KỸ THUẬT TRẢI PHỔ TRONG CDMA

KỸ THUẬT TRẢI PHỔ TRONG CDMA

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA VIỄN THÔNG I – BỘ MÔN VÔ TUYẾN

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ VÔ TUYẾN

GIỚI THIỆU

• Kỹ thuật trải phổ là một công nghệ được sử dụng nhiều trong quân sự với ưu điểm chống nhiễu và bảo mật cao… Ngày nay, kỹ thuật trải phổ còn được sử dụng trong các hệ thống thông tin không dây, như mạng di động công nghệ CDMA, Wireless, Bluetooth, GPS… đặc biệt là trong hệ thống thông tin di động.

GIỚI THIỆU

• Kỹ thuật trải phổ sử dụng mã trải phổ (mã giả ngẫu nhiên) làm dãn rộng xung tín hiệu nhằm đạt được hiệu quả sử dụng băng tần tối đa trong môi trường đa người dùng.

Nhóm 6 Lớp H08VT4

GIỚI THIỆU

• Tùy thuộc vào cách sử dụng mã trải phổ mà người ta chia hệ thống trải phổ thành 3 loại:

- Hệ thống trải phổ trực tiếp – (DS/SS – Direct

Sequence Spread Spectrum)

- Hệ thống trải phổ nhảy tần – (FH/SS – Frequency

Hopping Spread Spectrum)

- Hệ thống trải phổ nhảy thời gian – (TH/SS – Time

Hopping Spread Spectrum)

1.1 Giới thiệu kỹ thuật trải phổ trực tiếp

• Trong CDMA, kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp SS) được sử dụng Mỗi một người sử dụng được cấp một code để phân biệt với người khác Code được sử dụng thường là một chuỗi giả ngẫu nhiên (PN), có tốc độ rất lớn hơn tốc độ symbol dữ liệu

(DS-• Hệ thống DS/SS được trải phổ bằng cách cộng module 2 của dữ liệu gốc với mã giả ngẫu nhiên Tín hiệu sau khi trộn sẽ điều chế một sóng mang theo BPSK, QPSK… trước khi truyền đi Đây là hệ thống được biết đến nhiều nhất trong các hệ thống thông tin trải phổ

Vũ Hồng Sơn

1.1 Giới thiệu kỹ thuật trải phổ trực tiếp

Hệ thống trải phổ trực tiếp

c Tc

1.2 Hệ thống trải phổ DSSS_BPSK

Dạng tín hiệu DSSS_BPSK khi phát

1.2 Hệ thống trải phổ DSSS_BPSK

Máy thu DS/SS_BPSK

[ ]

2 ( ) ( ) ( ) br ( ) ( )cos 2 (c ) ' ( )

2

( ) cos(2 ')

br

c b

br

c b

E

T E

1.2 Hệ thống trải phổ DSSS_BPSK

Dạng tín hiệu của DSSS_BPSK khi thu

2.1 Giới thiệu kỹ thuật trải phổ nhảy tần

ở một tập hợp các tần số xác định bởi chuỗi mã giả tạp âm – PN

• Trong các hệ thống FHSS, mã trải phổ ( mã giả tạp

âm - PN) không trực tiếp điều chế sóng mang tín hiệu mà nó dùng để điều khiển bộ tổng hợp tần số

ở mỗi lần nhảy tần, bộ tạo mã PN đưa ra k chíp mã điều khiển bộ tổng hợp tần số, theo điều khiển của k chip mã bộ tổng hợp tần số sẽ hoạt động ở tần số tương ứng thuộc tập 2k các tần số

Chu út Thậm

2.1 Giới thiệu kỹ thuật trải phổ nhảy tần

• Phổ của tín hiệu do bộ tổng hợp tần số tạo ra có độ rộng bằng phổ của tín hiệu sau điều chế FSK là rất nhỏ so với toàn băng tần trải phổ Nhưng tính trung bình trên toàn bước sóng nhảy thì tín hiệu nhảy tần lại chiếm toàn bộ băng tần

2.1 Giới thiệu kỹ thuật trải phổ nhảy tần

Chu út Thậm

2.2 Nguyên lý hoạt động

Điều chế nhảy tần

Tạo mã PN

Bộ điều chế

MFSK

Giải điều chế Nhảy tần

Giải điều chế MFSK

2.2 Nguyên lý hoạt động

• Ở phía phát dữ liệu d(t) được đưa tới bộ điều chế MFSK để điều chế sóng mang sau đó được đưa tới điều chế nhảy tần với mã nhảy tần giả ngẫu nhiên

• Ở phía thu quá trình diễn ra ngược lại, tín hiệu đi qua bộ giải điều chế nhảy tần đễ khôi phục lại sóng mang, sau đó sóng mang này đi qua bộ giải điều chế MFSK để khôi phục lại dữ liệu

gồm k chíp mã tương ứng với 1 từ tần số

Chu út Thậm

• Bám mã (Tracking)

Ở bước này nhờ sử dụng vòng hồi tiếp mà mã trải phổ tại chỗ chính xác nhất liên tục được chọn

2.3 Phân loại hệ thống FHSS

Dựa vào sự tương quan giữa tốc độ nhảy tần Rh với tốc độ điều chế Rs ta có thể chia hệ thống FHSS ra làm 2 loại:

- Nếu Rh là bội của Rs: Ta có nhảy tần nhanh

- Nếu Rs là bội của Rh: Ta có nhảy tần chậm

Ngoài cách phân loại trên còn có cách phân loại dựa vào việc điều chế và giải điều chế:

- Hệ thống nhảy tần liên kết (Coherent FHSS)

- Hệ thống nhảy tần không liên kết (Nocoherent FHSS)

2.3 Phân loại hệ thống FHSS

2.3.1 FFH/SS với điều chế M – FSK (M=4)

Chu út Thậm

2.3.1 FFH/SS với điều chế M – FSK (M=4)

Với điều chế 4 – FSK thì có 4 trạng thái để biểu diễn cho 2 bit số liệu

Với giả thiết là 3 bước nhảy trên một ký hiệu số liệu

ta có thể biểu diễn được như trên hình vẽ

Trục tần số được chia thành 2k nhóm 4 tần số K bit

từ dãy PN sẽ quyết định nhóm nào được sử dụng và

2 bit từ dãy số liệu sẽ quyết định tần số nào trong 4 tần số thuộc nhóm được dùng Như vậy với 2 dòng bit của bộ tạo mã PN và dãy bit số liệu sẽ quyết định chính xác tần số nào được phát trong đoạn nhảy

2.3.1 FFH/SS với điều chế M – FSK (M=4)

Do tần số phát được thay đổi mỗi Th giây nên để đảm bảo tính trực giao khoảng cách tần số tối thiểu phải là 1/Th Hz

Như vậy độ rộng băng tần sẽ là 2k.M/Th Hz

Chu út Thậm

2.4 Tốc độ đồng hồ cho hệ thống FFH/SS

Một ưu điểm của hệ thống trải phổ nhảy tần (FHSS)

so với trải phổ trực tiếp (DSSS) là tốc độ đồng hồ ở

bộ tạo PN không cần cao như DSSS để đạt được cùng một độ rộng băng tần

Để chứng minh ta đi xét tốc độ đồng hồ của bộ tạo mã PN của 2 hệ thống:

2.4 Tốc độ đồng hồ cho hệ thống FFH/SS

- Ở hệ thống DSSS, tốc độ bộ tạo mã PN bằng tôc

độ chip 1/Tc có nghĩa độ rộng băng tần là 2/Tc

- Ở hệ thống FFHSS, ta cần có k bit mới từ bộ tạo

mã PN trong thời gian Th giây, có nghĩa tố độ đồng

hồ là k/Th (Hz) độ rộng băng tần đối với điều chế trực giao là (2k+1)∆f = (2k+1) / Th

Xin chân thành cảm ơn!

Nhóm 6 – Lớp H08VT4