LUẬn văN ĐỀ TÀI " Mã trải phổ trong cdma"



tải về 1.45 Mb.
trang1/11
Chuyển đổi dữ liệu07.07.2016
Kích1.45 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


LUẬN VĂN

ĐỀ TÀI

" Mã trải phổ trong CDMA"

Lời nói đầu

Cùng với sự phát triển của các nghành khoa học trong xã hội, nghành công nghệ truyền thông đã và đang chứng tỏ vai trò không thể thiếu được trong sự phát triển chung của xã hội. Sự ra đời của các hệ thống truyền tin đã ghóp phần thúc đẩy sự tăng trưởng về kinh tế, rút ngắn khoảng cách địa lý mở ra kỷ nguyên mới đối với xã hội loài người. Ngày nay nhu cầu trao đổi thông tin bằng điện thoại đã trở lên rất phổ biến và nó đã trở thành vật bất ly thân của hầu hết mọi người. Đi kèm với sự ra đời của điện thoại di động là sự phát triển của các kỹ thuật điều chế với sự ra đời của TDMA trong các hệ thống GSM và gần

đây là sự xuất hiện của công nghệ CDMA với những ưu điểm vượt trội đã ghóp phần nâng cao chất lượng cũng như đáp ứng tốt hơn nhu cầu của người sử dụng. Trong công nghệ CDMA thì phần cốt lõi và quan trọng nhất là kỹ thuật tạo mã trải phổ. Trên cơ sở đó, để tìm hiểu rõ hơn về cấu trúc tạo mã trải phổ


trong CDMA tôi lựa chọn đề tài “ mã trải phổ trong CDMA ”. Mặc dù đây là một công nghệ mới nhưng cũng đã và đang được ứng dụng rộng rãi nên việc nắm vững công nghệ này là rất cần thiết đối với sinh viên Điện tử viễn thông nói riêng và những ai quan tâm đến lĩnh vực này nói chung.

Với khuôn khổ phạm vi nghiên cứu của đề tài, bản thuyết minh này được chia

thành bốn chương với nội dung chủ yếu của mỗi chương như sau: Chương 1. Các hệ thống trải phổ trong CDMA

Nội dung của chương này là đi sâu phân tích các hệ thống trải phổ điển hình

gồm : hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp, hệ thống trải phổ nhảy tần, hệ thống trải phổ nhảy thời gian và một số các hệ thống lai ghép khác. Mục đích của chương này nhằm

làm sáng tỏ đặc điểm của các hệ thống trải phổ để có thể hiểu rõ được vai trò của mã

giả ngẫu nhiên đối với từng hệ thống.

Chương 2. Cơ sở toán học của mã trải phổ

Chương này bao gồm một hệ thống các khái niệm toán học, các hàm toán học bổ trợ cho quá trình tìm hiểu về các đặc điểm của mã giả ngẫu nhiên. Mối tương quan của các chuỗi mã được thể hiện bằng các biểu thức toán học là nền tảng để xác định chính xác các chuỗi mã.

Chương 3.Mã trải phổ

Nội dung của chương này trình bày quá trình tạo ra chuỗi mã giả ngẫu nhiên, các thuộc tính, tính chất của chuỗi mã. Bên cạnh đó trình bày một số chuỗi mã đặc biệt đã và đang được sử dụng trong các hệ thống trải phổ.

Chương 4 Kết luận và hướng phát triển đề tài

Chương 1
Các hệ thống trải phổ trong cdma

1.1 Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp


1.1.1 Giới thiệu về hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp
Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS: Direct Sequence Spreading Spectrum). Tín hiệu DSSS nhận được khi điều chế (nhân) bản tin bằng một tín hiệu giả ngẫu nhiên băng rộng. Tích này trở thành một tín hiệu băng

rộng.
Hệ thống DS (nói chính xác là sự điều chế các dãy mã đã được điều chế thành dạng sóng điều chế trực tiếp) là hệ thống được biết đến nhiều nhất trong các hệ thống thông tin trải phổ. Chúng có dạng tương đối đơn giản vì chúng không yêu cầu tính ổn định nhanh hoặc tốc độ tổng hợp tần số cao. Hệ thống DS đó được áp dụng đối với các khoảng cách đa dạng như đo khoảng cách JPL bởi Golomb (thông tin số với ứng dụng khoảng cách),... Ngày nay kỹ thuật này được áp dụng cho các thiết bị đo có nhiều sự lựa chọn và nhiều phép tính của dãy mã trong hệ thống thông tin, trong đo lường hoặc trong phòng thí nghiệm.

Trong hệ thống trải phổ trực tiếp chúng ta nghiên cứu các máy phát và
các máy thu cho các hệ thống DSSS sử dụng khoá chuyển pha cơ số hai (BPSK: Binary Phase Shift Keying) và khoá chuyển pha vuông góc (QPSK: Quadrature Phase Shift Keying). Ta cũng xét ảnh hưởng của tạp âm và gây nghẽn lên hoạt động của một hệ thống DSSS. Cuối cùng ta cũng nghiên cứu

ảnh hưởng của việc sử dụng chung kênh của nhiều người sử dụng: nhiễu giao thoa của nhiều người sử dụng và ảnh hưởng của truyền đa tia.

Trong một hệ thống DSSS, một tín hiệu liên tục theo thời gian được gọi là tín hiệu PN được tạo ra từ chuỗi PN dùng để trải phổ. Giả thiết chuỗi PN

này là cơ số hai, nghĩa là ci=± 1, thì tín hiệu PN này là :


c(t) 
ci



T

c
P (t  iT )

c
(1.1)





c
trong đó

PT là xung chữ nhật đơn vị được cho bởi phương trình :



P Tc



10 t Tc

=

0 t0, tT 
(1.2)

c

Ci được gọi là chíp và khoảng thời gian Tc giây được gọi là thời gian chíp. Lưu ý rằng tín hiệu PN có chu kỳ là NTc. Một thí dụ của chuỗi này

được cho ở hình 2.1 đối với N = 15 và {ci,i = 0,1, . . . ., 14} = {1,1,1,-1,1,1,-
1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1}. Tín hiệu (chuỗi) PN còn được gọi là tín hiệu (chuỗi)
trải phổ, tín hiệu (chuỗi) ngẫu nhiên và dạng sóng (chuỗi) của chữ ký
(Signature).




c(t) 1
-1

Một chu kỳ


t

N= 15; {c,i=0, ...,14}={1,1,1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1}



Hình 1.1Thí dụ về tín hiệu PN c(t) được tạo ra từ chuỗi PN có chu kỳ 15



1.1.2 Hệ thống DSSS – BPSK
a. Máy phát DSSS - BPSK
Sơ đồ khối của máy phát DSSS sử dụng BPSK được cho ở hình 1.2.


Bản tin cơ

số hai d(t)

bộ điều chế (bpsk)


c
Tín hiệu DSSS-BPSK

2E

Tín hiệu PN



cơ số hai c(t)

2 E b

b d(t)c(t) cos(2f t b

t  )


cos( 2 f c t )

t b

Hình1.2 Sơ đồ khối của máy phát DSSS – BPSK


Ta có thể biểu diễn số liệu hay bản tin nhận các giá trị ± 1 như sau:

d k (t) 



i  


dk (i) PTb
(t  iTb ) )
(1.3)

Trong đó d k (i) = ± 1 là bít số liệu thứ i và T b là độ rộng của một bít số liệu (tốc độ số liệu là 1/T b bít/s). Tín hiệu d k (t) được trải phổ bằng tín hiệu PN c(t) bằng cách nhân hai tín hiệu này với nhau. Tín hiệu nhận được d(t)c(t) sau đó sẽ điều chế cho sóng mang sử dụng BPSK, kết quả cho ta tín hiệu

DSSS - BPSK xác định theo công thức sau:

s(t) 


2E b d(t)c(t) cos(2f


c
Tb
t  )
( 1.4 )

Trong đó E b là năng lượng trên một bít của sóng mang, T b là độ rộng một bít, f c tần số mang và Ө là pha ban đầu của sóng mang. Thí dụ về các tín hiệu này được vẽ trên cùng một hình .

Trong rất nhiều ứng dụng một bít bản tin bằng một chu kỳ của tín hiệu
PN, nghĩa là Tb = NTc. Ta sử dụng giả thiết này cho các hệ thống DSSS trong


toàn bộ thuyết minh , nếu như không có định nghĩa khác. Trong trường hợp hình 1.3 ta sử dụng N = 7. Ta có thể thấy rằng tích của d(t)c(t) cũng là một tín hiệu cơ số hai có biên độ ± 1, có cùng tần số với tín hiệu PN. Tín hiệu

DSSS -BPSK nhận được được vẽ ở đồ thị cuối cùng của hình1.3.



d(t) 1 0
-1

c(t) 1 0

t
Tb 2Tb 3Tb

Một chu kỳ


t

-1 Tc

)
d(t)c(t 1 0
-1 Tc
NTc

(Giả thiết là N=7; Tb=NTc)


NTc
2NTc

t
2NTc



s(t)


1

0
-1 Tc


NTc

t
2NTc



(Hình vẽ này cho sóng mang có = -/2 và fc=1/Tc)

Hình 1.3 Giản đồ của máy phát DSSS – BPSK


b. Máy thu DSSS - BPSK
Sơ đồ khối của máy thu DSSS - BPSK được cho ở hình 1.4.


ĐHKH: Đồng hồ ký hiệu

SM: Sóng mang

Khôi phục

đhkh


c
2 cos(2f

Tb

t  ' )

s(t
 ) 

2E br

Tb
d(t
 )c(t
 )

Khôi



i
phc t

sm


x cos(2f c t  ' )
w(t)

ti Tb

Zi

(.)d(t)

t





c=(t-

Đồng bộ

tín hiệu PN






Bộ tạo tín

hiệu PN nội











)

1 hoặc -1


bộ giải điều chế bpsk



Hình 1.4 Sơ đồ máy thu DSSS - BPSK


Mục đích của máy thu này là lấy ra bản tin d k (t) (số liệu {di}) từ tín hiệu thu được bao gồm tín hiệu được phát cộng với tạp âm. Do tồn tại trễ

truyền lan ụ nên tín hiệu thu là :



r(t) = s(t   )  n(t) =


2E b d(t  )c(t  ) cos(2fc(t  )  ' ) Tb
 n(t )
(1.5)

Trong đó Ebr là năng lượng trung bình của sóng mang trên một bít, n(t)


là tạp âm của kênh và đầu vào máy thu.


s(t-) 1 0

-1

NTc



NTc

t

NTc



t0 t1 t2 t3
c(t-) 1 0 t

-1 t0


w(t) t

-a

Hình 1.5 Giản đồ của máy thu DSSS - BPSK


Để giải thích quá trình khôi phục lại bản tin ta giả thiết rằng không có tạp âm. Trước hết tín hiệu thu được trải phổ để giảm băng tần rộng vào băng tần hẹp. Sau đó nó được giải điều chế để nhận được tín hiệu băng gốc. Để giải trải phổ tín hiệu thu được nhân với tín hiệu (đồng bộ) PN c(t-ụ) được tạo

ra ở máy thu, ta được:



w(t) 
2E b d(t  )c 2 (t  ) cos(2fct  ' ) Tb




(1.6)


c
2E b d(t ) cos(2f

Tb
t  ' )

Vì c(t) bằng ± 1, trong đó Ө’= Ө -2ðfcụ. Tín hiệu nhận được là một tín hiệu băng hẹp với độ rộng băng tần theo Niquist là 1/T b . Để giải điều chế ta giả thiết rằng máy thu biết được pha Ө’ (và tần số fc) cũng như điểm khởi

đầu của từng bít. Một bộ giải điều chế BPSK bao gồm một bộ tương quan(

Correlator) hai bộ lọc phối hợp (Matched Filter) đi sau là một thiết bị đánh giá ngưỡng. Để tách ra bít số liệu thứ i, bộ tương quan tính toán:

z i

t i Tb



t i
w(t)
2 cos(2fct  ' )d(t) Tb


( 2E b

Tb

t i Tb


c
d(t ) cos 2 (2f

t i
t  ' )d(t)


ti Tb

E
d (t ) 1 cos2 (2 f t 2 ')
d (t )


=
br c

ti

(1.7)


Ebr d (t )
Ebr

Trong đó ti = iTb + ụ là thời điểm đầu của bít thứ i. Vì d(t- ụ ) là +1 hoặc -1 trong thời gian một bít, nên thành phần thứ nhất của tích phân sẽ cho

ta Tb hoặc -Tb. Thành phần thứ hai là thành phần nhân đôi tần số nên sau tích

phân gần bằng 0. Vậy kết quả cho Zi =


Ebr
hay-
Ebr . Cho kết quả này qua

thiết bị đánh giá ngưỡng (hay bộ so sánh) với ngưỡng 0, ta được đầu ra cơ số




hai 1 hay -1. ngoài thành phần tín hiệu ±

Ebr , đầu của bộ tích phân cũng có

thành phần tạp âm có thể gây ra lỗi. Lưu ý rằng ở hình 1.5 thứ tự giữa nhân tín hiệu PN và nhân sóng mang có thể đổi lẫn mà không làm thay đổi kết

quả.
Tín hiệu PN đóng vai trò như một “ mã” được biết trước cả ở máy phát lẫn máy thu chủ định. Vì máy thu chủ định biết trước mã nên có thể giải trải phổ tín hiệu SS để nhận được bản tin. Mặt khác một máy thu không chủ định không biết được mã, vì thế ở các điều kiện bình thường nó không thể “giải


mã” bản tin. Điều này thể hiện rõ ở phương trình (1.4), do c(t) nên máy thu không chủ định chỉ nhìn thấy một tín hiệu ngẫu nhiên ± 1.

Ta đã giả thiết rằng máy thu biết trước một số thông số sau: ụ , ti, Ө , fc. Thông thường máy thu biết được tần số mang f c , nên nó có thể được tạo ra bằng cách sử dụng một bộ dao động nội và tần số sóng mang, thì một tần số gần với fc có thể được tạo ra và có thể theo dõi được tần số chính xác bằng một mạch vòng hồi tiếp, vòng khoá pha chẳng hạn. Máy thu phải nhận được

các thông số khác như ụ , t i và Ө ’ từ tín hiệu thu được. Quá trình nhận được ụ được gọi là quá trình đồng bộ, thường được thực hiện ở hai bước: bắt và bám. Quá trình nhận được t i được gọi là quá trình khôi phục đồng hồ(định thời) ký hiệu (Symbol Timing Recovery). Còn quá trình nhận được Ө’(cũng như fc)được gọi là quá trình khôi phục sóng mang. Việc khôi phục sóng

mang và đồng hồ là cần thiết ở mọi máy thu thông tin số liệu đồng bộ và
chúng được xét ở hầu hết các tài liệu về thông tin. Khi Tb/Tc =N(chu kỳ của chuỗi PN), có thể nhận được định thời của ký hiệu ti một khi đã biết ụ . Hình

1.5 cũng cho thấy đồng bộ, khôi phục đồng hồ và sóng mang.



c

c
Ta hãy khảo sát một cách ngắn gọn ảnh hưởng của sai pha sóng mang và sai pha mã ở máy thu. Giả thiết rằng máy thu sử dụng cos ( 2 f t   '   ) thay cho cos ( 2 f t   ' ) cho bộ giải điều chế và sử dụng c(t- ụ ' ) làm tín

hiệu PN nội, nghĩa là sóng mang có sai pha ó và tín hiệu PN có sai pha ụ - '


. khi này Zi sẽ là:

z i =


2Ebr

Tb
ti Tb



ti

c
d (t   )c(t  )c(t  ' ) cos ( 2 f t   ' )



c
x 2 cos ( 2 f t '

Tb
)dt


E br
cos()

t i Tb



c(t )c(t ' )d(t)


i
Tb t

(1.8)



E br cos()R c ( ' )

: file -> downloadfile1
downloadfile1 -> VĂn phòng chính phủ
downloadfile1 -> Đề tài: Sự tập trung hóa báo chí ở các nước tư bản chủ nghĩa Giảng viên hướng dẫn
downloadfile1 -> Chiến dịch đánh Tống 1075
downloadfile1 -> BỘ thông tin và truyềN thôNG
downloadfile1 -> BỘ thông tin và truyềN thông số: 956/QĐ-btttt cộng hòa xã HỘi chủ nghĩa việt nam
downloadfile1 -> Lời Giới Thiệu Lịch sử Triết học
downloadfile1 -> Các lệnh nhảy, vòng lặp và lệnh gọi
downloadfile1 -> 143 NĂm vưƠng triều nguyễN (1802-1945)
downloadfile1 -> Chương I các bộ VI điều khiển 8051 1 các bộ VI điều khiển và các bộ xử lý nhúng
downloadfile1 -> Hợp đồng giấy in báo (bản tiếng Việt) HỢP ĐỒng giấy in báo hợP ĐỒng số 205 tl


  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương