Báo cáo đề tài trải phổ

BÁO CÁO ĐỀ TÀI ĐỀ TÀI: TRẢI PHỔ GVHD : TS. LÊ ANH NGỌC Lớp : Nhóm 3 D13QTANM MỤC LỤC 1. Khái niệm trải phổ. Hình 7.1 Các đặc điểm nổi bật chính của bât kì hệ thống trải phổ nào: Đầu vào được đưa vào một bộ mã hóa kênh tạo ra tín hiệu tương tự với tương đối băng thông hẹp xung quanh một tần số trung tâm.Tín hiệu được điều chế thêm bằng cách sử dụng môt chuỗi các chữ số được gọi là mã lan truyền hoặc chuỗi đọc Sf.Thông thường ,nhưng không phải lúc nào mã lây lan được tạo bởi một giả ngẫu nhiên,hoặc số giả,nguyên âm.Tác dụng của phương thức này là:ion tăng đáng kể băng thông (trải phổ) được truyền đi của sigral.Ở đầu nhận,dãy số tương tự được sử dụng 10 giải điều chế tín hiệu trải phổ.Cuối cùng tín hiệu được đưa vào bộ giải mã kênh để phục hồi dữ liệu. Một số diều có thể thu được từ sự quang phổ này: Chúng ta có thể đạt được những khả năng miễn dịch từ các loại tiếng ồn khác nhau và không bị biến dạng đa cường.Các ứng dụng đầu tiên của phổ trải rộng trong quân sự: “nơi nó được sử dụng cho khả năng miễn dịch để gây nhiễu’’ Hình 7.1.Mô hình chung về truyền thống kỹ thuật số trải phổ. Nó cũng có thể được sử dụng để ẩn và tín hiệu mã hóa.Chỉ một người nhận biết mã lây lan có thể phục hồi thông tin mã hóa. Một số người dùng có thể độc lập sử dụng cùng một băng thông cao hơn bớt ít nhiễu. Thuộc tính này được sử dụng trong các ứng dụng điện thoại di động,với công nghệ được gọi là ghép kênh phân chia mã (CDM) hoặc bội phân chia mã truy cập(CDMA). 2. Trải phổ rộng nhảy tần. Với trải phổ nhảy tần(FHSS),tín hiệu được truyền qua một loạt dường như ngẫu nhiên của các tần số radio,trải phổ nhảy tần số tại các khoảng thời gian cố định.Một máy thu,nhảy giữa các tần số trong phân vùng đồng bộ với nguồi phát,chọn tin nhắn.Những kẻ nghe trộm sẽ nghe thấy cú đánh khó hiểu.Làm nỗ lực gây nhiễu tín hiệu trên một tần số chỉ thành công gõ ra một vài bit của nó.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC BÁO CÁO ĐỀ TÀI ĐỀ TÀI: TRẢI PHỔ GVHD : TS LÊ ANH NGỌC Lớp : Nhóm - D13QTANM MỤC LỤC 1 Khái niệm trải phổ Hình 7.1 Các đặc điểm bật bât kì hệ thống trải phổ nào: Đầu vào đưa vào mã hóa kênh tạo tín hiệu tương tự với tương đối băng thơng hẹp xung quanh tần số trung tâm.Tín hiệu điều chế thêm cách sử dụng môt chuỗi chữ số gọi mã lan truyền chuỗi đọc Sf.Thông thường ,nhưng lúc mã lây lan tạo giả ngẫu nhiên,hoặc số giả,nguyên âm.Tác dụng phương thức là:ion tăng đáng kể băng thông (trải phổ) truyền sigral.Ở đầu nhận,dãy số tương tự sử dụng 10 giải điều chế tín hiệu trải phổ.Cuối tín hiệu đưa vào giải mã kênh để phục hồi liệu Một số diều thu từ quang phổ này: Chúng ta đạt khả miễn dịch từ loại tiếng ồn khác không bị biến dạng đa cường.Các ứng dụng phổ trải rộng quân sự: “nơi sử dụng cho khả miễn dịch để gây nhiễu’’ Hình 7.1.Mơ hình chung truyền thống kỹ thuật số trải phổ Nó sử dụng để ẩn tín hiệu mã hóa.Chỉ người nhận biết mã lây lan phục hồi thơng tin mã hóa Một số người dùng độc lập sử dụng băng thơng cao bớt nhiễu Thuộc tính sử dụng ứng dụng điện thoại di động,với công nghệ gọi ghép kênh phân chia mã (CDM) bội phân chia mã truy cập(CDMA) Trải phổ rộng nhảy tần Với trải phổ nhảy tần(FHSS),tín hiệu truyền qua loạt dường ngẫu nhiên tần số radio,trải phổ nhảy tần số khoảng thời gian cố định.Một máy thu,nhảy tần số phân vùng đồng với nguồi phát,chọn tin nhắn.Những kẻ nghe trộm nghe thấy cú đánh khó hiểu.Làm nỗ lực gây nhiễu tín hiệu tần số thành cơng gõ vài bit 2.1 Phương pháp Hình 7.2 Một ví dụ nhảy tần.Một số kênh đư ợc phân bổ cho tín hiệu FH.Thơng thường, có 2k người vận chuyển thường vận chuyển xuyên định dạng 2k kênh truyền hình.Khoảng cách tần số sóng mang độ rộng tần số kênh thường tương ứng với băng thông tín hiệu truyền vào.Máy phát hoạt động kênh thời điểm khoảng thời gian cố định; ví dụ: chuẩn 802.11 chuẩn LAN khơng sử dụng khoảng thời gian 300ms.Trong khoảng thời gian đó,số e bit (có thể phần bit,như thảo luận sau đó) bên dệt cách sử dụng sơ đồ mã hóa.Chuỗi kênh được sử dụng định lan truyền mã.Cả máy phát máy thu sử dung mã để điều chỉnh thành chuỗi kênh đơng hóa Hình 7.2 Ví dụ nhảy tần Hình 7.3 Hệ thống trải phổ nhảy tần Một sơ đồ khối điển hình cho hệ thống nhảy tần hiển thị hình 7.3 để truyền liệu nhị phân đưa vào điều biến cách sử dụng sơ đồ mã hóa kỹ thuật ,chẳng hạn khóa dịch chuyển tần số (FSK) nhị phân khóa dịch pha (BPSK) Tín hiệu kết S d(t) tập trung vào số sở tần số.Một tiếng động giả (PN),hoặc giả số ngẫu nhiên,nguồn đóng vai trị số vào bảng tần số ;đây mã lan truyền đề cập trước Mỗi k bit nguồn PN định tần số sóng mang 2k Tại khoảng thời gian liên tiếp (mỗi k bit PN) tần số sóng mang c(t) chọn.Điều này,tần số sau điều chế tín hiệu tạo từ điều biến ban đầu tạo tín hiệu s(t) có hình dạng tập trung vào tần số sóng mang Khi thu sóng, tín hiệu trải phổ điều chế cách sử dụng chuỗi tần số có nguồn gốc PN sau điều chế để tạo liệu đầu Hình 7.3 hai tín hiệu nhân lên Một ví dụ cách thức hoạt động nó,sử dụng BFSK làm sơ đồ điều chế liệu Chúng ta định nghĩa đầu vào FSK vào hệ thống FHSS dạng [so với chương trình (6.2)]: Sd(t) = A cos(2π(f0 +0.5(bi +1)∆f)t) iT< t < (i+1)T (7.1) Trong đó: A= biên độ tín hiệu F0= tần số Bi= giá trị bit thứ I liệu (+1 nhị phân 1,-1 nhị phân 0) ∆f = biến thiên tần số T= thời lượng bit ;tốc độ liệu =1/T Do đó, khoảng thời gian bit thứ i,tần số liệu f 0;nếu bit liệu -1 f0 + ∆f bit liệu +1 Bộ tổng hợp tần số tạo âm tần số khơng đổi có tần số nhảy tập hợp tần số 2k ,với mẫu nhảy xác định k bit từ chuỗi PN.Để đơn giản, giả sử thời lượng bươc nhảy giống thời lượng bit chúng tơi bỏ qua lệch pha tín hiệu S d(t) tín hiệu lan truyền, cịn gọi tín hiệu sứt mẻ c(t).Sau tín hiệu sản phẩm lần nhảy thứ I (trong bit thứ i) là: p(t) = Sd(t)c(t) = A cos(2π(f0 +0.5(bi +1)∆f)t)cos (2 πfi) Trong Fi tần số tín hiệu tạo tổng hợp tần số lần nhảy thứ i.Sử dụng định danh lượng giác cos(x)cos(y) = (1/2) (cos(x+y) + cos(x-y)), ta có: p(t) = 0.5A [cos(2π(f0 +0.5(bi +1)∆f + fi)t) + cos(2π(f0 +0.5(bi +1)∆f - fi)t)] Bộ lọc thơng dải (Hình 7.3) sử dụng chặn tần số chênh lệch vượt qua tổng tần số , thu tín hiệu FHSS là: s(t) = 0.5A (cos(2π(f0 +0.5(bi +1)∆f + fi)t) Do đó, khoảng thời gian bit thứ I, tần số tín hiệu liệu f + fi liệu bit -1 f0 + fi + ∆f liệu bit +1 Tại máy thu có dạng s(t) vửa xác định nhận.Điều nhân với tín hiệu lan truyền để tạo tín hiệu sản phẩm có dạng: p(t) = s(t)c(t) = 0.5A (cos(2π(f0 +0.5(bi +1)∆f + fi)t)cos(2 πfi) Một lần sử dụng cơng thức lượng giác, có: p(t) = 0.25A [cos(2π(f0 +0.5(bi +1)∆f + fi + fi)t) + cos(2π(f0 +0.5(bi +1)∆f)t)] Bộ lọc thơng dải (hình 7.3) sử dụng để chặn tần số tổng vượt qua tần số chênh lệch , mang lại tín hiệu hình thức s d(t), định nghĩa phương trình (7.1): 0.25A cos(2π(f0 +0.5(bi +1)∆f)t) 2.2 FHSS sử dụng MFSK Một kĩ thuật điều chế phổ biến sử dụng với FHSS nhiều FSK( MFSK) Nhớ lại chương mà MFSK sử dụng M = L tần số khác để mã hóa bit L đầu vào kĩ thuật số thời điểm Tín hiệu truyền có dạng [Cơng thức (6.3)]: Si(t) = A cos2πfit 1≤i≤M Trong đó: Fi = Fc + ( 2i -1 –M) Fd Fc= biểu thị tần số sóng mang Fd= biểu thị tần số chênh lệch M= số phần tử tín hiệu khác 2L L= số bit phần tử tín hiệu Đối với FHSS,tín hiệu FSK dịch sang tần số T c giây cách điều chỉnh tín hiệu MFSK với tín hiệu sóng mang FHSS.Hiệu dịch tín hiệu MFSK sang kênh MHSS thích hợp.Đối với tốc độ liệu R,thời lượng bit T =1/R (giây) thời lượng phần tử tín hiệu T s = LT (giây).Nếu Tc e lớn Ts ,điều chế lan truyền đề cập đến phổ trải rộng tần số chậm hop,mặt khác gọi tần số hop nhanh.Tóm lại, Phổ trải rộng tần số chậm hop Tc ≥ Ts Phổ trải rộng tần số nhanh Tc < Ts Hình 7.4 cho thấy ví dụ FHSS chậm, sử dụng ví dụ MFSK từ hình 6.4.Nghĩa là, M=4 chuỗi bit đầu vào sử dụng ví dụ Màn hình hình hiển thị tần số truyền (trục x) hàm thời gian (trục x).Mỗi cột biểu thị đơn vị thời gian T s tín hiệu bit đơn yếu tố truyền đi.Hình chữ nhật tơ bóng cột tần số truyền đơn vị thời gian đó.Mỗi cặp cột tương ứng với việc lựa chọn dải tần số dựa chuỗi PN bit Như vậy, căp Hình 7.4 Phổ trải rộng tần số chậm hop sử dụng MFSK (M = 4,k = 2) cột, điều chỉnh chuỗi PN 00, dải tần số thấp sử dụng Dành cho cặp cột thứ hai, điều chỉnh chuỗi PN 11, dải cao tần số sử dụng Ở có M =4, có nghĩa bốn tần số khác sử dụng để mã hóa bit vào liệu lúc Mỗi phần tử tín hiệu tần số riêng biệt âm tông băng thông MFSK W d =Mfd Chúng sử dụng sơ đồ FHSS với k =2 Đó là,có = k kênh khác nhau, chiều rộng Wi Tổng số FHSS băng thông W s =2kWd Mỗi bit chuỗi PN sử dụng 10 chọn bốn kênh Kênh giữ thời gian hai yếu tố tín hiệu, bit (Tc =2Ts =4T) Hình 7.5 cho thấy ví dụ FHSS nhanh,sử dụng ví dụ MFSK.Một lần nữa,M =4 k=2.Tuy nhiên,trong trường hợp này,mỗi phần tử tín hiệu biểu diễn hai âm tần.Hơn nữa, W d =Mfd Ws =2kWd Trong ví dụ này,Ts = 2Tc = 2T Nhìn chung,FHSS nhanh cung cấp hiệu suất cải thiện so với FHSS chậm đối mặt với tiếng ồn gây nhiễu Ví dụ: tần số trở lên (chip) sử dụng cho thành phần tín hiệu, thu định phần tử tín hiệu gửi sở phần lớn chip xác 2.3 Tầm quan trọng hiệu suất FHSS Thông thường,một số lượng lớn tần số sử dụng FHSS để W s lớn hownn nhiều Wd.Một lợi ích điều giá trị lớn k dẫn đến hệ thống,chống ồn gây nhiễu.Ví dụ:giả sử có máy phát MFSJ với băng thơng Wd gây nhiễu có băng thông bật nguồn S j cố định tần số mang tín hiệu.Sau đó, có tỷ lệ lượng tín hiệu cho bit để tiếng ồn mật độ lượng Hertz = Hình 7.5 Phổ trải rộng tần số nhanh cách sử dụng MFSK (M =4, k=2) Nếu sử dụng nhảy tần,bộ gây nhiễu phải gây nhiễu tất tần số 2k.Với cố định công suất, điều làm giảm công suất gây nhiễu dải tần số xuống S/2k.Thành tronng tín hiệu –nhiễu,hoặc mức tăng xử lý,là Gp =2k = Trải phổ chuỗi liên tiếp trực tiếp Đối với phổ trải rộng chuỗi trực tiếp (DSSS), bit tín hiệu gốc biểu thị nhiều bit tín hiệu truyền đi,sử dụng mã trải Mã trải rộng lan truyền tín hiệu dải tần số rộng tỷ lệ trực tiếp với số bit sử dụng Do đó, mã trải rộng 10 bit truyền tín hiệu qua dải tần số lớn 10 lần so với mã trải rộng bit Một kỹ thuật cho phổ trải chuỗi trực tiếp kết hợp kỹ thuật số luồng thông tin với luồng bit mã trải rộng sử dụng độc quyền OR (XOR).XOR tuân theo quy tắc sau: ⊕ = 0 ⊕ =1 ⊕ = 1 ⊕ = Hình 7.6 cho thấy ví dụ.Lưu ý bit người đảo ngược bit mã lan truyền tổ hợp , bit thông tin gây lây lan bit mã truyền mà không đảo ngược Sự kết hợp luồng có liệu tốc độ chuỗi mã trải ban đầu,do đó, có băng thơng rộng luồng thơng tin Trong ví dụ này,luồng bit mã lan truyền đựọc xung nhịp bốn nhân với tỷ lệ thông tin 3.1 Tầm quan trọng hiệu suất DSSS Sự trải phổ đạt kỹ thuật chuỗi trực tiếp xác định dễ dàng(Hình 7.9).Trong ví dụ chúng tơi,tín hiệu thơng tin có chiều rộng T,tương đương với tốc độ liệu 1/T.Trong trường hợp đó,quang phổ tín hiệu dây tùy thuộc kỹ thuật mã hóa ,khoảng 2/T.Tương tự,phổ tín hiệu PN 2/Tc Hình 7.9c cho thấy kết phổ trải rộng.Lượng lan truyền đạt kết trực tiêp tốc độ liệu luồng PN Như với FHSS,chúng ta hiểu rõ tín hiệu DSSS xem xét hiệu việc gây nhiễu.Chúng ta giả sử tín hiệu gây nhiễu đơn giản tần số trung tâm hệ thống DSSS.Tín hiệu gây nhiễu có dạng : Và tín hiệu nhân là: Sr(t) = s(t) + Sj(t) + n(t) Trong đó: S(t) =tín hiệu truyền Sj(t) =tín hiệu gây nhiễu n(t) =phụ gia tiếng ồn trắng Sj =tín hiệu gây nhiễu Hình 7.8 Ví dụ phổ trải chuỗi trực tiếp BPSK Bộ giải mã máy thu nhân Sr(t) với c(t),vì thành phần đăng nhập tín hiệu gây nhiễu là: Đây đơn giản điều chế BPSK âm mang.Do đó,, sức mạnh mang theo Sj trải rộng mộtbằn thông xấp xỉ 2/Tc.Tuy nhiên BPSK, giải điều chế (hình 7.7) sau phân phối DSSS bao gồm lọc thông dải:khớp với liệu BPSK, với băng thơng 2/T.Do đó, hầu mạnh gây nhiễu lọc.Mặc dù số yếu tố vào hoạt động, gần ,có thể nói cơng suất gây nhiễu truyền qua lọc : Sjf = Sj(2/T)/(2/Tc) = Sj(Tc/T) Sức mạnh gây nhiễu giảm yếu tố (Tc/T) thông qua lây lan quang phổ Nghịch đảo yếu tố mức tăng tỷ lệ tín hiệu nhiễu: Gp = = (7.6) Hình 7.9 Phổ gần trải phổ chuỗi liên tiếp trực tiếp tín hiệu Trong Rc tốc độ bit lan truyền ,R tốc độ liệu,Wd băng thơng tín hiệu,và Ws băng thơng tín hiệu trải rộng Kết tương tự với kết cho FHSS [cơng thức hình 7.3] Tiếp cận phân phối mã số 4.1 Nguyên tắc CMDA kỹ thuật ghép kênh sử dụng với phổ rộng Đề án hoạt động theo cách sau Chúng tơi bắt đầu với tín hiệu liệu với tốc độ D, mà gọi bit-tốc độ liệu Chúng chia bit thành k chip theo mẫu cố định dành riêng cho người sử dùng,được gọi mã người dùng.Kênh có tốc độ liệu chip chip thứ hai kD Như minh họa,chúng tơi xem xét ví du đơn giản với k=6 Đơn giản mô tả mã theo thứ tự 1s -1s 10 Giá trị tương quan -1 Giải nghĩa Chuỗi thứ tương tự chuỗi thứ Hai chuỗi không liên quan đến Hai chuỗi tương phản Những giá trị khác mức độ tương quan Tự động tương quan định nghĩa phương trình 7.10 mối tương quan chuỗi với tất pha Dữ liệu ngẫu nhiên phải có giá trị tương quan gần tương quan tự động với độ dịch pha khác với Những chuỗi có thuộc tính Nó cho thấy chức tự quan chuỗi m, với độ sắc nét nhất, trợ thủ đắc lực việc đồng hóa người nhận Một chức quan trọng cho bối cảnh trải phổ tương quan chéo hàm Trong trường hợp này, việc so sánh thực hai chuỗi từ nguồn khác thay đổi chuỗi với Tương quan chéo hai nguồn A B định nghĩa là: (7.11) Nói chung, giá trị tương quan chéo tạo cách ghép chuỗi với chuỗi ngẫu nhiên thấp có hai ưu điểm: Mối tương quan chuỗi m nhiễu thấp, đặc tính giúp cho người nhận dễ dàng lọc nhiễu Mối tương quan chéo hai chuỗi m khác thấp, điều có ích cho ứng dụng CDMA cho phép máy thu phân tich tín hiệu phổ lan truyền tạo chuỗi m khác Chuỗi vàng Chuỗi m dễ tạo hữu dụng cho FHSS hệ thống DSSS không sử dụng cho CDMA Tuy nhiên CDMA DSSS, chuỗi m không tối ưu Đối với CDMA, cần xây dựng chuỗi chuỗi lan chuyền, cho người dùng, mã có thuộc tính tương quan chéo xác định rõ Nhìn chung, chuỗi m khơng phù hợp tiêu chí Thay vào đó, ta sử dụng trình tự phổ biến chuỗi vàng Chuỗi vàng hấp dẫn ta cần đơn giản mạch để tạo số lượng lớn mã Một chuỗi vàng xây dựng XOR với chuỗi m với thời gian Hình 7.16a biểu diễn ví dụ, hai ghi thay đổi tạo hai chuỗi m sau chúng bitwise ROXed Nhìn chung, độ dài chuỗi kết tối đa Hơn nữa, chuỗi vàng cần thiết tạo chuỗi m thích hợp Những cặp thích hợp chọn từ bảng cặp tạo thuật tốn [DIX094] liệt kê cặp thích hợp mơ tả thuật tốn Ở đây, ta tóm tắt điều kiện tốn học dẫn đến mã vàng 21 Hình 7.16 Giả sử ta lấy chuỗi m hiển thị vectơ nhị phân a có độ dài N tạo chuỗi a’ cách lấy mẫu ký hiệu thứ q a Ta sử sụng nhiều a đến có đủ mẫu để tạo chuỗi có độ dài N Chuỗi a; gọi số thập phân chuỗi a viết a’=a[q] Các chuỗi a’ khơng thiết phải có chu kỳ N khơng thiết phải chuỗi m Có thể a’ chuỗi m với chu kỳ N gcd(n,q)=1 Trong gcd viết tắt ước số chung lớn nhất, nói cách khác, n q khơng có yếu tố chung ngoại trừ Đối với chuỗi vàng, ta cần bắt đầu với cặp a a’=[q] hai chuỗi m đáp ứng điều kiện sau: n mod 4≠0; nghĩa tất n ngoại trừ 0,4,8,12… q số lẻ q=(2ᵏ+1) hay q=( chung 22 , số k Đối với ghi thay đổi có độ dài n, mối tương quan chéo chuỗi vàng tạo cặp thích hợp giới hạn |R| ≤ cho n lẻ |R| ≤ cho n chẵn Bắt đầu với cặp tương thích, mã vàng bao gồm chuỗi {a,a’,a⨁a’,a⨁Da’,a⨁D2a’,…,a⨁N-1a’}, D phần tử trễ; nghĩa D đại diện cho thay đổi bit a’ so với a Để tạo mã vàng từ ghi thay đổi, bắt đầu với tất vectơ hai ghi làm điều kiện ban đầu Các chuỗi kết XOR tạo chuỗi vàng Điều tạo chuỗi đầu tập hợp Để tạo chuỗi lại, chuỗi thứ hai chuỗi đầu dịch chuyển bit XOR thực lại Quá trình thực với tất ca có thể, với lần bổ sung thay đổi bit tiếp đến XOR tạo chuỗi tập hợp Đối với cặp ghi dịch chuyển bit thích hợp, thấy thay đổi điều kiện ban đầu từ đến 30, chuỗi vàng tạo ra( dịch chuyển 31 bit giống với dịch chuyển bit) Chuỗi vàng hai chuỗi m ban đầu cộng chuỗi tạo trình tự với tổng 33 chuỗi Điều minh họa hình 7.16b Nói chung, khoảng thời gian mã vàng tạo ghi dịch chuyển n bit , giống khoảng thời gian chuỗi m Có tổng cộng N+2 mã họ mã vàng Một ví dụ hiệu mã vàng, với có tổng cộng 630 chuỗi m(bảng 7.3) cặp chuỗi có giá trị tương quan R=730 Trong chuỗi vàng đảm bảo lựa chọn cặp cho R≤ Chuỗi Kasami Một quan trọng chuỗi PN chuỗi Kasami, chuỗi sử dụng số chương trình khơng dây hệ thứ Chuỗi Kasami xác định quy trình tương tự quy trình với mã vàng Có hai loại chuỗi, nhỏ lớn Với n chẵn, ta tạo tập hợp nhỏ chuỗi Kasami chứa chuỗi riêng biệt có chu kỳ chuỗi Một tập hợp xác định cách bắt đầu với chuỗi m(a) với chu kỳ N, xác định chuỗi theo Từ thấy chuỗi kết a’ có chu kỳ Giờ ta chép khoảng thời gian a’ q lần để tạo chuỗi có độ dài =N Ví dụ với n = 10, khoảng thời gian a khoảng thời gian a’ Nếu ta quan sát 1023 bit a’, ta thấy 33 lần lặp lại chuỗi 31 bit Cuối cùng, ta tạo Kasami cách lấy N bit a N 23 bit a’ tạo tập hợp chuỗi cách dùng XOR bit từ a bit từ a’ tất lần thay đổi bit từ a’ Có thể thấy giá trị tương quan chéo tối đa cho tập hợp Mặc dù nhỏ so với chuỗi vàng thực tế tối ưu Tập hợp lớn chuỗi Kasami bao gồm chuỗi định với trình tự chu kỳ với n chẵn chứa chuỗi vàng tập hợp nhỏ chuỗi Kasami tập Một tập hợp xác định cách bắt đầu với chuỗi m với chu kỳ n xác định chuỗi theo để tạo thành a’ phần mười chuỗi với để tạo thành a’’ Một tập hợp hình thành cách lấy XOR a, a’, a’’ với thay đổi khác a’ a’’ Có thể thấy giá trị tương quan chéo tối đa cho tập hợp lớn 5.2 Mã trực giao Không giống chuỗi PN, mã trực giao tập hợp chuỗi tất cặp tương quan chéo Một tập hợp chuỗi trực giao đặc trưng bình đẳng sau: Trong M độ dài chuỗi tập hợp � i �j thành viên thứ i thứ j, τ thời lượng bit Cả hai mã trực giao cố định có độ dài thay đổi sử dụng hệ thống CDMA Đối với ứng dụng CDMA, người dùng di động sử dụng chuỗi tập hợp dạng mã trải rộng, cung cấp mối tương quan chéo với tất người dùng Mã Walsh Mã Walsh mã trực giao phổ biến sử dụng ứng dụng CDMA Một mã Walsh có độ dài n bao gồm n hàng ma trận Walsh n x n Nghĩa bao gồm n mã chiều dài n Ma trận định nghĩa đệ quy sau: Trong n thứ nguyên ma trận phần vượt mức biểu thị không logic bit ma trận Ma trận Walsh có thuộc tính hàng trực giao với hàng khác không logic hàng khác 24 Hình 7.17 Hình 7.17 cho thấy ma trận Walsh có kích thước 2, Lưu ý ma trận, ba số bốn góc phần tư chép ma trận nhỏ tiếp theo, góc phần tư phía bên phải( bóng mờ) phần bù ma trận nhỏ Trong trường hợp, hàng hoàn toàn gồm 0s hàng khác chứa n 0s n 1s Hãy nhớ để tính tốn tương quan chéo, thay thành +1 thay thành -1 Mã lan truyền trực giao chuỗi Walsh sử dụng tất người dùng kênh CDMA đồng hóa với độ xác phần nhỏ chip Bởi mối tương quan chéo ca khác Walsh trình tự khơng 0, khơng cung cấp đồng hóa chặt chẽ, trình tự PN cần thiết Mã trực giao có độ dài thay đổi Các hệ thống CDMA hệ thứ thiết kế để hỗ trợ người dùng số tốc độ liệu khác Do vậy, hỗ trợ hiệu cung cấp cách sử dụng mã trải rộng mức giá khác trì tính trực giao Giả sử tốc độ liệu tối thiểu hỗ trợ R tất tốc độ liệu liên quan đến quyền hạn Nếu lây lan chuỗi độ dài N sử dụng cho tốc độ liệu Rmin cho bit liệu lan truyền N=2n bit chuỗi lan truyền ( chuyền chuỗi cho liệu bit 0, truyền phần bù chuỗi cho liệu bit 1), sau truyền tốc độ liệu NR Đối với tốc độ liệu R min, chuỗi độ dài trải N/2 = n-1 tạo tốc độ đầu NxRmin Nói chung, mã có độ dài n-k cần thiết cho tốc độ bit 2kRmin Một tập hợp chuỗi trực giao có độ dài thay đổi dễ dàng tạo từ ma trận Walsh có kích thước khác Ví dụ, xem [DINA98] để biết thêm chi tiết 25 5.3 DSSS sử dụng BPSK Để xem cách thức hoạt động kỹ thuật thực tế,giả sử sơ đồ điều chế BPSK sử dụng.Thay đại diện cho liệu nhị phân vơi 0,nó nhiều Hình 7.6 Ví dụ phổ trải rộng chuỗi trực tiếp thuận tiện cho mục đích sử dụng +1 -1 để thể hai chữ số nhị phân.Trong trường hợp đó,tín hiệu BPSK biểu diễn hiển thị công thức (6.5): Sd(t) = Ad(t) cos(2πfct) (7.4) Trong đó: A= biên độ tín hiệu Fc= tần số sóng mang d(t)= hàm rời rạc đảm nhận giá trị +1 thời gian bit tương ứng luồng bit giá trị -1 thời gian bit tương ứng luồng bit Để tạo tín hiệu DSSS, nhân số trước với c(t),với giá trị chuỗi PN lấy giá trị +1 -1: Sd(t) = Ad(t)c(t)cos(2πfct) (7.5) Tại máy thu, tín hiệu đến nhân với agam t y e (t) Nhưng e (t) X e (t) = tín hiệu gốc phục hồi: s(t)c(t) = Ad(t)c(t)c(t)cos(2πfct) = Sd(t) Phương trình (7.5) hiểu theo cách, dẫn đến cách triển khai khác Giải thích nhân d(t) với c(t) với sau thực điều BPSK Ngồi ra,trước tiên thực điều chế BPSK luồng 26 liệu d(t) để tạo tín hiệu liệu S d(t) Tín hiệu sau nhân với c(t) Việc thực cách sử dụng cách hiểu thứ thể hình 7.7 Hình 7.8 ví dụ phương pháp Figure 7.7 Direct Sequence Spread Spectrum System 5.4 Sự lan truyền liên tục Khi có đủ băng thơng, kỹ thuật trải rộng có hiệu cao Một cách tiếp cận điển hình truyền bá tốc độ liệu mã trực giao tới cung cấp tính trực giao lẫn tất người dùng ô để tiếp tục truyền bá kết chuỗi PN để cung cấp tính ngẫu nhiên lẫn nhau(tương quan chéo thấp) người dùng tế bào khác Trong hai giai đoạn trải rộng vậy, mã trực giao gọi mã kênh mã PN gọi mã hóa mã số Ví dụ trình bày chương 10 với tiêu chuẩn IS-95 Giới thiệu trang web Cả [PETE95] [DIX094] cung cấp điều trị toàn diện cho phổ trải rộng [TANT98] chứa in lại nhiều báo quan trọng lĩnh vực này, bao gồm [PICK82], cung cấp giới thiệu tuyệt vời để phổ rộng 27 Một khảo sát tốt trình tự PN cho phổ trải rộng [MACW76] khảo sát tốt CDMA [PRAS98] Trang web phục hồi: • Phổ Spectrum Scene: Nguồn thông tin liên kết tuyệt vời Giới hạn khố, câu hỏi ơn tập vấn đề 7.1 Giới hạn khố 7.2 Câu hỏi ơn tập Mối quan hệ băng thơng tín hiệu trước sau tín hiệu mã hóa phổ trải rộng? Liệt kê ba lợi ích phổ trải rộng Phổ tần số nhảy tần gì? Giải thích khác biệt FHSS chậm FHSS nhanh Phổ trải chuỗi trực tiếp gì? Mối quan hệ tốc độ bit tín hiệu trước sau tín hiệu Được mã hóa DSSS? CDMA gì? 28 Giải thích khác biệt tự tương quan tương quan chéo Các vấn đề Giả sử muốn truyền luồng liệu 56 kbps cách sử dụng phổ trải rộng a Tìm băng thông kênh cần thiết SNR = 0,1,0,01 0,001 b Trong hệ thống thông thường (không phải trải phổ), mục tiêu hợp lý cho hiệu băng thơng độ xác bpslHz Nghĩa là, để truyền luồng liệu 56 kbps, băng thông 56 kHz sử dụng Trong trường hợp này, SNR tối thiểu chịu đựng truyền mà khơng có lỗi đáng kể? So sánh với trường hợp trải phổ Gợi ý: Xem xét thảo luận dung lượng kênh Phần 2.3 Một hệ thống FHSS sử dụng tổng băng thông Ws = 400 MHz cá nhân băng thông kênh 100 Hz Số lượng bit PN tối thiểu cần thiết cho tần số hop? Một hệ thống FHSS sử dụng MFSK với M = sử dụng 1000 tần số khác xử lý đạt gì? Bảng minh họa hoạt động hệ thống FHSS cho lần hoàn thành giai đoạn chuỗi PN a Thời gian chuỗi PN gì? b Hệ thống sử dụng hình thức FSK Hình thức FSK gì? c Số bit ký hiệu gì? Số lượng tần số FSK gì? e Độ dài chuỗi PN hop bao nhiêu? đụ Đây hệ thống FH chậm hay nhanh? g Tổng số bước nhảy gì? h Hiển thị thay đổi tần số dehopped theo thời gian Bảng minh họa hoạt động hệ thống FHSS sử dụng PN trình tự Bài tốn 7.4 29 a Thời gian chuỗi PN gì? b Hệ thống sử dụng hình thức FSK Có hình thức FSK gì? c Số bit ký hiệu gì? Cười mở miệng Số lượng tần số FSK gì? c Độ dài chuỗi PN hop bao nhiêu? đụ Đây hệ thống FH chậm hay nhanh? g Tổng số bước nhảy gì? h Hiển thị thay đổi tần số dehopped theo thời gian Xem xét sơ đồ MFSK với Ie = 250 kHz, Id = 25 kHz M = (L = bit) a Thực gán tần số cho số tám kết hợp liệu bit b Chúng tơi muốn áp dụng FHSS để chương trình MFSK với k = 2; là, hệ thống hop bốn tần số sóng mang khác Mở rộng kết phần (a) thành hiển thị tập tần số x = 32 Hình 7.18, dựa [BELLOO], mơ tả sơ đồ đơn giản hóa cho CDMA mã hóa giải mã Có bảy kênh logic, tất sử dụng DSSS với mã trải rộng bit Giả sử tất nguồn đồng hóa Nếu bảy nguồn truyền bit liệu, dạng chuỗi bit, tín hiệu từ tất nguồn kết hợp máy thu để hai giá trị dương hai giá trị âm khôi phục lực lượng hủy bỏ giá trị dương âm Để giải mã kênh định, máy thu nhân tín hiệu tổng hợp đến mã trải cho kênh, tính tổng kết gán nhị phân cho giá trị dương nhị phân cho a giá trị âm a Các mã lây lan cho bảy kênh gì? b Xác định phép đo đầu máy thu cho Gordell giá trị bit định c Lặp lại phần b cho kênh Đối với mã lan rộng vấn đề trên, xác định mối tương quan chéo kênh kênh số kênh khác 30 Cho đến nay, kỹ thuật sử dụng rộng rãi để tạo số giả danh lintai thuật toán method.The congruential tham số hóa với bốn số, sau: m mô đun m> số nhân a