IV. Cơng nghệ CDMA2000
5.Hoạt động của hệ thống thơng tin di động CDMA2000
Khái niệm đa truy cập dùng để chỉ số lượng người được phép chia sẻ chung một kênh truyền. Hai cách truy cập truyền thống là đa truy cập theo tấn số ( FDMA) và đa truy cập theo khe thời gian ( TDMA).
5.1.2 FDMA ( Frequency Division Multiple Access )
Trong cách truy cập theo tần số, dải tần số chia theo khe. Mỗi người sử dụng được cấp một khe tần số. Sử dụng FDMA địi hỏi hệ thống sử dụng bộ lọc tốt.
Kênh xuống.
Kênh lên
Hình 26:Mơ hình phân chia các khe tần số.
5.1.3 TDMA ( Time Division Multiple Access )
Trong đa truy cập theo thời gian, dải tần số khơng bị chia ra nhưng người sử dụng được cho phép sử dụng dải tần số này trong khoảng thời gian được cho trước, tại một thời điểm , hay nĩi cách khác là người sử dụng gắn với một khe thời gian nhất định. Do đĩ TDMA địi hỏi tính
Hình 27: Mơ hình phân chia các khe thời gian.
5.1.4 CDMA ( Code Division Mutiple Access )
CDMA( code division multiple access). Phương pháp đa truy cập theo mã này khác với 2 cách truyền thống là khơng cấp tần số hay khe thời gian khi sử dụng mà câp cả hai cho người sử
dụng một cách tức thời. Để sử dụng phương pháp này người ta sử dụng phương pháp trải phổ
(spread spectrum). Trong trường hợp này, người sử dụng được cấp một đoạn mã duy nhất cĩ tốc
độ xung clock lớn hơn rất nhiều so với tốc độ dữ liệu. Chuỗi PN này điều chế dữ liệu người dùng và kết quả điều chế pha tại nơi nhận. Chỉ những máy thu cĩ đoạn mã PN giống nhau mới thu
được dữ liệu.
5.2 Thủ tục thu và phát tín hiệu theo mơ hình CDMA
Tín hiệu số liệu thoại phía phát được mã hĩa, lặp, chèn và được nhân với sĩng mang cĩ tần số fo và mã PN.
Tín hiệu đã được điều chếđi qua một bộ lọc băng thơng cĩ độ rộng băng 1.25Mhz sau đĩ phát ra qua sĩng anten.
Ở đầu thu sĩng mang và mã PN của tín hiệu thu được từ anten được đưa đến bộ tương quan qua bộ lọc băng thơng rộng và số liệu thoại được tách ra để tái tạo nhờ sử dụng bộ tách chèn và giải mã.
5.3 Trải phổ
5.3.1 Khái niệm
Thơng tin trải phổ là một hệ thống thơng tin để truyền đi các tín hiệu nhờ trải phổ của các tín hiệu số liệu thơng tin cĩ sử dụng mã với độ rộng băng lớn hơn độ rộng băng của tín hiệu thơng tin ( chưa nhân với mã). Các mã độc lập với các tín hiệu thơng tin, giá trị các mã là -1 và 1
để cĩ thể tái tạo lại tại đầu thu.
Hình 28: Mơ hình nhân nguồn tín hiệu.
X(t) : dữ liệu.
C(t) : tín hiệu trải phổ.
M(t) : tín hiệu thơng tin được truyền đi.
Hình 29: Sơđồ tín hiệu trong quá trình trải phổ.
Hình vẽ trên biểu diễn quá trình nhân của hai tín hiệu vào x(t) và c(t) để đưa ra tín hiệu m(t). Những bit của tín hiệu trải phổ gọi là chip. Tb đặc trưng cho chu kỳ một bit dữ liệu, Tc là chu kỳ của một chip. Tốc độ chip 1/Tc thường được sử dụng để miêu tả cho một hệ thống trải phổ.
Spreading Factor (SF) hay ( Processing Gain (PG) ) đặc trưng cho số chip chứa trong một bit dữ liệu.
PG = SF = Tb/Tc
PG càng cao thì càng cĩ nhiều đoạn mã được cấp cho một kênh tần số.
5.3.2 Phân loại
Cĩ 3 phương pháp trải phổ:
• Trải phổ chuỗi trực tiếp( SDSS).
• Trải phổ nhảy tần( FHSS).
• Trải phổ dịch thời gian( THSS).
Trong thực tế phương pháp trải phổ chuỗi trực tiếp thường được sử dụng nhất.
5.3.3 Đặc điểm
Sử dụng phương pháp trải phổ cĩ một sốưu điểm:
• Mật độ phổ cơng suất thấp. Khi tín hiệu được trải phổ thành dải tần số rộng, mật độ phổ cơng suất thấp do đĩ hệ thống truyền thơng khơng mất chất lượng.
• Chống nhiễu.
• Bảo mật thơng tin do khơng ai biết mã PN này.
• Cĩ khả năng truy xuất ngẫu nhiên vì người sử dụng cĩ thể bắt đầu việc phát tín hiệu tại bất kỳ thời điểm nào.
5.3.4 Chuỗi PN ( Pseudo – Noise Sequence )
5.3.4.1 Phân loại
Gồm 2 loại:
• Mã trực giao : Mã Walsh.
• Mã khơng trực giao : Chuỗi M , mã Gold , mã Kasami.
5.3.4.2 Tính chất
• Chuỗi mã PN được xây dựng từ số 2 mức.
• Hàm tương quan là hàm nhận biết mức độ giồng nhau các chuỗi PN.Nếu hàm tương quan cĩ giá trị lớn tín hiệu chuỗi PN càng giống nhau và ngược lại.Để đạt được tín hiệu tốt hay độ nhiễu thấp thì giá trị hàm tương quan này phải nhỏ.
• Các chuỗi PN trực giao nhau khi hàm tương quan này đạt giá trị bằng 0.Nhưng thực tế rất khĩ để các chuỗi trực giao hồn tồn do đĩ trong hệ thống thường xuất hiện nhiễu gọi là nhiễu MAI( hay cịn gọi là nhiễu đa truy cập.). Do
5.3.5 Nguyên lý trải phổ trong CDMA2000
Trong quá trình đa truy nhập theo đoạn mã , mỗi người sử dụng sẽđược cấp đoạn mã PN duy nhất tại đầu phát. Chuỗi PN tại đầu thu dị đúng chuỗi tại đầu phát , sau một số quá trình xử
lý sẽ tách ra dữ liệu của mỗi người. 5.3.5.1 Mơ hình tại đầu phát Hình 30: Mơ hình tín hiệu xử lý tại đầu phát. 5.3.5.2 Mơ hình tại đầu thu Hình 31: Mơ hình tín hiệu xử lý tại đầu phát. 5.3.5.3 Các bước thực hiện
♦ Giả sử Si(t) là dữ liệu tại đầu phát, Ci(t) là tín hiệu chuỗi mã PN.
♦ Tính Vi(t) = Si(t)*Ci(t) .Suy ra dạng sĩng sau khi nhân.
♦ Ngõ ra của bộ giải điều chế : Tính R(t) = ∑ = N i t Ci t Si 1 ) ( * ) ( . ♦ Dị tìm mã PN tại đầu phát , nhân tín hiệu mã này với ngõ ra bộđiều chế. ♦ Lấy tích giữa R(t) và C(t) ta lấy lại được tín hiệu giải điều chế. ♦ Sử dụng mạch tích phân để lấy lại tín hiệu dữ liệu ban đầu.
5.3.5.4 Mơ hình tổng quát tín hiệu trải phổ
Hình 32 : Mơ tả các dạng sĩng xảy ra khi thu phát tín hiệu.