Hơn nữa, so với hai phương pháp đa truy cập truyền thống là phân chia theo tần số FDMA và phân chia theo thời gian TDMA thì phương pháp truy cập phân chia theo mã CDMA có những đặc điểm
Hệ thống thông tin di động
Hệ thống thông tin di động ngày nay hầu như không còn xa lạ nhất là đối với một nước có tốc độ phát triển hệ thống thông tin di động vào loại nhanh nhất thế giới như nước ta Để có diện mạo như ngày nay hệ thống thông tin di động đã trải qua những bước phát triển cực kì mạnh mẽ Mạng điện thoại vô tuyến đầu tiên ra đời từ những năm 1946 nhưng đến năm 1980 thì hệ thống thông tin di động đầu tiên (1G) mới ra đời dựa trên kĩ thuật analog.Đến thập niên 1990, thì hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 (2G) đã được phát triển dựa trên nền kĩ thuật số và áp dụng công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian Hệ thống thế hệ 2G này bao gồm 3 hệ thống ở 3 nơi, đó là hệ thống Global Systems for Mobile Communications (GSM) ở châu Âu, hệ thống Personal Digital Cellular (PDC) ở Nhật Bản và hệ thống cdmaONE- Interim Standard (IS-95) thuộc vùng Bắc Mỹ Hệ thống 2G này chỉ được dùng cho các dịch vụ thoại và dữ liệu băng hẹp
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) lần đầu tiên được giới thiệu ở Nhật Bản vào tháng 10 năm 2001 Hệ thống này cũng dựa trên công nghệ số nhưng có khả năng tích hợp các dịch vụ thoại, dữ liệu và multimedia và sử dụng cả chuyển mạch mạch lẫn chuyển mạch gói
Hình vẽ 1.1 sau mô tả các hệ thống thông ti di động hiện tại và xu thế phát triển của chúng trong tương lai
Hình 1.1 Hệ thống thông tin di động trong hiện tại và tương lai
Trên hình vẽ, ta thấy hệ thống IMT-2000 (International Mobile Communications), tương ứng với thế hệ 3G có khả năng truyền dữ liệu với tốc độ tối thiểu là 144Kbps trên các phương tiện di chuyển thông thường (ví dụ ô tô) hoặc có thể đạt tới tốc độ tối thiểu 2Mbps đối với thông tin trong phạm vi một toà nhà Ở hệ thống thế hệ 3.5G thì hệ thống HDR (High Data Rate), với khả năng hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu hướng xuống lên đến 2.4 Mbps, và hệ thống HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access), hỗ trợ tốc độ trên 2 Mbps, đã được chuẩn hóa Trong tương lai, các hệ thống 4G sẽ có khả năng đạt tới tốc độ >100Mbps trên các phương tiện di chuyển với tốc độ cao
Trong khi các hệ thống 3G còn chưa được sử dụng rộng rãi, nhiều nghiên cứu về hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4 (4G) đã được tiến hành và đạt được nhiều kết quả quan trọng Theo dự đoán, các hệ thống 4G sẽ được đưa vào sử dụng vào năm 2010 hoặc có thể sớm hơn Các công nghệ truy nhập mới vẫn sẽ dựa trên cơ sở những băng tần đã được cấp phát và những băng tần dự trữ cho các ứng dụng mới theo như các chuẩn đã quy định
Công nghệ chủ yếu được nghiên cứu trong các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G) là các kỹ thuật đa sóng mang kết hợp với kĩ thuật đa truy nhập Trong đó sự kết hợp giữa Orthognal Frequency Devision Multiplexing (OFDM) và kĩ thuật Code Division Multiple Access (CDMA) tạo nên một kỹ thuật đa truy nhập mới cho phép tăng thêm dung lượng của hệ thống một cách đáng kể so với hệ thống CDMA trước đây mà vẫn không làm ảnh hưởng gì đến những tài nguyên đã được cấp phát Kỹ thuật này gọi là Đa truy nhập phân chia theo mã – đa sóng mang MC-CDMA (MultiCarrier Code Division Multiple Access)
Trong nội dung luận văn này chúng ta sẽ tập trung phân tích mô hình hệ thống thông tin di động MC-CDMA và đưa ra một số phương pháp cải tiến cho hệ thống này.
Kênh truyền vô tuyến
Khi nghiên cứu hệ thống thông tin, việc tạo ra mô hình kênh đóng một vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng hoạt động của hệ thống Bản chất thay đổi một cách ngẫu nhiên theo thời gian của kênh truyền gây ra những ảnh hưởng không thể lường trước làm cho cấu trúc bộ thu, kĩ thuật sửa lỗi ngày càng phức tạp Khi nghiên cứu các thuật toán, giải thuật để hạn chế những ảnh hưởng của kênh truyền, điều cần thiết là phải xây dựng các mô hình có thể xấp xỉ môi trường truyền dẫn một cách hợp lý
Khi truyền qua kênh vô tuyến di động, tín hiệu nhận được tại bộ thu yếu hơn nhiều so với tín hiệu tại bộ phát Ngoài nguyên nhân gây bởi nhiễu nhiệt ( được mô hình hóa bởi AWGN), còn phải xét đến những ảnh hưởng quan trọng của các đặc tính kênh truyền vô tuyến như:
- Hiện tượng đa đường (multipath)
- Hiện tượng vật che chắn (shadowing)
- Suy hao trên đường truyền (path loss)
Tại anten phát, các sóng vô tuyến sẽ được truyền đi theo mọi hướng (nghĩa là sóng được mở rộng theo hình cầu) Ngay cả khi dùng anten định hướng để truyền tín hiệu, sóng cũng được mở rộng dưới dạng hình cầu nhưng mật độ năng lượng khi đó sẽ được tập trung vào một vùng nào đó do ta thiết kế Vì thế, mật độ công suất của sóng giảm tỉ lệ với diện tích hình cầu Hay nói cách khác là cường độ sóng giảm tỉ lệ với bình phương khoảng cách
Phương trình (1.1) tính công suất thu được sau khi truyền tín hiệu qua một khoảng cách R [1]:
PR: Công suất tín hiệu thu được (W)
G R : Độ lợi anten thu (anten đẳng hướng)
G T : Độ lợi anten phát l : Bước sóng của sóng mang
Hoặc có thể viết lại là: r T R
Gọi Lpt là hệ số suy hao do việc truyền dẫn trong không gian tự do:
L pt (dB)=P T (dB) – P R (dB) (1.3) =-10logG T - -10logG R + 20logf + 20logR – 147.6dB
Nói chung truyền dẫn trong không gian tự do đơn giản, và có thể xây dựng mô hình chính xác cho các tuyến thông tin vệ tinh và các tuyến liên lạc trực tiếp
(không bị vật cản) như các tuyến liên lạc vi ba điểm nối điểm trong phạm vi ngắn Tuy nhiên, cho hầu hết các tuyến thông tin trên mặt đất như thông tin di động, mạng LAN không dây,… môi trường truyền dẫn phức tạp hơn nhiều do đó việc tạo ra các mô hình cũng khó khăn hơn Trường hợp tín hiệu bị phản xạ dưới mặt đất như hình vẽ dưới đây, gọi là tín hiệu đa đường thẳng đứng, tín hiệu này bị suy giảm nhiều trên đường truyền
Khi đó công suất thu chỉ còn:
(1.4) với hT, hR