Nghiên cứu kỹ thuật trải phổ và ứng dụng

Hiện tại, công nghệ CDMA dựa trên ứng dụng nguyên lý kỹ thuật trải phổ được sử dụng rộng rãi trong thông tin di động trên phạm vi toàn cầu và đạt được hiệu quả sử dụng dải thông lớn hơn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRẦN SỸ TUẤN

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT TRẢI PHỔ

VÀ ỨNG DỤNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông

Mã số: CA150154

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS PHẠM NGỌC NAM

LỜI CAM ĐOAN

Trong quá trình viết luận văn với đề tài “Nghiên cứ u kỹ thuâ ̣t trải phổ và ứng

du ̣ng” tôi xin cam đoan bản luận văn do tôi tự hoàn thành dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Phạm Ngọc Nam

Để hoàn thành luận văn này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh mục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác Nếu phát hiện có sự sao chép, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, ngày 20 tháng 3 năm 2017

Người thực hiện

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

3G 3rd Genneration (of Mobile networks) Mạng di động thế hệ thứ 3

ACI Adjacent Channel Interference Nhiễu kênh kế

AICH Acquistion Indicator Channel Kênh chỉ thị bắt

AMPS Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động tiên tiến ARIB Association of Radio Industry Board Hiệp hội công nghiệp vô tuyến AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực

BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá

BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bít

PBSK Binary Phase Shift Keying Khoá dịch pha nhị phân

BSC Base Station Controler Bộ điều khiển trạm gốc

BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc

BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc

CCI Co-Channel Interference Nhiều kênh cùng tần số

CCTrCh Coded Composite Transport Channel Kênh truyền tải đa hợp được mã hoá CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã

CN Core Network Mạng lõi

CP-2 Coreless Phone – 2 Điện thoại không dây

CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung

CRNC Control RNC Điều khiển RNC

CSPDN Circuit Switched Pulic Data

Viễn thông không dây số tiên tiến

DPCCH Dedicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng

DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh số liệu vật lý riêng

DSCH Dedicated Shared Channel Kênh đường xuống dùng chung DSSS Direct Sequence Spreading Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp

DTCH Dedicated Traffic Chanel Kênh lưu lượng riêng

EDGE Enhanced Data Rates for GSM

Evolution

Số liệu gói tốc độ cao GSM

ETACS Extended Total Access

FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuống FBI Feedback Information

FDD Frequency Division Duplexing Song công phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số FEC Forward Error Correction Sửa lỗi tiên tiến

FHSS Frequency Hopping Spectrum Spread Trải phổ nhảy tần

FSK Frequency Shift Keying Khoá dịch chuyển tần số

GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ cổng GPRS

GMSC Gateway MSC Tổng đài di động cổng

GMSK Gaussian Minimum Shift Keying Khóa dịch tối thiểu Gauxo GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GSM Global System for Mobile

communications

Hệ thống thông tin toàn cầu cho điện thoại di động

HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú

HSCSD High Speed Circuit Switched Data Hệ thống chuyển mạch kênh tốc

độ cao

HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy nhập gói đường xuống tốc

độ cao IMT-2000 International Mobile

Telecommunications in the year

Hệ thống thông tin di động toàn cầu trong năm 2000

2000

IP Internet Protocol Giao thức Internet

ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ

ISI Inter Symbol Interference Nhiễu giao thoa giữa các kí hiệu ITU International telecommunication

Union

Liên đoàn viễn thông quốc tế

IWF Internet Working Function Chức năng tương tác mạng LTE Long Term Evolution Sự phát triển dài hạn

MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường

MS Mobile Station Trạm di động

MSC Mobile Service Switching Center Tổng đài di động

NAMPS Narrow AMPS AMPS băng hẹp

NMT-450 Nordic Mobile Telephone 450 Hệ thống điện thoại di động Bắc

Âu băng tần 450 MHz

NMT-900 Nordic Mobile Telephone 900 Hệ thống điện thoại di động Bắc

Âu băng tần 900 MHz

NTACS Narrow TACS TACS băng hẹp

NTT Nippon Telegraph and Telephone Hệ thống do NTT phát triển

OFDM Orthogonal Frequency Division

Multiplexing

Ghép phân chia tần số trực giao

OFDMA Orthogonal Frequency Division

Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo tần

số trực giao PCCPCH Primary Common Control Physical

Channel

Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp

PCH Paging Channel Kênh tìm gọi

PCN Personal Communication Network Mạng thông tin cá nhân

PCPCH Physical CPCH Kênh gói chung vật lý

PCS Personal Communication System Hệ thống thông tin cá nhân PDC Personal Digital Cellular Hệ thống tổ ong số cá nhân PDN Packet Data Network Mạng số liệu công cộng

PDP Packet Data Protocol Giao thức đóng gói dữ liệu

PDSCH Physical Dedicated Shared Channel Kênh vật lý đường xuống dùng

chung

PG Processing Gain Độ lợi xử lí

PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng

PRACH Physical RACH Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý

PS Packet Switched Chuyển mạch gói

PSK Phase Shift Keying Khoá dịch chuyển pha

PSTN Public Switched Telephone

RANAP Radio Access Network Application

RLC Radio Link Control Bộ điều khiển đường truyền vô

tuyến RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến SCCPCH Secondary Common Control

Physical Channel

Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp

SCH Synchronization Channel Kênh đồng bộ

SGSN Servicing GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ

SMS Short Massage Service Dịch vụ nhắn tin ngắn

SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm

SS Subcriber Station Trạm thuê bao

TACH Traffic and Associated Channel Lênh lưu lượng và liên kết

TACS Total Access Communication

System

Hệ thống thông tin truy nhập toàn

bộ

TAF Terminal Adaption Function Chức năng thích ứng đầu cuối TCH Traffic Channel Kênh lưu lượng

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TDD Time Division Duplexing Song công phân chia theo thời gian TDM Time Division Multiplexing Sự truyền dồn kênh phân chia

theo thời gian TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian

TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối

TRAU Transcoder and Rate Adaptor Unit Khối chuyển đổi mã và thích ứng

tốc độ

UE User Equipment Thiết bị người sử dụng

UMTS Universal Mobile

Telecommunnication System

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu

USIM UMTS Subscriber Identify Modul nhận dạng thuê bao UMTS UTRAN Universal Terrestrial Radio Access

Access

Đa truy cập phân chia theo mã băng rộng

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ii

MỤC LỤC ix

DANH MỤC CÁC HÌNH xiii

DANH MỤC CÁC BẢNG xiv

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT TRẢI PHỔ 2

1.1 Giới thiệu 2

1.2 Nguyên lý trải phổ 2

1.2.1 Hệ thống trải phổ chuẩn phát (Transmitted Reference) 4

1.2.2 Hệ thống trải phổ chuẩn lưu giữ (Stored Reference) 4

1.2.3 Hệ thống tập lọc phù hợp( Matched Filter) 5

1.3 Mô hình tổng quát của hệ thống thu phát vô tuyến số 5

1.4 Những hệ thống trải phổ 6

1.5 Các đặc điểm của thông tin trải phổ 9

1.6 Kết luận chương 11

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT TRẢI PHỔ TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 12

2.1 Mã giả ngẫu nhiên 12

2.1.1 Tiêu chí giả ngẫu nhiên 12

2.1.2 Giả tạp âm bằng bộ ghi dịch hồi tiếp tuyến tính 13

2.1.3 Hàm tự tương quan giả tạp âm 14

2.1.4.Hàm tương quan chéo 15

2.2.Hàm trực giao 16

2.3 Hệ thống thông tin trải phổ dãy trực tiếp 16

2.3.1.Hệ thống DS/SS-BPSK 18

2.3.2.Hệ thống DS/SS-QPSK 22

2.3.3.Hệ thống DS/SS-CDMA 26

2.4 Quá trình giải mã ở phía thu 27

2.4.1.Bắt mã PN 27

2.4.2.Bám mã PN 29

2.5 Hệ thống thông tin trải phổ nhảy tần 31

2.5.1 Nguyên lý 31

2.5.2 Máy phát FH/SS 32

2.5.3 Máy thu trải phổ nhảy tần 33

2.5.4 Hệ thống trải phổ nhảy tần nhanh 35

2.5.5 Hệ thống trải phổ nhảy tần chậm 37

2.6 Hệ thống thông tin trải phổ nhảy thời gian 39

2.6.1 Nguyên lí hệ thống trải phổ nhảy thời gian 41

2.6.2 Ưu, nhược điểm của hệ thống TH/SS 42

2.7 Kết luận chương 43

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT TRẢI PHỔ 44

3.1 Công nghệ CDMA 44

3.1.1 Khái niệm về CDMA 44

3.1.2 Thủ tục thu phát tín hiệu 45

3.1.3 Các đặc tính của CDMA 45

3.1.3.1 Tính đa dạng phân tập 45

3.1.3.2 Công suất phát thấp 46

3.1.3.3 Bộ mã - giải mã thoại và tốc độ số liệu biến đổi 47

3.1.3.4 Tái sử dụng tần số và vùng phủ sóng 48

3.1.3.5 Dung lượng mềm 48

3.1.3.6 Tách tín hiệu thoại 49

3.1.3.7 Bảo mật cuộc gọi 49

3.1.3.8 Dung lượng 49

3.1.3.9 Chuyển giao mềm 50

3.1.3.10 Điều khiển công suất 51

3.1.4 Giao diện vô tuyến CDMA 52

3.1.4.1 Các kênh hướng xuống 52

3.1.4.2 Các kênh hướng lên 54

3.2 Kỹ thuật DS-CDMA 54

3.2.1 Giới thiệu sơ lược về hệ thống 54

3.2.2 Sơ đồ khối 55

3.2.3 Máy thu RAKE 56

3.2.4 Bộ phát DS-CDMA 57

3.2.5 Bộ thu DS-CDMA 58

3.3 Kỹ thuật MC-CDMA 60

3.3.1 Nguyên lý của kỹ thuật MC–CDMA 60

3.3.2 Hệ thống MC-CDMA 62

3.3.2.1 Máy phát 63

3.3.2.2 Máy thu 65

3.3.2.3 Kênh truyền 67

3.3.3 Vấn đề dịch tần số sóng mang 68

3.3.4 Ưu điểm, nhược điểm của MC-CDMA 68

3.4 Kết luận chương 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Cấu hình các hệ thống thông tin trải phổ 3

Hình 1.2 Mô hình tổng quát của hệ thống thu phát vô tuyến số 5

Hình 1.3.Trải phổ chuỗi trực tiếp (DS/SS) 7

Hình 1.4 Trải phổ nhảy tần (FH/SS) 8

Hình 1.5 Trải phổ nhảy thời gian (TH/SS) 8

Hình 1.6 Nguyên lý thông tin trải phổ 9

Hình 1.7 Minh họa khả năng chống nhiễu 10

Hình 2.1.Bộ ghi dịch hồi tiếp tuyến tính 4 phần tử nhớ 13

Hình 2.2 Hàm tự tương quan 15

Hình 2.3 Sơ đồ máy phát và các dạng sóng DS/SS-BPSK (P=7, fc=1/Tc, =-/2) 18

Hình 2.4 Sơ đồ khối máy thu và các dạng sóng DS/SS-BPSK 20

Hình 2.5 Sơ đồ khối máy phát DS/SS-QPSK 23

Hình 2.6 Các dạng sóng DS/SS-QPSK 23

Hình 2.7 Sơ đồ khối máy thu DS/SS-QPSK 24

Hình 2.8 Mô hình hệ thống DS/SS-CDMA 26

Hình 2.9 Nguyên lý bắt mã PN ở hệ thống DS/SS-CDMA 28

Hình 2.10 Nguyên lý bám mã PN sử dụng vòng khoá trễ 29

Hình 2.11 Đặc tính của bộ phân biệt trễ 30

Hình 2.12.Mật độ phổ công suất của tín hiệu FH/SS trên toàn bộ băng tần 31

Hình 2.13 Sơ đồ khối máy phát FH/SS 32

Hình 2.14.Sơ đồ khối máy thu FH/SS 34

Hình 2.15 Hệ thống trải phổ nhảy tần nhanh với Tb = 3Th 36

Hình 2.16 Hệ thống trải phổ nhảy tần nhanh với điều chế 4-FSK Ts = 3Tb 37

Hình 2.17 Biểu đồ tần số cho hệ thống FH/SS chậm với Th = 2Tb 38

Hình 2.18.Biểu đồ tần số cho một hệ thống FH chậm với điều chế M-FSK, M=4 39

Hình 2.19 Trải phổ nhảy thời gian ( TH/SS ) 40

Hình 2.20 Sơ đồ khối tạo và khối thu tín hiệu TH/SS 40

Hình 2.21.Sơ đồ thời gian cho một hệ thống TH/SS 41

Hình 3.1.Sơ đồ thu phát tín hiệu CDMA 45

Hình 3.2.Các kết nối trong chuyển giao mềm 50

Hình 3.3.Kênh CDMA hướng xuống phát ở trạm gốc 53

Hình 3.4.Kênh CDMA hướng lên nhận ở trạm gốc 54

Hình 3.5.Sơ đồ khối của hệ thống DS-CDMA 55

Hình 3.6.Máy thu RAKE 56

Hình 3.7.Hệ thống DS-CDMA : (a) Bộ phát; (b) Phổ công suất của tín hiệu phát; (c) Bộ thu I-finger Rake 58

Hình 3.8 Nguyên tắc chung của MC-CDMA và MC-DS-CDMA 61

Hình 3.9 Sơ đồ khối mô hình hệ thống MC-CDMA 62

Hình 3.10 Máy phát MC–CDMA 63

Hình 3.11.Máy thu MC-CDMA 67

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Những đặc trưng chính của MC-CDMA và MC-DS-CDMA 61

MỞ ĐẦU

Kỹ thuật đã được sử dụng trong quân sự, trong lĩnh vực thông tin, với mục đích chính là chống nhiễu và bảo mật thông tin Những mục đích này có thể đạt được nhờ trải phổ tín hiệu Ngoài ra, kỹ thuật trải phổ được ứng dụng trong nhiều công nghệ quan trọng khác

Ngoài ứng dụng của kỹ thuật trải phổ cho các hệ thống trên thì đối với hệ thống thông tin động ứng dụng của kỹ thuật trải phổ được áp dụng cho các hệ thống 3G, và nhiều hệ thống khác trong tương lai

Với mục đích thực luận văn với đề tài:“Nghiên cư ́ u kỹ thuật trải phổ và ứng dụng” Luận văn bao gồm ba chương chính:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT TRẢI PHỔ

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT TRẢI PHỔ TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT TRẢI PHỔ

Lời cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô Viện Điện tử - Viễn thông, Đại học Bách Khoa Nội đã giúp đỡ thực hiện luận văn này Đặc biệt là sự

hướng dẫn tận tình của thầy PGS.TS.PHẠM NGỌC NAM, thầy đã trực tiếp chỉ

dẫn, tạo mọi điều kiện để em hoàn thành luận văn này

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT TRẢI PHỔ

Chương này trình bày tổng quan về kỹ thuật trải phổ, giới thiệu nguyên lý trải phổ, các hệ thống trải phổ trong hệ thống thông tin và một số hệ thống trải phổ cơ bản

1.1.Giới thiệu

Hơn nửa thế kỷ, kỹ thuật trải phổ được sử dụng trong quân đội, mục đích chủ yếu chính là: Chống nhiễu, chống nghe trộm bằng cách trải rộng phổ tín hiệu Hiện tại, công nghệ CDMA dựa trên ứng dụng nguyên lý kỹ thuật trải phổ được sử dụng rộng rãi trong thông tin di động trên phạm vi toàn cầu và đạt được hiệu quả sử dụng dải thông lớn hơn công nghệ tương tự và các công nghệ số nên kỹ thuật trải phổ phục vụ được số lượng thuê bao đa truy nhập lớn hơn hơn nhiều các kỹ thuật đó Các mạng thông tin vô tuyến sử dụng kỹ thuật trải phổ cũng có tính chất quan trọng như: Điều khiển công suất nhanh chóng và chính xác, tái sử dụng tần số, cho phép chuyển vùng mềm giữa các trạm gốc, đảm bảo truyền dẫn chất lượng cao và giảm fading đường truyền

Trong các hệ thống thông tin thường, độ rộng dải tần là vấn đề quan tâm chính và các hệ thống này được thiết kế để sử dụng càng ít độ rộng dải tần càng tốt Trong các hệ thống điều chế biên độ song biên, độ rộng dải tần cần thiết để phát một nguồn tín hiệu tương tự gấp hai lần độ rộng dải tần của nguồn này Trong các

hệ thống điều tần số, độ rộng băng tần này có thể bằng vài lần độ rộng băng tần nguồn phụ thuộc chỉ số điều chế Đối với một tín hiệu số, độ rộng dải tần cần thiết

có cùng giá với tốc độ bit của nguồn Độ rộng dải tần chính xác cần thiết trong

trải phổ, độ rộng dải tần của tín hiệu được mở rộng thường gấp trăm lần trước khi phát Khi chỉ có một người sử dụng trong dải tần trải phổ thì không có hiệu quả khi

sử dụng Nhưng trong trường hợp nhiều người sử dụng, những người sử dụng này

có thể dùng chung một dải tần trải phổ và như vậy hệ thống sẽ sử dụng dải tần có hiệu quả mà vẫn duy trì được các ưu điểm của kỹ thuật trải phổ

Phổ tín hiệu sau khi được xử lý số được trải rộng đến độ rộng dải tần cần thiết sau đó bộ điều chế sẽ chuyển phổ này đến dải tần được cấp cho truyền dẫn Sau đó tín hiệu điều chế được khuếch đại và được phát trên kênh truyền, kênh này

có thể là dưới đất hoặc vệ tinh Ta biết kênh truyền có thể gây ra các suy giảm chất lượng như nhiễu, tạp âm và suy hao công suất tín hiệu Tại máy thu, việc khôi phục lại tín hiệu lúc đầu bằng cách thực hiện các quá trình ngược với máy phát: giải điều chế tín hiệu thu, nén phổ và thực hiện các bước xử lý số Hình 1.1 trình bày Cấu hình các hệ thống thông tin trải phổ

Hình 1.1 Cấu hình các hệ thống thông tin trải phổ[1]

Để định nghĩa một hệ thống là hệ thống trải phổ nếu nó thoả mãn các điều kiện: Được thực hiện bằng một mã độc lập với số liệu khi trải phổ, để phát thông tin

tín hiệu phát chiếm độ rộng băng tần lớn hơn độ rộng băng tần tối thiểu cần thiết và phía thu nén phổ để khôi phục lại tín hiệu ban đầu được thực hiện bằng sự tương quan giữa tín hiệu thu được và bản sao được đồng bộ của tín hiệu trải phổ (mã trải phổ ) đã được sử dụng ở phía phát

Ta có ba hệ thống trải phổ khác nhau mà có thể sử dụng để đảm bảo cho máy thu và máy phát hoạt động đồng bộ với cùng một tập các tín hiệu ngẫu nhiên

1.2.1.Hệ thống trải phổ chuẩn phát (Transmitted Reference)

Trong hệ thống ở hình 1.1.a máy phát có thể truyền đi hai trạng thái của sóng mang băng rộng: một sóng mang bị điều chế và một sóng mang không bị điều chế bởi dữ liệu Phía máy thu sẽ sử dụng sóng mang không bị điều chế như một tín hiệu chuẩn để nén sóng mang bị điều chế nên ta đã giải quyết được vấn đề đồng bộ tại phía máy thu

Hệ thống trải phổ chuẩn phát có các nhược điểm:

- Dễ bị nghe trộm (mã trải phổ phát công khai )

- Hiệu quả bị giảm khi bị mức tín hiệu nhỏ do tạp âm tồn tại trên cả hai tín hiệu

- Dễ bị nhiễu khi phát đi một cặp tín hiệu có thể chấp nhận được phù hợp với phía thu

- Độ rộng dải tần và công suất tăng hai lần vì phải phát hai tín hiệu băng rộng đồng thời

1.2.2.Hệ thống trải phổ chuẩn lưu giữ (Stored Reference)

Hệ thống trải phổ chuẩn lưu giữ, tín hiệu trải phổ được tạo ra độc lập tại cả phía thu và phía phát Tín hiệu mã trải phổ ở đây được thiết kế tốt, không xác định được bằng cách giám sát quá trình truyền dẫn Tín hiệu mã trải phổ giả tạp âm trong

hệ thống trải phổ chuẩn lưu giữ không thể thực sự ngẫu nhiên như trong hệ thống chuẩn phát trước đó vì mã trải phổ giống nhau cần được tạo ra độc lập tại nhiều vị

trí, chuỗi mã trải phổ cần được xác định được mặc dù sự xuất hiện của nó là ngẫu nhiên hóa đối với các đối tượng trái phép

1.2.3.Hệ thống tập lọc phù hợp( Matched Filter)

Hệ thống tập lọc phù hợp thực hiện việc phát các tín hiệu đã bị xung hoá

bằng bộ lọc với đáp ứng xung dài, băng rộng và bị điều khiển bởi giả ngẫu nhiên

Việc tách sóng tín hiệu tại đầu thu ở hệ thống tập lọc phù hợp thực hiện giả ngẫu

nhiên, điều khiển đồng bộ, lọc kết hợp với việc thực hiện các phép tương quan

1.3.Mô hình tổng quát của hệ thống thu phát vô tuyến số

Hình 1.2 Mô hình tổng quát của hệ thống thu phát vô tuyến số[1]

Với:

- Nguồn tin: là tập hợp tin mà hệ thống thông tin đã sử dụng

- Mã hoá nguồn: thay thế nguồn tin bằng các mã nhằm mục đích để truyền

dẫn hoặc lưu trữ, tái tạo Ngoài ra, mã hoá nguồn còn nhằm mục đích truyền được nhiều thông tin nhất với số lượng bit ít nhất có thể

-Lập mã kênh: để tín hiệu phù hợp với yêu cầu kênh truyền và mục đích sửa

lỗi sai khi truyền

-Mã mật: Nhiệm vụ giữ bí mật cho thông tin

-Ghép kênh và đa truy nhập: Nhiệm vụ tận dụng nguồn cho phép nhiều

kênh thông tin đồng thời ,nhiều thuê bao đồng thời truy cập mạng

-Điều chế và giải điều chế: Dữ liệu sau khi mã hoá nguồn, mã hoá kênh với

tốc độ thấp được chuyển thành dạng tín hiệu có năng lượng thích hợp với đường truyền ở dải tần truyền dẫn được

Ta có thể thấy được vị trí của trải phổ trong hệ thống viễn thông số khối trải phổ nằm sau quá trình điều chế và trước đa truy nhập, vị trí của trải phổ và điều chế, nén phổ, giải điều chế tương ứng có thể đổi lẫn cho nhau Đó là sự khác nhau giữa

hệ thống không sử dụng trải phổ và hệ thống trải phổ

1.4 Những hệ thống trải phổ

Trong một hệ thống thông tin, một tín hiệu với độ rộng băng tần: W và thời gian tồn tại: T thì không gian phổ của tín hiệu này xấp xỉ là 2WT Để trải rộng phổ của tín hiệu này có hai phương pháp:

Phương pháp 1: Tăng giá trị W bằng trải phổ trong miền tần số ở trải phổ dãy trực

tiếp và trải phổ nhảy tần

Phương pháp 2: Tăng giá trị của T bằng trải phổ trong miền thời gian ở trải phổ

nhảy thời gian

Theo 2 phương pháp trên chúng ta có ba kiểu trải phổ cơ bản:

- Trải phổ dãy trực tiếp DS/SS (Direct Sequence Spreading Spectrum)

- Trải phổ nhảy tần FH/SS (Frequency Hopping Spreading Spectrum),

- Trải phổ nhảy thời gian TH/SS (Time Hopping Spreading Spectrum)

Ngoài ra trong các hệ thống thông tin người ta thường tổng hợp các hệ thống trên thành hệ thống lai ghép

Hình 1.3.Trải phổ chuỗi trực tiếp (DS/SS)

Hệ thống dãy trực tiếp, trải phổ bằng cách nhân tín hiệu nguồn với một tín hiệu giả ngẫu nhiên có tốc độ chip cao hơn nhiều tốc độ bit của luồng số cần phát

Rc=1/Tc và Rb=1/Tb

Kí hiệu:

Tn: Chu kỳ của mã giả ngẫu nhiên dùng cho trải phổ

Tb:Thời gian một bit của luồng số cần phát

Tc:Thời gian một chip của mã trải phổ

Hệ thống nhảy tần, trải phổ bằng cách nhảy tần số mang trên một tập các tần

số Mẫu nhảy tần dạng giả ngẫu nhiên Tần số mang trong khoảng thời gian của một chip Tc không đổi Tốc độ nhảy tần nhanh hoặc chậm tùy hệ thống Trong hệ thống nhảy tần nhanh, nhảy tần được thực hiện ở tốc độ cao hơn tốc độ bit của bản tin, còn ở hệ thống nhảy tần chậm thì ngược lại

Hình 1.4 Trải phổ nhảy tần (FH/SS)

Hình 1.5 Trải phổ nhảy thời gian (TH/SS)

Hệ thống nhảy thời gian, trải phổ bằng cách một khối các bit số liệu được nén

và được phát ngắt quãng trong một hay nhiều khe thời gian trong một khung chứa một số lượng lớn các khe thời gian Một mẫu nhảy thời gian sẽ xác định các khe thời gian nào được sử dụng để truyền dẫn trong mỗi khung Độ rộng khe t=T1/M, với M: là số khe thời gian trong một khung ( tín hiệu này M=8) Điều đáng quan tâm về các hệ thống trải phổ hiện nay là các ứng dụng đa truy nhập mà nhiều người

sử dụng cùng chia sẻ một độ rộng băng tần truyền dẫn Trong hệ thống trải phổ dãy trực tiếp, tất cả người sử dụng dùng chung một dải tần và phát tín hiệu đồng thời

Phía máy thu sử dụng tín hiệu giả ngẫu nhiên để lấy tín hiệu mong muốn bằng cách nén phổ

Các tín hiệu khác xuất hiện ở dạng các nhiễu phổ rộng công suất tựa tạp âm Trong các hệ thống trải phổ nhảy tần và trải phổ nhảy thời gian, mỗi người sử dụng được ấn định một mã giả ngẫu nhiên sao cho không có cặp máy phát nào sử dụng cùng tần số hay cùng khe thời gian cho nên các máy phát sẽ tránh được xung đột Như vậy, trải phổ nhảy nhảy tần và trải phổ nhảy thời gianlà kiểu hệ thống tránh xung đột, trong khi đó trải phổ dãy trực tiếplà kiểu hệ thống lấy trung bình

1.5 Các đặc điểm của thông tin trải phổ

a Đa truy nhập

Tại cùng một thời điểm có nhiều người sử dụng cùng có yêu cầu liên lạc trong cùng một dải tần thì phía máy thu có khả năng phân biệt tín hiệu đối với mỗi người dùng, do mỗi người có một dãy mã duy nhất và các dãy mã này có mức tương quan chéo đủ nhỏ Việc tương quan tín hiệu thu với dãy mã trải phổ ứng với một người

sử dụng sẽ làm cho phổ tín hiệu của người sử dụng co lại trong khi các tín hỉệu của người khác vẫn bị trải rộng trên dải tần truyền dẫn Nên trong dải tần thông tin, chỉ

có công suất tín hiệu của người sử dụng đang quan tâm là đủ lớn để có thể cho máy thu nhận được

Hình 1.6 Nguyên lý thông tin trải phổ

Trong đó Hình a trình bày hai tín hiệu dải hẹp có cùng băng thông được phát

đi tới hai người dùng Hình b trình bày hai tín hiệu trải phổ từ các tín hiệu băng hẹp Hình c mô tả tín hiệu do cả hai người dùng thu tại một điểm Hình d mô tả tại máy

thu của người dùng đầu tiên chỉ có tín hiệu đầu tiên được nén trở lại phổ gốc tín hiệu ban đầu

b Chống nhiễu đa đường

Tín hiệu tới phía thu thông qua nhiều đường: trực tiếp hoặc phản xạ Các tín hiệu nhiều đường có biên độ và pha không giống nhau làm tăng tín hiệu tổng tại vài tần số và giảm tín hiệu tại các tần số khác Nhờ khả năng đó trong tín hiệu băng rộng tạo ra sự phân tập tần số một cách tự nhiên có tác dụng chống fading chọn lọc

c Bảo mật

Tín hiệu truyền đi trong cùng băng tần chỉ được nén phổ và khôi phục lại khi phía máy thu có mã trải phổ đã dùng cho tín hiệu đó ở phía máy phát

d Loại trừ nhiễu

Việc tương quan chéo (sẽ trình bày chi tiết trong chương 2) giữa mã trãi phổ

và một tín hiệu băng hẹp sẽ trải rộng công suất của tín hiệu băng hẹp Nhờ đó, có thể giảm công suất nhiễu trong băng tần thông tin, tạp âm nền có phổ rộng sẽ bị giảm nhỏ Ở phía máy thu, sau khi nén phổ nhiễu từ các máy thu khác không được nén phổ cũng tương tự như tạp âm Nhiễu từ các nguồn phát sóng không trải phổ nếu có băng tần giống với băng tần của máy thu sẽ trải phổ, mật độ phổ công suất của nhiễu sẽ bị giảm xuống Bản chất làm việc theo nguyên tắc ở phía máy phát sẽ trải phổ, ở máy thu sẽ nén phổ làm cho ảnh hưởng của nhiễu và tạp âm tối thiểu hóa Tín hiệu trải phổ phía máy thu nén phổ trong khi nhiễu băng hẹp lại bị trải phổ, làm xuất hiện như tạp âm nền so với tín hiệu mong muốn

Hình 1.7 Minh họa khả năng chống nhiễu

e Chống nhiễu phá

Việc chống nhiễu phá là loại nhiễu do con người sinh ra được khắc phục giống như nhiễu tự nhiên Tín hiệu không có sự tương quan về dãy mã ngẫu nhiên đều trải rộng ra và trở thành nhiễu nền ở máy thu

f Xác xuất phát hiện thấp

Do mật độ công xuất của tín hiệu trải phổ thấp nên tín hiệu trải phổ khó bị phát hiện bởi một máy thu không mong muốn

1.6 Kết luận chương

Trong chương này chúng ta đã tổng quan về kỹ thuật trải phổ, giới thiệu về

kỹ thuật trải phổ và các ứng dụng của kỹ thuật trải phổ trong lĩnh vực quân sự với tính chất bảo mật Ứng dụng trong hệ thống thông tin di động nhất là các hệ thống 3G cũng được áp dụng kỹ thuật trải phổ

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT TRẢI PHỔ TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN

DI ĐỘNG

Chương này trình bày về kỹ thuật trải phổ trong hệ thống thông tin di động,

mã sử dụng trong kỹ thuật trải phổ và trình bày sâu hơn về các hệ thống thông tin trải phổ

2.1 Mã giả ngẫu nhiên

2.1.1 Tiêu chí giả ngẫu nhiên

Tín hiệu ngẫu nhiên là tín hiệu không biết được chính xác sự biến đổi tiếp theo của tín hiệu, chỉ có thể xác định bằng các phương pháp thống kê Khác với tín hiệu ngẫu nhiên, tín hiệu giả ngẫu nhiên không hoàn toàn ngẫu nhiên Tín hiệu giả ngẫu nhiên có chu kỳ xác định và có thể dự đoán trước bên phía thu và phía phát Mặc dù là một tín hiệu xác định, nhưng sự xuất hiện của nó lại có tính chất thống kê của tạp âm trắng Với các đối tượng xâm nhập không phép, sự xuất hiện của tín hiệu giả ngẫu nhiên thực sự là ngẫu nhiên Trong hệ thông tin di động xét các mã đều là các mã nhị phân vị vậy ta chỉ xét dãy nhị phân Dãy nhị phân tuần hoàn được gọi là giả ngẫu nhiên khi thoả mãn các tiêu chí:

- Cân đối: Trong mỗi chu kỳ của dãy, số bit 0 và bit 1 khác nhau nhiều nhất là một

- Tương quan: Nếu ta so sánh từng bit trong một chu kỳ của dãy mã với bit

tương ứng cùng vị trí của dãy mã đó nhưng được dịch đi một vị trí bất kỳ thì để đảm

bảo tính tương quan, số bit giống chênh lệch không quá một với số bit không giống

- Chạy: Bước chạy được định nghĩa là dãy các bit cùng loại Nếu xuất hiện của

một bit khác loại được xem như bắt đầu một bước chạy mới Trong số bước chạy

của một chu kỳ, để thoả mãn tiêu chí chạy thì cần 1/2 bước chạy có độ 1, 1/4 bước

chạy có độ dài 2, 1/8 bước chạy có độ dài 3… Tổng quát có 1/2c bước chạy có độ dài là c với c < n –1 và có 1/2n-1 bước chạy có độ dài là c =n, với n là số phần tử nhớ

của bộ ghi dịch

2.1.2 Giả tạp âm bằng bộ ghi dịch hồi tiếp tuyến tính

Hình 2.1.Bộ ghi dịch hồi tiếp tuyến tính 4 phần tử nhớ

Hoạt động của bộ ghi dịch hồi tiếp tuyến tính được điều khiển bởi dãy các xung nhịp Khi một xung nhịp tác động, nội dung của mỗi phần tử nhớ của bộ ghi dịch dịch sang phần tử nhớ bên phải Đồng thời, X3, X4 được cộng modun 2 kết quả được hồi tiếp trở lại phần tử X1 Dãy ghi dịch thu được ở đầu ra của X4 Giả thiết trạng thái đầu: 1000 Khi đó các trạng thái kế tiếp của thanh ghi sẽ là:

1000 0100 0010 1001 1100 0110 1011 0101 1010 1101 1110 1111 0111

0011 0001 1000 …

Ta có thể thấy trạng thái cuối 1000 trùng với trạng thái đầu nên thanh ghi dịch được lặp lại sau 15 xung nhịp là 0001001101011111 trong đó bit ngoài cùng bên trái gọi là bit LSB

Ta có thể kiểm tra đây là dãy mã giả tạp âm hay không bằng cách kiểm tra 3 tiêu chí ở trên chúng ta đã trình bày

- Cân đối: Số số 0: N0= 7;số số 1 :N1=8 thoả mãn tính chất cân đối

- Chạy: Số bước chạy có độ dài 1, 2 ,3 ,4 lần lượt là R1=4, R2=2 ,R3=1, R4=1 Tổng số bước chạy trong chu kỳ là R=8 Ta thấy :

R1/R=1/2, R2/R=1/4=1/22, R3/R=1/8=1/23, R4/R=1/8=1/24-1 thoả mãn tính chất chạy

- Tương quan: Cho dãy mã dịch phải một vị trí Khi đó nhận được dãy mã mới Dãy mã mới: 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1

XOR Hồi tiếp

Ra

2.1.3 Hàm tự tương quan giả tạp âm

RX() :Hàm tự tương quan đánh giá mức độ giống nhau giữa tín hiệu x(t) và phiên bản dịch một koảng thời gian  của nó Theo lý thuyết tương quan tín hiệu, hàm tự tương quan RX() với chu kỳ tín hiệu x(t) là T0=PTc, trong đó P là chu kỳ lặp

của dãy mã

Tc là thời gian tồn tại một chip, tính theo công thức:

Do T0=PTc=(2n-1)Tc và x(t) là tín hiệu xung hình chữ nhật biên độ đơn vị [-1,+1] nên: Trong đó: Dấu * là chỉ phép tích chập

) 1 2 (

) ( ) ( 1 ) (

0

0 0

dt

T

t x t x

T

)2.2()

)12(()

(12

212

1)

n n

R

)3.2(0

1)

T khi

T khi

T q









Hình 2.2 Hàm tự tương quan

Từ đồ thị, trong một chu kỳ T0 có nhận xét là hàm tự tương quan giữa tín hiểu trải phổ và tín hiệu đó dịch đi một khoảng ít nhất là Tc đã cho Rx()= -1/P  0 nếu như P lớn Nghĩa là hai tín hiệu gần như không tương quan nhau Khi mà  =0, tức

là x(t) và bản sao của nó trùng nhau thì Rx()=1=max Có thể kiểm chứng bằng cách sử dụng công thức hàm tự tương quan cho tín hiệu rời rạc x(k)

x(k)là dãy xung rời rạc có biên độ [-1,+1] Ta có:

Tại =0 thì:

Nghiên cứu Rx() cho thấy việc cần thiết phải đồng bộ bản tạo mã giả ngẫu nhiên với tín hiệu thu được ở phía thu thì mới nén phổ (giải mã) được tín hiệu cần thu để lấy lại được bản tin bên phát phát

2.1.4 Hàm tương quan chéo

Hàm tương quan chéo giữa hai tín hiệu x(t),y(t) được định nghĩa tương quan giữa hai tín hiệu khác nhau và được xác định như sau:

Nếu x(t),y(t) là hàm tuần hoàn chu kỳ T thì:

)4.2(

1)()(

1)()

()(

1

)

(

1 0 1

T P

1)(

1)0

(

1 0

 



P P k

x P R

P

k

)6.2()

()(

1)

T R

T

T y

Nghiên cứu R x,y() giữa hai tín hiệu khác nhau cho thấy đối với những tín hiệu không biết được mã trải phổ thì những máy thu không mong muốn không thể nào nén phổ (giải mã ) được chúng và những tín hiệu này được coi như là tạp âm

2.2 Hàm trực giao

Các hàm trực giao sử dụng để cải thiện hiệu suất băng tần của hệ thống trải phổ Hàm trực giao tồn tại hai thành phần vuông góc với nhau, một thành phần là hàm sin, một thành phần là hàm cos Trong hệ thống CDMA mỗi người dùng một phần tử trong tập các hàm trực giao Hàm Walsh và các chuỗi Hadamard tạo nên một tập các hàm trực giao được sử dụng cho CDMA Trong hệ thống thông tin di động CDMA các hàm Walsh được dùng để tạo mã trải phổ hoặc tạo ra các ký hiệu trực giao Các hàm Walsh được tạo ra bằng các ma trận vuông đặc biệt được gọi là các ma trận Hadamard Các ma trận này chứa một hàng toàn số “0” và các hàng còn lại có số các số 1 và số các số 0 bằng nhau Hàm Walsh được cấu trúc cho độ dài khối N=2j trong đó j là một số nguyên dương.Các tổ hợp mã ở các hàng của ma trận là các hàm trực giao được xác định như theo ma trận Hadamard như sau:

Với : N=2j, j là một số nguyên dương, H N là đảo cơ số hai của HN

2.3 Hệ thống thông tin trải phổ dãy trực tiếp

Trong kỹ thuật trải phổ dãy trực thay vì phát đi một bit số liệu bên phát sẽ phải phát đi một chuỗi bit hay có thể coi là một từ mã Mỗi bit của từ mã được gọi

là một chip Thông thường nếu trạm phát muốn gửi đi bit 1 nó gửi đi một tín hiệu tương ứng với bit 1 trong khoảng một giây, như vậy đòi hỏi băng thông cỡ 1 Hz

Đối với kỹ thuật trải phổ bên phía phát có thể gửi một từ mã gồm 8 chip ví

dụ 11111010 trong một giây làm băng thông đòi hỏi ít nhất phải là 8Hz Trạm thu nhận được tín hiệu tần số cao hơn sẽ phục hồi lại thông tin gốc bằng việc tương

)8.2(,

0110

1100

1010

0000,

01

00,

1

N N

N N N

H H

H H H

H H

hẹp làm tổn hại đến tín hiệu thì vẫn còn đủ thông tin để khôi phục lại dữ liệu gốc Nếu có một trạm khác muốn sử dụng cùng một băng tần 8Hz nó có thể làm được điều đó khi nó sử dụng một từ mã khác để trải phổ các bit thông tin của nó

Kỹ thuật trải phổ dãy trực tiếp phức tạp song cũng sử dụng nguyên lý chung nhằm trải rộng phổ của tín hiệu ra Kỹ thuật trải phổ dãy trực tiếp sử dụng cách nhân nguồn tín hiệu vào với tín hiệu giả ngẫu nhiên trực tiếp Tín hiệu giả ngẫu nhiên có tốc độ chíp cao trực tiếp can thiệp vào cơ chế mở rộng phổ tần số Tín hiệu trải phổ sẽ có bề rộng phổ gần bằng độ rộng phổ của tín hiệu giả ngẫu nhiên

Nhờ sự ngẫu nhiên của mã trải phổ mà hệ thống trải phổ dãy trực tiếp có nhiều ưu điểm như khả năng bảo mật, chống nhiễu cao, cho kết quả thông tin chuẩn thực, tỷ lệ lỗi bit thấp trong khi chỉ cần SNR nhỏ Nhưng đây là hệ thống phức tạp đòi hỏi việc đồng bộ chính xác dãy mã trải phổ thu được với dãy mã phía máy phát, dẫn đến đòi hỏi một máy thu phức tạp Do đó tốc độ mã không nâng cao được và băng tần trải phổ đạt được không lớn Các hệ thống trải phổ dãy trực tiếp thường sử dụng điều chế BPSK và QPSK

/ 2 )  E b T b f c 

t s

Bộ điều chế (BPSK)

Dữ liệu

nhị phân b(t)

Dãy PN nhị phân c(t)

Sóng mang

) 2 cos(

/ 2 ) (t  E b T b f c 

Trong hình 2.3 chúng ta trình bày sơ đồ máy phát hệ thống DS/SS-BPSK (P=7, fc=1/Tc, =-/2)

Với:

- Dữ liệu nhị phân lưỡng cực:

Với: b k=1 tương ứng hai bit ”0” và “1”

- Dãy PN nhị phân :

Với : c k=1 tương ứng bit “0” và “1”

- PT là hàm xung đơn vị được xác định: PT(t)= 1 nếu 0t<T và bằng 0 nếu các trường hợp khác

- Sóng mang:

CW(t)=(2Eb/Tb)1/2.cos(2fct + )

- Tín hiệu:

s(t)=(2Eb/Tb )1/2.cos(2fct + ) Với: Tb: độ rộng bit số liệu, Eb: năng lượng bit, fc: tần số mang, : pha của song mang

A=(2Eb/Tb)1/2 Hình 2.4 trình bày sơ đồ khối máy thu và các dạng sóng trải phổ trực tiếp DS/SS-BPSK

)10.2()

()

k

c t

c   





)9.2()

()

k

k P t kT b

t

b   





Hình 2.4 Sơ đồ khối máy thu và các dạng sóng DS/SS-BPSK[3]

Tín hiệu PN đóng vai trò như một mã được biết trước ở cả phía máy phát lẫn phía máy thu Vì máy thu chủ định biết trước mã nên nó có thể nén phổ tín hiệu trải phổ để nhận bản tin Mặt khác một máy thu không chủ định không biết

mã trải phổ, do đó ở điều kiện thường không thể giải mã Máy thu phải biết trước được một số thông số sau: , ti, ’và fc Thường máy thu biết trước được tần số mang nên nó tạo ra được dao động có tần số tần số mang bằng bộ dao động nội

Khôi phục ĐHKH

ti

1 -1

R (t)

Bộ tạo t/h PHnội

Đồng bộ

t/h PN

c(t-  )

) ) (

2

cos(

) ( ) ( )

khoá pha Máy thu phải nhận được các thông số khác như  ,ti ,’ từ tín hiệu thu được.Quá trình nhận được  gọi là quá trình đồng bộ thường được thực hiện ở hai bước: bắt đồng bộ và bám đồng bộ Quá trình nhận được tI gọi là quá trình khôi phục đồng hồ (định thời) Còn quá trình nhận được ’ cũng như tần số mang được gọi là quá trình khôi phục sóng mang

- Tín hiệu thu bị trễ do lan truyền:

s(t-)=Ab(t-)c(t-)cos[2fc(t-)+]

- Tín hiệu thu được nén phổ nhờ nhân với tín hiệu PN c(t-):

r(t-)=Ab(t-)c2(t-)cos(2fct + ’)=Ab(t-)cos(2fct + ’) trong đó ’=-2fc

- Bộ tương quan tính toán dùng để tách ra bit số liệu thứ i:

- Thời điểm đầu của bit thứ i:

ti =iTb + 

B b b

b

T AB T

E A

T

B 2 ,  2 ,  2

  (2.11)

2)

'24cos(

1)(2

)'2

(cos)()

''2

cos(

)

b b

c

T t

t

c

T t

t

T t

t

c i

E

T AB dt

f t

b AB

dt t

f t

b AB dt f

B t r z

i

i

i

i i

2.3.2.Hệ thống DS/SS-QPSK

Hình 2.5 Sơ đồ khối máy phát DS/SS-QPSK[3]

Bộ điều chế (BPSK)

Bộ điều chế (BPSK)

)) ( 2

cos(

2A c t    t

s 1 (t)

s 2 (t)

c t b t t

neu c t b t c t b t

c t b t

neu c t b t c t b t E

A T

Hình 2.7 Sơ đồ khối máy thu DS/SS-QPSK

Giả sử trễ là , tín hiệu bỏ qua tạp âm vào sẽ là:

Trong đó Eb là năng lượng bit thu

Lấy tích phân cho tổng của hai tín hiệu trên, lưu ý tất cả các thành phần tần

số 2fc có giá trị trung bình bằng không :

(2.17)

z   E

Giả thiết: Tc là chu kỳ chíp của c 1 (t) và c 2 (t), độ rộng băng tần của s 1 (t) và

s 2 (t) là 2/Tc Cho nên độ rộng băng tần của s(t) là 2/Tc Đối với tốc độ bit của số

t

dt

(.)

+ _

z

1 -1

-Bsin(2  f c t+  ’) Bcos (2  f c t+  ’)

u 1 (t)

u 2 (t )

PG=2Tb/Tc Điểm khác của DS/SS-QPSK so với DS/SS-BPSK là

- Lợi hơn về độ rộng băng tần được sử dụng, độ tăng ích xử lý tổng, tỉ số tín hiệu trên tạp âm

- Tín hiệu số có thể phát đi trong hệ thống DS/SS-QPSK chỉ dùng nửa độ rộng băng tần so độ rộng băng tần mà hệ thống DS/SS-BPSK đòi hỏi khi có cùng

độ tăng ích xử lý và tỉ số tín hiệu trên tạp âm Hay nói cách khác với cùng độ rộng băng tần, độ tăng ích xử lý, và tỉ số tín hiệu trên tạp âm thì hệ thống DS/SS-QPSK

có thể phát gấp hai lần số liệu so với hệ thống DS/SS-BPSK

- Nếu cùng số liệu được phát đi bởi một hệ thống DS/SS-QPSK có cùng độ rộng băng tần và độ tăng ích xử lý như hệ thống DS/SS-BPSK thì hệ thống DS/SS-QPSK có ưu việt hơn về tỉ số tín hiệu trên tạp âm dẫn đến xác suất lỗi thấp hơn

Những ưu điểm trên có được là nhờ tính trực giao của các sóng mang sin(2f c t+)

và cos(2f c t+) trong các nhánh đồng pha và vuông góc

Ta có thể nhận thấy hệ thống DS/SS-QPSK có nhược điểm là phức tạp hơn

hệ thống DS/SS-BPSK Nếu các sóng mang được sử dụng để giải điều chế ở máy thu không trực giao thì sẽ xảy ra xuyên âm giữa hai nhánh và sẽ gây thêm sự suy giảm chất lượng của hệ thống