c) Tổng hợp bộ điều khiển mờ tuyến tớnh từng đoạn.
3.3. Trải phổ trong hệ thống thụng tin di động CDMA 1 Cỏc hệ thống thụng tin trải phổ
3.3.1. Cỏc hệ thống thụng tin trải phổ
Trường ĐH KTCN Bạch Văn Nam
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
37
rộng băng tần và cỏc thiết kế sao cho sử dụng càng ớt độ rộng băng tần càng tốt. Tuy nhiờn trong hệ thống thụng tin trải phổ (SS), độ rộng băng tần của tớn hiệu được mở rộng hàng trăm lần trước khi phỏt, điều này gõy lóng phớ nếu hệ thống chỉ cú một người sử dụng. Nhưng trong mụi trường nhiều người sử dụng thỡ tất cả họ cú thể dựng chung một băng tần trải phổ. Lỳc này hệ thống sử dụng băng tần cú hiệu quả mà vẫn duy trỡ được cỏc ưu điểm của việc trải phổ.
Trải phổ là phương thức truyền dẫn thực hiện biến đổi tớn hiệu mang tin tức thành tớn hiệu truyền dẫn với dải tần lớn hơn nhiều. Phổ của tớn hiệu sau khi xử lý số được trải rộng đến độ rộng băng tần cần thiết sau đú bộ điều chế sẽ chuyển phổ này đến dải tần được cấp cho truyền dẫn rồi được khuyếch đại và phỏt ra kờnh. Tại mỏy thu, tớn hiệu được khụi phục lại trạng thỏi ban đầu bằng cỏch thực hiện cỏc quỏ trỡnh ngược lại phớa phỏt: giải điều chế tớn hiệu thu, nộn phổ và thực hiện cỏc bước xử lý số. Quỏ trỡnh trải phổ sẽ trải cụng suất của tớn hiệu tin ra trờn một băng tần rộng hơn nhiều so với ban đầu, do đú làm giảm mật độ phổ cụng suất. Tỷ số giữa phổ tớn hiệu truyền đi (W) và dải phổ tớn hiệu ban đầu (B) gọi là hệ số trải phổ (G). Trong quõn sự G =W/B ≈ 100000, trong dõn sự G=4ữ256. Tớn hiệu trải phổ được sử dụng chủ yếu để cải thiện chất lượng trong khu vực nhiễu cú thể chấp nhận được, điều này được thực hiện bằng cỏch rải rỏc tớn hiệu khắp dải băng tần. Tớn hiệu này thường được phõn tỏn với tốc độ lớn ớt nhất gấp 10 lần hoặc lớn hơn nữa so với tốc độ thụng tin. Vỡ vậy trong vài trường hợp việc giảm mật độ phổ cụng suất làm tăng khả năng chia sẻ phổ so với phương thức truy cập truyền thống (gồm FDMA và TDMA). Việc truyền năng lượng tin trờn một băng tần rộng hơn rất nhiều lần yờu cầu tối thiểu cho hai lợi ớch: mật độ phổ cụng suất và độ dư thừa. Hệ thống thu phải nộn phổ tớn hiệu để chuyển đổi sang tớn hiệu cú phổ gốc và đồng bộ chớnh xỏc. Ưu điểm là loại bỏ được nhiễu và chống fading. Do dải băng rộng, phần năng lượng tại tần số cụ thể thấp nờn mật độ cụng suất của tớn hiệu truyền đối với hệ thống thu khỏc là khụng đỏng
Trường ĐH KTCN Bạch Văn Nam
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
38
kể (tức là khụng gõy ra nhiễu) trong cựng khu vực và khụng cho đối tượng khỏc thõm nhập vào nội dung của tớn hiệu (nghe trộm), tạo nờn mức an toàn hệ thống cao. Độ dư thừa liờn quan tới việc tớn hiệu ở tại cỏc tần số khỏc nhau và nhờ đú nú cú thể được khụi phục lại khi cú lỗi. Tỏc dụng của dư thừa là hệ thống trải phổ thể hiện sự đề khỏng cao đối với nhiễu, khả năng khụi phục thụng tin cao thậm chớ với nhiễu ở mức trung bỡnh.
Một hệ thống thụng tin số được coi là trải phổ nếu:
- Tớn hiệu được phỏt chiếm độ rộng băng tần lớn hơn độ rộng băng tần tối thiểu cần thiết để phỏt thụng tin.
- Trải phổ được thực hiện bằng một mó độc lập với số liệu.
Cú ba kiểu hệ thống trải phổ cơ bản: trải phổ dóy trực tiếp (DSSS), nhảy tần (FHSS) và nhảy thời gian (THSS). Ngoài ra, cũng cú thể tổng hợp thành hệ thống lai ghộp.
Hệ thống DSSS thực hiện trải phổ bằng cỏch nhõn tớn hiệu nguồn với một tớn hiệu giả ngẫu nhiờn cú tốc độ chip (Rc=1/Tc, Tc là thời gian một chip) cao hơn nhiều tốc độ bit (Rb=1/Tb, Tb là thời gian một bit) của luồng số cần phỏt. Hệ thống FHSS thực hiện trải phổ bằng cỏch nhảy tần số mang trờn một tập lớn cỏc tần số. Mẫu nhảy tần cú dạng giả ngẫu nhiờn. Tần số trong khoảng thời gian một chip giữ nguyờn khụng đổi. Tốc độ nhảy tần cú thể nhanh hay chậm. Trong hệ thống nhảy tần nhanh, nhảy tần được thực hiện ở tốc độ cao hơn tốc độ bit của bản tin cũn ở hệ thống nhảy tần chậm thỡ ngược lại. Trong hệ thống THSS, một khối cỏc bit số liệu được nộn và được phỏt ngắt quóng trong một hay nhiều khe thời gian trong một khung chứa một số lượng lớn cỏc khe thời gian.
Lỳc đầu kỹ thuật trải phổ được sử dụng trong hệ thống thụng tin quõn sự. í tưởng của kỹ thuật SS là làm cho tớn hiệu phỏt giống như tạp õm đối với cỏc mỏy thu khụng mong muốn nhằm gõy khú khăn cho mỏy này trong việc tỏch và lấy ra được bản tin. Để biến đổi bản tin thành tớn hiệu giống tạp õm, sử dụng mó giả ngẫu nhiờn, mỏy thu phải biết được mó này để tạo ra bản sao của mó một cỏch chớnh xỏc và đồng bộ với mó được
Trường ĐH KTCN Bạch Văn Nam
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
39
phỏt để khụi phục lại bản tin. Vỡ thế mó giả ngẫu nhiờn phải là xỏc định. Mó giả ngẫu nhiờn phải được thiết kế để cú độ rộng băng tần lớn hơn nhiều độ rộng băng tần của bản tin. Bản tin trờn được biến đổi bởi mó sao cho tớn hiệu nhận được cú độ rộng phổ gần bằng độ rộng phổ của tớn hiệu giả ngẫu nhiờn.
Hiện nay hệ thống SS quan tõm tới cỏc ứng dụng đa truy cập mà ở đú nhiều người sử dụng cựng sẻ một độ rộng băng tần truyền dẫn. Trong hệ thống DSSS tất cả người sử dụng dựng chung một băng tần và phỏt tớn hiệu của họ đồng thời. Mỏy thu sử dụng tớn hiệu giả ngẫu nhiờn chớnh xỏc để lấy tớn hiệu mong muốn bằng cỏch giải trải phổ. Cỏc tớn hiệu khỏc xuất hiện ở dạng nhiễu phổ rộng cụng suất thấp giả tạp õm. Trong cỏc hệ thống FHSS và THSS mỗi người sử dụng được ấn định một mó giả ngẫu nhiờn sao cho khụng cú cặp mỏy phỏt nào sử dụng cựng tần số hay cựng khe thời gian vỡ vậy cỏc mỏy phỏt sẽ trỏnh được xung đột. Như vậy FHSS và THSS là cỏc kiểu hệ thống trỏnh xung đột trong khi đú DSSS là kiểu hệ thống lấy trung bỡnh. Hệ thống thụng tin di động CDMA chỉ sử dụng DSSS vỡ vậy ta sẽ quan tõm đặc biệt tới hệ thống này.