Luận văn: đề tài " Mã trải phổ trong CDMA" pptx

Các hệ thống trải phổ trong CDMA Nội dung của chương này là đi sâu phân tích các hệ thống trải phổ điển hình gồm : hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp, hệ thống trải phổ nhảy tần, hệ thống

http://www.ebook.edu.vn 2

Lời nói đầu

Cùng với sự phát triển của các nghành khoa học trong xã hội, nghành công nghệ truyền thông đã và đang chứng tỏ vai trò không thể thiếu được trong sự phát triển chung của xã hội Sự ra đời của các hệ thống truyền tin đã ghóp phần thúc đẩy sự tăng trưởng về kinh tế, rút ngắn khoảng cách địa lý mở ra kỷ nguyên mới đối với xã hội loài người Ngày nay nhu cầu trao đổi thông tin bằng điện thoại đã trở lên rất phổ biến và nó đã trở thành vật bất ly thân của hầu hết mọi người Đi kèm với sự ra đời của điện thoại di động là sự phát triển của các kỹ thuật điều chế với sự ra đời của TDMA trong các hệ thống GSM và gần

đây là sự xuất hiện của công nghệ CDMA với những ưu điểm vượt trội đã ghóp phần nâng cao chất lượng cũng như đáp ứng tốt hơn nhu cầu của người sử dụng Trong công nghệ CDMA thì phần cốt lõi và quan trọng nhất là kỹ thuật tạo

mã trải phổ Trên cơ sở đó, để tìm hiểu rõ hơn về cấu trúc tạo mã trải phổ

trong CDMA tôi lựa chọn đề tài “ mã trải phổ trong CDMA ” Mặc dù đây là một công nghệ mới nhưng cũng đã và đang được ứng dụng rộng rãi nên việc nắm vững công nghệ này là rất cần thiết đối với sinh viên Điện tử viễn thông nói riêng và những ai quan tâm đến lĩnh vực này nói chung.

Với khuôn khổ phạm vi nghiên cứu của đề tài, bản thuyết minh này được chia thành bốn chương với nội dung chủ yếu của mỗi chương như

sau: Chương 1 Các hệ thống trải phổ trong CDMA

Nội dung của chương này là đi sâu phân tích các hệ thống trải phổ điển hình gồm : hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp, hệ thống trải phổ nhảy tần, hệ thống trải phổ nhảy thời gian và một số các hệ thống lai ghép khác Mục đích của chương này nhằm

http://www.ebook.edu.vn 3

làm sáng tỏ đặc điểm của các hệ thống trải phổ để có thể hiểu rõ được vai trò của mã giả ngẫu nhiên đối với từng hệ thống.

Chương 2 Cơ sở toán học của mã trải phổ

Chương này bao gồm một hệ thống các khái niệm toán học, các hàm toán học bổ trợ cho quá trình tìm hiểu về các đặc điểm của mã giả ngẫu nhiên Mối tương quan của các chuỗi mã được thể hiện bằng các biểu thức toán học là nền tảng để xác định chính xác các chuỗi mã.

Chương 3.Mã trải phổ

Nội dung của chương này trình bày quá trình tạo ra chuỗi mã giả ngẫu nhiên, các thuộc tính, tính chất của chuỗi mã Bên cạnh đó trình bày một số chuỗi mã đặc biệt

đã và đang được sử dụng trong các hệ thống trải phổ.

Chương 4 Kết luận và hướng phát triển đề tài

http://www.ebook.edu.vn 4

Chương 1Các hệ thống trải phổ trong cdma

1.1 Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp

1.1.1 Giới thiệu về hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp

Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS: Direct Sequence SpreadingSpectrum) Tín hiệu DSSS nhận được khi điều chế (nhân) bản tin bằng một tínhiệu giả ngẫu nhiên băng rộng Tích này trở thành một tín hiệu băng

rộng

Hệ thống DS (nói chính xác là sự điều chế các dãy mã đã được điềuchế thành dạng sóng điều chế trực tiếp) là hệ thống được biết đến nhiều nhấttrong các hệ thống thông tin trải phổ Chúng có dạng tương đối đơn giản vìchúng không yêu cầu tính ổn định nhanh hoặc tốc độ tổng hợp tần số cao

Hệ thống DS đó được áp dụng đối với các khoảng cách đa dạng như đokhoảng cách JPL bởi Golomb (thông tin số với ứng dụng khoảng cách), Ngày nay kỹ thuật này được áp dụng cho các thiết bị đo có nhiều sự lựachọn và nhiều phép tính của dãy mã trong hệ thống thông tin, trong đo lườnghoặc trong phòng thí nghiệm

Trong hệ thống trải phổ trực tiếp chúng ta nghiên cứu các máy phát vàcác máy thu cho các hệ thống DSSS sử dụng khoá chuyển pha cơ số hai(BPSK: Binary Phase Shift Keying) và khoá chuyển pha vuông góc (QPSK:Quadrature Phase Shift Keying) Ta cũng xét ảnh hưởng của tạp âm và gâynghẽn lên hoạt động của một hệ thống DSSS Cuối cùng ta cũng nghiêncứu

Trong một hệ thống DSSS, một tín hiệu liên tục theo thời gian được gọi

là tín hiệu PN được tạo ra từ chuỗi PN dùng để trải phổ Giả thiết chuỗi PNnày là cơ số hai, nghĩa là ci=± 1, thì tín hiệu PN này là :

c(t)   ciP (t  iT

trong đó PT là xung chữ nhật đơn vị được cho bởi phương trình :

P Tc

c(t) 1

-1

Một chu kỳ

t N= 15; {c,i=0, ,14}={1,1,1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1}

Hình 1.1Thí dụ về tín hiệu PN c(t) được tạo ra từ chuỗi PN có chu kỳ 15

bộ điều chế (bpsk)

Tín hiệu DSSS-BPSK 2E

Tín hiệu PN

cơ số hai c(t) 2 E b

b d(t)c(t) cos(2f t b t  )

cos( 2 f c t  )

t b

Hình1.2 Sơ đồ khối của máy phát DSSS – BPSK

Ta có thể biểu diễn số liệu hay bản tin nhận các giá trị ± 1 như sau:

d k (t)  i 



dk (i)

PTb

(t  iTb )

Trong đó d k (i) = ± 1 là bít số liệu thứ i và T b là độ rộng của một bít sốliệu (tốc độ số liệu là 1/T b bít/s) Tín hiệu d k (t) được trải phổ bằng tín hiệu PNc(t) bằng cách nhân hai tín hiệu này với nhau Tín hiệu nhận được d(t)c(t) sau đó

sẽ điều chế cho sóng mang sử dụng BPSK, kết quả cho ta tín hiệu

DSSS - BPSK xác định theo công thức sau:

Trong rất nhiều ứng dụng một bít bản tin bằng một chu kỳ của tín hiệu

PN, nghĩa là Tb = NTc Ta sử dụng giả thiết này cho các hệ thống DSSS trong

c=(t- Đồng bộ

tín hiệu PN

Bộ tạo tín hiệu PN nội

DSSS -BPSK nhận được được vẽ ở đồ thị cuối cùng của hình1.3

2 cos(2f

bộ giải điều chế bpsk

Hình 1.4 Sơ đồ máy thu DSSS - BPSKMục đích của máy thu này là lấy ra bản tin d k (t) (số liệu {di}) từ tín hiệu thu được bao gồm tín hiệu được phát cộng với tạp âm Do tồn tại trễtruyền lan ụ nên tín hiệu thu là :

Trong đó Ebr là năng lượng trung bình của sóng mang trên một bít, n(t)

là tạp âm của kênh và đầu vào máy thu

Hình 1.5 Giản đồ của máy thu DSSS - BPSK

Để giải thích quá trình khôi phục lại bản tin ta giả thiết rằng không cótạp âm Trước hết tín hiệu thu được trải phổ để giảm băng tần rộng vào băngtần hẹp Sau đó nó được giải điều chế để nhận được tín hiệu băng gốc Để giảitrải phổ tín hiệu thu được nhân với tín hiệu (đồng bộ) PN c(t-ụ) được tạo

ra ở máy thu, ta được:

w(t)  2E b d(t  )c 2 (t  ) cos(2fct

 2E b d(t  ) cos(2f

T

b

t  ' )

=

Vì c(t) bằng ± 1, trong đó Ө’= Ө -2ðfcụ Tín hiệu nhận được là một tínhiệu băng hẹp với độ rộng băng tần theo Niquist là 1/T b Để giải điều chế tagiả thiết rằng máy thu biết được pha Ө’ (và tần số fc) cũng như điểm khởiđầu của từng bít Một bộ giải điều chế BPSK bao gồm một bộ tương quan(Correlator) hai bộ lọc phối hợp (Matched Filter) đi sau là một thiết bị đánh giá ngưỡng Để tách ra bít số liệu thứ i, bộ tương quan tính toán:

hai 1 hay -1 ngoài thành phần tín hiệu ± Ebr , đầu của bộ tích phân cũng cóthành phần tạp âm có thể gây ra lỗi Lưu ý rằng ở hình 1.5 thứ tự giữa nhân tín hiệu PN và nhân sóng mang có thể đổi lẫn mà không làm thay đổi kết

quả

Tín hiệu PN đóng vai trò như một “ mã” được biết trước cả ở máyphát lẫn máy thu chủ định Vì máy thu chủ định biết trước mã nên có thể giải

trải phổ tín hiệu SS để nhận được bản tin Mặt khác một máy thu không chủ địnhkhông biết được mã, vì thế ở các điều kiện bình thường nó không thể “giải

Ta đã giả thiết rằng máy thu biết trước một số thông số sau: ụ , ti, Ө ,

fc Thông thường máy thu biết được tần số mang f c , nên nó có thể đượctạo ra bằng cách sử dụng một bộ dao động nội và tần số sóng mang, thì mộttần số gần với fc có thể được tạo ra và có thể theo dõi được tần số chính xácbằng một mạch vòng hồi tiếp, vòng khoá pha chẳng hạn Máy thu phải nhậnđược

các thông số khác như ụ , t i và Ө ’ từ tín hiệu thu được Quá trình nhận được

ụ được gọi là quá trình đồng bộ, thường được thực hiện ở hai bước: bắt

và bám Quá trình nhận được t i được gọi là quá trình khôi phục đồnghồ(định thời) ký hiệu (Symbol Timing Recovery) Còn quá trình nhận đượcӨ’(cũng như fc)được gọi là quá trình khôi phục sóng mang Việc khôiphục sóng

mang và đồng hồ là cần thiết ở mọi máy thu thông tin số liệu đồng bộ vàchúng được xét ở hầu hết các tài liệu về thông tin Khi Tb/Tc =N(chu kỳ củachuỗi PN), có thể nhận được định thời của ký hiệu ti một khi đã biết ụ Hình1.5 cũng cho thấy đồng bộ, khôi phục đồng hồ và sóng mang

Ta hãy khảo sát một cách ngắn gọn ảnh hưởng của sai pha sóngmang và sai pha mã ở máy thu Giả thiết rằng máy thu sử dụng cos ( 2 f t

  '   ) thay cho cos ( 2 f t   ' ) cho bộ giải điều chế và sử dụng

c(t- ụ ' ) làm tínhiệu PN nội, nghĩa là sóng mang có sai pha ó và tín hiệu PN có sai pha ụ - ' khi này Zi sẽ là:

)dt

|ụ –ụ’| > Tc hay | ó | = ð /2, thì zi= 0 và máy thu vô dụng Khi |ụ –ụ’ | < Tc và |

ó | < ð/2, thì | zi | giảm đại lượng, như vậy tỷ số tín hiệu trên tạp ấm sẽ nhỏhơn gây ra xác suất lỗi cao hơn Tuy nhiên nó vẫn có thể hoạt động đúng khicác sai pha |ụ-ụ’| và | ó | nhỏ

1.1.3 Hệ thống DSSS – QPSK

Trên hình 1.6 ta sử dụng BPSK cho quá trình điều chế Các kiểu điều chếkhác như: khoá chuyển pha vuông góc (QPSK: Quadrature Phase ShiftKeying) và khoá chuyển cực tiểu (MSK: Minimim Shift Keying) cũng thườngđược sử dụng ở các hệ thống SS Sơ đồ khối chức năng cho máy phát của

hệ thống DSSS sử dụng điều chế QPSK được cho ở hình 1.6 cùng với cácdạng sóng ở các điểm khác nhau trên sơ đồ Sơ đồ bao gồm hai nhánh: mộtnhánh

đồng pha và một nhánh vuông góc



Trong thí dụ này cùng một đầu vào số liệu điều chế các tín hiệu PN

1

 (.)d (t)

bộ uớc tính +

T

Trong đó E là năng lượng bít thu,  ' =  - 2ð f t Các tín hiệu trước bộ

1  cos ( 4 f t  2 ' ) ]ư -

'

2Ebr

Tb d (t   ) c1 (t   )

xc2 (t   ) sin ( 4 fct 

d (t   ) cos 2 ( 2 f t   ' )

chíp chẵn của c(t), trong đó độ rộng chíp của c1(t) và c2(t) gấp đôi độ rộngcủa chíp c(t) như được cho ở hình 1.8 Để làm một thí dụ khác ta giả thiết

c1(t) = c(t) và c2(t) bị trễ Giả sử Tc là thời gian chíp của c1(t) và c2(t) Độrộng băng của các tín hiệu được điều chế s1(t) và s2(t) của hai nhánh sẽ nhưnhau và bằng 1/Tc Lưu ý rằng s1(t) và s2(t) là trực giao và cũng chiếm cùng

độ rộng băng tần Vì thế độ rộng băng tần của s(t) cũng giống như độ rộngbăng tần của các tín hiệu s1(t) và s2(t) và bằng 1/Tc Đối với tốc độ số liệu1/Tb độ lợi xử lý bằng Gp = Tb/Tc

-1

-1 1 c2(t)

-1

Hình 1.8 Thí dụ c1(t) và c2(t) nhận được từ cùng một c(t)

Các hệ thống DSSS có thể được sử dụng ở các cấu hình khác nhau Hệthống ở hình 1.6 và 1 7 được sử dụng để phát một tín hiệu có tốc độ bít 1/Tbbít/s Gp là độ rộng băng tần của tín hiệu DSSS – QPSK phụ thuộc vào cáctốc độ chíp của c1(t) và c2(t) Ta cũng có thể sử dụng một hệ thống DSSS –QPSK để phát hai tín hiệu số 1/Tb bít/s bằng cách để mỗi tín hiệu điều chế

một nhánh

Một dạng khác ta có thể sử dụng một hệ thống DSSS – QPSK để phátmột tín hiệu số có tốc độ bít gấp đôi: 2/Tb bít/s bằng cách chia tín hiệu sốthành hai tín hiệu có tốc độ bít 1/Tb bít/s và để chúng điều chế một trong hainhánh

Tồn tại các nhân tố đặc trưng cho hiệu quả hoạt động của DSSS – QPSKnhư : độ rộng băng tần được sử dụng, Gp tổng và tỷ số tín hiệu trên tạpâm(SNR: Signal to Noise Ratio) thường được xác định bằng xác suất lỗi bít.Khi so sánh DSSS – QPSK với DSSS – BPSK ta cần giữ một số trongcác thông số trên như trong cả hai hệ thống và so sánh các thông sốcòn lại Chẳng hạn một tín hiệu số có thể được phát đi ở hệ thống DSSS –QPSK chỉ sử dụng một nửa độ rộng băng tần so với độ rộng băng tần mà

hệ thống DSSS – BPSK đòi hỏi khi có cùng Gp và SNR Tuy nhiên nếucùng một số

liệu được phát đi bởi một hệ thống DSSS – QPSK có ưu việt về SNR dẫnđến xác suất lỗi thấp hơn Mặt khác một hệ thống DSSS – QPSK có thể phátgấp hai lần số liệu so với hệ thống DSSS – BPSK khi sử dụng cùng độ rộngbăng tần và có cùng Gp và SNR

Ưu điểm của các hệ thống DSSS – QPSK so với các hệ thống DSSS –

BPSK được đề cập ở trên đạt được là nhờ tính trực giao của các sóng mangsin( 2f c t 

Ngoài ra nếu các sóng mang được sử dụng để giải điều chế ở máy thu không

thực sự trực giao thì sẽ sảy ra xuyên âm giữa hai nhánh và sẽ gây thêm sựgiảm chất lượng của hệ thống.

1.2 Các hệ thống trải phổ nhảy tần

1.2.1 Giới thiệu về hệ thống trải phổ nhảy tần

Hệ thống trải phổ nhảy tần FHSS (Frequency Hopping SpreadSpectrum) Được định nghĩa là nhảy hay chuyển đổi tần số sóng mang ở mộttập hợp các tần số theo mẫu được xác định bởi chuỗi giả tạp âm PN

Trong các hệ thống thông tin kiểu trải phổ nhảy tần FH, mã trải phổ giảtạp âm không trực tiếp điều chế sóng mang đã được điều chế, nhưng nó được sửdụng để điều khiển bộ tổng hợp tần số Tại mỗi thời điểm nhảy tần bộ tạo mãgiả tạp âm đưa ra 1 đoạn k chip mã để điều khiển bộ tổng hợp tần số, dưới

sự điều khiển của đoạn k chip mã này bộ tổng hợp tần số sẽ nhảy sang và làmviệc tại tần số tương ứng thuộc tập 2k tần số

Mỗi đoạn gồm k chip mã được gọi là một từ tần số, bởi vậy sẽ có 2 k

từ tần số Do các từ tần số suất hiện ngẫu nhiên nên tần số dao động do bộtổng hợp tần số tạo ra nhận 1 giá trị thuộc tập 2 k tần số cũng mang tínhngẫu nhiên Phổ của tín hiệu nhảy tần có bề rộng như của sóng mang đã đượcđiều chế chỉ khác là nó bị dịch tần đi 1 khoảng bằng tần số dao động do bộ tổnghợp tần số tạo ra và nhỏ hơn rất nhiều so với độ rộng băng trải phổ WSS Tuynhiên tính trung bình trên nhiều bước nhảy thì phổ của tín hiệu nhảy tần lạichiếm toàn bộ bề rộng băng trải phổ WSS này

Tốc dộ nhảy tần có thể nhanh hoặc chậm hơn so với tốc độ số liệu Do

đó ta có hai loại nhảy tần, đó là hệ thống nhảy tần nhanh và hệ thống nhảy tầnchậm

a Máy phát FHSS

Hình vẽ dưới đây trình bầy sơ đồ khối cho máy phát FHSS :

Bộ tạo chuỗi PN

Bộ tổng hợp tần số

b(t) Bộ điều chế FSK x(t)

bộ nhân tần  =1 băng rộng s(t)BPFHình 1.9 Sơ đồ khối cho máy phát FHSS

Tín hiệu dữ liệu b(t) đưa vào được điều chế FSK thành tín hiệu x(t).Trong khoảng thời gian mỗi bit x(t) có một trong hai tần số f’ và f’ + f,tương ứng với bit 0 và bit 1 của dữ liệu

Tín hiệu này được trộn với tín hiệu y(t) từ bộ tổng hợp tần số Cứ mỗi

Th giây tần số y(t) lại được thay đổi theo các giá trị của j bit nhận được từ bộtạo chuỗi PN Do đó 2 tổ hợp j bit nên ta có thể có 2j các tần số khác nhauđược tạo ra bởi bộ tổng hợp tần số Bộ trộn tạo ra tần số của tổng và hiệu,một trong hai tần số này được lọc ra ở bộ lọc băng thông (BPF)

Ta có thể viết tín hiệu ở đầu ra của bộ tổng hợp tần số trong đoạn nhảy lnhư sau:

nhảykhác vì bộ tổng hợp tần số rất khó duy trì nó không đổi.

Bộ nhân tần ở hình trên là tuỳ chọn Mục đích của nó là trải rộng thêmbăng tần của FH/SS Độ rộng băng tần được sử dụng để tạo ra tín hiệu điềutần (FM) băng rộng từ tín hiệu điều tần băng hẹp Hệ số  của bộ nhân tần cómục đích làm tăng tần số và pha của tín hiệu đầu vào  lần Vì thế khi có

mặt bộ nhân tần tín hiệu FHSS trở thành:

s , (t)  A cos [2

 ( f 0 il f  b l l f )t   ] , đối với Tht

 (l  1) Th (1.16)Với một bộ nhân tần thừa số  , khoảng cách giữa hai tần số lân cận trở

cần thiết để truyền tín hiệu trải phổ với độ rộng băng tần kênh cần thiết đểtruyền tín hiệu băng gốc như sau:

Bộ tạ chuỗi

T

Trong đó phương trình cuối cùng giả thiết rằng phân cách tần số bằng

1 Nếu ta sử dụng một bộ nhân tần có thừa số là  thì phổ của tín hiệu FHh

mở rộng  lần Vì thế độ rộng băng tần tổng hợp của tín hiệu FH này là

Ra chuỗi cơ

số hai b(t)

Bộ tổng hợp tần số

Đồng bộ chuỗi PN Khôi phục định thời tín hiệu

Hình 1.10 Sơ đồ khối cho máy thu FHSSTrước hết tín hiệu của máy thu được lọc bởi bộ lọc băng thông

BPFbăng rộng có độ rộng băng thông bằng độ rộng băng của tín hiệu FHSSnghĩa là vào khoảng f 0 

0.5f (Hz) đến f 0  ( J 

0.5)f (Hz) Hình vẽ 1.10cũng mô tả các hệ thống con thực hiện khôi phục định thời ký hiệu và đồng bộchuỗi PN, ở đây không cần khôi phục sóng mang vì máy thu sử dụng giảiđiều chế không nhất quán, và do ở tốc độ nhảy tần nhanh máy thu rất khótheo dõi được pha của sóng mang khi pha này thay đổi ở mỗi đoạn nhảy Bộtạo chuỗi PN địa phương tạo ra một chuỗi PN đồng bộ với chuỗi thu, ởđoạn nhảy, đầu ra của bộ tổng hợp tần số là:

’

 A

 2 cos(2f 't   l   'l ), neu bl

 0 w(t) 

Đầu này chứa hoặc tần số f’ (Hz )hoặc f’ + f (Hz) Vì b không thayđổi trong thời gian T của một bit, nên trong khoảng thời gian này tín hiệuw(t) có tần số không đổi Như vậy trong khoảng thời gian T giây bộ giải điềuchế FSK tách ra tần số này và tạo ra đầu ra cơ số 2 hoặc là 0 hoặc 1 Mộtcách khác ta có thể tách ra tần số chứa trong w(t) cho từng đoạn nhảy đểnhận được T/Th các giá trị cho từng bước nhảy

nguyên tắc đa số ta có thể quyết định bit dữ liệu là ‘0’ hay ‘1’

1.2.2 Nhảy tần nhanh với điều chế M- FSK

Dạng tổng quát của FSK cơ hai là FSK M trạng thái trong đó M tần sốđược sử dụng để biểu thị log2(M) bit số hiệu Với trải phổ FH, tần số phátnhảy trên một luợng lớn các tần số, chẳng hạn 2 j M tần số, trong đó j là số

bit đưa từ bộ tạo mã PN đến bộ tổng hợp tần số Có thể sử dụng cùng máyphát và máy thu như ở hình (1.4), trừ trường hợp bộ điều chế và giải điều chế

M – FSK khi này sẽ là bộ điều chế và giải điều chế M-FSK Biểu đồ tần sốđược biểu thị ở hình (1.11) với giả thiết là M = 4, nghĩa là ở mỗi thời điểm haibit số liệu được xét và giả thiết là ba bước nhảy ở mỗi ký hiệu ( một ký

Tần số trục đứng được chia thành 2j nhóm 4 tần số, j bit của chuỗi PN

sẽ xác định tần số nào trong 4 tần số của nhóm sẽ được sử dụng Vì thế 2 bit

từ luồng số liệu và j bit chuỗi PN sẽ xác định chính xác tần số nào sẽ đượcphát trong mỗi đoạn nhảy Do tần số được phát thay đổi cứ Th mỗi lần, nên

để được điều chế trực giao khoảng cách tần số tối thiểu là 1/Th Độ rộng băngtần tổng hợp cho khoảng 2jM/T Hz

1.2.3 Tốc độ nhảy tần cho các hệ thống nhảy tần nhanh

Một ưu điểm của hệ thống nhảy tần so với DS là tốc độ đồng hồ ở bộ tạo chuỗi PN không cần cao như ở DS để đạt được cùng độ rộng băng tần

Để hiểu được điều này ta đi so sánh tốc độ đồng hồ của các hệ thống này.Trong hống DSSS – BPSK tốc độ đồng hồ ở bộ tạo chuỗi PN bằng tốc độchip, nghĩa là 1/Tc và độ rộng băng là 1/Tc Hz Trong hệ thống FH nhanhtrên hình (1.11) ta cần j bit mới từ bộ tạo chuỗi PN cho mỗi đoạn nhảy Vìthế bộ tạo chuỗi phải có khả năng tạo ra j bit trong Th giây nghĩa là tốc độđồng hồ phải là j/Th Hz Độ rộng băng của hệ thống là 2 j 1

tần số của một hệ thống FH chậm với

bit

Tb / Th 21 nghĩa là một lần nhảy ở hai

Trong mỗi lần nhảy số liệu có thể thay đổi giữa 0 và 1 Vì tần số phát

có thể thay đổi cứ Th giây một lần, nên để được điều chế trực giao khoảngcách phải là f  m / Tb , trong đó m là số nguyên khác 0 Nếu ta sử dụng

là J / 2 Khi sử dụng bộ nhân tần thừa số 

ở máy phát, phân cách tần số ở đầu ra cuối cùng trở thành   f và G p là

Tb 0 T0 /Tb = 2, = 1 Thời gian

Thời gianHình 1.12 Biểu đồ tần số cho một hệ thống nhảy tần chậm điều chế FSK

1.3 Các hệ thống trải phổ nhảy thời gian

1.3.1 Khái niệm hệ thống trải phổ nhảy thời gian

Hệ thống trải phổ nhảy thời gian THSS (Time Hopping SpreadSpectrum) Đó là hệ thống mà bit cần truyền được chia thành các khối k bit,mỗi khối được phát đi một cách ngẫu nhiên trong các cụm của các khe

thời

T

gian Khe thời gian được chọn để phát cho mỗi cụm được định nghĩa bằngchuỗi PN, ở đây không phải là chuỗi ±1 giống như trong hệ thống DSSS, nóchỉ có nhiệm vụ xác định mẫu nhảy khe thời gian

1.3.2 Nguyên lý của hệ thống trải phổ nhảy thời gian

Trong một hệ thống trải phổ nhảy thời gian (THSS: Time HoppingSpread Spectrum) số liệu được phát thành các cụm Mỗi cụm gồm k bit

số liệu và thời gian chính xác để phát mỗi cụm đuợc xác định bởi mộtchuỗi

PN Giả sử thang thời gian được chia thành các khung T

f

giây Mỗi khung

lại được chia tiếp thành J khe thời gian Vì thế mỗi khe thời gian chiếm độrộng là Ts  T f /

J giây Biểu đồ thời gian được cho ở hình 1.13

0 Ts j = Số khe thời gian trong khung tf giây = Tf / Ts

Hình 1.13 Biểu đồ thời gian cho một hệ thống nhảy thời gian THSS

Trong thời gian mỗi khung một nhóm k bit được phát

trong J

khe thời gian Ts giây,

Khe thời gian sẽ được sử dụng để phát được xác định bổi chuỗi PN.Mỗi bit chỉ chiếm T0  Ts /

K giây khi phát Quan hệ giữa T j , Ts và T0 được

0

mô tả ở hình 1.13 Giả sử thời gian của một bít số liệu là T , để kịp truyềndẫn số liệu vào ta cần T f  KT Nếu các bit số liệu vào là {bi, i là sốnguyên}, ta có thể biểu diễn tín hiệu TH/SS như sau:

PT là xung chữ nhật đơn vị và độ rộng T0 giây, ai  [ 0, 1,

…, j – 1], là số ngẫu nhiên được xác định bởi j bit của chuỗi PN và J  2 j .Lưu ý rằng i thể hiện khung i, ai thể hiện số khe thời gian và l là số thứ tự bittrong cụm

Ta có thể thấy số liệu được truyền ở các cụm k bit mỗi lần với mỗi bitđược truyền trong khoảng T0 = (Tf/J)/k giây Vì thế tốc độ bit khi phát cụm là1/T0 để truyền băng gốc có độ rộng băng tần là 1/2T0 Hz ( theo Nyquist) Vìbản tin có độ rộng là 1/T, độ rộng băng tần được mở rộng bởi một thừa số là(1/2T0)(1/2Th) = (kTh)J/Tf = j khi truyền dẫn băng gốc và bởi một thừa số là2J khi truyền băng thông

1.4 Hệ thống dịch lai

Bên cạnh các hệ thống được miêu tả ở trên, điều chế hybrid của

hệ thống DS và FH được sử dụng để cung cấp thêm các ưu điểm cho đặctính tiện lợi của mỗi hệ thống Thông thường đa số các trường hợp sử dụng

hệ thống tổng hợp bao gồm (1) FH/DS, (2) TH/FH, (3) TH/DS Các hệthống tổng hợp của hai hệ thống điều chế trải phổ sẽ cung cấp các đặc tính

mà một hệ thống không thể có được Một mạch không cần phức tạp lắm cóthể bao gồm bởi bộ tạo dãy mã và bộ tổ hợp tần số cho trước FH/DS

1.4.1 Nhảy tần chuỗi trực tiếp

Hệ thống FH/DS sử dụng tín hiệu điều chế DS với tần số trung tâmđược chuyển dịch một định kỳ Phổ tần số của bộ điều chế được minh hoạtrên hình 1.14 Một tín hiệu DS xuất hiện một cách tức thời với độ rộng băng