói tốc độ cao GSM TACS mở rộng Communication System European Telecommunications Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Standards Institute Âu FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuống FBI Feedback Information FDD Frequency Division Duplexing Song công phân chia theo tần số Frequency Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo tần Access số Forward Error Correction Sửa lỗi tiên tiến ETSI FDMA FEC FHSS Frequency Hopping Spectrum Spread Trải phổ nhảy tần FSK Frequency Shift Keying Khoá dịch chuyển tần số GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ cổng GPRS GMSC Gateway MSC Tổng đài di động cổng GMSK Gaussian Minimum Shift Keying Khóa dịch tối thiểu Gauxo GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GSM Global System for Mobile Hệ thống thơng tin toàn cầu cho communications điện thoại di động HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú HSCSD High Speed Circuit Switched Data HSDPA độ cao High Speed Downlink Packet Truy nhập gói đường xuống tốc Access độ cao International Mobile IMT-2000 Hệ thống chuyển mạch kênh tốc Telecommunications in the year 2000 Hệ thống thông tin di động toàn cầu năm 2000 IP Internet Protocol Giao thức Internet ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ ISI Inter Symbol Interference Nhiễu giao thoa kí hiệu ITU International telecommunication Union Liên đồn viễn thông quốc tế Iub Giao diện RNC nút B Iur Giao diện RNC IWF Internet Working Function Chức tương tác mạng LTE Long Term Evolution Sự phát triển dài hạn MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MS Mobile Station Trạm di động MSC Mobile Service Switching Center Tổng đài di động NAMPS Narrow AMPS AMPS băng hẹp NMT-450 Nordic Mobile Telephone 450 NMT-900 Nordic Mobile Telephone 900 NTACS Narrow TACS TACS băng hẹp NTT Nippon Telegraph and Telephone Hệ thống NTT phát triển Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu băng tần 450 MHz Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu băng tần 900 MHz OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép phân chia tần số trực giao Orthogonal Frequency Division Đa truy nhập phân chia theo tần Multiple Access số trực giao Primary Common Control Physical Kênh vật lý điều khiển chung sơ Channel cấp PCH Paging Channel Kênh tìm gọi PCN Personal Communication Network Mạng thơng tin cá nhân PCPCH Physical CPCH Kênh gói chung vật lý PCS Personal Communication System Hệ thống thông tin cá nhân PDC Personal Digital Cellular Hệ thống tổ ong số cá nhân PDN Packet Data Network Mạng số liệu cơng cộng PDP Packet Data Protocol Giao thức đóng gói liệu PDSCH Physical Dedicated Shared Channel PG Processing Gain Độ lợi xử lí PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PN Pseudo Noise Giả tạp âm PRACH Physical RACH Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý PS Packet Switched Chuyển mạch gói PSK Phase Shift Keying Khoá dịch chuyển pha Public Switched Telephone Mạng điện thoại chuyển mạch Network công cộng OFDMA PCCPCH PSTN QPSK Quadrature Phase Shift Keying RACH Random Access Channel RANAP Radio Access Network Application RLC Radio Link Control Kênh vật lý đường xuống dùng chung Khoá dịch chuyển pha cầu phương Kênh truy cập ngẫu nhiên Bộ điều khiển đường truyền vô tuyến Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến Secondary Common Control Kênh vật lý điều khiển chung thứ Physical Channel cấp SCH Synchronization Channel Kênh đồng SGSN Servicing GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ SMS Short Massage Service Dịch vụ nhắn tin ngắn SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu tạp âm SS Subcriber Station Trạm thuê bao TACH Traffic and Associated Channel Lênh lưu lượng liên kết Total Access Communication Hệ thống thông tin truy nhập toàn System TAF Terminal Adaption Function Chức thích ứng đầu cuối TCH Traffic Channel Kênh lưu lượng TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TDD Time Division Duplexing TDM Time Division Multiplexing TDMA Time Division Multiple Access TE Terminal Equipment TRAU Transcoder and Rate Adaptor Unit RNC SCCPCH TACS UE UMTS USIM Song công phân chia theo thời gian Sự truyền dồn kênh phân chia theo thời gian Đa truy nhập phân chia theo thời gian Thiết bị đầu cuối Khối chuyển đổi mã thích ứng tốc độ Thiết bị người sử dụng User Equipment Universal Mobile Hệ thống viễn thông di động toàn Telecommunnication System cầu UMTS Subscriber Identify Modul nhận dạng thuê bao UMTS Universal Terrestrial Radio Access Mạng truy nhập vơ tuyến mặt đất Network tồn cầu VLR Visitor Location Registor Bộ đăng ký định vị tạm trú WAP Wireless application protocol Giao thức ứng dụng vô tuyến Wideband Code Division Multiplex Đa truy cập phân chia theo mã Access băng rộng UTRAN WCDMA MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .1 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH 11 DANH MỤC CÁC BẢNG 14 MỞ ĐẦU 15 CHƯƠNG : GIỚI THIỆU 16 1.1.Mở đầu 16 1.2.Mơ hình kỹ thuật trải phổ 17 1.3 Các ưu điểm hệ thống trải phổ 17 1.4.Mơ hình kênh 20 1.4.1.Các tượng ảnh hưởng đến chất lượng kênh truyền .20 1.4.2.Kênh nhiễu cộng chuẩn trắng(AWGN–Additive White Gaussian Noise) 23 1.4.3 Kênh theo phân bố Rayleigh 26 1.4.4 Phân bố Ricean 28 1.5.Kết luận chương 30 CHƯƠNG : CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN TRẢI PHỔ 32 2.1.Hệ thống trải phổ trực tiếp ( DS/SS ) 32 2.1.1 Sơ đồ khối đặc trưng hệ thống trải phổ DSSS 33 2.1.2 Hệ thống DSSS-BPSK 33 2.2 Hệ thống trải phổ nhảy tần (FH/SS) 37 2.2.1 Hệ thống thu phát .37 2.2.2 FH-CDMA 39 2.3.Hệ thống trải phổ nhảy thời gian ( TH/SS ) 41 2.3.1.Nguyên lí hoạt dộng hệ thống TH/SS 42 2.3.2.Ưu nhược điểm hệ thống trải phổ nhảy thời gian THSS .43 2.4 Hệ thống lai ( Hybrid ) .44 2.4.1 Hệ thống FH/ DS 44 2.4.2 Hệ thống TH/ FH 47 2.4.3 Hệ thống TH/DS 48 2.5 Các dãy giả ngẫu nhiên PN 50 2.5.1.Giới thiệu chung chuỗi PN 50 2.5.2 Dãy ghi dịch tuyến tính độ dài cực đại (dãy- m) 51 2.6 Đồng 54 2.7.Kết luận chương 58 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT TRẢI PHỔ 59 3.1.Công nghệ CDMA 59 3.1.1.Q trình phát triển mạng thơng tin di động 59 3.1.2.Khái niệm CDMA 60 3.1.3 Thu – phát tín hiệu CDMA 61 3.1.4.Các đặc tính ưu việt CDMA so với chuẩn khác .66 3.1.5.Sử dụng mã hoá ưu việt 66 3.1.6.Chuyển giao mềm 68 3.1.7 Điều khiển công suất 71 3.2.Kỹ thuật DS-CDMA 76 3.2.1.Giới thiệu sơ lược hệ thống 76 3.2.2.Sơ đồ khối .77 3.2.3.Máy thu RAKE .78 3.2.4.Bộ phát DS-CDMA 79 3.2.5 Bộ thu DS-CDMA .80 3.3.Kỹ thuật MC-CDMA 83 3.3.1.Khái niệm MC-CDMA 83 3.3.2.Sơ đồ khối .83 3.3.3.Máy phát .83 3.3.4.Máy thu MC-CDMA 85 3.3.5 Kênh truyền 87 3.3.6.Các mã trải phố .89 3.4.2.2 Định kênh trải phổ kênh vật lý đường lên a Các kênh vật lý riêng đường lên (DPCCH/ DPDCH) Hai kênh vật lý DPDCH DPCCH truyền dẫn song song (đa mã) điều chế QPSK song kênh (hay ghép kênh theo mã I-Q) Các mã trải phổ định kênh tạo góc quay giới hạn ±90o giữâ hai chip liên tiếp ký hiệu Góc quay 180o xảy hai ký hiệu liên tiếp Phương pháp làm giảm tỉ số giá trị công suất đỉnh giá trị cơng suất trung bình PAR (Peak to Average) tín hiệu truyền so với truyền dẫn QPSK thông thường Mã định kênh C0 PN1 + _ DPDCH (Số liệu) PNQ Σ PNQ _ DPDCH (Điều khiển) ) Mã định kênh Cc + Σ PN1 G Hình 3.20 Ghép kênh mã I-Q với ngẫu nhiên hoá phức Hai kênh vật lý riêng đường lên không ghép theo thời gian mà ghép theo mã I-Q chế độ phát đường lên khơng liên tục (DTX- Discontinuous Transmission) (chẳng hạn dịch vụ thoại) gây nhiễu âm thiết bị âm đặt gần đầu cuối khơng bảo vệ Ví dụ chu kỳ im lặng không cần phát thông tin nào, có thơng tin cho mục đích bảo dưỡng đường truyền phát (chẳng hạn điều khiển công suất với tốc độ kênh 1,5kHz) Với tốc độ việc phát hoa tiêu ký hiệu điều khiển công suất ghép theo thời gian đường lên gây nhiễu âm băng tần thoại Do ghép kênh theo mã IQ sử dụng để loại bỏ tượng 107 Sơ đồ tổng quát trải phổ ghép kênh vật lý đường lên DPCCH kênh DPDCH cho hình 2.4 Trước hết, kênh DPDCH DPCCH số hai trình bày chuỗi giá trị thực tức xếp cho bit “0” đặt vào “+1”, “1” đặt vào “-1” DPCCH trải phổ đến tốc độ chip mã định kênh cc, kênh DPDCH thứ n (DPDCHn, 0≤n≤6) trải phổ đến tốc độ chip mã định kênh cd,n Sau tín hiệu trải phổ đánh trọng số hệ số khuếch đại: βc cho DPCCH βd cho tất DPDCH Sau đánh trọng số, luồng chip giá trị thực nhánh I Q cộng xử lý luồng chip giá trị phức Sau tín hiệu giá trị phức ngẫu nhiên hố mã ngẫu nhiên hoá giá trị phức Slong,n Sshort,n Mã ngẫu nhiên hoá đồng với khung vơ tuyến có nghĩa chip ngẫu nhiên hoá tương ứng với mở đầu khung vô tuyến DPDCH1 DPDCH3 DPDCH5 DPDCH2 DPDCH4 DPDCH6 Cd,1 βd ⊗ ⊗ Cd,3 βd ⊗ ⊗ Cd,5 βd ⊗ ⊗ Cd,2 βd ⊗ ⊗ Cd,4 βd ⊗ ⊗ Cd,6 βd ⊗ ⊗ Cc DPCCH ⊗ I Σ Slong,n hay Sshort,n ⊕ Σ βc Q ⊗ j ⊗ 108 I+jQ ⊗ S Hình 2.21 Sơ đồ tổng quát trải phổ ghép kênh vật lý đường lên DPCCH kênh DPDCH b Kênh PCPCH Kênh nói phần trước bao gồm hai phần: phần tiền tố phần tin Ta xét phần tin phần tiền tố dùng mã ngẫu nhiên không dùng mã định kênh Phần tin gồm phần số liệu phần điều khiển Các bit hai phần trước trải phổ xếp cho: giá trị “0” đặt vào “+1”, giá trị đặt vào “-1” Phần điều khiển trải phổ đến tốc độ chip mã định kênh cc, phần số liệu trải phổ mã định kênh cd Sau định kênh tín hiệu giá trị trực đánh trọng số hệ số khuyếch đại, βc cho phần điều khiển βd cho phần số liệu Tại thời điểm, số giá trị βc βd có biên độ Sau đánh trọng số luồng chip giá trị thực nhánh I Q xử lý luồng chip phức Tín hiệu giá trị phức sau ngẫu nhiên hố phức Sc-msg,n Mã ngẫu nhiên hoá 10ms phần tin (chip ngẫu nhiên hoá tương ứng với khởi đầu khung vơ tuyến phần tin) PhÇn sè liƯu cđa PCPCH Phần điều khiển PCPCH Cd d ⊗ ⊗ Cc βc Sc-msg,n I Q ⊕ I+jQ ⊗ S ⊗ j Hình 3.22 Phần tin PCPCH c Kênh PRACH Kênh gồm hai phần: phần tiền tố phần tin Ta xét phần tin kênh phần tiền tố dùng mã ngẫu nhiên không dùng mã định kênh Phần tin bao gồm phần số liệu phần điều khiển Các bít hai phần 109 trước trải phổ xắp xếp cho : giá trị “0” đặt vào “+1”, giá trị “1” đặt vào “-1” Phần điều khiển trải phổ đến tốc độ chip mã định kênh cc, phần số liệu trải phổ mã định kênh cd Sau định kênh tín hiệu giá trị thức đánh trọng số hệ số khuyếch đại, βc cho phần điều khiển βd cho phần số liệu Tại thời điểm, số giá trị βc βd có biên độ Sau đánh trọng số luồng chip giá trị thực nhánh I Q xử lý luồng chip phức Tín hiệu giá trị phức sau ngẫu nhiên hoá mã ngẫu nhiên hoá phức Sr-mgs,n Mã ngẫu nhiên hoá 10 ms đồng với khung 10ms phần tin PhÇn sè liệu PRACH Phần điều khiển PRACH Cd βd ⊗ ⊗ ⊗ Cc βc Sr-msg,n I Q ⊕ I+jQ ⊗ S ⊗ j Hình 3.23 Sơ đồ phần tin kênh vật lý PRACH 3.4.2.3.Ngẫu nhiên hoá kênh vật lý đường lên Có hai loại mã đường lên là: mã dài mã ngắn Mã dài cắt thành độ dài khung 10ms để đạt 38400 chip với tốc độ 3,84 Mchip/s Độ dài mã ngắn 256 chip Các mã dài sử dụng BS sử dụng máy thu RAKE Còn mã ngắn sử dụng tách đa người sử dụng máy thu loại nhiễu sử dụng Cả hai họ mã chứa hàng triệu mã nên không cần quy hoạch mã đường lên Các mã ngắn chọn từ họ mã S(2) mở rộng Các mã dài chọn từ họ mã Gold Chuỗi ngẫu nhiên hoá giá trị phức trường hợp mã ngắn tạo cách kết hợp hai chuỗi trường hợp mã dài từ mã chuỗi chuỗi thứ hai phiên trễ chuỗi thứ 110 Chuỗi ngẫu nhiên dài Clong,1,n Clong,2,n cho mã tạo cách cộng modun2 theo vị trí bit đoạn 38400 chip hai chuỗi số hai sinh đa thức bậc 25 Chuỗi Clong,2,n phiên dịch 16777232 chip chuỗi Clong,1,n Hình 3.24 Sơ đồ tạo chuỗi ngẫu nhiên đường dài + + d(i) mod + 2 + b(i) + Cshort,2,n(i) a(i) Nhân mod Sắp xếp + 3 Cshort,1,n(i) mod mod + zn(i) + + + + + 111 Cộng mod n Hình 3.25 Sơ đồ tạo chuỗi ngẫu nhiên ngắn đường lên cho chuỗi 255 chip Các chuỗi ngẫu nhiên ngắn Cshort,1,n(i) Cshort,2,n(i) định nghĩa từ chuỗi nằm họ S(2) mở rộng Ngồi cịn sử dụng chữ ký tiền tố cho việc mã hoá tiền tố số kênh kênh PRACH PCPCH Những kênh có hai phần phần tièn tố phần tin Phần tiền tố phát cách sử dụng chuỗi mã ngẫu nhiên hoá truyền dẫn đường lên Điểm khác có 4096 chip đầu chu kỳ mã cần chuyển đổi trạng thái điều chế hạn chế cách khác Các tiền tố kênh có mẫu điều chế chúng gọi chuỗi chữ ký tiền tố Chữ ký tiền tố tương ứng với chữ ký S gồm 256 đoạn lặp chữ ký Ps(n), n= 15 Chữ ký xác định sau: Csig(i) = Ps(i mod 16), i= 0,1…1095 Trong chữ ký Ps(n) nhận từ tập 16 mã Hadamard độ dài 16 Các mã xác định theo bảng Mã ngẫu nhiên hoá cho DPCCH/ DPDCH Các kênh sử dụng hai mã ngẫu nhiên hố dài ngắn Tín hiệu hai kênh sau ghép mã I-Q ngẫu nhiên hoá phức hai loại mã Việc sử dụng thao tác ngẫu nhiên hoá phức sau trải phổ mã định kênh cho phép tránh tượng truyền dẫn nhánh độc lập thơng thường mức công suất DPDCH DPCCH khác nhiều truyền dẫn hai kênh lại gần truyền dẫn kênh nhánh độc lập Mã ngẫu nhiên hoá dài đường lên thứ n ký hiệu Slong,n(i) = Clong,n(i), i= 0,1, , 38399 số thấp ứng với chip phát Mã ngắn ngẫu nhiên hoá đường lên thứ n ký hiệu Sshort, n(i) = Cshort,n(i), i= 0,1,…38399 số thấp ứng với chip phát 112 Mã ngẫu nhiên hoá cho PRACH a Mã ngẫu nhiên hoá phần tin Mã ngẫu nhiên hoá thứ n phần tin PRACH ký hiệu Sr-msg,n xây dựng mã dài xác định sau: Sr-msg,n(i) = Clong,n(i+4096), i=0,1,…,38399 số thấp tương ứng với chip phát khung vô tuyến 10ms b Mã tiền tố Mã tiền tố Cpre,n chuỗi giá trị phức xây dựng từ mã ngẫu nhiên tiền tố Sr-pre,n chữ ký tiền tố Csig,s sau: π π j( + ) Cpre,n,s(k) = Sr-pre,n(k) Csig,s(k).e , k =0,1,2…,4095 k =0 tương ứng với chip phát Mã ngẫu nhiên hoá tiền tố Sr-pre,n(k) xây dựng sỏ mã ngẫu nhiên hoá dài xác định: Sr-pre,n()(i) = Clong,1,n(i), i = 0,1, ,4095 Mã ngẫu nhiên hoá cho PCPCH a Mã ngẫu nhiên hoá phần tin Mã ngẫu nhiên hoá dài thứ n cho phần tin PCPCH ký hiệu Sc-msg,n xác định sau: Sr-msg,n(i) = Clong,n(i+8192), i = 0,1,…38399 số thấp tương ứng với chip phát khung vô tuyến 10 ms Trong trường hợp tài nguyên truy nhập dùng chung cho PRACH PCPCH, Sc-msg,n định nghĩa sau Sr-msg,n(i) = Clong,n(i+4096), i =0,1,…,38399 số thấp ứng với chip phát khung vô tuyến 10 ms Trường hợp mã ngắn sử dụng ta có: 113 Sr-msg,n(i) = Cshort,n(i), i = 0,1,…, 38399 Mã tiền tố PCPCH giống trường hợp PRACH b Mã ngẫu nhiên hố tiền tố điều khiển cơng suất Mã giống mã cho phần tin PCPCH 3.4.2.4.Điều chế đường lên Điều chế đường lên phải thiết kế để đạt hiệu suất khuyếch đại UE lớn giảm nhiễu âm UE gây Chuỗi chip giá trị phức c iu ch QPSK nh sau: Cos(t) Chuỗi phức sau Phân trải phổ ngẫu nhiên hoá (S) chia phần thực ảo Re{S} Im{S} Tạo dạng xung T¹o d¹ng xung ⊗ ⊕ -Sin(ωt) Hình 3.26 Điều chế kênh vật lý đường lên 3.4.2.5 Định kênh trải phổ kênh vật lý đường xuống a Định kênh trải phổ cho kênh vật lý đường xuống Trên đường xuống QPSK lựa chọn với ghép kênh theo thời gian cho luồng số liệu điều khiển Nhiễu âm không xảy phát không liên tục DTX đường xuống kênh điều khiển phát liên tục Cùng với số mã phát đồng thời đường xuống nên không cần thiết việc tối ưu hố tỷ số cơng suất đỉnh /cơng suất trung bình PAR (Peak to Average) Ngồi ra, dành riêng mã cho việc phát DPCCH dẫn đến việc sử dụng mã tài nguyên không tốt cần nhiều truyền dẫn từ nguồn 114 Vì nhánh I Q có cơng suất nên thao tác ngẫu nhiên hố khơng đưa khác biệt thay đổi đường bao tương tự đường lên Phát không liên tục thực cách bật/ tắt Trải phổ đường xuống thực mã định kênh giống đường lên Nhiều người sử dụng dùng chung mã mã ngẫu nhiên hố Thơng thường có mã ngẫu nhiên hố nên có mã cho đoạn Các kênh riêng kênh chung chia sẻ tài nguyên mã Chỉ có ngoại lệ kênh vật lý: kênh đồng SCH (Synchronization Channel) không sử dụng mã ngẫu nhiên đường xuống Trên đường xuống hệ số trải phổ kênh riêng không thay đổi theo khung: thay đổi tốc độ số liệu thích ứng thao tác thích ứng tốc độ hay phát khơng liên tục DTX (tắt phát khe) Chỉ có trường hợp đặc biệt kênh dùng chung đường xuống DSCH có hệ số trải phổ thay đổi theo khung Kênh vật lý chưa trải phổ gồm có chuỗi ký hiệu giá trị nhận thực nhận giá trị “+1”, “-1”, “0” trừ kênh AICH Trong “0” thị phát không liên tục DTX Kênh AICH giá trị ký hiệu phụ thuộc vào tổ hợp chi thị bắt phát Mỗi cặp ký tự liên tiếp biến đổi song song vào nối tiếp (S/P) xếp theo lên nhánh I (ký hiệu chẵn) Q (ký hiệu lẻ) Các kênh (trừ kênh AICH) có ký hiệu số “0” định nghĩa ký hiệu cho khung Cịn kênh AICH ký hiệu số “0” định nghĩa ký hiệu khe thời gian truy nhập Sau nhánh I Q trải phổ đến tốc độ chip bằng mã định kênh Cch,SF,m Các chuỗi giá trị thực nhánh I Q sau xử lý chuỗi chip giá trị phức Chuỗi chip ngẫu nhiên hoá (nhân phức theo vị trí chip chuỗi ngẫu nhiên giá trị phức Sdl,n Đối với P-CCPCH mã ngẫu nhiên hoá đồng với biên giới khung P-CCPCH, nghĩa chip phức khung P-CCPCH trải phổ nhân với chip số không mã ngẫu nhiên hoá Đối với kênh đường xuống khác mã ngẫu nhiên đồng với mã ngẫu nhiên cấp cho P-CCPCH Trong trường hợp 115 mã ngẫu nhiên không thiết phải đồng với biên giới khung kênh vật lý mà thực ngẫu nhiên b Định kênh trải phổ cho kênh SCH Kênh đồng đường xuống SCH trường hợp đặc biệt kênh vật lý khơng thể nhìn thấy lớp Nó chứa hai kênh: kênh SCH sơ cấp thứ cấp Máy đầu cuối cần sử dụng kênh để tìm Các kênh khơng chịu khống chế mã ngẫu nhiên hố đặc thù Đầu cuối phải có khả đồng với ô trước biết mã ngẫu nhiên đường xuống SCH sơ cấp chứa từ mã 256 chip cho tất ô Kênh SCH phát không điều chế mã Từ mã kết cấu từ chuỗi có độ dài ngắn hơn: 16 chip để tối ưu phần cứng đầu cuối Các từ mã SCH thứ cấp chuỗi tương tự khác BS khác 16 chuỗi sử dụng để tạo 64 từ mã khác cho phép nhận dạng 64 nhóm mã mà BS trực thuộc Các từ mã SCH chưa điều chế để thị việc sử dụng phân tập phát vịng kín kênh BCH Bản thân SCH sử dụng phân tập phát chuyển theo thời gian TSTD kênh UTRA FDD sử dụng TSTD 116 17 16 15 14 13 12 11 10 I Q 17 16 15 14 13 12 11 10 Hình 3.27 Cấu hình tạo mã ngẫu nhiên đường xuống 3.4.2.6.Ngẫu nhiên hoá kênh vật lý đường xuống Ngẫu nhiên hoá đường xuống sử dụng mã dài: mã Gold giống mã đường lên Mã ngẫu nhiên giá trị phức tạo từ mã cách tạo trễ nhánh I Q Chu kỳ mã cắt ngắn Các chuỗi mã ngẫu nhiên cấu trúc cách kết hợp hai chuỗi thực vào chuỗi phức Mỗi chuỗi thực kết cấu cách cộng modun theo vị trí đoạn 38400 chip hai chuỗi nhị phân tạo từ đa thức tạo mã bậc 18 Kết nhận đoạn tập chuỗi mã Gold Các mã ngẫu nhiên lặp lại cho khung vô tuyến 10ms 3.4.2.7 Sơ đồ khối tổng quát cho hệ thống thông tin trải phổ điều chế kênh vật lý đường xuống Sơ đồ khối tổng quát trải phổ kênh vật lý đường xuống trừ kênh SCH cho hình 2.11 Sơ đồ điều chế cho đường xuống tương tự cho đường lên Trước hết cặp ký tự liên tiếp biến đổi S/P xếp lên nhánh I (ký hiệu chẵn) Q (ký hiệu lẻ) Sau nhánh I, Q trải phổ đến tốc độ chip 117 mã định kênh Cch,SF,m Các chuỗi chip giá trị phức nhánh I, Q ngẫu nhiên hoá chuỗi ngẫu nhiên giá trị phức Sdl,n Mọi kênh vật lý đường xuống trừ SCH S P I Sdl,n ⊕ Cch,SF,m I+jQ ⊗ S ⊗ Q ⊗ j Hình 3.28 Sơ đồ khối trải phổ kênh vật lý đường xuống trừ SCH Hình 3.28 cho thấy kết hợp kênh đường xuống khác Mỗi kênh sau trải phổ giá trị phức đánh trọng số hệ số Gi Các kênh giá trị phức PSCH S-SCH đánh trọng số thừa số Gp Gs Sau tất kênh đường xuống kết hợp với cách cộng phức đường xuống chuỗi chip giá trị phức sau trải phổ điều chế QPSK cho hình 3.28 Hình 3.29 Sơ đồ ghép kênh vật lý đường xuống 3.5.Kết luận chương Mới thực phát triển vòng 20 năm, bước tiến công 118 nghệ phát triển thị trường mạng di động cho thấy thông tin di động nhu cầu thiết yếu quan trọng người dùng Đến nay, điện thoại di không dùng để gọi điện, nhắn tin SMS mà gửi nhận MMS, email; lưu tệp âm thanh, hình ảnh, liệu chức nghe nhạc, giải trí; lướt web, xem TV trực tuyến… Trong hệ thống MC-CDMA, liệu điều chế song mang phụ khác chịu fading khác nên chất lượng dịch vụ phụ thuộc vào SNR sóng mang trạm gốc Do đó, cơng suất phát sóng mang phải điều khiển theo băng Do tính trực giao sóng mang phụ, nhiễu từ user khác khơng bị gây sóng mang phụ khác mà máy di động sóng mang phụ Điều có nghĩa điều khiển cơng suất dự đốn cải thiện hệ thống MC-CDMA, mà giải thuật dự đoán dùng để dự đốn đường bao fading cho sóng mang phụ thay cho user Vì thế, điều khiển cơng suất band-based với giải thuật dự đoán cải thiện dung lượng hệ thống MC-CDMA Đồng thời ứng dụng điều chế thích nghi vào hệ thống MC-CDMA nâng cao chất lượng BER so với hệ thống MC-CDMA điều chế tồn sóng mang Hệ thống thơng tin di động hệ ba W-CDMA cung cấp dịch vụ với tốc độ bit lên đến 2MBit/s Bao gồm nhiều kiểu truyền dẫn truyền dẫn đối xứng không đối xứng, thông tin điểm nối điểm thơng tin đa điểm Với khả đó, hệ thống thông tin di động hệ ba cung cấp dễ dàng dịch vụ : điện thoại thấy hình, tải liệu nhanh, ngồi cịn cung cấp dịch vụ đa phương tiện khác… 119 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Mục đích đồ án tìm hiểu kỹ thuật trải phổ qua vào hệ thống trải phổ từ nêu lên ứng dụng kỹ thuật trải phổ Trong đồ án chủ yếu lấy dụng từ cơng nghệ CDMA có nhiều ưu điểm vượt trội vậy, nên công nghệ CDMA đáp ứng yêu cầu ngày cao người, với lượng thuê bao lớn Các hệ sau CDMA CDMA 2000 MC( hệ thứ 3) cho phép người sử dụng thêm nhiều chức truy cập web dễ dàng với tốc độ cao, xem video… Và cơng nghệ TDMA phải phát triển lên WCDMA đáp ứng nhu cầu người sử dụng Ngoài kỹ thuật trải phổ cịn ứng dụng nhiều cơng nghệ khác hướng tới nghiên cứu cho ứng dụng kỹ thuật trải phổ thông tin quân Ngày nay, nhiều ứng dụng thương mại, đặc biệt thông tin di động người ta thường dùng hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp có nhiều ưu điểm như: trải phổ đơn giản nhất, có khả chống pha đinh đa đường, bảo mật thông tin, chống nhiễu tốt, đặc biệt cho phép khả đa truy nhập cao Trong thơng tin qn với số lượng người dùng ít, yêu cầu bảo mật thông tin cao, khoảng cách liên lạc xa, đặc biệt thường xuyên bị đối phương gây nhiễu hệ thống thơng tin trải phổ chuỗi trực tiếp chưa hệ thống tốt 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Tiến Thường , Hệ Thống Viễn Thông , NXB đại học quốc gia tp.hcm,2006 [2] Nguyễn Văn Đức, “ Lý thuyết ứng dụng kỹ thuật OFDM”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật- Hà Nội-2006 [3] Vehicular Technology Conference, 1999 [4] John Wiley & Sons LTD, W-CDMA Mobile Communications System, 2002 [5] Trần Lộc Hùng, Cơ sở mô ngẫu nhiên, NXB Giáo Dục, 1997 [6] Michael L Honig, Advances in Multiuser Detection, WILEY, 2009 [7].Taeyon Kim,Jaeweon Kim, Multi-code MC-CDMA:Performance analysis, Department of Electrical and Computer Engineering, University of Texas at Austin 121 ... hệ thống trải phổ nhảy tần Ngồi lĩnh vực qn kỹ thuật trải phổ ứng dụng nhiều cơng nghệ quan trọng khác Với mục đích nghiên cứu kỹ thuật trải phổ ứng dụng công nghệ kỹ thuật trải phổ thực luận... xử lý (Gp) hệ thống trải phổ Gp = Bc Bi 1.2.Mơ hình kỹ thuật trải phổ Hình 1.1 Mơ hình kỹ thuật trải phổ Tại điều chế, tín hiệu liệu X(t) có tốc độ K(bit/s) nhân với mã trải phổ g(t) có tốc độ... Hiện nay, kỹ thuật sử dụng rộng rãi lĩnh vực bưu viễn thơng với hình thức phát triển cơng nghệ CDMA (Code Detect Multiple Access) Có ba kỹ thuật trải phổ là: trải phổ chuỗi trực tiếp, trải phổ nhảy