Với đa truy nhập phõn chia theo mó (CDMA) cỏc trạm của mạng phỏt liờn tục và cựng phỏt trờn một băng tần như nhau của kờnh. Do vậy, cú can nhiễu giữa cỏc quỏ
trỡnh truyền dẫn của cỏc trạm khỏc nhau và can nhiễu này được mỏy thu phõn giải, mỏy thu nhận biết được “chữ ký” của mỗi mỏy phỏt; chữ ký này được trỡnh bày dưới một dóy nhị phõn, gọi là một mó, được tổ hợp với thụng tin hữu ớch tại mỗi mỏy phỏt. Tập hợp cỏc mó cần dựng phải cú cỏc thuộc tớnh tương quan sau đõy:
- Mỗi mó phải cú thể được phõn biệt một cỏch dễ dàng với một bản sao của chớnh nú bị dịch chuyển theo thời gian.
- Mỗi mó phải cú thể được phõn biệt một cỏch dễ dàng bất chấp cỏc mó khỏc được sử dụng trờn mạng.
Với việc truyền dẫn mó cú kết hợp với thụng tin hữu ớch đũi hỏi độ sẵn sàng của dải thụng tần số cao lớn hơn rất nhiều so với yờu cầu của truyền dẫn chỉ riờng trong thụng tin. Đú là tại sao người ta gọi là truyền dẫn trải phổ.
Cú hai kỹ thuật được sử dụng trong CDMA: - Trải phổ trực tiếp (DS – Direct Sequence). - Trải phổ nhảy tần (FH).
2.6.4.1. Trải phổ trực tiếp (DS-CDMA)
Hỡnh 2.10. minh hoạ nguyờn lý này, bản tin nhị phõn cần phỏt m(t) cú tốc độ bit Rb=1/Tb được mó hoỏ theo NRZ sao cho m(t) = ±1 và được nhõn với một chuỗi bit nhị phõn p(t) = ±1, cú tốc độ bit Rc=1/Tc lớn hơn nhiều (từ 102 đến 106 lần) so với Rb. Phần tử nhị phõn của chuỗi bit được gọi là một chip để phõn biệt nú với phần tử nhị phõn (bit) của bản tin. Sau đú, tớn hiệu hỗn hợp điều chế một súng mang theo BPSK mà tần số của nú là như nhau cho tất cả cỏc trạm của mạng. Tớn hiệu phỏt s(t) cú thể được biểu thị bởi:
s(t)=m(t)p(t)cosωct (V)
Tại mỏy thu, tớn hiệu được giải điều chế nhất quỏn bằng cỏch nhõn tớn hiệu thu được với một bản sao của súng mang này. Bỏ qua nhiệt độ tạp õm, tớn hiệu r(t) tại đầu vào bộ lọc thụng thấp (LPF) của bộ tỏch súng sẽ là:
r(t) = m(t)p(t)cosωct(2cosωct)
Bộ phỏt đỏp
Hỡnh 2.10. Trải phổ trực tiếp (DS-CDMA)
Bộ lọc thụng thấp của bộ tỏch súng loại bỏ cỏc thành phần tần số cao và chỉ giữ lại thành phần tần số thấp u(t) = m(t)*p(t). Sau đú, thành phần này được nhõn với mó nội tại p(t) cựng pha với mó thu được. Trong kết quả này, p2(t) = 1. Tại đầu ra của bộ nhõn ta sẽ cú:
x(t) = m(t)*p(t)*p(t) = m(t)*p2(t) = m(t) (V)
Để loại bỏ hoàn toàn tạp õm, x(t) được đưa qua bộ tớch phõn trong một chu kỳ từ 0 đến Tb tại đầu ra của bộ tớch phõn phớa thu, tớn hiệu ở phớa phỏt được hồi phục hoàn toàn.
2.6.4.2. Trải phổ nhảy tần
Hỡnh 2.11. Trải phổ nhảy tần (FH-CDMA)
Hỡnh 2.11. minh hoạ nguyờn lý này. Bản tin nhị phõn m(t) cần phỏt cú tốc độ Rb=1/Tb và được mó hoỏ theo NRZ. Nú điều chế một súng mang mà tần số của nú fc(t)=ωc(t)/2π được tạo ra bởi bộ tổng hợp tần số được điều khiển bởi một bộ tạo chuỗi nhị phõn hoặc mó. Bộ tạo dao động sẽ tạo ra cỏc chip cú tốc độ bit Rc. Điều chế
Bộ mó hoỏ Đồng bộ mó 1/Tb∫(.)dt Bộ mó hoỏ Tớn hiệu số ệu thu ược v li đ (t) Tốc độ bit của tớn hiệu số liờu Rb=1/Tb s(t) r(t) u(t) m(t) p(t) 2cosωct p(t) 2cosωct Tốc độ chip Rc=1/Tc Bộ phỏt đỏp s(t) Bộ tổng hợp tần số Bộ tổng hợp tần số Bộ tạo mó Bộ tạo mó Bộ tạo mó LPF cosωc(t)t fc=f1.f2…fn cosωc(t)t fc=f1.f2…fn m(t) Tốc độ bit của tớn hiệu số liờu Rb=1/Tb Bộ giải điều chế Bộđiều chế p(t) p(t) Tốc độ chip Rc=1/Tc Tốc độ chip Rc=1/Tc
bằng BPSK, mặc dự cỏc kiểu điều chế khỏc nhau cũng cú thể được sử dụng, đặc biệt là điều chế dịch tần (FSK). Như vậy, tớn hiệu phỏt cú dạng:
s(t)=m(t)cosωc(t)t
Tần số súng mang được xỏc định theo một tập hợp của log2N chip, trong đú N là số lượng cỏc tần số súng mang cú thể cú. Mỗi lần nú thay đổi là mó đó tạo ra log2N chip liờn tiếp. Do vậy, tần số súng mang thay đổi theo cỏc bước. Bước của tần số là RH=Rc/log2N.
Tại mỏy thu, súng mang được nhõn với một súng mang chưa điều chế được tạo ra trong cựng cỏc điều kiện như tại mỏy phỏt. Nếu mó tại chỗ cựng pha với mó thu được thỡ tớn hiệu đầu ra của bộ nhõn sẽ là:
r(t) = m(t)cosωc(t)t.2cosωc(t)t = m(t) + m(t)cos2ωc(t)t
Tớn hiệu này khi qua bộ lọc thụng thấp LPF thỡ thành phần tần số cao bị giữ lại và đầu ra của bộ giải điều chế ta cú tớn hiệu m(t) cần thu và được phục hồi.
2.6.4.3. Hiệu suất của CDMA
Hiệu suất của CDMA cú thể được khảo sỏt như là tỷ số giữa tổng dung lượng mà một kờnh cung cấp trong trường hợp truy nhập đơn, cú nghĩa là một súng mang đơn được điều chế đồng thời theo CDMA. Khi đú, tổng dung lượng của kờnh là tớch của dung lượng một súng mang với số lượng cỏc súng mang, cú nghĩa là số lượng cỏc truy nhập. Dung lượng của một súng mang là Rb thỡ số lượng truy nhập tối đa bằng bao nhiờu?
a) Số lượng tối đa cỏc truy nhập
Xột trường hợp trải phổ trực tiếp (DS-CDMA). Để đơn giản, giả thiết rằng N súng mang thu đựơc đều cú cụng suất bằng C. Cụng suất hữu ớch tại đầu vào mỏy thu do vậy sẽ là C. Nếu tốc độ thụng tin mà súng mang này vận chuyển là Rb thỡ năng lượng tớnh cho mỗi bit thụng tin là Eb = C/Rb. Bỏ qua tạp õm nhiệt trong cụng suất tạp õm tại đầu vào mỏy thu và chỉ giữ lại phần tạp õm can nhiễu gúp vào, thỡ mật độ phổ cụng suất tạp õm N0 tại đầu vào mỏy thu là N0 = (N-1)C/BN, trong đú BN là dải thụng tạp õm tương đương của mỏy thu. Điều này dẫn đến:
Eb/N0 = BN/Rb(N-1)
Hiệu quả phổ Г = Rc/BN của điều chế số đang dựng cú thể được đưa vào biểu thức này. Khi đú:
Eb/N0 = Rc/Rb(N-1)Г
Khi chất lượng của tuyến do một tỷ lệ lỗi nào đú xỏc định thỡ giỏ trị Eb/N0 là bắt buộc. Từ đú, chất lượng tối đa cỏc truy nhập Nmax = 1 + (Rc/Rb)/Г(Eb/N0)
Dung lượng tổng tối đa của mạng bằng với NmaxRb. Dung lượng của một súng mang đơn được điều chế mà khụng cú trải phổ và chiếm dụng một dải thụng BN cú thể là Rc. Hiệu suất η của CDMA do vậy đựơc tớnh theo cụng thức:
η = NmaxRb/Rc
2.6.4.4. Kết luận
Đa truy nhập phõn chia theo mó CDMA cú cỏc ưu điểm sau đõy:
- Hoạt động đơn giản, do nú khụng đũi hỏi bất kỳ sự đồng bộ truyền dẫn nào giữa cỏc trạm. Đồng bộ duy nhất là đồng bộ của mỏy thu với chuỗi của súng mang thu được. - Nú cung cấp cỏc thuộc tớnh hữu ớch để chống lại can nhiễu từ cỏc hệ thống khỏc và
can nhiễu do hiện tượng đa đường truyền. Điều này làm cho nú hấp dẫn đối với cỏc mạng cú cỏc trạm nhỏ với độ rộng chựm tia anten lớn và đối với truyền thụng vệ tinh với cỏc mỏy di động.
Nhược điểm chớnh là hiệu suất thấp; một dải thụng rộng của đoạn khụng gian được sử dụng cho một tổng dung lượng mạng thấp so với dung lượng của một súng mang đơn khụng được gión phổ.