ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO MÃ CDMA - 123doc

Phương thức truy nhập CDMA• Người dùng sử dụng chung một băng thông bằng cách sử dụng các chuỗi mã trực giao... Phương thức truy nhập CDMA—Máy thu có độ phức tạp cao máy thu không thể ch

CHƯƠNG III

ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO MÃ CDMA

ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN

Nội dung chính của chương III

CDMA lai ghép

Phương thức truy nhập CDMA

• Người dùng sử dụng chung một băng thông bằng cách sử dụng các chuỗi mã trực giao

Code Division Multiple Access (CDMA)

Code-Division Multiple Access (CDMA)

 Chip là một mẫu cố định của người sử dụng cụ thể

—Tốc độ dữ liệu Chip của kênh mới = kD

Phương thức truy nhập CDMA

—Máy thu có độ phức tạp cao (máy thu không thể chỉ “lắng

nghe” vào môi trường và bắt đầu nhận được nếu có một tín hiệu)

—Tất cả các tín hiệu nên có cường độ như nhau tại một máy

thu (cần điều khiển công suất).

— Tất cả các đầu cuối có thể sử dụng cùng một tần số,không cần quy hoạch

—Không gian mã rất lớn (ví dụ: 232 ) so với không gian tần số

— Nhiễu (ví dụ nhiễu trắng) không bị mã hóa

— Dễ dàng tích hợp mã sửa lỗi với mã hóa

Trải phổ

đó băng thông bị chiếm dụng vượt quá mức tối thiểu

cần thiết để phát thông tin:

—Trải phổ được thực hiện bằng một mã độc lập với dữ liệu,

— Đầu thu sử dụng mã trải phổ đồng bộ với đầu phát để nén phổ và khôi phục dữ liệu.

Code Division Multiple Access (CDMA)

CDMA là một một phương thức đa truy nhập vô tuyến sử dụng nguyên lý thông tin trải phổ (Spread Spectrum - SS)

Có 3 phương pháp trải phổ tín hiệu:

Mô hình hệ thống thông tin trải phổ

Mô hình chung của hệ thống thông tin số trải phổ

Kỹ thuật trải phổ

âm

tín hiệu được phát đi

Spread Spectrum

thông lớn với lượng nhiễu rất ít

Nội dung chính của chương III

CDMA lai ghép

Nguyên lý DSSS

(chip) trong tín hiệu truyền đi

được sử dụng

(chip) bằng cách sử dụng exclusive-OR

Nguyên lý DSSS

Pseudo-Noise Spreading

Hệ thống DSSS

Nguyên lý DSSS

Nguyên lý DSSS

một tần số có thể cùng một lúc và có thể sử dụng toàn bộ băng thông của kênh truyền

—Mỗi máy phát có một số ngẫu nhiên duy nhất , máy phát

hành thuật toán hoặc loại trừ (XOR) tín hiệu của nó với số ngẫu nhiên này

—Máy thu có thể bắt được tín hiệu này nếu nó biết số giả

ngẫu nhiên ở trên, việc bắt tín hiệu được thực hiện thông qua một hàm tương quan

khác nhau -> 1

CDMA on signal level I

Các hệ thống thật sử dụng các khóa dài hơn nhiều,

vì vậy khoảng cách giữa các từ mã trong không gian mã lớn hơn

1

0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0

1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0

Ad

Ak

As

CDMA on signal level II

CDMA on signal level III

CDMA on signal level IV

CDMA on signal level V

Nguyên lý DSSS: ví dụ 3 (kiểm tra)

° Biểu diễn tín hiệu trải phổ và nén phổ:

DSSS sử dụng BPSK

Hệ thống DSSS

Phổ của hệ thống DSSS

Hiệu suất của DSSS

CDMA trong DSSS

mình (trực giao với các người dùng khác)

cả những người dùng khác xuất hiện như tạp âm

Code Division Multiple Access (CDMA)

Code Division Multiple Access (CDMA)

Dung lượng của hệ thống được xấp xỉ bởi biểu thức:

là độ lợi xử lý

là tỷ số giữa năng lượng bit trên mật độ tạp âm

là hệ số nhiễu liên tế bào

Code Division Multiple Access (CDMA)

Ưu điểm:

oTăng dung lượng oCải thiện chất lượng tín hiệu oLoại trừ được ảnh hưởng có thể thấy rõ của fading đa đường oTăng tính riêng tư và bảo mật

oGiảm công suất phát trung bình oGiảm nhiễu cho các thiết bị điện tử khác

Nhược điểm:

oBăng thông sử dụng lớn hơn yêu cầu của mỗi người dùng oCần đồng bộ mã chính xác

Nội dung chính của chương III

CDMA lai ghép

Frequency Hoping Spread Spectrum

(FHSS)

các tần số vô tuyến

— Một số kênh được phân bổ cho các tín hiệu FH

— Độ rộng của từng kênh tương ứng với băng thông của tín hiệu đầu vào

° Tín hiệu nhẩy từ tần số này sang tần số khác tại các khoảng

cố định

—Máy phát hoạt động tại một kênh tại một thời điểm

— Các Bit được truyền đi bằng cách sử dụng một số mô

hình mã hóa

— Tại mỗi khoảng thời gian tiếp, một tần số sóng mang mới được chọn

Frequency Hoping Spread Spectrum

° Chuỗi kênh được quy định bởi mã trải phổ

° Máy thu nhẩy giữa các tần số đồng bộ với máy phát khôi phục lại bản tin ban đầu

Frequency Hoping Spread Spectrum

Frequency Hoping Spread Spectrum

Frequency Hoping Spread Spectrum

bit 1 -> sóng mang có pha bằng 

PN:10001101

FHSS với 2FSK: ví dụ 2

Chuỗi PN như sau: 101010001110000011100111

101

bit 1 -> sóng mang có tần số cao (f2)

FHSS với 2FSK: ví dụ 2

tần Chuỗi PN như sau: 101010001110000011100111

010

FHSS – 2 FSK / 2 PSK

—Nhẩy tần nhanh: một chu kỳ tín hiệu đầu vào (bit) có vài

Multiple Frequency-Shift Keying (MFSK)

FHSS sử dụng MFSK

giây bởi việc điều chế tín hiệu MFSK với tín hiệu sóng mang FHSS

° T c  T s – FHSS chậm: một hoặc vài chu kỳ tín hiệu đầu

vào có một lần nhẩy tần;

lần nhẩy tần;

FHSS sử dụng MFSK (nhẩy tần chậm)

FHSS sử dụng MFSK (nhẩy tần nhanh)

FHSS với MFSK: ví dụ 1

PN như sau: 10110100

0100101110000111 với hai trường hợp:

—Rc = 2 Rb

— Rc = Rb

Sơ đồ khối hệ thống FHSS

Phổ của FHSS

Hiệu suất của FHSS

kể

suất nhiễu trong bất kỳ một băng tần nào

j

d b j

b

S

W

E N

E



Nội dung chính của chương III

CDMA lai ghép

Sơ đồ khối hệ thống THSS

Dạng tín hiệu THSS

Dạng tín hiệu THSS

Sơ đồ khối hệ thống FH-DS

Phổ của tín hiệu FH-DS

Nội dung chính của chương III

CDMA lai ghép

Các loại chuỗi trải phổ

Chuỗi PN

đối giống với ngẫu nhiên

Các tính chất quan trọng của chuỗi PN

Chuỗi PN

thanh ghi dịch nhị phân độ dài cực đại

— Thanh ghi dịch có mạch hồi tiếp tuyến tính (LFSR: Linear Feedback Shift Register) và

— Các mạch cổng hoặc loại trừ (XOR)

tuyến tính g(x) bậc m>0:

—g(x) = Amxm + Am-1x m-1 + + A1x + A0

—Với Ai bằng 0 hoặc 1

Thanh ghi dịch hồi tiếp tuyến tính

(Linear Feedback Shift Register- LFSR)

Bộ tạo chuỗi bằng thanh ghi dịch hồi tiếp tuyến tính nhị phân

LFSR-Ví dụ 1:

LFSR-Ví dụ 2:

— các chuỗi m duy nhất khác nhau có thể được tạo ra

— bằng cách sử dụng các giá trị khác nhau cho các hệ số.

thay đổi các đối số của đa thức

Các tính chất của chuỗi M

° Tính chất 1:

— Có 2n-1 bit ‘1’ và 2n-1-1 bit ‘0’

° Tính chất 2:

—Với một cửa sổ độ dài n trượt dọc theo độ dài N (=2 n-1) của đầu

ra, mỗi dạng chuỗi n chỉ xuất hiện một lần, trừ chuỗi toàn 0.

° Tính chất 3: ( đoạn chạy = chuỗi bit giống nhau liên tiếp )

—Chuỗi chứa một đoạn chạy (one run) ‘1’, độ dài n

—Một đoạn chạy ‘0’, độ dài n-1

—Một đoạn chạy ‘1’ và một đoạn chạy ‘0’, độ dài n-2

—Hai đoạn chạy ‘1’ và hai đoạn chạy ‘0’, độ dài n-3

— 2n-3 đoạn chạy ‘1’ và 2n-3 đoạn chạy ‘0’, độ dài 1

1

R 

Autocorrelation

 1 Chuỗi thứ hai giống với chuỗi thứ nhất

 0 Không có sự tương qua giữa hai chuỗi

 -1 Hai chuỗi ngược nhau.

° Tự tương quan:

— Đánh giá mức độ giống nhau giữa một chuỗi và phiên bản dịch thời τ của nó

° Tương quan chéo

— Đánh giá mức độ giống nhau giữa hai chuỗi từ các nguồn khác nhau

Ưu điểm của tương quan chéo

thấp

— Thuộc tính này rất hữu ích cho máy thu lọc bỏ tạp âm

thấp

—Thuộc tính này rất hữu ích cho các ứng dụng công nghệ

CDMA

—Cho phép một máy thu phân biệt được các tín hiệu trải

phổ được tạo ra bởi các chuỗi m khác nhau.

m và sau đó được XOR

Chuỗi Gold

Mã trực giao

° Mã trực giao

— Tất cả các cặp tương quan chéo bằng không

— Các mã có độ dài cố định và thay đổi được sử dụng trong các hệ thống CDMA

—Đối với ứng dụng CDMA, mỗi người dùng di động sử

dụng một chuỗi trong tập hợp làm mã trải phổ

 Cung cấp sự tương quan chéo bằng không với tất cả người dùng

° Các loại mã trực giao

—Mã Walsh

— Mã trực giao có độ dài thay đổi

n n

W W

W W

W2

Ứng dụng của trải phổ trong CDMA

hóa)

— Cung cấp sự trực giao lẫn nhau giữa tất cả người dùng trong cùng một tế bào

chuỗi PN (mã hóa ngẫu nhiên)

—Cung cấp sự ngẫu nhiên lẫn nhau (sự tương quan chéo

thấp) giữa người sử dụng trong các tế bào khác nhau

Nội dung chính của chương III

CDMA lai ghép

Thảo luận