Tìm hiểu phương pháp tách sóng và triệt nhiễu trong hệ thống thông tin di động CDMA

LỜI MỞ ĐẦU Công nghệ viễn thông đang trên đà phát triển theo sự đòi hỏi của con người, cùng với sự phát triển của các ngành công nghệ khác như điện tử, tin học, quang học. Công nghệ viễn thông đã và đang mang lại cho con người những ứng dụng trong tất cả các lĩnh vực:kinh tế, giáo dục, văn hoá, y học, thông tin quảng bá.Các quốc gia đề xem ngành viễn thông-tin học là một trong những ngành mũi nhọn, cùng với sự đầu tư hàng đầu nhằm đem lại những thành tựu, những vị trí xứng đáng trong nghiên cứu và trong ứng dụng, làm đòn bẩy để kích thích các ngành kinh tế quốc dân khác phát triển. Việt Nam cũng không nằm ngoài quỹ đạo phát triển đó, đặc biệt là trong đầu tư các hệ thống thông tin di động nhằm mục đích “Liên kết mọi người” có nghĩa là ta có thể liên lạc với bất kỳ ai, ở bất kỳ nơi đâu và ở bất cứ lúc nào. Hiện tại Việt Nam đang sử dụng hệ thống thông tin di động GSM(Global System of Mobile Communication) dựa trên công nghệ TDMA. Tuy nhiên vừa qua công ty cổ phần bưu chính viễn thông Sài Gòn (Sài Gòn Postel) ký hợp đồng với tập đoàn viễn thông SLD Telecom (Hàn Quốc) xây dựng mạng điện thoại di động ứng dụng công nghệ CDMA. Điều này mở ra một hướng mới cho sự phát triển ngành viễn thông ở nước ta. Luận văn này chỉ là sự thuật lại quá trình tham khảo các tài liệu liên quan. Luận văn được chia làm 5 chương: Chương I :Tìm hiểu hệ thống thông tin di động. Chương II : Tìm hiểu kỹ thuật CDMA. Chương III : Tìm hiểu các phương pháp tách sóng. Chương IV : Tìm hiểu phương pháp triệt nhiễu bằng Wavelets. Chương V : Kết quả mô phỏng các phương pháp tách sóng bằng Matlab. Việc tìm hiểu về những vấn đề nói trên không thể kết thúc trong cuốn luận văn này, mà nó còn đang phát triển rất nhiều trong hệ thống thông tin di động thế hệ tương lai. KẾT LUẬN So với mạng điện thoại cố định, mạng điện thoại di động có ưu điểm nổi bật là việc các thuê bao có thể liên lạc với nhau một cách linh động, không bị ràng buộc bởi các thiết bị bên ngoài. Tuy nhiên,do sử dụng đường truyền vô tuyến nên không thể tránh khỏi sự xâm nhập của các loại nhiễu vào kênh truyền gây ra việc mất mát thông tin cho người sử dụng. Vì vậy, để nâng cao chất lượng của hệ thống và bảo mật dữ liệu phải luôn được đặt ra.để thực hiện được vấn đề này, ta có thể dùng nhiều kỹ thuật, trong cuốn luận văn này sẽ trình bày việc dùng các bộ tách sóng đa truy cập và dùng Wavelets để xử lý tín hiệu. Các bộ tách sóng đa truy cập đã được giới thiệu và phân tích trong đề tài cho thấy được nhiều ưu điểm mang lại như triệt nhiễu đa truy cập, cải thiện dung lượng và nâng cao hiệu suất của hệ thống. Nhưng việc triển khai những bộ tách sóng này vào thực tế trong thương mại vẫn gặp nhiều khó khăn. Với việc phát triển không ngừng của công nghệ bán dẫn, những chip tích hợp tách sóng đa truy cập nà hy vọng sẽ đưa vào ứng dụng trong thực tế, khi các công trình nghiên cứu, các hội thảo khoa học và các chương trình giảng dạy của nhiều quốc gia trên thế giới hiện nay đều đang tập trung vào các vấn đề này thì việc triển khai các bộ tách sóng đa truy cập vào thực tế hy vọng sẽ thành công trong thời gian sớm nhất. Cũng như biến đổi Fourier, Wavelets là một công cụ thuần tuý toán học, nó cung cấp các phương pháp xử lý tín hiệu trong miền thời gian. So với biến đổi Fourier truyền thống, biến đổi Wavelets có nhiều ưu điểm hơn nhiều. Hiện nay việc ứng dụng Wavelets vào trong các lĩnh vực kỹ thuật và nhất là trong ngành viễn thông là rất cần thiết. Để minh hoạ cho vấn đề này, trong luận văn đã đề cập việc dùng Wavelets để triệt nhiễu chi tín hiệu.

doc54 trang | Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 1911 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tìm hiểu phương pháp tách sóng và triệt nhiễu trong hệ thống thông tin di động CDMA, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
hieän baèng caùch xeùt söï töông quan giöõa tín hieäu thu ñöôïc ñoàng boä vôùi tín hieäu traûi phoå ñaõ ñöôïc söû duïng ôû phía phaùt . Heä thoáng traûi phoå coù caùc tính naêng cô baûn sau : Phaân keânh theo maõ : coù theå söû duïng ñeå truyeàn nhieàu keânh thoâng tin chæ trong moät daûi taàn . Choáng nhieãu vaø phaù soùng toát do ñoä töông quan cuûa tín hieäu gaây nhieãu vaø tín hieäu maõ raát haïn cheá neân tín hieäu gaây nhieãu xem nhö khoâng coù taùc duïng . Choáng nghe troäm toát vì khoâng theå thu ñöôïc tín hieäu neáu khoâng bieát maõ cuûa noù. Maùy thu chæ laøm vieäc vôùi tín hieäu maõ daønh cho noù chöù khoâng thu ñöôïc tín hieäu daønh cho maùy thu khaùc . Vì coâng suaát tín hieäu bò traûi moûng vaø daøn ñeàu trong moät vuøng taàn soá naøo ñoù neân baûn thaân söï toàn taïi cuûa tín hieäu cuõng khoù bieát ñöôïc. Nhôø vaäy neáu khoâng bieát maõ söû duïng thì khoâng theå can thieäp ñeán tín hieäu. Cho duø coù phaùt hieän ñöôïc söï toàn taïi cuûa tín hieäu thì cuõng khoù tìm ra nôi xuaát phaùt cuûa tín hieäu . Ñaûm baûo tính xaùc thöïc cuûa thoâng tin . Maät ñoä phoå giaûm cho pheùp taêng naêng löôïng treân moät bit döõ lieäu cuõng nhö tæ soá tín hieäu treân nhieãu maø khoâng laøm aûnh höôûng ñeán caùc keânh thoâng tin khaùc Caùc hieän töôïng xaáu do moâi tröôøng lan truyeàn gaây ra nhö hieän töôïng Fading treã v.v Coù theå ñöôïc buø ñaép bôûi söï dö thöøa cuûa tín hieäu phaùt ñi. Neáu ta nghieân cöùu tröôùc ñaëc ñieåm cuûa moâi tröôøng thì coù theå löïa choïn ñöôïc maõ toái öu . Coù theå ñöôïc söû duïng cho thoâng tin veä tinh ñöôïc caáp pheùp cho CDMA Ñöôïc pheùp hoaït ñoäng khoâng caàn giaáy pheùp ôû ba lónh vöïc : coâng nghieäp, khoa hoïc vaø y teá vôùi coâng suaát ñeán 1W ôû caùc baêng taàn sau : 902 – 928MHz , 2,4 – 2,4835GHz vaø 5,725 – 5,85GHz (theo tieâu chuaån cuûa FCC) . Traûi phoå soùng mang ñöôïc phaân loaïi theo toác ñoä truyeàn daãn soá lieäu. Coù hai loaïi thoâng tin traûi phoå cô baûn laø : heä thoáng traûi phoå tröïc tieáp (DS) vaø heä thoáng traûi phoå dòch taàn (FH) Coù ñaëc ñieåm laø truyeàn thoâng tin treân moät baêng thoâng lôùn hôn nhieàu caùc baêng thoâng duøng trong heä thoáng voâ tuyeán baêng heïp. Maõ hoùa ñöôøng truyeàn baèng caùc chuoãi giaû ngaãu nhieân ôû maùy phaùt vaø maùy thu. Maõ hoùa trong heä thoáng dòch taàn taïo ra chuoãi maõ hoùa. Trong heä thoáng tröïc tieáp taïo ra nhieãu ngaãu nhieân toác ñoä cao. Ngoaøi ra coøn coù heä thoáng traûi phoå dòch thôøi gian (TH) vaø caùc heä thoáng lai (Hybrid) . Caùc kyõ thuaät traûi phoå giaûi quyeát ñöôïc raát nhieàu vaán ñeà trong thoâng tin nhö khaû naêng can nhieãu, gheùp keânh phaân chia maõ cho caùc öùng duïng ña truy caäp phaân chia theo maõ (CDMA) v.v. Söï naâng cao chaát löôïng nhôø söû duïng caùc kyõ thuaät traûi phoå ñöôïc ñaëc tröng baèng ñoä lôïi xöû lyù cuûa heä thoáng traûi phoå. Ñoä lôïi xöû lyù laø ñoä khaùc bieät veà chaát löôïng cuûa heä thoáng duøng kyõ thuaät traûi phoå so vôùi heä thoáng khoâng duøng kyõ thuaät traûi phoå trong khi caùc ñieàu kieän khaùc ñeàu gioáng nhau. Ñoä lôïi xöû lyù xaáp xæ baèng tæ leä baêng thoâng traûi phoå so vôùi toác ñoä thoâng tin (thoâng thöôøng laø lôùn) . Sau ñaây laø sô ñoà khoái toång quan caùc chöùc naêng cuûa moät heä thoáng thoâng tin di ñoäng soá traûi phoå SS. Nguoàn tín hieäu ñöa vaøo maùy phaùt coù theå laø soá (maùy tính) iD hoaëc töông töï (thoaïi) iA . Neáu tín hieäu nguoàn laø thoaïi thì ñaàu tieân seõ ñöôïc soá hoùa bôûi moät soá boä chuyeån ñoåi A/D nhö boä ñieàu cheá xung maõ (PCM) hay boä maõ hoùa ñieàu cheá (DM) . . . Boä neùn tín hieäu seõ loaïi tröø hoaëc giaûm bôùt thoâng tin thöøa trong tín hieäu soá naøy. Sau ñoù boä maõ hoùa söûa loãi seõ gaùn vaøo tín hieäu nhöõng chuoãi maõ ñeå doø tìm vaø hieäu chænh loãi gaây ra bôûi keânh truyeàn RF . Phoå tín hieäu nhaän ñöôïc seõ ñöôïc traûi ra treân moät baêng roäng mong muoán goïi laø traûi phoå. Tieáp theo ñeán boä ñieàu cheá, phoå seõ ñöôïc dòch ñeán moät daûi taàn quy ñònh ñeå truyeàn ñi. Tín hieäu ñaõ ñieàu cheá seõ ñöôïc khueách ñaïi qua boä khueách ñaïi coâng suaát vaø ñöôïc göûi ñeán keânh truyeàn daãn, coù theå laø maët ñaát hoaëc veä tinh. Keânh truyeàn daãn seõ sinh ra moät soá suy giaûm tín hieäu nhö nhieãu, giao thoa hoaëc söï suy yeáu cuûa coâng suaát tín hieäu ÔÛ maùy thu tín hieäu thu ñöôïc ñöôïc taùi taïo laïi tín hieäu ban ñaàu baèng caùch laøm ngöôïc quy trình cuûa maùy phaùt. Tín hieäu nhaän ñöôïc seõ ñöôïc giaûi ñieàu cheá, neùn phoå laïi, giaûi maõ söûa loãi vaø giaûi neùn ra ñeå thu ñöôïc tín hieäu soá. Neáu nguoàn laø thoaïi thì tín hieäu soá naøy seõ ñöôïc chuyeån sang töông töï baèng boä chuyeån ñoåi D/A . Caàn chuù yù laø boä neùn / giaûi neùn tín hieäu vaø boä maõ hoùa / giaûi maõ söûa loãi laø khoâng baét buoäc phaûi coù, chuùng chæ laøm nhieäm vuï taêng theâm chaát löôïng cuûa heä thoáng. Ngoaøi ra, vò trí cuûa khoái traûi phoå vaø ñieàu cheá coù theå thay ñoåi laãn nhau, hai chöùc naêng naøy thöôøng ñöôïc hôïp nhaát vaø thöïc thi nhö moät khoái rieâng . Keânh truyeàn RF Giao thoa Nhieãu Neùn Maõ hoùa Thu – Phaùt Veä tinh Down UP Keânh truyeàn RF Giao thoa Nhieãu Keânh truyeàn RF Giao thoa Nhieãu Satellite Channel Traûi Phoå Chuoãi PN neùn phoå Neùn Phoå Ñoàng boä chuoãi PN Soùng mang Boä giaûi ñieàu cheá KÑ coâng suaát Soùng mang Chuoãi PN traûi phoå Boä ñieàu cheá KÑ coâng suaát A/D Giaûi neùn Giaûi maõ D/A KÑ KÑ KÑ KÑ OA OD ID IA Maùy Phaùt Maùy Thu Terrestrial Channel II . MOÄT SOÁ CHUOÃI TRAÛI PHOÅ 1 . Maõ traûi phoå PN : Maõ traûi phoå laø maõ tín hieäu giaû ngaãu nhieân (giaû taïp aâm traéng) ñöôïc taïo ra ñoàng boä ñeå traûi phoå thoâng tin truyeàn ñi ôû maùy phaùt vaø neùn phoå töông öùng ôû maùy thu ñoái vôùi phoå döõ lieäu ñöôïc truyeàn . Maõ traûi phoå coøn ñöôïc duøng ñeå phaân bieät caùc thueâ bao khaùc nhau khi hoï coù cuøng giaûi thoâng truyeàn daãn trong cô cheá ña truy caäp phaân chia theo maõ CDMA . Maõ PN coù 3 ñaëc tính : Tæ leä caùc taàn soá 0 vaø 1 laø moãi 1/2 . Ñoái vôùi caùc soá 0 hoaëc 1 thì 1/2 cuûa chuoãi daøi laø chieàu daøi , 1/4 laø chieàu daøi 2 , …. v v . Neáu moät daõy PN ñöôïc dòch bôûi baát kyø caùc thaønh phaàn soá löôïng soá döông vaø aâm baèng nhau töông öùng vôùi daõy tröôùc Haøm töï töông quan : (2.7) Haøm töï töông quan bieåu thò söï gioáng nhau giöõa tín hieäu f(t) vôùi baûn sao cuûa noù bò treã t . Haøm töông quan cheùo : (2.8) Caùc daõy PN thöôøng duøng nhaát laø: daõy ñoä daøi cöïc ñaïi (daõy m) daõy Gold , daõy Wash . 2. Chuoãi m . Hình 2.7 laø sô ñoà maïch phaùt daõy m . Trong sô ñoà naøy coù N flip-flop D ñöôïc maéc thaønh boä ghi dòch , maïch hoài tieáp goàm caùc coång XOR vaø caùc khoùa gi . Söï löïa choïn giaù trò N vaø traïng thaùi noái thoâng hay laø hôû maïch cuûa gi laøm thay ñoåi chieàu daøi vaø ñaëc tính PN cuûa maõ ñöôïc taïo ra. Trong soá ñoù, daõy coù chieàu daøi cöïc ñaïi laø 0 b(D) 1 g0 1 1 g1 g1 g1 L = 2N – 1 (L laø soá chip vaø N laø soá flip-flop) . Hình 2.7 : Boä ghi dòch hoài tieáp tuyeán tính phaùt ra daõy m Soá flip-flop N Chieàu daøi daõy L = 2N - 1 Soá daõy m S£(1-1)/N Haøm D0 cuûa daõy m 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 7 15 31 63 127 255 511 1023 2047 4095 8191 16383 32767 2 2 6 6 18 16 48 60 176 144 630 756 1800 Q1Å Q2 Q2Å Q3 Q3Å Q4 Q4Å Q5 Q5Å Q6 Q1Å Q2 Å Q3 Å Q7 Q4Å Q8 Q6Å Q9 Q8Å Q10 Q1Å Q9 Å Q10 Å Q11 Q0Å Q10 Å Q11 Å Q12 Q1Å Q11Å Q12 Å Q13 Q13Å Q14 Hình 2.8 : Baûng giôùi thieäu soá lieäu veà maïch hình 2.7 Döôùi ñaây laø moät soá ñaëc tröng cuûa maõ traûi phoå daõy m : Tính caân ñoái : daõy m coù 2N-1 -1 soá 0 vaø 2N-1 soá 1 trong chu kyø L . Tính dòch vaø coäng : Neáu coäng modulo 2 daõy m vôùi m taïo ra do chính noù dòch ñi, thì ñöôïc moät daõy m dòch ñi so vôùi 2 daõy ñöôïc coäng . Tính töï töông quan chu kyø : neáu ta thay logic 0 cuûa daõy m baèng +1 vaø thay logic 1 cuûa daõy baèng -1 , thì haøm töï töông quan chu kyø laø : q (t) = 2N-1 t = 0 -1 t # 0 Tính chaïy: moät böôùc chaïy laø daõy caùc bit lieân tieáp coù cuøng möùc logic , ñoä daøi cuûa böôùc chaïy laø soá bit trong böôùc chaïy ñoù. Trong moät chu kyø cuûa daûi m coù 1/21 soá böôùc chaïy coù ñoä daøi baèng 1 , 1/22 soá böôùc chaïy coù ñoä daøi baèng 2 vaø 1/23 soá böôùc chaïy coù ñoä daøi baèng 3 , vv .. Phoå coâng suaát cuûa daõy m : Phoå coâng suaát cuûa soùng c(t) traûi phoå thöôøng ñöôïc phaân tích trong caùc cheá ñoä laøm vieäc cuûa heä thoáng traûi phoå. Phoå coâng suaát cuûa c(t) laø pheùp bieán ñoåi Fourier cuûa haøm töông quan Rc(t) . NTc Tc t Rc(t) 1.0 1/N Hình 2.9 : Haøm töï töông quan cuûa chuoãi m Rc = (1 - t/Tc) – 1/N (t/Tc) 0 £ t £ Tc (2.9) Söï bieán ñoåi Fourier cuûa haøm treân ta ñöôïc haøm phoå coâng suaát sau : Vôùi Pm – [(N + 1)/ N2]* sinc2 , fo = 1/NTc (2.10) Phoå coâng suaát cuûa chuoãi m ñöôïc chæ ra ôû hình 2.10 . 1/NTc Sc(f) (N + 1/N2 ) sin2 (fTc) 1/NTc 2/NTc -1/NTc -2/NTc Hình 2.10 : Phoå coâng suaát cuûa chuoãi m 3. Chuoãi Gold . Daõy Gold laø maõ traûi phoå duøng cho CDMA , haøm töông quan cheùo giöõa hai daõy Gold baát kyø khaù nhoû, haøm töông quan cheùo laáy 1 trong 3 giaù trò sau : q (t) = (1/L)r(N) -1/L (1/L)[r(N) - 2] Vôùi t(n) = 1 + 2 (N+1)/2 N leû 1 + 2 (N+2)/2 N chaún (2.11) Moät loaïi chuoãi tuaàn hoaøn quan troïng cung caáp nhöõng taäp chuoãi lôùn hôn vôùi nhöõng haøm töông quan cheùo tuaàn hoaøn toát hôn laø loaïi chuoãi Gold. Moät taäp hôïp chuoãi Gold coù chu kyø N = 2n – 1 goàm coù N + 2 chuoãi vaø coù qc = qa = t (n) . Moät taäp hôïp chuoãi Gold nhö vaäy coù theå ñöôïc xaây döïng töø nhöõng chuoãi m ñöôïc löïa choïn rieâng bieät . Toùm laïi, ta coù moät taäp hôïp chuoãi Gold khi {u,v} laø baát kyø moät caëp chuoãi m mong muoán naøo. Vaán ñeà ñöôïc toùm taét trong ñònh lyù : Ñònh lyù : goïi u, v laø moät caëp chuoãi m mong muoán coù chu kyø N = 2n – 1 laàn löôït ñöôïc taïo ra bôûi ña thöùc nhò phaân h(x) vaø h^(x) . Ñoái vôùi caùc chuoãi y , z thuoäc G(u , v) thuoäc {-1 , -t(n) , t(n) - 2} vôùi moïi soá nguyeân 1 vaø q y(l) thuoäc {-1 , -t(n) , t(n) - 2} vôùi moïi n khaùc 0 mod N . Moãi chuoåi trong taäp G(u , v) coù theå ñöôïc taïo ra töø ña thöùc f(x) = h(x) . h^(x) . Ghi chuù raèng caùc chuoåi coù chieàu daøi khoâng cöïc ñaïi cuûa G(u , v) cuõng coù theå ñöôïc taïo ra baèng caùch coäng töông öùng (soá haïng coäng soá haïng , modulo 2) caùc thaønh phaàn ngoõ ra cuûa boä thanh ghi dòch töông öùng vôùi caùc ña thöùc h(x) vaø h^(x) . Chuoãi coù chieàu daøi cöïc ñaïi thuoäc G(u , v) laø caùc chuoãi ôû ngoõ ra cuûa rieâng moät trong 2 boä thanh ghi dòch ñoù . III . HEÄ THOÁNG TRAÛI PHOÅ TRÖÏC TIEÁP (DS) 1 . Ñaëc tính cuûa tín hieäu DS . Trong heä thoáng traûi phoå tröïc tieáp, tín hieäu thoâng tin toác ñoä bit thaáp ñöôïc theâm vaøo thaønh tín hieäu gioáng nhö nhieãu giaû ngaãu nhieân toác ñoä bit cao. Tín hieäu giaû ngaãu nhieân naøy ñeàu ñuôïc maùy phaùt vaø maùy thu nhaän bieát. Tín hieäu nhaän ñöôïc coù caû tín hieäu thoâng tin coù ích ban ñaàu vaø caùc tín hieäu mang thoâng tin khoâng coù nhö nhieãu. Maùy thu seõ loaïi boû caùc tín hieäu giaû ngaãu nhieân vaø giöõ laïi tín hieäu thoâng tin. Nhö vaäy, ta coù theå thöïc hieän nhieàu cuoäc goïi song song, caùc cuoäc goïi naøy coù theå phaân bieät vôùi nhau baèng caùc tín hieäu giaû ngaãu nhieân khaùc nhau . Trong heä thoáng traûi phoå tröïc tieáp thì thoâng tin ôû caùc maùy di ñoäng coù theå xaûy ra ôû cuøng taàn soá vaø ôû cuøng thôøi gian. Moät trong caùc ñaëc ñieåm quan troïng veà chaát löôïng heä thoáng traûi phoå laø ñoä lôïi xöû lyù. Trong heä traûi phoå tröïc tieáp thì ñoä lôïi xöû lyù laø tæ soá giöõa toác ñoä bit cuûa tín hieäu ñöôïc phaùt vaø toác ñoä bit cuûa tín hieäu thoâng tin . Daïng ñôn giaûn nhaát cuûa heä thoáng traûi phoå tröïc tieáp laø söû duïng ñieàu cheá dòch pha nhò phaân BPSK. Trong phöông phaùp naøy thì soùng mang bò thay ñoåi pha moät caùch töùc thôøi trong khoaûng 1800 . Coù theå bieåu dieãn toaùn hoïc quaù trình naøy nhö pheùp nhaân soùng mang vôùi haøm c(t) , haøm naøy nhaän giaù trò ± 1 . Xeùt tín hieäu soùng mang : S(t) = Acosw0t (2.12) Vôùi A : Bieân ñoä soùng mang . w0 : Taàn soá soùng mang goác . Goïi Arms laø bieân ñoä hieäu duïng cuûa soùng mang , ta coù : Giaû söû P laø coâng suaát cuûa soùng mang do P = A2rms neân Vaäy Ta coù bieåu thöùc soùng mang ñaõ ñöôïc ñieàu cheá bôûi soá lieäu qua ñieàu cheá dòch pha nhò phaân PSK : (2.13) Vôùi qd(t) : pha cuûa soùng mang bò ñieàu cheá bôûi soá lieäu . Ts : ñoä roäng 1 chip cuûa soá lieäu d(t) . Tín hieäu Sd(t) naøy chieám ñoä roäng baêng taàn töø 1/2 ñeán 2 laàn toác ñoä soá lieäu tröôùc ñoù vaø phuï thuoäc vaøo caùc ñaëc ñieåm cuûa vieäc ñieàu cheá . Maõ traûi phoå C(t) söû duïng ñieàu cheá BPSK coù daïng tín hieäu xung NRZ chæ nhaän caùc giaù trò ±1 vaø toác ñoä doøng gaáp n laàn toác ñoä döõ lieäu d(t) . Vieäc ñieàu khieån BPSK ñöôïc thöïc hieän baèng pheùp nhaân ñôn giaûn giöõa soùng mang ñaõ ñöôïc ñieàu cheá Sd(t) vôùi haøm maõ C(t) . Tín hieäu ñöôïc phaùt ñi S(t) coù daïng nhö sau : (2.14) Pha cuûa tín hieäu phaùt ñi phuï thuoäc vaøo 2 thaønh phaàn : qc(t) : phuï thuoäc vaøo maõ traûi phoå C(t) . qd(t) : phuï thuoâc vaøo doøng soá lieäu d(t) . Noù töông töï nhö maïch thoâng tin AM vaø FM coù soùng mang ñieàu cheá maõ. Thöïc teá thì khoâng ñieàu cheá soùng mang tröïc tieáp töø tín hieäu thoâng tin baêng goác maø ñöa ra thuû tuïc ñieàu cheá nhôø boä ñeám vaø boä tích luõy bôûi daõy maõ töùc thôøi. Soùng mang RF ñöôïc xem nhö laø chu kyø ñaõ ñöôïc ñieàu cheá ñeå ñieàu cheá maõ ñoái vôùi thuû tuïc ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá ñôn giaûn . Tín hieäu thu ñöôïc khueách ñaïi vaø nhaân vôùi maõ ñoàng boä lieân quan taïi ñaàu phaùt vaø ñaàu thu ñöôïc ñoàng boä thì soùng mang taùch pha laø lôùn hôn 1800 vaø soùng mang ñöôïc khoâi phuïc. Caùc soùng mang taàn heïp ñöôïc khoâi phuïc naøy ñi qua boä loïc baêng thoâng ñöôïc thieát keá sao cho chæ coù caùc soùng mang ñaõ ñieàu cheá baêng goác ñi qua. Caùc soùng mang giaû cuõng ñöôïc ñi qua cuøng moät thuû tuïc nhaân taàn soá nhôø hoaït ñoäng ôû phía thu maø taïi ñaây tín hieäu DS thu ñöôïc seõ chuyeån thaønh baêng taàn soùng mang ban ñaàu. Tín hieäu thu khoâng ñoàng boä vôùi taàn soá lieän quan vaø sau ñoù traûi ra . 2 . Heä thoáng traûi phoå tröïc tieáp DS/SS – BPSK . 2.1. Maùy phaùt DS/SS – BPSK : Sô ñoà khoái cuûa maùy phaùt traûi phoå tröïc tieáp BPSK (DS/SS – BPSK : Direct – Sequency Spectrum – Binary Phase Shifl Keying) ñöôïc moâ taû nhö sau : Thoâng tin caàn truyeàn b(t) c(t) (Tín hieäu PN) b(t) c(t) s(t) Modulator BPSK Hình 2.12 : Sô ñoà maùy phaùt DS - BPSK Asin (2pfct + q) (Soùng mang) DS/SS -- BPSK signal s(t) = Ab(t)c(t)sin (2pfct + q) ÔÛ ñaây, tín hieäu b(t) ñöôïc traûi ra vôùi vieäc nhaân vôùi tín hieäu giaû ngaãu nhieân PN c(t) , keát quaû ta ñöôïc thaønh phaàn b(t) c(t). Sau ñoù, keát quaû naøy ñöôïc ñieàu cheá soùng mang (söû duïng boä ñieàu cheá BPSK) , tín hieäu soùng mang ñöôïc ñieàu cheá coù daïng : Asin (2pfct + q). Neân tín hieäu ngoõ ra boä ñieàu cheá coù daïng : s(t) = Ab(t)c(t) sin (2pfct + q) . (2.15) A : bieân ñoä . fc : taàn soá soùng mang . q : pha soùng mang . Trong nhieàu öùng duïng, moät bit thoâng tin coù thôøi gian baèng vôùi 1 chu kyø cuûa tín hieäu giaû ngaãu nhieân PN, khi ñoù T = NTc . Sau ñaây ta xem xeùt ví duï hình 2.7 coù chu kyø N = 5 . Hình 2.13 : Quaù trình xöû lyù tín hieäu khi phaùt phaùt 2. Maùy thu DS/SS – BPSK : Sô ñoà khoái cuûa maùy thu nhö hình sau : Symbol timing Carrier recovery PN signal synchronizati Local PN signal Hình 2.14 : Sô ñoà maùy thu heä thoáng DS/SS -- BPSK s(t - t) = Ab (t - t) c (t - t) . sin (2pfct + q’) BPSK Demodulator b (t) sin (2pfct + q) Vaán ñeà chính ôû ñaây laø maùy thu tìm ra thoâng tin b(t) töø tín hieäu nhaän ñöôïc maø noù bao goàm tín hieäu ñöôïc phaùt vaø nhieãu. ÔÛ ñoù coù moät thôøi gian treã laø t trong quaù trình truyeàn tín hieäu , tín hieäu nhaän ñuôïc töø maùy phaùt laø : S(t - t) + n(t) = A b (t - t) c (t - t) . sin (2pfc(t - t) + q’)+ n(t) (2.16) n (t) : tín hieäu nhieãu . Muïc ñích cuûa maùy thu laø khoâi phuïc laïi tín hieäu b (t) maø khoâng bò nhieãu. Tín hieäu thu ñöôïc ñaàu tieân ñöôïc doàn phoå ñeå laøm giaûm ñoä roäng baêng taàn, keá ñoù noù ñöôïc giaûi ñieàu cheá ñeå ñaït ñöôïc tín hieäu coù baêng taàn cô baûn. Ñeå doàn phoå, tín hieäu nhaän ñöôïc, ñöôïc nhaân vôùi maõ PN laø c (t - t) ñöôïc phaùt ra ôû taïi maùy phaùt, tín hieäu sau khi ñöôïc nhaân laø : S (t) = A b (t - t). sin (2pfct + q’) (2.17) Ñeå ñieàu cheá, maùy thu bieát ñöôïc q’ vaø taàn soá caét fc baét ñaàu cho moãi bit. Boä ñieàu cheá BPSK bao goàm boä töông quan vaø thieát bò ngöôõng. Ñeå phaùt hieän bit döõ lieäu cuûa bit thöù nhaát, boä töông quan tính toaùn Zi : (2.18) Vôùi ti = iT + t laø baét ñaàu cho bit thöù i . Bôûi vì b(t - t) coù giaù trò 1 hoaëc -1 trong moãi bit thôøi haïn ñaàu tieân ôû ngoõ ra boä tích phaân T hoaëc -T . Thôøi haïn thöù hai ñoä cheânh leäch giöõa hai taàn soá laø zero. Vì theá, Zi coù keát quaû laø AT/2 hoaëc –AT/2 . Chuùng ñöôïc chuyeån qua thieát bò ngöôõng ñeå coù giaù trò nhò phaân 0 hoaëc 1 . Giaû söû raèng maùy thu bieát ñöôïc t , ti , q’ , fc . Taàn soá soùng mang fc thöôøng ñöôïc bieát ôû maùy thu, vì theá noù coù theå phaùt ra baèng vieäc söû duïng boä dao ñoäng noäi . Neáu coù moät soá söï khaùc nhau giöõa taàn soá cuûa dao ñoäng noäi vaø soùng mang thì moät taàn soá laân caän cuûa fc coù theå ñöôïc phaùt ra vaø taàn soá ñuùng coù theå ñöôïc baùm theo baèng vieäc söû duïng moät voøng laëp hoài tieáp. Maùy thu caàn phaûi thu ñöôïc nhöõng thoâng soá khaùc nhö t , ti ,q’ töø tín hieäu nhaän ñöôïc. Quaù trình ñeå ñaït ñöôïc t ñöôïc goïi laø söï ñoàng boä tín hieäu PN vaø thöôøng ñöôïc hình thaønh hai böôùc: baét ñoàng boä vaø baùm ñoàng boä . Quaù trình ñeå tìm ra ti goïi laø söï phuïc hoài soùng mang. Vieäc phuïc hoài soùng mang vaø thôøi gian thì caàn thieát trong baát kyø moät boä maùy thu truyeàn thoâng döõ lieäu naøo. Quaù trình nhaân S(t - t) vôùi tín hieäu PN ôû maùy thu coù daïng nhö hình(2.12) . Hình 2.15 : Quaù trình xöû lyù tín hieäu thu DS/SS - BPSK III.4 . Heä thoáng traûi phoå tröïc tieáp DS/SS – QPSK . Hinh 2 .15 : Quaù trình xöû lyù tín hieäu khi thu Ñieàu cheá Quadrature ñöôïc söû duïng trong caùc heä thoáng traûi phoå vì ñaõ chöùng toû ñöôïc hieäu quaû trong caùc öùng duïng taùch soùng xaùc suaát thaáp vaø ít nhaïy hôn ñoái vôùi moät soá loaïi Jamming. Beân caïnh ñoù, ñieàu cheá Quadrature cho pheùp ta tieát kieäm baêng thoâng. Chuùng coù theå duøng cuøng moät coâng suaát truyeàn coù xaùc suaát loãi bit nhö nhau nhöng chæ söû duïng moät nöûa baêng thoâng ñöôøng truyeàn. Ñoä hieäu quaû phoå laø moái quan taâm haøng ñaàu trong caùc öùng duïng voâ tuyeán di ñoäng cuûa heä thoáng traûi phoå . 4 . Heä thoáng traûi phoå tröïc tieáp DS/SS – BPSK . 4.1. Maùy phaùt DS/SS – QPSK . Sau ñaây laø sô ñoà maùy phaùt heä thoáng traûi phoå QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) Hình 2.16 : Sô ñoà maùy phaùt heä thoáng DS/SS -- QPSK b(t) PN generation 2 c2(t) b(t) c2(t) Shift 900 Asin (2pfct + q) Acos (2pfct + q) s2(t) Modulator (QPSK) Modulator (QPSK) b(t) c1(t) s1(t) s(t) c1(t) PN generation 1 Tín hieäu ngoõ vaøo b(t) ñöôïc chia thaønh 2 nhaùnh, tín hieäu ôû moãi nhaùnh ñöôïc nhaân vôùi hai chuoãi PN khaùc nhau, sau ñoù ñöôïc ñöa ñeán hai boä ñieàu cheá BPSK. Sau ñoù tín hieäu ôû ngoõ ra hai boä ñieàu cheá ñöôïc ñöa qua maïch coäng. Ta thu ñöôïc tín hieäu DS/SS – QPSK laø : S(t) = s1(t) + s2(t) = Ab(t)c1(t) sin (2pfct + q) + Ab(t)c2(t) cos (2pfct + q) = A sin [(2pfct + q) + g(t)] (2.19) Vôùi g(t) = tan g-1 p / 4 neáu c1(t)b(t) = 1 vaø c2(t)b(t) = 1 3p/4 neáu c1(t)b(t) = -1 vaø c2(t)b(t) = 1 5p/4 neáu c1(t)b(t) = -1 vaø c2(t)b(t) = -1 7p/4 neáu c1(t)b(t) = 1 vaø c2(t)b(t) = -1 = 4.2. Maùy thu DS/SS – QPSK . Hình 2.17 : Sô ñoà maùy thu heä thoáng DS/SS - QPSK Sin (2pfct + q) c1 (t - t) s(t - t) c2 (t - t) w2(t) w1(t) u2(t) u1(t) Cos (2pfct + q) + - u(t) Zi Tín hieäu nhaän ñöôïc bò treã moät khoaûng thôøi gian t so vôùi maùy phaùt , neân ta coù: S(t - t) laø : S(t - t) = A b (t - t) c1 (t - t) Sin (2pfct + q’) + A b (t - t) c2 (t - t) cos (2pfct + q’) (2.20) ÔÛ ñaây : q’ = q - 2pfct Ta coù tín hieäu tröôùc boä coäng laø : u1(t) = A b (t - t). Sin2 (2pfct + q’) + A b (t - t). c1 (t - t). c2 (t - t). Sin (2pfct + q’) cos (2pfct + q’) = A b (t - t)1/2[1- cos (4pfct + 2q’)]+ A b (t - t) c1 (t - t). c2 (t - t)1/2 sin(4pfct + 2q’) (2.21) Töông töï ta cuõng coù u2(t) : u2(t) = A b (t - t) c1 (t - t). c2 (t - t)1/2 sin(4pfct + 2q’) + A b (t - t)1/2[1+ cos (4pfct + 2q’)] (2.22) IV : HEÄ THOÁNG TRAÛI PHOÅ DÒCH TAÀN (FH) . Ta ñònh nghóa caùc kyù hieäu : Th cho thôøi gian cuûa moät ñoaïn dòch taàn vaø T cho thôøi gian cuûa moät bit soá lieäu ôû phaàn tröôùc. Ñieàu cheá FSK thöôøng ñöôïc söû duïng cho heä thoáng FH/SS. Do vieäc thay ñoåi taàn soá soùng mang neân giaûi ñieàu cheá nhaát quaùn khoâng phuø hôïp, vì theá ñieàu cheá khoâng nhaát quaùn thöôøng ñuôïc söû duïng . Nguyeân taéc cô baûn cuûa caùc heä thoáng dòch taàn laø phaân baûn tin thaønh nhieàu khoái coù kích thöôùc coá ñònh vaø phaùt moãi khoái ôû taàn soá khaùc nhau. Chuoãi dòch taàn phaûi ñöôïc bieát tröôùc khi truyeàn baûn tin ôû caû maùy phaùt vaø maùy thu. Maùy phaùt seõ phaùt moät khoái tin ôû moät taàn soá rieâng, dòch tôùi moät taàn khaùc, phaùt khoái tin keá tieáp vaø cöù tieáp tuïc nhö theá. Khi nhaän ñöôïc khoái tin tieáp theo. Quaù trình thay ñoåi taàn soá cho moãi khoái tin naøy lieân tuïc cho ñeán khi keát thuùc baûn tin. Moãi maùy phaùt seõ coù chuoãi dòch taàn khaùc nhau ñeå khoâng laøm nhieãu tôùi nhöõng ngöôøi söû duïng khaùc duøng trong cuøng chuoãi. Ñeå giaûm hôn nöõa khaû naêng naøy, chuoãi dòch laø chuoãi ngaãu nhieân khoâng coù söï töông quan giöõa caùc taàn soá. Hieäu quaû cuûa heä thoáng taêng leân khi kích thöôùc khoái tin giaûm xuoáng vaø soá löôïng taàn soá trong chuoãi dòch taêng leân . 1 . Ñaëc tính cuûa tín hieäu dòch taàn : Heä thoáng FM cô baûn goàm boä taïo maõ vaø boä toå hôïp taàn soá sao cho coù theå ñaùp öùng ñöôïc cho ñaàu ra maõ hoùa cuûa boä taïo maõ. Daïng cuûa boä toå hôïp taàn soá coù caùc ñaùp öùng nhanh ñöôïc duøng heä thoáng traûi phoå . Tín hieäu FH thu ñöôïc keát hôïp vôùi tín hieäu gioáng nhö tín hieäu ñöôïc taïo ra taïi choå vaø ñöôïc quy ñònh bôûi moät ñoä leäch taàn : FIF = [f1+f2 , .... + fn ] * [f1+fIF+f2+fIF , ……… , fm+fIF ] (2.23) Ñöôïc taïo ra tröôùc traïng thaùi ñoàng boä bôûi maõ coá ñònh cuûa maùy phaùt vaø maùy thu . Neáu tín hieäu khoâng truøng khôùp vôùi tín hieäu ñöôïc taïo ra taïi choå nhö trong heä thoáng DS thì tín hieäu taïo ra taïi choå vaø ñoä roäng baêng khoâng caàn thieát sau khi nhaân taàn seõ ñöôïc chuyeån ñoåi thaønh tín hieäu ñuùng vôùi tín hieäu taïi choå, thöïc hieän ñöôïc ñieàu naøy nhôø vieäc cuøng thay ñoåi giöõa tín hieäu taïo ra taïi choå vôùi tín hieäu khoâng mong muoán . Tín hieäu khoâng ñoàng boä vôùi tín hieäu taïo ra taïi choå coù ñoä roäng baêng gaáp ñoâi taïi taàn soá trung taâm. Toaøn boä coâng suaát tín hieäu khoâng mong muoán ngoaøi baêng ñöôïc xoùa khoûi tín hieäu taàn soá trung taâm nhôø boä töông quan . Ñoä lôïi xöû lyù cuûa heä thoáng FH cuûa keânh beân caïnh laø : Gp = (BWRF) / Rinf0 (2.24) Töông töï nhö heä thoáng DS , neùu khoâng coù keânh beân caïnh thì : G = Toång söï löïa choïn taàn soá coù theå baèng N . 2 . Toác ñoä dòch taàn : Caùc tham soá duøng ñeå xaùc ñònh toác ñoä dòch chuyeån taàn soá toái thieåu trong heä thoáng FH : Loaïi thoâng tin truyeàn ñi vaø toác ñoä truyeàn daãn thoâng tin . Toång soá ñoä dö ñöôïc aùp duïng . Khoaûng caùch tôùi nguoàn giao thoa gaàn nhaát . Vieäc truyeàn tin qua heä thoáng FH coù theå söû duïng caùc phöông phaùp khaùc nhau trong caùc heä thoáng khaùc nhau. Daïng tín hieäu soá ñöôïc duøng (thaäm chí vôùi caùc thoâng tin bình thöôøng) laø caùc tín hieäu analog hoaëc soá lieäu ñöôïc maõ hoùa. Heä thoáng FH cung caáp moät soá löôïng lôùn caùc taàn soá vaø soá löôïng yeâu caàu phuï thuoäc vaøo toác ñoä loãi cuûa heä thoáng. Toác ñoä loãi mong muoán ñoái vôùi heä thoáng FH ñôn giaûn khoâng truyeàn ñoä dö soá lieäu laø J/N . J : bieåu thò coâng suaát giao thoa (baèng hoaëc lôùn hôn coâng suaát tín hieäu) . N : toång caùc taàn soá coù theå trong heä thoáng (vì heä thoáng FH nhò phaân ñôn giaûn voán coù toác ñoä loãi cao khi giao thoa nhoû neân yeâu caàu phaûi coù heä thoáng truyeàn daãn khaùc ) Toác ñoä loãi cuûa heä thoáng FH coù ñoä dö nhò phaân FSK coù theå ñöôïc trieån khai thaønh coâng thöùc nhò phaân sau : (2.25) P : xaùc suaát loãi trong moät laàn thöïc hieän baêng JN . J : toång caùc keânh meùo do giaùn ñoaïn . N : toång caùc keânh trong FH . q : xaùc suaát khoâng loãi trong moät laàn thöïc hieän baèng 1-p . c : toång soá chip . r : toång soá bit loãi yeâu caàu ñeå xaùc ñònh loãi bit . Toác ñoä loãi seõ toát hôn so vôùi heä thoáng ñôn giaûn 1 chip/bit, khaû naêng taêng ñoä dö ñeå giaûm toác ñoä loãi bit phuï thuoäc vaøo caùc tham soá heä thoáng. Toác ñoä loãi bit giaûm khi nhieàu chip ñöôïc truyeàn ñi treân moät bit. Toác ñoä dòch taàn yeâu caàu tæ leä vôùi ñoä roäng baêng thoâng RF. Neáu ñoä roäng baêng xaùc ñònh hoaëc töông quan cuûa boä toång hôïp taàn soá cho tröôùc thì trade-off giöõa söï taêng toång soá chip/bit vaø giaûm khaû naêng aán ñònh taàn soá seõ ñöôïc xaùc ñònh . Moät vaán ñeà caàn xeùt trong toác ñoä chip laø caùc aûnh höôûng ñoái vôùi tín hieäu khaùc pha ôû cuøng moät taàn soá. Nhöõng tín hieäu naøy ñöôïc taïo ra do giao thoa ña ñöôøng hay giao thoa döï kieán. Haàu heát caùc tröôøng hôïp thì tín hieäu ña ñöôøng thu ñöôïc taïi ñaàu thu khoâng ñöôïc söû duïng moät caùch lieän tuïc (vì quaù nhoû so vôùi yeâu caàu). Nhöng neáu tín hieäu thu ñöôïc töø boä phaùt taàn soá do soùng giao thoa ñöôïc khueách ñaïi vaø ñieàu cheá cuøng vôùi taïp aâm, noù coù coâng suaát truyeàn daãn töông ñöông vôùi tín hieäu goác vaø aûnh höôûng giao thoa seõ taêng leân. Ñeå khaéc phuïc thì FH phaûi coù moät toác ñoä dòch taàn sao cho coù theå chuyeån ñoåi thaønh taàn soá khaùc trong thôøi gian ñaùp öùng cuûa thieát bò ño giao thoa vaø toác ñoä leäch taàn yeâu caàu phaûi lôùn hôn (Tr - Td)-1 . Vôùi Tr : thôøi gian ñi töø boä phaùt FH tôùi boä phaùt döï kieán qua maùy ño giao thoa Td: thôøi gian treã theo ñöôøng thaúng . 3 . Heä thoáng traûi phoå dòch taàn nhanh (FH/SS) . ÔÛ moät heä thoáng FH/SS nhanh ít nhaát phaûi coù moät laàn nhaûy taàn ôû moät bit soá lieäu nghóa laø T/ Th ³ 1 . Trong khoaûng thôøi gian Th giaây cuûa moät laàn nhaûy taàn moät trong J taàn soá { f0 , f0 + Df , f0 +2Df , ……………….. , f0 + (J - 1) . Df } ñöôïc phaùt. Cöù Th giaây taàn soá phaùt thay ñoåi. ÔÛ ñaây Df laø khoaûng caùch giöõa caùc taàn soá laân caän. Toác ñoä nhaûy laø haøm sin coù taàn soá f0 + iDf , do ñoä roäng coù giôùi haïn (Th giaây) , phoå cuûa noù laø 2/Th (tröôøng hôïp nhoû nhaát) . Khoaûng caùch Df thöôøng ñöôïc choïn baèng n/ Th . Lyù do choïn nhö vaäy laø : cos (2pfct + q) , cos (2p (f0 + Df) + q1) , . . . ,cos (2p (f1 + ( J – 1 ) Df) + q1 ) laø tröïc giao treân moãi laàn dòch taàn . Trong ñoù Df = 1/Th . ÔÛ caùc heä thoáng khoâng nhaát quaùn söû duïng caùc haøm tröïc giao cho hieäu quaû hôn . A . Maùy phaùt . Sô ñoà khoái cuûa moät maùy phaùt heä thoáng traûi phoå dòch taàn ñuôïc moâ taû nhö hình sau : Frequency synthesizer PN sequency generator J bit . . . . . . . . Frequency synthesizer FSK Modulation Frequency Multiplier b(t) X(t) Y(t) Hình 2.18 : Sô ñoà khoái heä thoáng maùy phaùt FH/SS nhanh Tín hieäu b(t) ñuôïc ñieàu cheá FSK sau ñoù ñöôïc ñöa qua troän vôùi Y(t) töø boä toång hôïp taàn soá (frequency synthesizer). Tín hieäu sau khi nhaän ñöôïc ñöôïc ñöa qua boä nhaân taàn roài ñöa qua boä loïc qua daõy roäng roài truyeàn ñi. Tín hieäu Y(t) thay ñoåi sau moãi thôøi gian Th vaø tuøy thuoäc vaøo soá bit J ñöôïc duøng cuûa maùy phaùt chuoãi PN . Ta coù ñöôïc 2J taàn soá khaùc nhau ñöôïc taïo töø boä toång hôïp taàn soá . ÔÛ ñaây ta coù boä nhaân taàn söû duïng nhaèm muïc ñích laø ñeå traûi ra xa hôn baêng taàn cuûa tín hieäu traûi phoå dòch taàn (FH/SS). Neáu b laø heä soá nhaân taàn thì tín hieäu sau khi qua boä nhaân taàn seõ laøm gia taêng taàn soá vaø pha leân b laàn. Khi ñoù baêng taàn cuûa tín hieäu FH/SS cuõng taêng leân b laàn . B . Maùy thu . Sô ñoà khoái sau ñaây laø maùy thu heä thoáng FH/SS nhanh, tín hieäu ôû ngoõ vaøo ñaàu tieân ñöôïc loïc bôûi boä loïc qua daõy roäng. Sau ñoù tín hieäu ñöôïc nhaân vôùi Y(t) töø boä toång hôïp taàn soá. Maùy thu coøn laø quaù trình khoâi phuïc laïi thôøi gian kyù töï vaø quaù trình ñoàng boä PN vôùi beân maùy phaùt. ÔÛ ñaây maùy thu khoâng caàn khoâi phuïc laïi soùng mang bôûi vì noù söû duïng boä giaûi ñieàu cheá khoâng keát hôïp. Lyù do söû duïng boä giaûi ñieàu cheá khoâng keát hôïp laø ôû moät toác ñoä dòch taàn cao raát khoù cho maùy thu baùm ñöôïc pha soùng mang thay ñoåi ôû moãi laàn dòch. Maùy phaùt chuoãi PN phaùt moät chuoãi PN trong söï ñoàng boä vôùi tín hieäu vaøo Tín hieäu S(t) sau khi nhaân vôùi Y(t) ñöôïc ñöa qua boä loïc qua daõy heïp (Narrow band BPF) roài ñöa tieáp qua boä loïc giaûi ñieàu cheá FSK Wideband BPF Narrowband BPF Frequency synthesizer w(t) PN sequency synchoronization Symbol timing recovery Local PN sequency generator Noncoherent FSK demodulator J bit . . . . . . . . Hình 2.19 : Sô ñoà khoái heä thoáng maùy thu FH/SS nhanh Boä giaûi ñieàu cheá phaùt hieän taàn soá ñöôïc chöùa trong moãi thôøi gian T vaø taïo neân moät boä ngoõ ra nhò phaân laø 0 hay 1 . V. HEÄ THOÁNG TRAÛI PHOÅ DÒCH THÔØI GIAN (TH/SS : Time – Hopping Spread - spectrum) Taïo maõ Thoâng tin ñaàu vaøo Boä phaùt xung ñaõ ñieàu cheá Coång 1 Taïo maõ Coång 0 Taùch xung Quyeát ñònh Taùch xung Thoâng tin ñaàu ra Hình 2.20 : Sô ñoà khoái heä thoáng TH Dòch thôøi gian töông töï nhö ñieàu cheá xung töùc laø daõy maõ ñoùng/môû boä phaùt ñöôïc chuyeån ñoåi thaønh daïng tín hieäu ngaãu nhieân theo maõ vaø ñaït 50% yeáu toá taùc ñoäng truyeàn daãn trung bình. Coù söï khaùc nhau nhoû so vôùi heä thoáng FH ñôn giaûn laø trong khi taàn soá truyeàn daãn bieán ñoåi theo moãi thôøi gian chip maõ trong heä thoáng FH thì söï dòch chuyeån taàn soá chæ xaûy ra trong traïng thaùi dòch chuyeån daõy maõ cuûa heä thoáng thôøi gian . Heä thoáng TH coù theå laøm giaûm giao dieän giöõa caùc heä thoáng trong heä thoáng gheùp keânh theo thôøi gian. Vì muïc ñích naøy maø söï chính xaùc thôøi gian ñöôïc yeâu caàu trong heä thoáng nhaèm toái thieåu hoùa ñoä dö giöõa caùc maùy phaùt. Do heä thoáng thôøi gian coù theå bò aûnh höôûng deã daøng bôûi giao thoa neân caàn söû duïng heä thoáng toå hôïp vôùi FH ñeå loaïi tröø giao thoa coù khaû naêng gaây neân suy giaûm lôùn ñoái vôùi taàn soá ñôn . Trong heä thoáng traûi phoå nhaûy thôøi gian. Döõ lieäu ñuôïc truyeàn trong nhöõng cuïm (burst). Moãi cuïm bao goàm K bit döõ lieäu vaø thôøi gian trong moãi cuïm truyeàn ñi ñöôïc quyeát ñònh bôûi chuoãi PN . VI . HEÄ THOÁNG LAI (Hybrid) . Ngoaøi 3 heä thoáng ñaõ trình baøy, ñieàu cheá Hybrid cuûa heä thoáng DS vaø FH ñöôïc söû duïng nhaèm cung caáp theâm caùc öu ñieåm cho ñaëc tính tieän lôïi cuûa moãi heä thoáng . Thoâng thöôøng ña soá caùc tröôøng hôïp söû duïng heä thoáng toång hôïp goàm FH/DS , TH/FH , TH/DS Caùc heä thoáng toång hôïp cuûa hai heä thoáng ñieàu cheá traûi phoå seõ cung caáp caùc ñaëc tính maø moät heä thoáng khoâng theå coù ñöôïc. Moät maïch khoâng caàn phöùc taïp laém coù theå bao goàm boä taïo daõy maõ vaø boä toång hôïp taàn soá cho tröôùc . 1 . FH/DS . Heä thoáng FH/DS söû duïng tín hieäu ñieàu cheá DS vôùi taàn soá trung taâm ñöôïc chuyeån dòch moät caùch ñònh kyø. Moät tín hieäu DS xuaát hieän moät caùch töùc thôøi vôùi ñoä roäng laø moät phaàn trong ñoä roäng cuûa raát nhieàu caùc tín hieäu traûi phoå choàng laán vaø tín hieäu toaøn boä xuaát hieän nhö laø söï chuyeån ñoäng cuûa tín hieäu DS tôùi ñoä roäng khaùc nhôø caùc maãu tín hieäu FH . Heä thoáng toång hôïp FH/DS ñöôïc söû duïng vì caùc lyù do sau ñaây 1 . Dung löôïng traûi phoå . 2 . Ña truy caäp vaø thieát laäp ñòa chæ phaân taùn . 3 . Gheùp keânh . Heä thoáng ñieàu cheá toång hôïp coù yù nghóa ñaëc bieät khi toác ñoä chip cuûa boä taïo maõ DS ñaït tôùi giaù trò cöïc ñaïi vaø giaù trò giôùi haïn cuûa keânh FH. Boä phaùt toång hôïp FH/DS thöïc hieän chöùc naêng ñieàu cheá DS nhôø bieán ñoåi taàn soá soùng mang (soùng mang FH laø tín hieäu DS ñöôïc ñieàu cheá) khoâng gioáng nhö boä ñieàu cheá DS ñôn giaûn. Nghóa laø coù moät boä taïo maõ ñeå cung caáp caùc maõ vôùi boä troän taàn ñöôïc söû duïng ñeå cung caáp caùc daïng nhaûy taàn soá vaø moät boä ñieàu cheá caân baèng ñeå ñieàu cheá DS . Söï ñoàng boä thöïc hieän giöõa caùc maãu maõ FH/DS bieåu thò raèng phaàn maãu DS ñaõ cho ñöôïc xaùc ñònh taïi cuøng vò trí taàn soá luùc naøo cuõng ñöôïc truyeàn qua moät keânh taàn soá nhaát ñònh. Nhìn chung thì toác ñoä maõ cuûa DS nhanh hôn toác ñoä dòch taàn do soá löôïng caùc keânh taàn soá naèm trong toång chieàu daøi maõ ñöôïc söû duïng nhieàu laàn. Caùc keânh ñöôïc söû duïng ôû daïng tín hieäu giaû ngaãu nhieân nhö trong tröôøng hôïp caùc maõ . Boä töông quan ñöôïc söû duïng ñeå giaûi ñieàu cheá tín hieäu ñaõ ñöôïc maõ hoùa tröôùc khi thöïc hieän giaûi ñieàu cheá baèng taàn soá goác taïi ñaàu thu, boä töông quan FH coù moät boä töông quan DS vaø tín hieäu dao ñoäng noäi ñöôïc nhaân vôùi taát caû caùc tín hieäu thu ñöôïc thu ñöôïc . Giaù trò ñoä lôïi xöû lyù dB cuûa heä thoáng toång hôïp FH/DS coù theå ñöôïc tính baèng toång cuûa ñoä lôïi xöû lyù cuûa hai loaïi ñieàu cheá traûi phoå ñoù . GP(FH/DS) = GP(FH) + GP(DS) = 10log (soá löôïng caùc keânh) + 10log (BW DS/Riffo) Do ñoù giôùi haïn giao thoa trôû neân lôùn hôn so vôùi heä thoáng FH hoaëc heä thoáng DS ñôn giaûn . 2 . TH/FH . Heä thoáng ñieàu cheá TH/FH ñöôïc aùp duïng roäng raõi khi muoán söû duïng nhieàu thueâ bao coù khoaûng caùch vaø coâng suaát khaùc nhau taïi cuøng moät thôøi ñieåm. Vôùi vieäc xaùc ñònh ñòa chæ laø trung bình thì neân söû duïng moät heä thoáng maõ ñôn giaûn hôn laø moät heä thoáng traûi phoå ñaët bieät. Khuynh höôùng chung laø taïo ra moät heä thoáng chuyeån maïch ñieän thoaïi voâ tuyeán coù theå chaáp nhaän caùc hoaït ñoäng cô baûn cuûa heä thoáng nhö laø söï truy caäp ngaãu nhieân hoaëc söï ñònh vò caùc ñòa chæ phaân taùn. Ñoù cuõng laø moät heä thoáng coù theå giaûi quyeát caùc vaán ñeà lieân quan ñeán khoaûng caùch. Hôn nöõa söï khaùc nhau veà khoaûng caùch giöõa maùy phaùt beân caïnh maùy thöïc hieän thoâng tin coù theå gaây ra nhieàu vaán ñeà. Heä thoáng naøy laøm giaûm aûnh höôûng giao thoa chaáp nhaän ñöôïc cuûa heä thoáng thoâng tin traûi phoå xuoáng tôùi vaøi ñoä . Do aûnh höôûng cuûa khoaûng caùch neân tín hieäu thu khoâng theå loaïi tröø ñöôïc chæ vôùi vieäc xöû lyù tín hieäu ñôn giaûn maø moät khoaûng caùch thôøi gian truyeàn daãn nhaát ñònh neân ñöôïc xaùc ñònh ñeå traùnh hieän töôïng choàng laán caùc tín hieäu taïi moät thôøi ñieåm . 3 . TH/DS . Neáu phöông phaùp gheùp keânh theo maõ khoâng ñaùp öùng caùc yeâu caàu giao dieän ñöôøng truyeàn khi söû duïng heä thoáng DS thì heä thoáng TH ñöôïc söû duïng thay theá ñeå cung caáp moät heä thoáng TDM cho khaû naêng ñieàu khieån tín hieäu. Yeâu caàu söï ñoàng boä nhanh ñoái vôùi söï töông quan maõ giöõa caùc ñaàu cuoái cuûa heä thoáng DS, heä thoáng TH ñöôïc giaûi quyeát cho tröôøng hôïp naøy. Nghóa laø ñaàu cuoái thu cuûa heä thoáng DS neân coù moät thôøi gian chip cuûa maõ PN . Hôn nöõa, thieát bò ñieàu khieån ñoùng/môû chuyeån maïch ñöôïc yeâu caàu ñeå theâm TH-TDM vaøo heä thoáng DS. Trong tröôøng hôïp naøy thì keát thuùc ñoùng/môû chuyeån maïch coù theå ñöôïc trích ra moät caùch deã daøng töø boä taïo maõ söû duïng ñeå taïo ra caùc maõ traûi phoå, vaø hôn nöõa thieát bò ñieàu khieån ñoùng/môû ñöôïc söû duïng ñeå taùch caùc traïng thaùi ghi dòch caáu thaønh boä taïo maõ. Döïa treân caùc keát quaû, soá löôïng N coång ñöôïc söû duïng ñeå kích hoaït boä phaùt coù theå ñöôïc thieát laäp moät caùch ñôn giaûn . Vieäc taïo ñaàu ra vaø chu kyø taïo trung bình coù khoaûng caùch giaû ngaãu nhieân coù theå ñöôïc choïn nhôø maõ trong chu kyø giaû ngaãu nhieân. Loaïi phaân chia thöïc hieän trong chu kyø giaû ngaãu nhieân naøy coù theå coù nhieàu thueâ bao söû duïng keânh ñeå coù nhieàu truy nhaäp vaø coù chöùc naêng tieán boä hôn so vôùi giao dieän gheùp keânh theo maõ ñôn giaûn . VII . SO SAÙNH CAÙC HEÄ THOÁNG TRAÛI PHOÅ Moãi loaïi heä thoáng traûi phoå ñeàu coù öu vaø nhöôïc ñieåm. Vieâc choïn söû duïng heä thoáng naøo phaûi döïa treân öùng duïng ñaëc thuø. Trong phaàn naøy seõ so saùnh caùc heä thoáng DS , FH vaø TH . Caùc heä thoáng DS/SS giaûm nhieãu giao thoa baèng caùch traûi phoå roäng ôû moät phoå taàn roäng. Trong khi ñoù caùc heä thoáng FH/SS ôû moïi ñieåm thôøi gian cho tröôùc, nhöõng thueâ bao phaùt caùc taàn soá khaùc nhau. Vì theá coù theå traùnh ñöôïc nhieãu giao thoa . Coøn caùc heä thoáng TH/SS traùnh nhieãu giao thoa baèng caùch traùnh khoâng ñeå nhieàu hôn moät ngöôøi söû duïng phaùt trong cuøng moät thôøi gian. Coù theå thieát keá caùc heä thoáng DS/SS vôùi giaûi ñieàu cheá nhaát quaùn vaø khoâng nhaát quaùn. Tuy nhieân do söï chuyeån dòch taàn soá phaùt nhanh raát khoù duy trì ñoàng boä pha ôû caùc heä thoáng FH/SS. Chuùng thöôøng ñoøi hoûi giaûi ñieàu cheá khoâng nhaát quaùn. Trong thöïc teá caùc heä thoáng DS/SS nhaän ñöôïc chaát löôïng toát hôn (ôû tæ soá tín hieäu treân taïp aâm ñeå ñaït ñöôïc xaùc suaát bit loãi nhaát ñònh) vaøo khoaûng 3dB so vôùi heä thoáng FH/SS nhôø giaûi ñieàu cheá nhaát quaùn . Caùi giaù phaûi traû cho öu ñieåm naøy laø giaù thaønh cuûa maïch khoùa pha soùng mang . Vôùi cuøng toác ñoä ñoàng hoà cuûa boä taïo maõ PN, FH/SS coù theå nhaûy taàng treân baêng taàn roäng hôn nhieàu so vôùi baêng taàn cuûa tín hieäu DS/SS . Ngoaøi ra ngöôøi ta coøn coù theå taïo ra tín hieäu TH/SS coù ñoä roäng baêng taàn roäng hôn nhieàu ñoä roäng baêng taàn soá DS/SS khi caùc boä taïo chuoãi PN cuûa hai heä thoáng naøy coù cuøng toác ñoä ñoàng hoà . FH/SS cuõng loaïi tröø caùc keânh taàn soá gaây nhieãu giao thoa maïnh vaø thöôøng xuyeân . DS/SS nhaïy caûm nhaát vôùi vaán ñeà gaàn xa, ñaây laø hieän töôïng maø nguoàn nhieãu giao thoa gaàn coù theå laøm xaáu thaäm chí xoùa haún thoâng tin chuû ñònh do coâng suaát trung bình cuûa nguoàn nhieãu gaàn cao. Caùc heä thoáng FH/SS nhaïy caûm hôn vôùi vieäc thu troäm so vôùi caùc heä thoáng DS/SS ñaëc bieät khi toác ñoä nhaïy caûm taàn soá chaäm vaø ñoái phöông söû duïng maùy thu ñònh keânh thích hôïp . Thôøi gian caàn thieát ñeå baét maõ PN laø ngaén nhaát ôû caùc heä thoáng DS/SS, coøn ôû TH/SS thì thôøi gian baét maõ laâu hôn. Tuy nhieân thöïc hieän maùy phaùt vaø maùy thu FH ñaét tieàn hôn vì söï phöùc taïp cuûa caùc boä phaän toång hôïp taàn soá . Caùc heä thoáng FH/SS chòu ñöôïc Fading ña ñöôøng vaø nhieãu, coøn caùc maùy thu DS/SS ñoøi hoûi maïch ñaëc bieät ñeå laøm vieäc thoûa maõn trong moâi tröôøng noùi treân . C. NHIEÃU TRONG HEÄ THOÁNG . I . NHÖÕNG TOÅN HAO TRONG KHÍ QUYEÅN . Trong khí quyeån coù moät soá cöûa soå soùng voâ tuyeán laø nhöõng soùng voâ tuyeán bò suy giaûm thì raát laø yeáu. Toån hao ñöôïc gaây ra bôûi soùng voâ tuyeán haáp thuï nhöõng khí trong khí quyeån nhö laø khí oxi vaø hôi nöôùc. Ñaëc tính naøy phuï thuoäc vaøo taàn soá, goùc naâng, ñoä cao treân möïc nöôùc bieån vaø ñoä aåm tuyeät ñoái. Taïi taàn soá döôùi 10 GHz, thoâng thöôøng noù ñöôïc boû qua. Ñieàu quan troïng laø noù seõ taêng leân vôùi taàn soá treân 10 GHz ñaëc bieät cho goùc naâng thaáp. Baûng toùm taét sau seõ chæ ra moät soá ví duï veà giaù trò cuûa nhöõng toån hao trong khí quyeån khi goùc naâng laø 10o Toån hao trong khí quyeån Taàn soá f (GHz) 0,25 2 < f < 5 0,33 5 < f < 10 0,53 10 < f < 13 0,73 13 < f Ví duï veà söï suy giaûm trong khí quyeån II . NHÖÕNG TAÙC ÑOÄNG CUÛA MÖA . Möa daãn ñeán söï suy giaûm soùng voâ tuyeán laø do söï taùn xaï vaø söï haáp thuï naêng löôïng töø soùng voâ tuyeán . Ñoä suy giaûm cuûa möa taêng leân vôùi taàn soá vaø xaáu nhaát cho baêng taàn Ku hôn laø baêng taàn C. Ñieàu naøy caàn thieát ñeå ñuû coâng suaát phuï ñöôïc phaùt ñi ñeå laøm yeáu ñi giaù trò cöïc ñaïi, theâm vaøo ñoù laø söï suy giaûm ñöôïc gaây ra bôûi möa. Ñeå cung caáp moät ñöôøng truyeàn töông xöùng coù theå duøng ñöôïc. Maëc duø söï suy giaûm do möa ñaõ ñöôïc bieát tröôùc laø moät quy trình thoáng keâ. Nhieàu moâ hình ñaõ ñöôïc phaùt trieån maø nhöõng lôïi ích cuûa noù ñem laïi thì ñöôïc ñaùnh giaù toát so vôùi thöïc nghieäm ñöôïc quan saùt kyõ . Nhöõng moâ hình naøy lieân quan ñeán taàn soá hoaït ñoäng . III . NHÖÕNG TOÅN HAO VEÀ SÖÏ LEÄCH ÑOÀNG CHÆNH ANTEN . Khi moät ñöôøng keát noái ñöôïc thieát laäp, tình huoáng lyù töôûng laø coù Anten ôû traïm maët ñaát thaúng höôùng ñeå coù ñöôïc ñoä lôïi cöïc ñaïi. Nhöng thoâng thöôøng söï hoaït ñoäng chæ ra raèng coù moät möùc ñoä veà söï leäch ñoàng chænh nhoû maø noù laø nguyeân nhaân gaây ra ñoä lôïi giaûm xuoáng moät phaàn 10dB . Vieäc giaûm ñoä lôïi coù theå ñöôïc ñaùnh giaù töø kích côõ Anten. Söï toån hao naøy phaûi ñöôïc chæ ra trong vieäc tính toaùn cho ñöôøng truyeàn höôùng leân vaø höôùng xuoáng. Ñöôøng kính cuûa Anten caøng lôùn seõ luoân luoân ñoøi hoûi nhöõng söï toån hao veà söï leäch ñoàng chænh vaø vieäc baùm theo coù theå ñöôïc boû qua 0,5dB cho ñöôøng truyeàn höôùng leân vaø höôùng xuoáng . IV . NHIEÃU NHIEÄT . Nhieãu nhieät laø nhieãu ñieän aùp maø noù ñeán töø söï di chuyeån ngaãu nhieân cuûa nhöõng Electron beân trong vaät daãn . Coâng suaát nhieãu nhieät : Pn = KTB (2.26) K: haèng soá Boltmann (1,374.10J/oK) T: nhieät ñoä tuyeät ñoái (oK) B: ñoä roäng baêng thoâng (Hz) Anten cuõng coù toång trôû ñaëc tröng Z , seõ cung caáp cho maùy thu phoái hôïp moät coâng suaát nhieãu laø KTB. Nhöng trong baûn thaân cuûa maùy thu coù boä phaän tích cöïc cuûa heä thoáng seõ sinh ra nhieãu cuûa baûn thaân noù theâm vaøo ñoù laø nhieãu ôû ngoõ vaøo, do ñoù nhieãu toång coù theå ñöôïc taïi ngoõ ra cuûa maùy thu seõ laø: NT = (KTB)G + N (KTB) G : laø nhieãu taïi ngoõ vaøo cuûa maùy thu nhaân vôùi ñoä lôïi cuûa maùy thu vaø ñöôïc ño taïi ngoõ ra cuûa maùy thu . N : nhieãu theâm vaøo phaùt sinh trong maùy thu vaø ñöôïc maëc ñònh laø N = KTeB Te : nhieät ñoä nhieãu töông ñöông cuûa maùy thu . Nhieät ñoä nhieãu töông ñöông Te cuûa maùy thu thì ñöôïc xaùc ñònh nhö laø nhieät ñoä maø chuùng ta phaûi naâng ñieän trôû phoái hôïp ôû ngoõ vaøo cuûa maùy thu gioáng heät nhöng khoâng coù nhieãu ñeå coù ñöôïc coâng suaát nhieãu gioáng nhau taïi ngoõ ra. Söï töông quan cuûa vieäc gia taêng nhieãu ngoõ ra laø do nhieãu beân trong maùy thu ñeán nhieãu ngoõ vaøo ñöôïc khueách ñaïi. Neáu maùy thu khoâng coù nhieãu, thì ñöôïc bieát nhö laø heä soá nhieãu hay laø nhaân toá nhieãu , ñöôïc maëc ñònh laø : F = 1 + (Te / To) (2.27) Vaø nhieät ñoä nhieãu töông ñöông coù theå ñöôïc bieát töø heä soá nhieãu: Te = (F –1)To (2.28) F: heä soá nhieãu Te: nhieät ñoä töông ñöông Kelvin To: nhieät ñoä moâi tröôøng 290 Kelvin V . NHIEÃU HEÄ THOÁNG . Nhieät ñoä nhieãu heä thoáng cuûa moät traïm maët ñaát bao goàm nhieät ñoä nhieãu cuûa maùy thu, nhieät ñoä nhieãu cuûa Anten, bao goàm ñöôøng chuyeån ñi, ñöôøng oáng daãn soùng vaø nhieãu trong khoâng gian cuûa Anten Tsystem = Tant /L + (1 –1/L)To +Te (2.29) L: toån hao cuûa LNA Te: nhieät ñoä nhieãu töông ñöông cuûa maùy thu To: nhieät ñoä chuaån 290K Tant: nhieät ñoä nhieãu töông ñöông cuûa anten ñöôïc cung caáp bôûi nhaø saûn xuaát Coâng thöùc treân chæ ra raèng nhöõng toån hao cuûa ñöôøng oáng daãn soùng coù taùc duïng quan troïng treân nhieät ñoä nhieãu cuûa heä thoáng. Ví duï moät söï suy giaûm 0,3 dB laø do nhöõng boä phaän cuûa ñöôøng oáng daãn soùng giöõa Anten vaø boä tieàn khueách ñaïi cuûa maùy thu taïo ra khoaûng 19K cho nhieät ñoä nhieãu cuûa heä thoáng. Toån hao cuûa ñöôøng truyeàn phaûi caøng nhoû caøng toát, neáu khoâng thì lôïi ích cuûa vieäc Anten bò nhieãu ít vaø LNA seõ maát ñi. Ñaây laø lyù do taïi sao LNA ñöôïc gaén caøng gaàn caøng toát ñoái vôùi ñöôøng chuyeån ñi cuûa Anten. G/T ñöôïc tính bôûi coâng thöùc : G/TdB/K = GaindBi –10logTsystem VI . TYÛ SOÁ SOÙNG MANG TREÂN NHIEÃU C/N . Moät trong nhöõng tham soá chính yeáu tieâu bieåu cho hieäu suaát cuûa ñöôøng truyeàn laø tæ soá giöõa coâng suaát soùng mang cuûa maùy thu vaø coâng suaát nhieãu toång cuûa maùy thu C/N vaø ñöôïc xaùc ñònh bôûi: C/N = PR / Pn (2.30) Vôùi: PR = [GT.PT]*[4D/]*[1/GR] Trong ñoù : GTdBi : laø ñoä lôïi cuûa anten phaùt (dBi) PT : laø coâng suaát ngoõ vaøo cuûa anten (W) GT.PT : ñöôïc bieát nhö laø EIRP D : laø khoaûng caùch (km) giöõa traïm phaùt vaø traïm thu EIRPdBW = 10 log PT + GTdBi (2.31) Pn = KTB Do ñoù: C/N = /L C/NdB = EIRPdB –LodB + G/TdB/K –10log K* -10log B (2.32) G/T : laø heä soá toái öu cuûa boä thu K* : laø haèng soá Boltzmann (neáu tính baèng dB laø –228,6dBW/K) B : laø daûi thoâng chieám ñaày soùng mang Lo : laø toån hao trong khoâng gian töï do vaø ñöôïc tính bôûi: Lo = 20 log D + 20 log f + 92,5dB (2.33) f : laø taàn soá (GHz) 92,5dB : laø giaù trò haèng soá vaø ñöôïc tính töø 20 log Töø khi daûi thoâng B cuûa maùy thu thoâng thöôøng ñoäc laäp vôùi söï ñieàu chænh ñieàu cheá, chuùng ta thöôøng coâ laäp nhöõng tham soá coâng suaát ñöôøng truyeàn baèng caùch ñôn giaûn hoaù söï ñoäc laäp cuûa daûi thoâng. Moät quan heä môùi ñöôïc bieát ñeán laø t soá soùng mang treân nhieãu C/No C/NodBHz = EIRPdB – LodB + G/TdB/K –10log K (2.34) Tæ soá C/No cho pheùp chuùng ta tính toaùn tröïc tieáp tæ soá cuûa naêng löôïng bit cuûa maùy thu treân maät ñoä nhieãu laø: Eb/No = C/NodBHz –10log(Digital rate *) (2.35) “Digital rate” ñöôïc duøng ôû ñaây bôûi vì Eb/No coù theå lieân quan tôùi nhöõng ñieåm khaùc nhau vôùi toác ñoä khaùc nhau trong cuøng modem. VII . NHIEÃU XUYEÂN KYÙ TÖÏ (Inter-symbol Interference:ISI) . Khi tín hieäu ñi qua keânh, nhöõng kyù töï keá caän nhau seõ choàng leân nhau gaây nhieãu giöõa chuùng. Moät giaûn ñoà maét ñöôïc cho ôû hình döôùi bieåu thò roõ raøng aûnh höôûng nghieâm troïng cuûa nhieãu xuyeân kyù töï. Khi khoâng coù ISI, bieåu ñoà maét môû roäng vaø deã daøng nhaän bieát tín hieäu soá laø 0 hay 1. Tuy nhieân khi coù treã, caùc kyù töï keá caän dính vaøo nhau vaø keát quaû laø sô ñoà maét ñoùng. Hình 2.21 : Moâ hình maét môû vaø nöûa ñoùng VIII . NHIEÃU ÑOÀNG KEÂNH (Co-Channel Interference:CCI) . Hình 2.22 : Hình 1.2 : Söû duïng laïi taàn soá ôû caùc cell caùch nhau D Key : D – cöï ly giöõa caùc cell söû duïng laïi taàn soá : Nhoùm taàn soá söû duïng trong 1 cell Freq . group . Nhieãu ñoàng keânh laø do hai hay nhieàu tín hieäu ñoäc laäp ñöôïc phaùt cuøng moät luùc treân cuøng daûi taàn soá, taàn soá taùi söû duïng coù theå gaây ra CCI laøm giôùi haïn hieäu suaát cuûa heä thoáng. Ví duï trong hình döôùi, baêng taàn töø A ñeán G söû duïng laïi trong moät moâ hình cell taùi söû duïng. Tæ soá coâng suaát soùng mang trung bình mong muoán (C) cuûa traïm goác gaàn nhaát treân coâng suaát nhieãu trung bình (I) cuûa traïm goác laø C/I. Khoaûng caùch söû duïng laïi taàn soá cuûa caùc cell trong heä thoáng thoâng tin di ñoäng laø D = R (2.36) Trong ñoù: k laø maãu söû duïng laïi taàn soá, tuaân theo phöông trình: k = i i,jN Vôùi R laø baùn kính cell (xem nhö caùc cell coù baùn kính baèng nhau) Vieäc söû duïng laïi caùc keânh coù taàn soá gioáng nhau ôû caùc cell khaùc nhau bò giôùi haïn bôûi nhieãu ñoàng keânh giöõa caùc cell vaø vaán ñeà nhieãu ñoàng keânh trôû thaønh vaán ñeà chính. Ta seõ xaùc ñònh khoaûng caùch söû duïng laïi taàn soá maø coù theå toái thieåu ñöôïc nhieãu ñoàng keânh. Heä soá giaûm nhieãu ñoàng keânh ñöôïc ñònh nghóa: q= (2.37) Khi q taêng thì nhieãu ñoàng keânh giaûm. Khoaûng caùch D laø haøm cuûa KI vaø C/I: D=f(KI, C/I) (2.38) Vôùi KI: laø soá cell nhieãu ñoàng keânh C/I : laø tæ soá soùng mang treân nhieãu ñoàng keânh ôû maùy thu (2.39) Giaû söû boû qua caùc loaïi nhieãu khaùc, heä thoáng chæ bò aûnh höôûng cuûa nhieãu ñoàng keânh (2.40) Khi ñoù ta coù : Vôùi q = laø heä soá giaûm nhieãu ñoàng keânh cuûa cell thöù k . IX . NHIEÃU ÑA TRUY CAÄP MAI (Multiple Access Interference) . Trong nhöõng heä thoáng thoâng tin trong moâi tröôøng ña truy caäp tröôùc ñaây, ñeå ñaùp öùng nhu caàu thoâng tin ña user, ñeå traùnh tranh chaáp ñöôøng truyeàn, kyõ thuaät caáp phaùt cho moãi ngöôøi khaùc nhau vôùi nhöõng daûi taàn soá khaùc nhau hay nhöõng khe thôøi gian laøm vieäc khaùc nhau. Ngaøy nay, vôùi nhöõng öùng duïng cuûa kyõ thuaät traûi phoå, caùc heä thoáng thoâng tin coù theå giaûi quyeát toát caùc vaán ñeà treân maø khoâng caàn söï phaân chia theo thôøi gian (TDMA) hay theo taàn soá (FDMA). Nhôø vaøo tính chaát öu vieät cuûa maõ traûi phoå PN maø ta coù söï ña truy caäp phaân chia theo maõ (CDMA). Tín hieäu cuûa moãi user ñöôïc ñieàu cheá vaø traûi phoå, sau ñoù ñöôïc phaùt lieân tuïc vaøo keânh thoâng tin chung. Boä taùch soùng seõ thu moät tín hieäu bao goàm toång tín hieäu cuûa caùc user ñaõ ñöôïc traûi phoå, caùc tín hieäu choàng leân nhau veà caû taàn soá vaø thôøi gian. Nhieãu ña truy caäp ñeà caäp ñeán nhieãu giöõ nhöõng User DS - SS vaø laø moät yeáu toá laøm giôùi haïn dung löôïng vaø hieäu naêng cuûa heä thoáng DS - SS. Coâng thöùc bieåu dieãn MAI Ta phaân tích aûnh höôûng cuûa MAI trong heä thoáng CDMA ñoàng boä cô baûn. Ta coù moâ hình keânh nhö sau: y(t) = t[0, T] (2.41) T: laø nghòch ñaûo cuûa toác ñoä döõ lieäu Ak: laø bieân ñoä thu cuûa user thöù k bk laø bit phaùt cuûa user thöù k n(t): laø nhieãu Gaussian traéng coù maät ñoä phoå coâng suaát laø 1 sk(t): laø daïng soùng tín hieäu xaùc ñònh cuûa user thöù k, coù naêng löôïng baèng 1 vaø nhöõng ngoõ ra cuûa boä loïc thích nghi laø: yk = (2.42) =AB+ = AB+ MAI+ n (2.43) ÔÛ ñaây nhieãu ña truy caäp cuûa user thöù k ñöôïc xaùc ñònh bôûi: MAI= Vôùi: (2.44)

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docTim hieu Ky thuat CDMA.doc
  • docBIA C2.doc
Tài liệu liên quan