5. Hoạt động của hệ thống thông tin di động CDMA
5.2 Thủ tục thu và phát tín hiệu theo mô hình CDMA
Tín hiệu số liệu thoại phía phát được mã hóa, lặp, chèn và được nhân với sóng mang có tần số fo và mã PN.
Tín hiệu đã được điều chế đi qua một bộ lọc băng thông có độ rộng băng 1.25Mhz sau đó phát ra qua sóng anten.
Ở đầu thu sóng mang và mã PN của tín hiệu thu được từ anten được đưa đến bộ tương quan qua bộ lọc băng thông 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
Thông tin trải phổ là một hệ thống thông tin để truyền đi các tín hiệu nhờ trải phổ của các tín hiệu số liệu thông tin có sử dụng mã với độ rộng băng lớn hơn độ rộng băng của tín hiệu thông tin ( chưa nhân với mã). Các mã độc lập với các tín hiệu thông tin, giá trị các mã là -1 và 1 để có thể tái tạo lại tại đầu thu.
Hình 28: Mô hình nhân nguồn tín hiệu.
X(t) : dữ liệu.
C(t) : tín hiệu trải phổ.
Hình 29: Sơ đồ 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 có nhiều đoạn mã được cấp cho một kênh tần số. 5.3.2 Phân loại
Có 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
• Mật độ phổ công suất thấp. Khi tín hiệu được trải phổ thành dải tần số rộng, mật độ phổ công suất thấp do đó hệ thống truyền thông không mất chất lượng.
• Chống nhiễu.
• Bảo mật thông tin do không ai biết mã PN này.
• Có khả năng truy xuất ngẫu nhiên vì người sử dụng có 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 không 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 có 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 khó để các chuỗi trực giao hoàn toàn do đó trong hệ thống thường xuất hiện nhiễu gọi là nhiễu MAI( hay còn gọi là nhiễu đa truy cập.). Do đó vần đề lớn trong thiết kế là làm giảm nhiễu đã đề cập.
5.3.5 Nguyên lý trải phổ trong CDMA2000
Trong quá trình đa truy nhập theo đoạn mã , mỗi người sử dụng sẽ được cấp đoạn mã PN duy nhất tại đầu phát. Chuỗi PN tại đầu thu dò đúng chuỗi tại đầu phát , sau một số quá trình xử lý sẽ tách ra dữ liệu của mỗi người.
Hình 30: Mô hình tín hiệu xử lý tại đầu phát.
5.3.5.2 Mô hình tại đầu thu
Hình 31: Mô 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 sóng sau khi nhân. ♦ Ngõ ra của bộ giải điều chế :
Tính R(t) = ∑ = N i t Ci t Si 1 ) ( * ) ( .
♦ Dò tìm mã PN tại đầu phát , nhân tín hiệu mã này với ngõ ra bộ điều 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.