PHỔ TRONG W-CDMA
4.1.Giới thiệu chương
Trong phần này ta khảo sát hệ thống SSSA (Spread Spectrum Simulation Application) là một ứng dụng tương tác cho phép người sử dụng lựa chọn một tín hiệu âm thanh đầu vào (đã được ghi trước) và xem như nó được xử lý, truyền và nhận được trong mô phỏng trải phổ chuỗi trực tiếp và trải phổ nhảy tần. Nó được thiết kế để cung cấp cho người sử dụng một tổng quan cơ bản của hệ thống trải phổ DSSS, FHSS bằng cách mô tả những thành phần của một hệ thống nói chung. Và qua đó, đối với mỗi kỹ thuật trải phổ (DSSS và FHSS) ta kết hợp với các phương pháp điều chế tín hiệu, ở trong đồ án này chỉ sử dụng phương pháp điều chế QPSK, BPSK và FSK lần lượt với tín hiệu đầu vào là tín hiệu sạch và tín hiệu có nhiễu (ở đồ án này chỉ đề cập đến nhiễu nhiệt). Từ đó ta có thể đánh giá và nhận xét về từng kỹ thuật trải phổ kết hợp với từng kiểu điều chế.
Chương này trình bày các vấn đề sau:
• Sơ đồ khối tổng quát.
• Giao diện hệ thống ứng dụng trải phổ.
• Kết qua chương trình mô phỏng, nhận xét và đánh giá.
Hình 4.1 Sơ đồ khối mô phỏng hệ thống thông tin trải phổ
Khối Microphone : để thâu mới một file âm thanh hoặc mở một file âm thanh có sẵn, sau đó kích continue để tiếp tục.
Hình 4.2 khối microphone
Khối spread : Trong khối này, tạo ra một ma trận hadamard có kích cỡ phù hợp và chọn ngẫu nhiên một hàng để tạo ra mã walsh. Sau đó, nó được mở rộng và nhân với tín hiệu đầu vào để tạo ra tín hiệu trải phổ. Ngoài ra, khối này còn cho phép hiển thị dạng sóng tín hiệu vào và tín hiệu trải phổ, hiển thị (có thể thay đổi) hệ số trải phổ, mã walsh. Trong phần mô phỏng này, ta xem xét hai kỹ thuật trải phổ đó là DSSS và DS/FH.
Hình 4.3 khối spread
Khối ADC : Trong khối ADC này,8000 mẫu voice data nhân 2-bit mã walsh tạo thành 16000 mẫu đầu vào ADC. Sau đó, nó được nén theo Mu-law compression algorithm tạo ra 16000 mẫu tín hiệu nén.Tiếp theo chuyển thành 16000 mẫu nén chuẩn,rồi lượng tử thành 16000 giá trị lượng tử nhân với 4 bit cần cho mỗi giá trị lượng tử cộng thêm 16000 mẫu của dữ liệu lưỡng cực (+1,-1). Kết quả, được 80000 bit thông tin nhị phân.
Khối modulation : Thực hiện điều chế và hiển thị dạng sóng tín hiệu.
Tại thời điểm này trong các mô phỏng, tín hiệu đầu vào được biểu diễn bởi các dữ liệu nhị phân và các bit nhị phân này sẽ được điều chế bằng các phương pháp điều chế số trong từng mô phỏng cụ thể. Trong mô phỏng của đồ án này chỉ đề cập và xem xét phương pháp điều chế số QPSK, BPSK và FSK
Hình 4.5 khối modulation
Khối SRRC filter #1 (square root raised cosine filter): Đây là khối cuối cùng của bên phát và là thành phần đầu tiên của cấu trúc lọc 2 tầng (đầu ra của bộ lọc này là đầu vào của bộ lọc kia,thành phần thứ hai là bộ lọc bên thu). Dữ liệu nhị phân của tín hiệu được biểu diễn bởi các sóng mang hình sin. Ở đây chỉ hiển thị 5 bit đầu tiên của tín hiệu đầu vào. SRRC filter được dùng trong các hệ thống trải phổ thực trên thế giới để chắc chắn rằng không phát rộng hơn mức ưu tiên cần thiết.
.
Khối SRRC filter #2 (square root raised cosine filter): Đây là khối đầu tiên của bên nhận. Nó sửa lại biên độ tín hiệu thay đổi bởi lọc phát.
Hình 4.7 Khối SRRC filter #2
Khối demodulation : thực hiện giải các kiểu điều chế bên phát và hiển thị dạng sóng tín hiệu.
Hình 4.8 Khối demodulation
Khối DAC : Dữ liệu số nhị phân vào khối DAC sẽ được chuyển thành dữ liệu lượng tử, sau đó được chuyển thành dạng số nguyên, rồi cho qua bộ Mu-law expansion để giải nén. Kết quả là ta được tín hiệu tương tự.
Hình 4.9 Khối DAC
Khối despread : Đây là khối cuối cùng bên nhận, thực hiện giải trải phổ và hiển thị dạng sóng.
Hình 4.10 Khối despread
Khối speaker : hiển thị dạng sóng và nghe được âm thanh của tín hiệu đầu vào và đầu ra (có thể lưu âm thanh nhận được).
Hình 4.11 Khối speaker
4.4.1.Tiến trình mô phỏng
Để chạy mô phỏng, đầu tiên ta đánh lệnh ‘sssa(800)’ trong của sổ command của matlab. Lệnh này sẽ gọi file sssa.m và tạo ra giao diện tương tác như trên. Tiếp tục, ta kích vào khối microphone để tạo ra một hộp thoại cho phép ta có thể thâu mới một file audio, hoặc mở một file audio đã thâu sẵn. Nếu chọn file audio có sẵn thì sau khi chọn ta có thể nghe thử, hoặc kích nút continue để tiếp tục. Khi kích continue thì chương trình sẽ tiếp tục gọi file spread.m để thực hiện trải phổ. Ở cuối file này, nó sẽ gọi file adc.m để tiếp tục thực hiện chuyển đổi tương tự sang số. Cứ vậy, khối trước khi thực hiện xong sẽ gọi khối sau để khối sau tiếp tục xử lý cho tới khi mô phỏng hoàn thành.
Ở phần mô phỏng này ta chỉ mô phỏng hệ thống trong trường hợp là tín hiệu vào sạch và kênh truyền không có nhiễu.Và lần lượt thay đổi các thành phần của hệ thống để có các cấu hình mô phỏng như sau: DSSS-BPSK,DSSS-QPSK,DS/FH- BPSK,DS/FH-QPSK,DS/FH-FSK. noise_power = [1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.01] ; u = re_noise; trans_carrier_filtered = trans_carrier_filtered + + sqrt(noise_power(1,u))*randn(length(trans_carrier_filtered),1); 4.4.2.Kết quả mô phỏng
Tín hiệu vào sạch và kênh truyền không nhiễu
Khi thực hiện mô phỏng với tín hiệu sạch và kênh truyền không nhiễu thì kết quả ta thu được cho dù là đối với phương pháp trải phổ nào và kiểu điều chế nào đi nữa thì tín hiệu ta thu được đều khả quan, chất lượng âm thanh rõ. Và ở trong phần mô phỏng này ta có thể đánh giá sơ bộ, cảm tính bằng âm thanh và hình ảnh dạng sóng của tín hiệu vào và tín hiệu ra của tất cả các cấu hình mô phỏng. Kết quả ta thấy, cấu hình cho chất lượng tốt nhất là cấu hình DS/FH-FSK.
Hình 4.12 Dạng sóng tín hiệu vào và ra của mô phỏng HTTT trải phổ
KẾT LUẬN