Nguyên lý của hệ thống này là toàn bộ dữ liệu của người dùng không được phát liên tục mà được phát trong một khe thời gian thay cho M khe thời
gian như trong các hệ thống thông tin thông thường khác. Trong thời gian phát, người sử dụng dùng toàn bộ băng tần để phát dữ liệu của mình và băng tần ấy gấp M lần so với băng tần khi phát trong M khe thời gian. Nếu có sự đồng bộ giữa các người dùng và tại một khe chỉ đảm bảo cho một người dùng phát thì hệ thống TH/CDMA sẽ suy giảm thành hệ thống TDMA nhưng khe thời gian người dùng phát không cố định trong từng khung.
Hình 2-5. Trải phổ nhảy thời gian.
d. Các hệ thống lai ghép: FH/DS, TH/FH, TH/DS và DS/FH/TH
Bên cạnh các hệ thống trải phổ đã miêu tả ở trên, điều chế lai (Hybird) được sử dụng để cung cấp thêm các ưu điểm cho đặc tính tiện lợi của mỗi hệ thống. Hơn thế nữa các hệ thống tổng hợp của hai hệ thống trải phổ sẽ cung cấp các đặc tính mà một hệ thống trải phổ không thể có được. Thông thường đa số các trường hợp sử dụng các hệ thống kết hợp như: FH/DS, TH/FH và TH/DS.
Ví dụ như khi ta kết hợp hai hệ thống trải phổ DS và FH thì ta được một hệ thống lai có ưu điểm: chống nhiễu đa đường tốt và chống nhiễu gần xa tốt.
Hình 2-6. Hệ thống trải phổ kết hợp DS/FH.
2.3 CÁC CHUỖI TRẢI PHỔ
Các tín hiệu trải phổ băng rộng tựa tạp âm được tạo ra bằng cách sử dụng các chuỗi mã giả tạp âm hay giả ngẫu nhiên PN. Trong các hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp, dạng sóng của trải phổ giả tạp âm là một hàm thời gian của một chuỗi PN. Và trong các hệ thống trải phổ nhảy tần các mẫu nhảy tần có thể được tạo ra từ một mã PN. Các chuỗi PN phải được tạo ra một cách xác định nếu không sẽ không thể trao đổi thông tin hữu ích bên cạnh đó các chuỗi này được thiết kế có biểu hiện giống như các chuỗi ngẫu nhiên đối với người quan sát bình thường.
Hơn thế nữa, hệ thống CDMA chịu ảnh hưởng rất nghiêm trọng của nhiễu đa truy nhập MAI do các thuộc tính tương quan chéo của các mã trải sử dụng thường không hoàn hảo. Vì vậy, với các máy thu CDMA thì việc thiết kế các chuỗi trải phổ là hết sức quan trọng và góp phần vào việc nâng cao chất lượng của hệ thống.
2.3.1. Thuộc tính tương quan của chuỗi trải phổ
Hàm tự tương quan ACL (Auto - Correlation) của một chuỗi trải: )* ( mod ) ( 1 ) ( ) ( k Q i q Q i k i kk q c c R + = ∑ = (2.2) Trong đó: q= - (Q-1), …, Q
c(k)*: liên hợp phức của c(k) Q : chiều dài của chuỗi
Hàm tương quan chéo CCL (Cross - Correlation)của hai dãy trải c(j) và c(k): )* ( ) ( 1 ) ( ) ( k i q Q i k i jk q c c R + = ∑ = (2.3) với q = -(Q-1), …, Q
Các chuỗi trải được chia thành hai loại cơ bản đó là: chuỗi nhị phân và chuỗi phức. Khi so sánh các dạng khác nhau của các chuỗi trải phổ chúng ta cần có một tiêu chuẩn hay một đơn vị đo định lượng để đánh giá. Một khả năng lựa chọn hiệu quả là độ lớn cực đại của các tự tương quan có chu kỳ lệch pha và các tương quan chéo có chu kỳ, giá trị đó được biểu diễn qua Rmax:
Rmax = max | Ra, Rc| (2.4)
ở đây: Ra = max Rkk(q) với 1≤k ≤K ; −(Q-1)<q≤Q q≠0 Rc = max Rjk(q) với 1≤ j,k ≤K, j≠k; −(Q-1)<q≤Q
Tự tương quan có chu kỳ lệch pha thấp có nghĩa là việc đồng bộ thực hiện dễ dàng hơn, trong khi độ tương quan chéo có chu kỳ thấp có nghĩa là xuyên nhiễu sẽ thấp hơn. Để đánh giá Rmax tốt như thế nào chúng ta so sánh với các giới hạn dưới của Sidelnikov và Welch được phát biểu như sau:
Sidelnikov đã phát biểu rằng với một chuỗi nhị phân có chu kỳ là Q thì:
Rmax > (2Q - 2)1/2 (2.5)
Với một tập hợp gồm K chuỗi có chu kỳ là Q Welch đã đưa ra một giới hạn của mình như sau:
11 1 max − − ≥ KQ K Q R (2.6)
Như vậy một tập hợp mã tối ưu theo tiêu chuẩn nếu Rmax xấp xỉ với giới hạn dưới của Sidelnikov hoặc Welch được cho ở trên.
a. Chuỗi m
Một lớp chuỗi PN quan trọng nhất là các chuỗi ghi dịch nhị phân có độ dài cực đại hay còn gọi là các chuỗi m. Các chuỗi m nhị phân được tạo ra
bằng cách sử dụng các mạch có bộ ghi dịch phản hồi tuyến tính kết hợp với các cổng hoặc tuyệt đối. Một chuỗi ghi dịch tuyến tính được xác định bởi một đa thức sinh tuyến tính g(x) có bậc m > 0 như sau:
( ) 1 0 1 1x g x g g x g x g m m m m + + + + = − − (2.7)
với g(x) không thể phân chia thành tích của các đa thức có bậc nhỏ hơn. Dãy
m này có một chu kỳ Q=2m– 1, trong đó m là bậc của đa thức sinh. Một trong những thuộc tính của các dãy m đó là:
Rkk(0) = Q Rkk(q) = -1 với q ≠ 0
Rõ ràng, khi chuỗi này hoàn toàn được gióng thẳng hàng với chính nó tương ứng với một khoảng dịch của chip q = 0 thì Q là số các số hạng +1 trong tổng tự tương quan trong công thức (2.2). Khi q ≠ 0 tổng này luôn luôn bao gồm các số hạng là –1 và +1 trong đó số các số hạng –1 nhiều hơn số các số hạng +1 là một số. Thuộc tính ACL gần lý tưởng cho sự thu nhận mã hoặc đồng bộ, ở đây điều kiện gióng thời gian là hoàn hảo (q = 0) giữa các chuỗi thu được và các chuỗi được lưu trữ. Trong thông tin đa người dùng, với một số lượng lớn các chuỗi trải cần phải có giá trị CCL thấp. Tuy nhiên, các chuỗi
m không thoả mãn được điều kiện này do giá trị tương quan chéo giữa hai
chuỗi lớn.