CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG
2.4 CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ SỐ VÀ TRUYỀN DẪN VƠ TUYẾN SỐ Ở HỆ
2.4.1.1 Kỹ thuật trải phổ
Nguyên lý trải phổ CDMA
Các hệ thống số được thiết kế để tận dụng dung lượng một cách tối đa. Theo nguyên lý dung lượng kênh truyền của Shannon được mơ tả trong cơng thức dưới, rõ ràng dung lượng kênh truyền cĩ thể được tăng lên bằng cách tăng băng tần kênh truyền.
C = B. log2(1+S/N)
Trong đĩ B là băng thơng (Hz), C là dung lượng kênh (bit/s), S là cơng suất tín hiệu và N là cơng suất tạp âm.
Vì vậy, đối với một tỉ số S/N cụ thể (SNR), dung lượng tăng lên nếu băng thơng sử dụng để truyền tăng. CDMA là cơng nghệ thực hiện trải tín hiệu gốc thành tín hiệu băng rộng trước khi truyền đi. CDMA thường được gọi là Kỹ thuật đa truy nhập trải phổ (SSMA). Tỷ số độ rộng băng tần truyền thực với độ rộng băng tần của thơng tin cần truyền được gọi là độ lợi xử lý (GP) hoặc là hệ số trải phổ.
GP = Bt / Bi hoặc GP = B/R
Trong đĩ Bt : là độ rộng băng tần truyền thực tế Bi : độ rộng băng tần của tín hiệu mang tin B : là độ rộng băng tần RF
R : là tốc độ thơng tin
Mối quan hệ giữa tỷ số S/N và tỷ số Eb/I0, trong đĩ Eb là năng lượng trên một bit, và I0 là mật độ phổ năng lượng tạp âm, thể hiện trong cơng thức sau:
0 0 * 1 * * b b p E R E S N I B I G
Vì thế, với một yêu cầu Eb/I0 xác định, độ lợi xử lý càng cao, thì tỷ số S/N yêu cầu càng thấp. Trong hệ thống CDMA đầu tiên, IS-95, băng thơng truyền dẫn là 1.25MHz. Trong hệ thống WCDMA, băng thơng truyền khoảng 5MHz.
Trong CDMA, mỗi người sử dụng được gán một chuỗi mã duy nhất (mã trải phổ) để trải tín hiệu thơng tin thành một tín hiệu băng rộng trước khi truyền đi. Bên thu biết được chuỗi mã của người sử dụng đĩ và giải mã để khơi phục tín hiệu gốc.
Kỹ thuật trải phổ và giải trải phổ
Trải phổ và giải trải phổ là hoạt động cơ bản nhất trong các hệ thống DS- CDMA. Dữ liệu người sử dụng ngụ ý là chuỗi bit được điều chế BPSK cĩ tốc độ là R. Hoạt động trải phổ chính là nhân mỗi bit dữ liệu người sử dụng với một chuỗi n bit mã, được gọi là các chip. Ở đây, ta lấy n=8 thì hệ số trải phổ là 8, nghĩa là thực hiện điều chế trải phổ BPSK. Kết quả tốc độ dữ liệu là 8xR và cĩ dạng xuất hiện ngẫu nhiên (giả nhiễu) như là mã trải phổ. Việc tăng tốc độ dữ liệu lên 8 lần đáp ứng việc mở rộng (với hệ số là 8) phổ của tín hiệu dữ liệu người sử dụng được trải ra. Tín hiệu băng rộng này sẽ được truyền qua các kênh vơ tuyến đến đầu cuối thu.
Trong quá trình giải trải phổ, các chuỗi chip/dữ liệu người sử dụng trải phổ được nhân từng bit với cùng các chip mã 8 đã được sử dụng trong quá trình trải phổ. Như trên hình vẽ tín hiệu người sử dụng ban đầu được khơi phục hồn tồn.