Điện tử viễn thông slide 3 trai pho trong CDMA khotailieu

Bài giảng Mạng TT di động Slice 1Trải phổ trong CMDA NỘI DUNG: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐA TRUY CẬP NGUYÊN TẮC TRẢI PHỔ TRỰC TIẾP CÁC MÃ TRẢI PHỔ: WALSH CODE & PN CODE ỨNG DỤNG CỦA MÃ WALSH

Trang 1

Bài giảng Mạng TT di động Slice 1

Trải phổ trong CMDA

NỘI DUNG:

) CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐA TRUY CẬP

) NGUYÊN TẮC TRẢI PHỔ TRỰC TIẾP

) CÁC MÃ TRẢI PHỔ: WALSH CODE & PN CODE ) ỨNG DỤNG CỦA MÃ WALSH VÀ MÃ PN

TRONG CDMA (IS 95)

GV: Trần Nhựt Khải Hoàn

Đại học Cần Thơ

Các phương pháp đa truy cập

FDMA: Frequency Division Multiple Access

TDMA: Time Division Multiple Access

CDMA: Code Division Multiple Access

Trang 2

NỘI DUNG:

TRONG CDMA (IS 95)

Nguyên tắc trải phổ

Có 3 phương pháp trải phổ:

) DSSS: Trải phổ chuỗi trực tiếp (Direct Sequence Spread Spectrum)

Trang 3

3 phương pháp trải phổ

Trải phổ chuỗi trực tiếp

Spreading Sequence

Input

Data

Recovered Data Spread Data Stream

DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) Trải phổ chuỗi trực tiếp

Trang 4

Tính chất mã trải phổ

 Tập mã trải phổ có 3 tính chất:

) Tích vô hướng hai mã bất kỳ bằng 0 hoặc min

) Số lượng các phần tử +1 và –1 bằng nhau (hoặc sai lệch 1 đơn vị)

) Scaled dot product bằng đơn vị

Ví dụ: x = [ - 1 - 1 1 1 ] y=[-1 1 -1]

0 ) 1 )(

1 ( ) 1 )(

1 ( ) 0 (

Rxy = − − + − + + − =

[( 1 )( 1 ) ( 1 )( 1 ) ( 1 )( 1 ) ( 1 )( 1 )] 1 4

1 x x 4

1 ) 0 ( R 4

xx = = − − + − − + + =

Ứng dụng của DSSS

Trang 5

Quá trình trải phổ

-1 1 -1 1 1

Spreading

-1 1

1 -1 1 -1

Digital Signal Spreading Signal

Spreading Code

1 -1 -1

Nguồn: www.zte.com.cn

Quá trình nén phổ (despreading)

-1 1 -1 1 1 -1 1 -1 De- -1 -1 -1 -1 1 1 1 1

spreading

-1 1 -1 1 1 -1 1 -1

1 -1 1 -1

1 1 1 1

Integrat

or

Trang 6

NỘI DUNG:

TRONG CDMA (IS 95)

Các mã trải phổ

WALSH CODE

PN CODE - Pseudorandom Noise

Trang 7

WALSH CODE

Được tạo dựa trên ma trận Hadamard

Ma trận hạt giống

Ma trận Hadamard được tạo bằng lặp đệ qui

ma trận H2

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

=

1 0

0 0

H2

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

=

N N

N

2

H H

H

H H

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

=

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

=

3 w

2 w

1 w

0 w

0 1 1 0

1 1 0 0

1 0 1 0

0 0 0 0

H4

WALSH CODE - Tính chất

Số số 1 và 0 bằng nhau (trừ mã w0)

Tự Ex-Or 1 mã bất kỳ ⇒ chuỗi toàn số 0

Ex-Or 2 mã bất kỳ ⇒ số số 1=số số 0

Nếu thay 1 bởi +1 và 0 bởi –1 ⇒ thoả mãn 3 tính chất của mã trải phổ

Ví dụ

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

=

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

=

3 w

2 w

1 w

0 w

0 1 1 0

1 1 0 0

1 0 1 0

0 0 0 0

H4

Trang 8

Các mã trải phổ

WALSH CODE ) có nhược điểm

PN CODE - Pseudorandom Noise

Cách tạo: Thanh ghi dịch hồi tiếp tuyến tính

Trang 9

Cách tạo PN CODE

Chiều dài mã PN:

[ 1 0 1 1 1 0 0 ]

p =

1 2

L = N −

7 1 2 1 2

L = N − = 3 − =

Sinh mã PN CODE

Dịch phải chuỗi P, thay 1=“+1” và 0=“–1” ⇒ Tập 7 mã PN

[ 1 0 1 1 1 0 0 ]

p =

Trang 10

PN CODE - Tính chất & ứng dụng

Dịch phải chuỗi Pitrong tập = Pi+1

Tự tương quan của chuỗi bất kỳ, ví dụ P0

∑−

= L 1

0 j

i j 0 j 0

p ( i ) p p

R

0

CDMA IS95 - Ứng dụng PN Code

Hai loại mã PN sử dụng trong CDMA IS95

) Mã Short PN: chiều dài L=215-1 ) Long PN: chiều dài L=242-1

Cách tạo mã PN sử dụng mặt nạ

XOR

Original PN

Trang 11

NỘI DUNG:

) CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐA TRUY CẬP ) NGUYÊN TẮC TRẢI PHỔ TRỰC TIẾP ) CÁC MÃ TRẢI PHỔ: WALSH CODE & PN CODE ) ỨNG DỤNG CỦA MÃ WALSH VÀ MÃ PN

TRONG CDMA (IS 95)

Hai loại kênh: Forward channel và Reverse channel

BS: Base Station MS: Mobile Station

BS-MS: Các kênh giao tiếp

BTS: Base Transceiver Station

Trang 12

Mã trải phổ sử dụng là bộ mã Walsh 64

Short PN được sử dụng để phân biệt các BS

4 loại kênh loggic:

) Pilot channel

) Sync channel

) Paging channels

) Traffic channels

Pilot Channel

Pilot PN I & Q: Dùng phân biệt các BS

Trang 13

Sync Channel

Thông tin trên Sync channel:

) Tốc độ kênh Paging 4,8 hoặc 9,6Kbps ) Offset của Pilot PN tại BS

) Trạng thái của Long PN tại BS, và …

Frame: 26,67ms = chu kỳ Pilot PN

Ksps: Kilo symbols per second

Interleaving Method

Bits to be Txed:

Convolutionally

Encoded:

Interleaved:

Bits Rxed:

De-Interleaved:

Viterbi Decoded:

HHEELLLLOO FFOOLLKKSS

ELSOLHLOFK LEOLSHOLKF

EL SOL H OFK LE L HOLKF

HHEELLL – OO FFO – LLKK- S

HELLO FOLKS HELLO FOLKS

Trang 14

Paging channels (1)

) Báo hiệu cuộc gọi

) Thông số MS truy cập hệ thống

) Cấu hình hệ thống

) Cung cấp danh sách các kênh của BS tương ứng

Số lượng: 1 đến 7 kênh, thường chỉ dùng 1 kênh

w1 đến w7 được sử dụng

Mỗi Paging Channel quản lý đến 32 Access reverse channels

Paging (2) – Sơ đồ điều chế

Long PN dùng xáo trộn dữ liệu ⇒Bảo mật

Bộ Decimate có hệ số chia 64

Trang 15

Paging (3) – Mặt nạ tạo Long PN

Cách tạo mã PN sử dụng mặt nạ (Mask)

PCN (Paging Channel Number) 3 bit

PILOT_PN (Pilot short PN code offset index) 9 bits

1100011001101 00000 PCN 000000000000 PILOT_PN

0 8

9 20

21 23 24 28 29 41

Traffic Channels (1)

Dùng truyền thoại và dữ liệu

Số lượng kênh traffic:

) Tối thiểu là 55

) Tối đa là 55 + 6 (kênh Paging rỗi)

Các mã Walsh còn lại được sử dụng

Trang 16

Traffic - Sơ đồ điều chế (2)

 Long code mask: ESN (Electronic Serial Number)

Rate Set 1

Traffic – Sơ đồ điều chế (3)

Long code mask: ESN (Electronic Serial Number)

Rate Set 2

Trang 17

BTS (1 sector) MSC BSC

FEC Walsh #1

Sync FEC

Walsh #32 Walsh #0

FEC Walsh #12 FEC

Walsh #23

FEC Walsh #27 FEC Walsh #44

Pilot

Paging Vocoder

Vocoder

Other users

Trans-mitter, Sector X

Σ

I Q

PN120

Mã trải phổ: Long PN (dài 242-1 chips)

Long PN dùng phân biệt các kênh của reverse link.

2 loại kênh loggic:

) Access channels ) Traffic channels

Trang 18

Access Channels (1)

 Chức năng:

) Khởi tạo cuộc gọi tới BS ) Trả lời kênh Paging - Forward link

Mỗi Access Channel kết hợp 1 Paging Channel

28.8 ksps Convolutional

Encoder &

Repetition

R = 1/3

1.2288 Mcps

Access Channel Long Code Mask

Long PN Code Generator

28.8 ksps Orthogonal

Modulation

307.2 kcps

1.2288 Mcps

Q PN (No Offset)

I PN (No Offset)

D

1/2 PN Chip Delay

Block Interleaver

Access Channel

Information

(88 bits/Frame)

4.8 kpbs

Direct Sequence Spreading

Cách tạo )

ACN: Access Channel Number, 5 bits ⇒ 32 kênh

PCN: Number of the associated Paging Channel, 3 bits ứng

Trang 19

Traffic Channels (1)

Dùng truyền thoại và dữ liệu, số lượng đến 62 kênh

Tốc độ:

) Rate Set 1: 9.6Kbps, 4.8Kbps, 2.4Kbps và 1.2Kbps.

) Rate Set 2: 14.4Kbps, 7.2Kbps, 3.6Kbps và 1.8Kbps.

9600 bps

4800 bps

2400 bps

1200 bps

28.8 ksps R=1/3,K=9

1.2288Mcps

User Address Mask

Long

PN Code Generator

28.8 ksps Orthogonal

Modulation

Data Burst Randomizer

307.2 kcps

1.2288 Mcps

Q PN

(no offset)

I PN (no offset)

D

1/2 PN Chip Delay

Direct Sequence Spreading

Convolutional

Encoder &

Repetition

Block Interleaver

Traffic - Mặt nạ tạo Long PN (2)

) Dựa trên số ESN (Electronic Serial Number) riêng của

mỗi MS ) Dựa trên mã đặc biệt

Trang 20

BS gần nhất cung cấp 1 kênh để giải điều chế tín hiệu

Channel Element

Access Channels

Vocoder

Receiver, Sector X Channel Element

Channel Element

Long Code Gen

Long Code Gen

Long Code Gen Long Code Gen

其它用户

User Long Code Long User

Code Long User

Code

User Long Code

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	378,4 KB