Khái niệm trải phổ pps

Hệ thống trải phổ có các tính chất sau: Việc bảo mật thông tin được thực hiện vì tín hiệu gốc chỉ tách được ra khi đầu thu sử dụng cùng mã đã dùng để truyền đi.. Sự điều chế khoá dịch ph

2.1 Khái niệm của hệ thống trải phổ

2.1.1 Khái niệm trải phổ

Kỹ thuật trải phổ trải thông tin với độ rộng băng rộng hơn độ rộng băng cần thiết để chuyểnthông tin bằng cách sử dụng mã không liên quan đến thông tin Ở đầu thu, thông tin được thu phổtrở lại (despread) với cùng mã đã sử dụng để trải phổ

Tín hiệu trải phổ có độ rộng băng tần rộng hơn nhiều so với độ rộng băng của thông tin của bảnthân nó Hệ thống trải phổ có các tính chất sau:

Việc bảo mật thông tin được thực hiện vì tín hiệu gốc chỉ tách được ra khi đầu thu sử dụng cùng

mã đã dùng để truyền đi Hơn nữa, thậm chí nhiều tín hiệu trải phổ được truyền đi cùng một băngtần, tín hiệu gốc có thể được tách ra khi thu phổ Vì vậy kỹ thuật trải phổ có thể sử dụng các tần

số hiệu quả hơn so với FDMA và TDMA cần nhiều tần số hơn

Để thực hiệnthu phổ, phía thu cần phải đồng bộ hóa tín hiệu thu và mỗi mã trước đó Nói tóm lạithu phổ tương tự việc đồng bộ hóa

Hệ thống trải phổ được chia lam hai nhánh: trải phổ trực tiếp (DS) và dịch tần (FH)

(2) Phân kênh sử dụng mã Walsh

Ta lấy ví dụ sau từ đó có thể hiểu được quá trình này:

Giả sử có 3 users khác nhau và mỗi user đều muốn gửi một message riêng biệt Mỗi messagenày sẽ được gắn một mã Walsh và chúng được trải phổ cùng với mã Walsh đó Lưu ý rằngtốc độ tạo mã Walsh nhanh hơn gấp 4 lần tốc độ tạo message có gắn mã Walsh (cho riêngtrường hợp này) Ta lần lượt có được 3 tín hiệu trải phổ, nhưng 3 tín hiệu này lại được kếthợp thành một tín hiệu tổng hợp Tín hiệu tổng hợp này được truyền trên một băng tần RFđơn Nếu trong quá trình truyền tín hiệu, có lỗi không đáng kể, phía thu sẽ giữ tín hiệu tổnghợp này lại Để tách các tín hiệu gốc từ tín hiệu tổng hợp, phía thu sẽ nhân tín hiệu tổng hợpnày với mã Walsh Phía thu sẽ kết hợp hoặc cộng thêm vào mỗi chu kỳ bit và tạo ra các hàmtương ứng Áp dụng nguyên lý: Nếu hàm tích hợp có giá trị lớn hơn 0 thì tín hiệu cần thu sẽ

có giá trị là 1 và ngược lại thì có giá trị là –1 Sau khi áp dụng phương pháp trên ta thu lạiđược tín hiệu gốc.

(3) Đánh giá

Chúng ta vừa mô tả mã Walsh được sử dụng như thế nào để phân kênh cho các user Tuynhiên khả năng phân kênh phụ thuộc nhiều vào sự trực giao của các chuỗi mã trong các giaiđoạn truyền tin Ví dụ do trễ đa đường, một mã của user bị trễ bởi 1 chip thì sau đó mã bị trễ

đó không trực giao với các mã trong cùng tập mã đó

Do đó việc đồng bộ hóa là cần thiết cho đa truy cập hệ thống trải phổ trực tiếp Trong thực tế,

hệ thống IS-95 CDMA sử dụng kênh pilot và kênh đồng bộ để đồng bộ hóa đường phát và đểđảm bảo kết nối chặt chẽ

2.3.2 Mã PN

Mặc dù forward link của IS-95 CDMA đã có kênh pilot và kênh đồng bộ để hỗ trợ đồng bộ hóa,kết nối ngược lại không có kênh pilot và kênh đồng bộ Trạm thu phát mobile sẽ và không có khảnăng đồng bộ các tín hiệu phát của mình Vì vậy, mã Walsh không được sử dụng cho kết nốiđường về Sự tự nhiên rời rạc của kết nối đường về đòi hỏi phải sử dụng lớp mã khác, mã PN chophân kênh

(1) Tạo mã PN

Các mã PN có thể được tạo ra từ các thanh gi dịch hồi tiếp tuyến tính Ví dụ (một thanh ghi 3trạng thái) trong hình 2.6 Các bit nhị phân được dịch qua các giai đoạn khác nhau của thanhghi Đầu ra của trạng thái cuối và đầu ra của trạng thái trung gian được kết hợp và cấp nhưđầu vào đến giai đoạn đầu tiên Thanh ghi khởi động với chuỗi bit đầu tiên hoặc trạng thái bắtđầu, lưu trong các giai đoạn của nó Sau đó thanh ghi bị khóa và các bit được chuyển sang cácstage Bằng cách này thanh ghi tiếp tục tạo ra các bit và đưa trở lại vào stage đầu tiên

Các bit ra trạng thái cuối tạo ra mã PN Bây giờ chúng ta giải thích sự hình thành mã PN bằngthanh ghi trong hình 2.6 Trạng thái đầu [1,0,1] được sử dụng cho thanh ghi Sau khi khoá cácbit đi qua thanh ghi, ta tổng hợp được kết quả trong bảng 2.1

Lưu ý rằng tại điểm dịch 7 chuyển về trạng thái đầu sau đó chuyển dịch các bit tạo ra cácchuỗi giống hệt của đầu ra

Do đó độ dài hiệu quả của chu kỳ tạo ra mã PN là 7 Đầu ra của thanh ghi tạo ra mã PN trongđó:

Ta thấy mã PN thoã mãn các điều kiện đa truy cập hệ thống DS-SS:

1 Sự tương quan qua lại bằng 0 hoặc rất nhỏ

2 Mỗi chuỗi trong set đều có số tương ứng là bằng –1s hoặc số chữ số 1s khác với số chữ số-1s là duy nhất.

3 các điểm tỉ lệ hoá của mỗi mã tương đương 1

Do độ dài tối đa mã PN luôn là số lẻ và mã chỉ ra ở trên có bốn + 1s và ba –1s, mã thoả mãnđiều kiện 2

(2) Phân kênh sử dụng mã PN

Ta sử dụng lại một ví dụ để miêu tả mã PN được sử dụng như thế nào cho đa truy cập Giả sử

có 3 users muốn gửi 3 message riêng biệt

Mỗi message được gắn với một mã PN Message thứ nhất được gắn mã PN số 0, message thứhai gắn mã PN số 3, message thứ 3 được gắn mã PN số 6 Mỗi message được trải với mã PNriêng Lưu ý rằng tốc độ trải mã PN lớn gấp 7 lần tốc độ trải message góp phần vào quá trìnhgắn mã

3 message được gắn mã PN và trải phổ sau đó được tổng hợp lại thành 1 tín hiệu tổng hợp.Tín hiệu tổng hợp được truyền trên băng tần RF Nếu lỗi trong quá trình truyền là không đáng

kể, đầu thu giữ lại Để tách được các tín hiệu gốc từ tín hiệu tổng hợp, đầu thu sẽ nhân tínhiệu tổng hợp với mã PN đã được dùng cho mỗi message Sau đó đầu thu kết hợp hoặc cộngthêm tất cả các giá trị qua mỗi chu kỳ bit Áp dụng quy tắc này ta khôi phục lại được tín hiệuban đầu

Chúng ta định nghĩa được thời gian riêng tương quan tự động của chuỗi giá trị thực x là:Rx(i) = Σj-1 j=0 xj xj-i

Nói cách khác mỗi lần thành công dịch chuyển i, ta tính tổng số xj và các phần dịch của nó

xj-i Ta tính sự tự động tương quan của PN chuỗi p0 Bảng 2.2 tính sự tự động tương quan Rp0(i)của p0

Lưu ý rằng: p0 = [+1 –1 +1 +1 +1 –1 -1] và chuỗi được dịch p0j-i cũng được chỉ ra cho mỗilần dịch i được chỉ ra bên phải của bảng Bảng 2.7 miêu tả hàm tự động tương quan Rp0(i)như là một hàm dịch thời gian i

Trong thực tế bên thu xử lý bản copy gốc của mã PN (ví dụ P0,j) Bên thu sẽ nhận được chuỗiđến P0j-i tại pha duy nhất Bên thu chỉ phải trượt các chuỗi đang nhận và tính toán sự tự độngtương quan Khi sự tự động tương quan đạt mức cao nhất thì hai mã cùng pha và dịch thời là

0 Ở hệ thống IS-95 CDMA, thực tế việc này được thực hiện bởi trạm di động để thu đượckênh pilot chưa điều chỉnh Phương thức thu này cũng được sử dụng khi độ dài mã trải phổtương đương với độ dài bit dữ liệu

Ở IS-95 CDMA, kết nối đường về sử dụng mã PN dài để phân kênh Gọi là mã dài vì độ dàicủa nó thực sự rất dài Mã dài có độ dài là 242-1 chips và được tạo ra bởi 42 trạng thái

Ở phần trước ta thấy kết nối đường lên sử dụng mã Walsh để phân kênh cho các user riêng rẽtại một trạm thu phát cụ thể Tuy vậy kết nối đường lên cũng sử dụng mã PN Mỗi trạm thuphát được gắn một mã PN duy nhất thêm vào phần trên của mã Walsh Làm như vậy để phânbiệt giữa các trạm thu phát khác nhau (hoặc các sector); sự phân biệt là cần thiết vì mỗi trạmđều sử dụng 64 tập mã Walsh giống nhau Mã PN được sử dụng ở kết nối đường lên và đượcgoin là mã “ngắn” Nó được gọi như vậy bởi vì độ dài của nó tương đối ngắn Mã ngắn đượctạo ra bằng cách sử dụng 15 trạng thái thanh ghi và có độ dài là 215-1 chips

2.4 Tốc độ trải phổ

Trong hệ thống DS, sự điều biến trải phổ thường được thực hiện bởi chuỗi mã PN Điều đó cónghĩa là sau khi một tín hiệu vào được gắn chuỗi mã PN và mạch nhị phân AND, tín hiệu rađiều chế một sóng mang Sự điều chế khoá dịch pha (PSK) thường được sử dụng

SOURCE AND CHANNEL CODING 3.1 Vocoding (source coding)

Trong hệ thống CDMA, bất kỳ tín hiệu nào đều đến từ các đầu cuối/các trạm thu phát gốc ngoạitrừ những tín hiệu chuẩn bị được kết nối bị coi là nhiễu Vì vậy nhiễu càng tăng thì giao tiếp càngkhó và thậm chí nó có thể làm gián đoạn thông tin Nếu có một phương thức thông tin trong đómỗi đầu cuối không truyền tín hiệu khi không cần thiết, nó sẽ cho phép tăng thông tin đồng thờinhiều hơn Hệ thống CDMA sử dụng kỹ thuật gọi là “Variable Rate CODEC - tốc độ mã hóa-giải

mã có thể biến đổi” SU và BTS chuyển đổi các tín hiệu thoại thành tín hiệu số và truyền đi trongmỗi khung 20ms Trong kênh lưu lượng, SU và BTS thay đổi kích cỡ của khung một cách linhhoạt tùy thuộc dung lượng của kênh, ví dụ dung lượng của thoại, do đó chỉ một số tối thiểu tínhiệu được truyền đi SU lựa chọn kích cỡ của các khung để truyền đi 4 kích cỡ khung khác nhau.Điều này có nghĩa là tỉ lệ nén được đặt ở mức cao khi các thuê bao không nói Hệ thống này hỗtrợ hai kiểu nén CODEC là 8K vocoder và 13K vocoder Kiểu vocoder tùy thuộc vào thiết lập bắtđầu và không thể thay đổi được trong suốt cuộc gọi

Hệ thống sử dụng mã hóa Qualcomm Code Excited Linear Predictive (QCELP) và EnhanceVeriable Rate CODEC (EVRC) làm kỹ thuật nén EVRC không chỉ áp dụng 8k vocoder

3.2 Chanel Coding

Sau khi thông tin gốc được mã hóa thành dạng số, phần dư cần được thêm vào băng gốc tín hiệu

số này.Làm như vậy để cải thiện hệ thống thông tin bằng cách làm cho tín hiệu có khả năngchống lại ảnh hưởng của các kênh hỏng như là nhiễu, pha đinh Mục đích của mã hóa kênh là, đặt

ra một xác suất lỗi mong muốn hoặc giảm tỉ số yêu cầu Eb/N0 hoặc là đặt ra tỉ số Eb/N0 có thểđạt được để giảm xác suất lỗi Để tiến hành được điều này thì phải cần thêm băng thông hoặcthêm các bit dư mà hệ thống phải truyền

Ở phần này chúng ta bàn cụ thể về mã sửa lỗi error-correcting-codes khi áp dụng vào mã hóakênh cải thiện tỷ lệ xuất hiện lỗi của hệ thống Mục đích là thêm các bit vào các bit thông tin do

đó có thể tìm thấy lỗi và được sửa tại đầu thu Nói cách khác một chuỗi bit được thể hiện bằngmột chuỗi bit dài hơn có đủ khoảng trống để bảo vệ dữ liệu Ví dụ mã sửa lỗi đơn giản nhất là lặpcác bit thông tin Giả sử ta có 1bit cần truyền và bảo vệ lỗi Đơn giản ta có thể lặp bit 3 lần (ví dụnếu tôi có bit1, tôi sẽ gửi 111) Bằng cách này ta sẽ cải thiện được khả năng bên thu thu đúng bit

1 trong trường hợp bất cứ bit được truyền nào chuyển thành 0 trong quá trình truyền Trongtrường hợp này bên thu sẽ giải mã phần chủ yếu Cụ thể là bên thu sẽ chỉ quyết định 1 bit 1 nếuphần lớn 3 bit nhận được là 1 Mã này được gọi là mã (3,1) (n,k) tương ứng với 1 mã khi k là độdài của chuỗi thông tin và n là độ dài của chuỗi mã Một mã có khi được biểu diễn bằng tỉ số củ

nó Tỉ số R của mã được định nghĩa là:

R =

n k

Có hai lớp mã sửa lỗi cơ bản: mã block và mã xoắn Mã block như cái tên đã nói lên, mã hóa mộtchuỗi thông tin thành 1 block tại 1 thời điểm Mặt khác, các mã xoắn có thuộc tính nhớ, Mức nhớtùy thuộc vào độ nén chiều dài k của mã xoắn Đầu ra n-tuple của bộ mã hóa xoắn không chỉ làmột hàm của một đầu vào mà còn là một hàm của K-1 đầu vào k-tuples

3.2.1 Linear Block Codes

r1 = i1 + i2 + i3r2 = i2 + i3 + i4r3 = i1 + i2 + i4Trong đó + thể hiện modulo –2 addition Ví dụ nếu các bit thông tin là (1,0,1,0) tương ứng với (i1,i2,i3,i4) sau đó các bit dư thêm là:

r1 = 1+0+1=0r2 = 0+1+0=0r3 = 1+0+0=1

và từ mã (1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1) được dùng để biểu diễn 4 bit thông tin

Về mặt trực giác ta thấy rằng các bit dư thêm cải thiện mức lỗi của hệ thống Để xác định

được đặc tính này, chúng tôi xin giới thiệu khoảng cách Hamming – Hamming distance.

Hamming distance giữa hai từ mã bất kỳ là số vị trí mà hai từ mã khác nhau Ví dụ khoảng

cách Hamming giữa hai từ (1,1,1,1,1,1,1) và (1,1,1,0,1,0,0) là 3

Khoảng cách nhỏ nhất d* của một mã là khoảng cách hamming của hai từ mã với khoảng cách hamming nhỏ nhất Đối với mã Hamming nói ở trên d* là 3, là khoảng cách Hamming

nhỏ nhất cho mọi cặp từ mã có thể Đưa ra khái niệm khoảng cách nhỏ nhất là thông số tớihạn xác định sự biểu diễn của mã cụ thể Nếu lỗi xuất hiện trong quá trình truyền 1 từ mã vànếu khoảng cách Hamming giữa từ thu được va mỗi từ mã khác lớn hơn t thì sau đó bộ giải

mã sẽ các sửa lỗi nếu nó xác nhận rằng từ mã gần nhất với từ nhận được thực sự đã đượctruyền đi Nói cách khác

d* ≥ 2t + 1 (3.1)

nếu (3.1) hold for a code, sau đó mã này có khả năng correcting terror mặt khác phương

trình 3.2 cộng tổng số lỗi q có thể tìm thấy

d* ≥ q + 1 (3.2)nếu (3.2) hold for a code, thì sau đó mã này có khẳ năng tìm q lỗi vì vậy cho rằng d* trong ví

dụ (7,4), mã Hamming là 3, mã hamming của (7,4) có khả năng sửa t=1 lỗi và dò tìm q=2 lỗi

Như đã nói ở trên, để giải mã một từ mã thu được, bộ giải mã cho rằng từ mã gần nhất là từ

mã đã được thu và đã được truyền đi Ví dụ giả sử một từ mã thu được là (0,0,0,1,1,1,1), vì từ

mã thu được này không phải là một trong các từ mã thực sự trong mã Hamming của (7,4),một lỗi (hoặc nhiều lỗi) nhất định xuất hiện Cho rằng từ mã gần nhất với từ mã thu được đãthực sự được truyền đi, bộ giải mã sẽ quyết định từ mã (0,0,0,1,0,1,1) đã thực sự được đầuphát truyền đi Trong thực tế, có một mạch logic được sử dụng để thực hiện việc giải mã

(2) Cyclic Redundancy Check (CRC) - kiểm tra dư tuần hoàn

IS-95 CDMA sử dụng mã hoá khối để biểu diễn số lượng của mỗi khung được truyền đi(trong đó có lưu một khối của các bit thông tin) IS-95 CDMA sử dụng CRC là một trong các

mã khối phổ biến nhất Đối với CRC, các bit thông tin được coi như là một số nhị phân dài,

số này bị chia ra bởi số đầu tiên duy nhất cũng là nhị phân và số còn lại được gắn vào các bitthông tin như là các bit dư Khi thu được khung, đầu thu cũng thực hiện phép chia giống nhưthế sử dụng bộ chia đầu tiên giống như vậy và so sánh các số còn lại đã được tính toán vớiphần thu còn lại của khung thu được Ví dụ mã Hamming của (7,4) đã nêu ra ở trên có thểđược tạo ra bằng cách sử dụng một bộ chia nguyên tố (1,0,1,1) Ta có thể nắm rõ phươngpháp này hơn nếu chúng ta biểu diễn các bit nhị phân (hoặc số nhị phân) ở dạng đa thức ví

dụ, các bit nhị phân hoặc số (1,0,1,1) có thể được biểu diễn như một đa thức:

g(x) = x3 + x + 1trong đó mỗi số hạng trong đa thức tương ứng với một bit 1 của số nhị phân Đa thức g(x) là

đa thức cơ bản

Giả sử tin nhắn (1,0,1,0) cần mã hoá sử dụng mã Hamming (7,4) Để mã hoá được, đầu tiên

ta phải chuyển đổi tin nhắn thành dạng đa thức là:

m(x) = x3 + xsau đó ta dịch tin nhắn lên (n-k) vị trí Có thể làm việc này rất dễ dàng ở dạng đa thức bằngcách nhân đa thức tin nhắn m(x) với xn-k Trong trường hợp này (n-k) = (7-4)= 3

vì vậy ta nhân m(x) với x3:

x3.m(x) = x6 + x4lưu ý rằng đa thức này tương đương với (1,0,1,0,0,0,0)

Ta lấy được các bit dư bằng cách chia x3m(x) cho g(x) hoặc:

x6 + x4 = (x3 +1)(x3 + x + 1) + (x +1) trong đó (x6 + x4 ) là x3m(x), (x3 + 1) là kết quả chia, (x3 + x + 1) là đa thức sinh g(x) và(x+1) là phần dư Phần dư đa thức (x+1) biểu diễn các bit dư được vào với tin nhắn (1,0,1,0).Trong hệ thống IS-95 CDMA, khi bộ mã hoá thoại hoạt động ở tốc độ cao nhất, mỗi khung20ms chứa 192 bit được tạo ra từ 172 bit thông tin, 12 khung bit đặc trưng và 8 bộ mã hoá cácbit cuối 8 bộ mã hoá các bit cuối đều được đặt về 0 Mười hai khung bit chỉ thị đặc trưng làcác bit dư là hàm của 172 bit thông tin trong khung Ngẫu nhiên đa thức sinh đã dùng để tạo

ra các bit dư cho một khung đầy đủ là:

g(x) = x12 + x11 + x10 + x9 + x8 + x4 + x + 1

3.2.2 Convolution codes – Mã xoắn

Các mã khối được cho là không có khả năng nhớ, điều đó có nghĩa là từ mã hoặc các bit dưCRC (trong IS-95) chỉ là hàm của khối hiện thời Mặt khác mã xoắn lại có khả năng nhớ

Thêm vào đó để sử dụng CRC, IS-95 CDMA sử dụng mã hoá xoắn để cải thiện mức độ lỗi.Đối với các mã xoắn, các bit mã hoá là hàm của các bit thông tin và các hàm của chiều dàinén Cụ thể, các bit mã hoá (ở đầu ra của bộ mã hoá xoắn) là liên kết tuyến tính của các bitthông tin trước đó Kết nối đường lên (từ trạm thu phát đến máy di động) sử dụng tốc đọ ½ vàchiều dài mã xoắn K=9 Hình 3.1 biễu diễn lược đồ quá trình mã hoá xoắn đường lên.

Đầu tiên, tất cả các thanh ghi chuyển về 0 Lúc đó tin nhắn thông báo mi được ghi lại từ phíatrái, các bit bị chuyển sang các đoạn khác nhau của đường trễ và được cộng lại ở modulo-2.Kết quả cộng là đầu ra của bộ mã hoá xoắn Lưu ý rằng, do đây là bộ mã hoá ½ Hai bit đượctạo ra trong mỗi chu kỳ đồng hồ Một chuyển mạch đảo đảo thông qua cả hai điểm đầu ra cứmỗi chu kỳ đồng hồ vào, do đó tốc độ ra có hiệu quả gấp hai lần tốc độ đầu vào Hàm chứcnăng tạo ra y’i và y’’i (nêu trong hình 3.1) có thể được viết là:

g’(x) = x8 + x7 + x5 + x3 + x2 + x + 1g’’(x) = x8 + x5 + x4 + x3 + x2 + 1IS-95 CDMA sử dụng các biểu đồ mã hoá xoắn khác nhau ở đường về (từ máy di động vềtrạm thu phát) Vì máy di động có công suất hạn chế, kết nối đường về đôi khi đoi khi có thể

là giới hạn kết nối Do đó ta sử dụng mã hoá xoắn mạnh hơn với tốc độ 1/3 và chiều dài K=9.Trong trường hợp này 3 bit được tạo ra cho các bit đầu vào và hiệu quả tốc độ đầu ra tăng gấp

3 lần Hình 3.2 chỉ ra biểu đồ mã hoá đường về

Để tham khảo, đa thức sinh tạo 3 bit đầu ra y’i, y’’i, y’’’i là:

g’(x) = x8 + x7 + x6 + x5 + x3 + x2 + 1 g’’(x) = x8 + x7 + x4 + x3 + x + 1

g’’’(x) = x8 + x5 + x2 + x + 1Phương pháp mã hoá đối với các mã xoắn tuỳ thuộc vào phạm vi của cuốn sách này Nó đủ

để đề cập rằng mã hoá xoắn sử dụng thuật toán tree search thông qua một “lưới mắt cáo”

Thuật toán này là một biến thể của lập trình động tuyến tính.

3.2.3 Interleaving – Chèn

Các tín hiệu đi qua kênh thông tin di động dễ bị pha đinh Các mã sửa lỗi được thiết kế đểchống lại các lỗi gây ra do tín hiệu yếu và đồng thời giữ mức công suất tín hiệu ở mức hợp lý.hầu hết các mã sửa lỗi đều thực hiện tốt việc sửa lỗi ngẫu nhiên Tuy nhiên trong những lúctín hiệu quá yếu, các dòng lỗi liên tục hoặc bất chợt có thể tạo ra các hàm sửa lỗi không cóích

Một trong những đặc trưng của truyền thông vô tuyến là sự xuất hiện lỗi bất chợt thườngxuyên hơn trong thông tin hữu tuyến Để ngăn chặn lỗi bất chợt này, có một phương phápđược sử dụng trong đó dữ liệu không được truyền theo chuỗi, thay vào đó nó được truyềnbằng cách thay đổi trật tự các thành phần xác định Công suất ra, tốc độ truyền 19.2Kbps từđầu ra bộ lặp mẫu đi qua một bộ phận chèn khối

Mục đích của việc chèn khối là biến lỗi bất chợt thành lỗi ngẫu nhiên Trong thông tin thườngxảy ra việc mất một phần dữ liệu truyền tại một thời điểm do pha đinh Nếu chuỗi dữ liệu bịmất cả một lúc, ta không thể hồi phục lỗi này mặc dù ta có thể sử dụng mã sửa lỗi tốt nhất.Trái lại nếu các lỗi bit được phân tán vào chuỗi dữ liệu phát, ta có thể sửa lỗi bằng cách sửdụng một mã sửa lỗi như mã xoắn-convolutional code

Ở IS-95 và IS-2000 thực hiện việc chèn các mẫu lần lượt và các mẫu này tập hợp lại thànhkhối Vì vậy, vị trí của từng mẫu trong block được truyền đến một khối vô tuyến nhưng khácvới vị trí ở đầu vào.

Chèn là kỹ thuật ngẫu nhiên hoá các bit trong một dòng tin nhắn, do đó các lỗi bất chợt sinh

ra bởi kênh này có thể được chuyển đổi thành các lỗi ngẫu nhiên Ở hình 3.3 , ta muốn gửi tinnhắn “ARE YOU SURE THAT THEY ARE COMING TO LUNCH WITH US” qua mộtkênh đang bị pha đinh Có một cách để chèn vào tin nhắn là đưa nó vào một ma trận 4 hàng

10 cột Ta chia tin đó ra làm 4 phần và đưa chúng vào 4 hàng Sau đó lấy tin ra từ phía trêntheo từng cột từng cột Kết quả ngẫu nhiên hoá thông tin được gửi qua kênh truyền Kênh nàyđưa ra một số lỗi ngẫu nhiên vào thông tin Kết quả là các chữ cái gạch chân thu được theo

thứ tự alphabe bị lỗi Ở đầu thu, một deinterleaver sắp xếp lại cấu trúc thông tin bằng cách sử dụng ma trận giống như trên Chỉ khác là trong trường hợp này deinterleaver đưa các thông

tin thu được vào theo cột trước, sau đó đọc các thông tin ra theo hàng Như chúng ta có thểthấy, các lỗi ngẫu nhiên thực sự được phân bố một cách ngẫu nhiên Ở trường hợp này độ sâuchèn là 10

Hệ thống IS-95 CDMA sử dụng kỹ thuật chèn cho cùng mục đích Thao tác chèn ở kênh lưulượng đường về sử dụng một ma trận 32 hàng 18 cột (ở mức lớn nhất) Thao tác chèn ở kênhlưu lượng đường lên sử dụng 1 ma trận 24 hàng 16 cột (mức lớn nhất)

CHƯƠNG 4 BĂNG TẦN VÀ CÁC KÊNH CDMA

4.1 Cấu trúc kênh CDMA – CDMA channel Cofiguration

4.1.1 Cấu trúc kênh hướng lên – Forward channel Configuration

Bảng 4.1 và sơ đồ 4.1 thể hiện cấu trúc kênh đường lên

Bảng 4.1 Cấu trúc kênh hướng lên

PILOT Duy nhất nhận dạng các Cell CDMA

Cho phép SU tìm được hệ thống CDMASYNC Cho phép đồng bộ hoá tức thời giữa SU và mạng CDMA

Truyền các thông số hệ thống thông tin đồng bộPAGING Cung cấp cho SU các thông tin hệ thống, danh sách neighbor, truy cập

danh sách thông tin và kênh CDMATRAFFIC Truyền cuộc thoại và tín hiệu thông tin (từ mạng đến các thuê bao)

Kết nối hướng lên bao gồm đến 64 kênh logic độc lập (các kênh mã) truyền các dòng dữ liệukhác nhau ở tốc độ khác nhau và được điều chỉnh ở biên độ cụ thể Mã Walsh được dùng đểđánh địa chỉ của kênh

Kênh CDMA hướng lên

W8 Traffic channel 1

Up toW63 Traffic channel 55

4.1.2 Cấu trúc kênh hướng về

Bảng 4.2 Cấu trúc kênh hướng về

ACCESS Kênh nhắn tin

Đươc sử dụng bởi SU để thiết lập liên lạc thông tin với BTS và trả lời kênhnhắn rin

TRAFFIC (từ thuê bao đến mạng)

Truyền thoại và tín hiệu thông tin

Kênh CDMA hướng về bao gồm 242-1 kênh logic Một trong các kênh logic này được kết hợpvới mỗi thuê bao một cách cố định và duy nhất Trạm di động này sử dụng kênh logic đó khi

nó đi qua kênh lưu lượng Các kênh logic khác được liên kết với trạm gốc cho việc truy cập

hệ thống Việc đánh địa chỉ hướng về này được thực hiện thông qua việc sử dụng 242-1 mãLong Code, là một phần trong quá trình trải phổ

Kênh CDMA hướng về

Rộng 1.23MHz

Kênh truy nhập 1

Kênh truy nhập 2

Kênh lưu lượng 1

Kênh lưu lượng N

4.2 Điều chế các kênh hướng lên

Toàn bộ cấu trúc kênh CDMA hướng lên được thể hiện trong Figure 4.3 đến 4.6 KênhCDMA hướng lên bao gồm các kênh sau: Kênh Pilot, một kênh đồng bộ, 1 đến 7 kênh tinnhắn và một số kênh lưu lượng Mỗi các kênh mã này được trải trực giao cùng với hàmWalsh thích hợp và sau đó được trải bởi cặp chuỗi PN vuông góc (cầu phương) ở tốc độ chip

cố định 1.2288Mcps (triệu chip/s)

4.2.1 Kênh Pilot

Mã Walsh “0” luôn được dùng cho phân kênh Pilot Kênh Pilot được thiết lập tất cả là mã

“0” và được trải với tốc độ 1.2288Mcps Pseudo Noise và mã Walsh

4.2.2 Kênh đồng bộ

Đối với kênh đồng bộ, sử dụng mã Walsh cố định “32” Tốc độ truyền dữ liệu gốc 12.2kpsđược mã hoá bằng bộ mã hoá xoắn Sau khi lặp mẫu, dòng dữ liệu trở thành 4.8Ksps(mẫu/giây) Cuối cùng, dữ liệu được trải với tốc độ 1.2288Mcps bằng mã Walsh và nhiễu giả

- Pseud Noise

4.2.3 Kênh nhắn tin

Mã phân kênh dùng cho các kênh nhắn tin là “1 - 7” Tốc độ dữ liệu kênh nhắn tin là 4.8Kbps

hoặc 9.6Kbps Dữ liệu gốc được mã hoá xoắn và lặp khung, sau đó có tốc độ là19.2Kbps Dữliệu mẫu này được trải với mã Walsh, Long và nhiễu giả Mã dài cũng được sử dụng cho quátrình trộn

4.2.4 Kênh lưu lượng hướng lên.

Để tạo kênh, tất cả các mã Walsh khác được sử dụng ngoại trừ mã “0” dùng cho kênh Pilot,

mã “32” dùng cho kênh đồng, mã “1-7” dùng cho kênh nhắn tin Phần cuối của đoạn mã đượcgán vào các dữ liệu có tốc độ khác nhau và chúng được mã hoá bằng mã xoắn và lặp mẫu Mãdài và nhiễu giả được dùng để trải phổ

4.2.5 Khoá dịch pha cầu phương QPSK

Hệ thống dùng phương pháp QPSK để gửi tín hiệu số trong không gian Phương pháp QPSK

có thể gửi được hai tin hiệu số song song Tín hiệu trải phổ được chia ra làm hai dòng dữ liệu

và được điều chế một cách riêng rẽ

Hình 4.7

4.3 Điều chế kênh hướng về

Cấu trúc toàn bộ kênh CDMA hướng về được thể hiện trong Figure 4.8 đến 4.10 Dữ liệutruyền trên kênh CDMA hướng về được nhóm thành các khung 20ms Tất cả các dữ liệu được