Download miễn phí Đồ án Nghiên cứu các đặc trưng cơ bản của thông tin trải phổ và khả năng ứng dụng trong hệ thống thông tin di động tế bào CDMA
Trong các hệ thống thông tin trải phổ, các tín hiệu nhiều tia có thời gian trễ tương đối nhỏ hơn thời gian của một chip (Tc giây) thì không thể phân giải được. Giả sử có rất nhiều các tín hiệu nhiều tia đến điểm thu trong khoảng Tc giây. Các tín hiệu này sẽ cộng với nhau ở điểm thu và sự đóng góp chung của chúng ở đầu ra của máy thu có thể mô hình kiểu Gaussian theo định lý giới hạn trung tâm. Do sự khác nhau về pha, một số tín hiệu có thể được cộng và một số có thể bị trừ. Kết quả cho ta một hình bao tín hiệu ngẫu nhiên thay đổi theo thời gian và hiện tượng này được gọi là fadinh tín hiệu. Có thể mô hình hoá fadinh cho các tín hiệu nhiều tia không phân giải thu được trong khoảng thời gian Tc như sau:
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
SDN…) hoạt động với tốc độ bộ mã hoá tiếng nói khác nhau. Các yêu cầu của kênh dịch vụ này có thể đáp ứng đầy đủ.. Khi sử dụng bộ mã hoá hoạt động với tốc độ thấp 4kps, tăng dung lượng gấp 1,7 lần( dung lượng hệ thống không gấp đôi bởi vì truyền dẫn tốc độ thấp yêu cầu để trống trong thoại).Do các chức năng vượt trội trên cùng với các thiết bị nhỏ gọn hệ thống CDMA ngày càng được sử dụng rộng dãi trong hệ thống di động tế bào. Hệ thống CDMA IS-95 phát triển mở rộng tiêu chuẩn hóa W-CDMA với độ rộng băng tần lớn làm cho dung lượng cao hơn, sử dụng nhiều dịch vụ với tốc độ cao như truyền hình ảnh, fax,… Ngoài ra nó còn hoạt động không cần cấp giấy phép ở 3 lĩnh vực công nghiệp, khoa học và y tế với công suất 1W chồng lấn băng tần mà không gây nhiễu.
Bên cạnh đó hệ thống CDMA có một số nhược điểm chính đó là nhiễu giao thoa nhiều người sử dụng và hiệu ứng xa gần. Nhiễu giao thoa nhiều người sử dụng phát sinh do các dãy mã không trực giao. Nguyên nhân là trong hệ thống thông tin di động ngoài tín hiệu thu mong muốn còn có các thành phần tín hiệu của những người sử dụng khác. Các tín hiệu này được phát độc lập với nhau (tần số sóng mang giống nhau nhưng pha của sóng mang khác nhau) và ảnh hưởng của trễ truyền lan nên đến trạm gốc là không cùng lúc. Do trễ thời gian của chúng phân bố ngẫu nhiên nên tự tương quan chéo giữa các tín hiệu thu được từ những người sử dụng khác nhau là khác không. Tương quan chéo nhỏ gây ít nhiễu, vì vậy trong môi trường đa người sử dụng để giảm nhiễu giao thoa người ta phải thiết kế các tín hiệu PN sao cho chúng có tương quan chéo nhỏ.
Hạn chế cơ bản đối với hệ thống CDMA là hiệu ứng xa gần. Hiện tượng này xuất hiện khi tín hiệu thu được tại trạm gốc khá yếu từ một máy di động ở xa bị chèn ép bởi tín hiệu mạnh của nguồn nhiễu gần đó. Tín hiệu nhiễu với công suất lớn hơn n lần so với tín hiệu mong muốn sẽ có tác động tương đương với n tín hiệu nhiễu có công suất bằng công suất của tín hiệu. Khi nguồn gây nhiễu tiến đến gần máy thu tác động của nguồn nhiễu tăng rất mạnh làm cho SNR giảm mạnh và xác suất lỗi trở lên quá lớn làm giảm dung lượng của hệ thống. Để khắc phục hiện tượng này trong các hệ thống CDMA người ta sử dụng các sơ đồ điều khiển công suất ở cả đường lên và đường xuống nhằm giảm thiểu tác động của nhiễu đến dung lượng của hệ thống.
Ở hệ thống CDMA tế bào vấn đề điều khiển công suất đòi hỏi rất khắt khe để bảo đảm mức công suất mà trạm gốc thu được từ các trạm di động gần giống nhau. Đối với CDMA đường xuống có thể sử dụng điều chế nhất quán như QPSK hay MSK, còn CDMA đường lên thường sử dụng điều chế không nhất quán như DPSK, FSK cho hiệu quả tốt hơn.
Trong chương này ta xem xét hiệu năng của hệ thống CDMA. Mô hình hệ thống di động tế bào được cho như hình vẽ sau.
Trạm gốc
Máy di động
Hình 2.1 Hệ thống thông tin di động tế bào
2.2 Nguyên lý CDMA
Trong trải phổ chuỗi trực tiếp, phổ của tín hiệu số băng gốc được mở rộng nhờ một mã giả ngẫu nhiên (PN) hay mã trải phổ. Tín hiệu trải phổ có mật độ phổ công suất thấp (đo bằng W/Hz). Đối với một máy thu thông thường nó thể hiện gần giống như tạp âm nền và thường ít gây nhiễu. Khi các tín hịu trải phổ sử dụng cùng một băng tần sẽ có một lượng xuyên âm nhất định hay giao thoa tương hỗ, tuy nhiên không như ở truyền dẫn băng hẹp nhiễu không gây nguy hiểm. Điều này có thể thực hiện được là vì có thể thiết kế các mã trải phổ tốt với các giá trị tương quan chéo thấp để chúng hầu như trực giao. Nhờ vậy, nhiều tín hiệu trải phổ có thể sử dụng chung kênh tần số mà không gây nhiễu tương hỗ nghiêm trọng. Tuy nhiên hiệu năng của hệ thống sẽ giảm đáng kể khi tăng số người sử dụng.
Chương này sẽ tập trung vào trải phổ chuỗi trực tiếp và nghiên cứu một ứng dụng đặc biệt đó là thông tin đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA) mà chủ yếu là DS/CDMA.
2.2.1 Giải điều chế trong hệ thống CDMA
Ta đi xét hệ thống DS/CDMA một cách chi tiết, sơ đồ khối điển hình được mô tả ở hình 2.2.
t1
t2
c1(t)
c2(t)
tk
ck(t)
r(t)
n(t)
b1(t)
b2(t)
bk(t)
Hình 2.2 Sơ đồ khối hệ thống DS/CDMA
Từ sơ đồ khối, giả thiết rằng có K người sử dụng độc lập dùng chung một tần số sóng mang và có thể phát đồng thời tới máy thu. Mỗi tín hiệu phát được gán một chỉ số k, k =1, 2, …,K. Dạng sóng số liệu cơ số hai bk(t) là hàm chữ nhật có biên độ ±1và có thể đổi dấu sau T giây, nó được biểu diễn bởi:
bk(t) = (2.1)
Dạng sóng trải phổ ck(t) cũng có dạng hàm chữ nhật nhưng nó tuần hoàn và có tốc độ cao hơn nhiều so với tốc độ bit số liệu, nó được biểu diễn bởi:
ck(t)= (2.2)
Ta giả thiết rằng, thời gian một bit số liệu (T giây) chứa đúng một chu kì (N chíp) mã trải phổ sao cho tốc độ chíp bằng , trong đó Tc là thời gian chíp hay độ lâu chíp. Vì vậy tốc độ chíp gấp N lần tốc độ bit. Tín hiệu trải phổ chuỗi trực tiếp trên đầu ra có dạng :
s(t) = bk(t) ck(t). (2.3)
Tín hiệu s(t) có độ rộng băng tần bằng B =2/Tc =N.2/T lớn gấp N lần băng truyền dẫn cần thiết thông thường đối với BPSK.
Công suất trung bình của s(t) bằng P và coi rằng các tín hiệu thu được có công suất là như nhau (điều này đúng khi có điều khiển công suất), thông số là pha của sóng mang. Nếu mô hình hoá kênh thu bởi tạp âm n(t) là tạp âm trắng cộng Gaussian (AWGN) có phương sai là , trên kênh chỉ có nhiễu đa truy nhập gây ra bởi những người sử dụng khác và bản chất kênh là cộng thì tất cả các tín hiệu phát đều trễ và tạp âm cộng với nhau ở máy thu.
Tại đầu vào của máy thu thứ nhất tín hiệu thu được là tổng các tín hiệu của K người sử dụng đã phát đi và tạp âm trên kênh truyền :
r(t) = (2.4)
trong đó ak là hệ số suy giảm của tín hiệu thứ k khi truyền trên kênh.
Tín hiệu này được nén phổ bằng cách nhân với mã trải phổ c1(t) được tạo ra ở máy thu thứ nhất (giả thiết mã trải phổ tạo ra ở máy thu đồng bộ với mã trải phổ bên phát), loại bỏ sóng mang bằng phương pháp nhất quán (nhân với ). Sau đó lấy tích phân trong khoảng thời gian T giây để khôi phục lại năng lượng kí hiệu số liệu và đồng thời loại bỏ tạp âm ngoài băng. Người ta đưa ra mô hình máy thu tương quan nhất quán ở hình 2.3.
Máy thu tương quan thực hiện tương quan tích cực, ta có thể thực hiện nó ở dạng một bộ lọc thích ứng là phần tử thụ động, tuy vậy thực hiện được điều này rất khó nếu độ dài của chuỗi trải phổ khá lớn. Đầu ra của bộ tương quan được lấy mẫu sau đó đưa đến mạch ngưỡng để nhận lại các bit số liệu.
t=iT
“1”
“-1”
>
<
0
r (t)
c1(t)
Hình 2.3 Máy thu tương quan nhất quán
Ta xét đến xác suất lỗi bit là một hàm của E0/N0 , giả thiết ta mô hình (K-1) tín hiệu nhiễu băng rộng như là AWGN, nhiễu giao thoa nhiều người sử dụng MUI sẽ tạo nên tạp âm bổ sung có PDF hai biên bằng :
(2.5)
với (K-1)P là công suất kết hợp của (K-1) tín hiệu nhiễu.
Khi này SNR mới thu được là :
SNR= (2.6)
Mặt khác, đối ...
Tags: trải phổ theo thời gian