Hệ thống nhảy thời gian tương tự như điều chế xung. Nghĩa là, dãy mã đóng/mở bộ phát, thời gian đóng/mở bộ phát được chuyển đổi thành dạng tín hiệu giả ngẫu nhiên theo mã và đạt được 50% hiệu suất truyền dẫn tính trung bình. Sự khác nhau so với hệ thống FH-CDMA là trong khi tần số truyền dẫn biến đổi theo thời gian chip đối với hệ FH thì sự dịch chuyển tần số chỉ xảy ra trong trạng thái dịch chuyển dãy mã đối với hệ TH. Hình 2.12 là sơ đồ khối của một hệ thống TH/SS. Ta thấy rằng bộ điều chế rất đơn giản và bất kỳ một dạng sóng cho phép điều chế xung theo mã đều có thể sử dụng bộ điều chế TH.
Bộ tạo mã Bộ tạo sóng mang Bộ giải điều chế dữ liệu Vào chậm Ra nhanh Bộ đệm a) Máy thu s(t) sin 2 c A f t b(t) c(t) Bộ điều chế dữ liệu Bộ tạo sóng mang Vào chậm Bộ tạo mã Dữ liệu Ra nhanh Bộ đệm b) Máy phát b(t) c(t) s(t) sin 2 c A f t
Hệ thống TH có thể làm giảm giao diện giữa các hệ thống trong hệ thống ghép kênh theo thời gian và vì mục đích này, hệ thống yêu cầu thời gian chính xác nhằm tối thiểu hóa thời gian nghỉ giữa các máy phát.
Do hệ thống TH dễ bị ảnh hưởng bởi giao thoa nên cần sử dụng hệ thống tổng hợp giữa các hệ thống này với hệ thống FH để loại trừ giao thoa có khả năng gây nên suy giảm lớn đối với tần số đơn.
Trong giao thức TH-CDMA, tín hiệu dữ liệu được phát đi thành các cụm bùng nổ nhanh tại một vài khoảng thời gian xác định bởi mã gán cho mỗi người dùng, mỗi cụm gồm k bit dữ liệu. Trục thời gian được phân chia thành các khung dài Tf giây, mỗi khung được chia thành J khe thời gian. Trong suốt một khung, người dùng có thể phát k bit dữ liệu trên 1 khe trong J khe thời gian. Khe thời gian được dùng trong J khe thời gian để phát tín hiệu phụ thuộc vào tín hiệu mã hóa phân chia cho từng người dùng. Mỗi bit chỉ chiếm T0=Ts/k giây trong suốt quá trình truyền. Khoảng thời gian một bit là T, Tf=kT. Vì mỗi người dùng phát đi tất cả dữ liệu của họ trong 1 khe thời gian thay cho việc phát tín hiệu trong J
khe thời gian, nên tần số mỗi người dùng cần để phát tín hiệu sẽ tăng lên một hệ số J. Hình 2.13 biểu diễn đồ thị thời gian – tần số của hệ thống TH-CDMA. So sánh hình 2.13 và hình 2.8 ta thấy rằng, giao thức TH-CDMA sử dụng toàn bộ phổ băng rộng với các khoảng thời gian ngắn thay cho việc sử dụng các phần của phổ trong tất cả các khoảng thời gian.
Tần số
Thời gian Khe thời gian
Khung
Về mặt định lượng, nếu các bit dữ liệu đưa đến bộ phát là bi (i là số nguyên) thì tín hiệu TH/SS có thể cho bởi biểu thức:
0 1 0 0 k TH l ik T f i s i l s t b p t iT a T lT (2.15) Trong đó: 0 T
p t - Xung chữ nhật có độ lớn đơn vị trong T0 giây
ai - Số khe thời gian, là các số giả ngẫu nhiên được xác định nhờ J bit của chuỗi PN (J=2j) ai0,1,...,J 1
i - Khung thứ i
l - Số bit trong mỗi cụm, l=0,1,…,k-1
Các đặc trưng của hệ thống TH-CDMA
Như với giao thức CDMA, ta xét các đặc tính của giao thức TH-CDMA ở khía cạnh khả năng đa truy nhập, loại bỏ nhiễu đa đường, loại bỏ nhiễu băng hẹp, và xác suất thu trộm.
Đa truy nhập: Khả năng đa truy nhập của tín hiệu TH-SS cũng giống như của tín hiệu FH-SS, cụ thể là, bằng cách tạo ra xác suất của nhiều người dùng phát tín hiệu ở cùng một dải tần số, tại cùng một khoảng nhỏ thời gian. Trong trường hợp TH, tất cả đều phát tại cùng một dải tần số nên xác suất nhiều hơn một người phát tín hiệu tại cùng một thời điểm là rất nhỏ. Kết quả này cũng thu được nếu phân chia các mã khác nhau cho nhiều người dùng khác nhau. Nếu xảy ra việc cùng phát đi nhiều tín hiệu đồng thời thì các mã sửa lỗi chắc chắn sẽ giúp ta thu lại được các tín hiệu mong muốn. Nếu có sự đồng bộ giữa những người dùng và các mã phân chia sao cho không có nhiều hơn một người dùng phát tín hiệu tại một thời điểm cụ thể, thì giao thức TH-CDMA thay đổi thành giao thức TDMA trong đó các khe thời gian giành cho một người dùng phát tín hiệu không cố định mà sẽ thay đổi từ khung này đến khung kia.
Nhiễu đa đường: Trong giao thức TH-CDMA, tín hiệu phát đi trong thời gian rút gọn (reduce time), do vậy tốc độ tín hiệu tăng lên và do các tín hiệu tán sắc nên sẽ dẫn tới hiện tượng các bit kề nhau chồng lên nhau (overlap). Do vậy, loại bỏ nhiễu đa đường không phải là một ưu điểm của giao thức này.
Nhiễu băng hẹp: Một tín hiệu được phát đi trong thời gian rút gọn. Sự rút gọn này bằng 1/Gp (Gp là độ lợi xử lý). Tại nơi thu, ta chỉ thu được một tín hiệu
được tín hiệu nhiễu trong 1/Gp phần trăm thời gian, công suất nhiễu giảm số lần bằng hệ số Gp.
LPI: Với hệ thống TH-CDMA, một người dùng phát đi tín hiệu tại một tần số xác định, nhưng lại phát tín hiệu tại một thời điểm chưa biết, và khoảng thời gian phát tín hiệu rất ngắn. Đặc biệt, khi đồng thời nhiều người dùng cùng phát tín hiệu, thì rất khó để bộ thu trộm phân biệt được điểm bắt đầu và kết thúc của quá trình truyền và khó xác định được quá trình truyền tín hiệu này phụ thuộc vào người dùng nào.
Ưu nhược điểm của hệ thống TH-CDMA
Ngoài một số các đặc tính đã đề cập ở trên, giao thức TH-CDMA còn có một số các đặc tính riêng có thể chia thành các ưu, nhược điểm như sau:
Ưu điểm
- Việc thực hiện giao thức TH-CDMA đơn giản hơn giao thức FH-CDMA. - Đây là một phương pháp rất hữu dụng đối với bộ phát có công suất trung bình hữu hạn nhưng công suất đỉnh không hữu hạn do dữ liệu được truyền đi thành từng cụm ngắn với công suất cao.
- Cũng như với giao thức FH-CDMA, vấn đề gần-xa là một vấn đề rất nhỏ vì TH-CDMA là hệ thống phòng tránh, có nghĩa là hầu hết thời gian một thiết bị đầu cuối ở xa trạm gốc có thể phát tín hiệu một mình và không bị các trạm ở gần khác cản trở.
Nhược điểm
- Việc đồng bộ mã mất thời gian dài, trong khi đó thời gian ở bộ thu thực hiện việc đồng bộ đòi hỏi ngắn.
- Nếu các tín hiệu phát đồng thời thì rất nhiều bit dữ liệu sẽ bị mất, nên cần dùng một mã sửa lỗi tốt và ghép xen dữ liệu.