Trường Đại Học Tôn Đức Thắng
Khoa Điện-Điện Tử
Nghành Điện Tử VIễn Thông
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2
TÌM HIỂU KỸ THUẬT CDMA
GV :Th.S Đặng Ngọc Minh Đức
Sinh viên :Trần Khánh-Nguyễn Duy Hinh
MSSV : 910451D- 910424D
Lớp : 09DD2N
Lời cảm ơn
Để có những kiến thức sâu sắc về chuyên nghành,
khả năng thiết kế và phân tích mạch như ngày hôm nay
em xin chân thành cảm ơn toàn thể thầy và cô khoa
Điện-ĐiệnTử, trường ĐH Tôn Đức Thắng ,thầy cô đã
hết lòng truyền đạt cho em những kiến thức và kinh
nghiệm quí báu trong quá trình giảng dạy.
Em xin gữi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Đặng Ngọc
Minh Đức ,thầy đã định hướng tận tình hướng dẫn và
chỉ bảo cho em hoàn thành tốt đồ án 2 này,làm tiền đề
cho luận văn sau này.
Hiện nay, mạng thông tin di động của Việt Nam
đang sử dụng công nghệ GSM, tuy nhiên trong tương
lai mạng thông tin này sẽ không đáp ứng được các nhu
cầu về thông tin di động, do đó việc nghiên cứu và triển
khai mạng thông tin di động CDMA là một điều tất yếu.
Xuất phát từ những suy nghĩ như vậy nên em đã chọn
đề tài “Tìm Hiểu Kỹ Thuật CDMA”.

Một lần nửa em cảm ơn thầy!
LỜI NÓI ĐẦU
Với sự phát triển vượt bậc cúa công nghệ thông tin và song song với sự

Như vậy, vấn đề đặt ra là làm thế nào để triệt nhiễu đa truy cập MAI nhằm
tăng dung lượng, chất lượng hệ thống và giãm bớt chức năng điều khiển công
suất trong máy thu.
Phần 1: Tổng quan về CDMA
I. Lịch sử phát triển CDMA:
Vô tuyến di động đã được sử dụng gần 78 năm. Mặc dù các khái niệm tổ ong,
các kỹ thuật trải phổ, điều chế số và các công nghệ vô tuyến hiện đại khác đã được
biết đến trước đây, dịch vụ điện thoại di động mãi đến đầu những năm 1960 mới
xuất hiện ở các dạng sử dụng được và khi đó nó chỉ là các sửa đổi thích ứng của
các hệ thống điều vận. Các hệ thống điện thoại di động đầu tiên này ít tiện lượi và
dung lượng rất thấp so với các hệ thống hiện nay cuối cùng các hệ thống điện
thoại tổ ong điều tần song công sử dụng kỹ thuật đa thâm nhập phân chia theo tần
số (FDMA) đã xuất hiện vào những năm 1980. Cuối những năm 1980 người ta
nhận thấy rằng các hệ thống tổ ong tương tự không thể đáp ứng được nhu cầu
ngày càng tăng vào thế kỷ sau nếu như không loại bỏ được các hạn chế cố hữu của
các hệ thống này.
(1) Phân bổ tần số rất hạn chế, dung lượng thấp.
(2) Tiếng ồn khó chịu và nhiễu xẩy ra khi máy di động chuyển dịch trong môi
trường pha đinh đa tia.
(3) Không đáp ứng được các dịch vụ mới hấp dẫn đối với khách hàng.
(4) Không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị di động và cươ sở hạ
tầng.
(5) Không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi.
(6) Không tương thích giữa các hệ thống khác nhau, đặc biệt là ở Châu Âu,
làm cho thuê bao không thể sử dụng được máy di động của mình ở nước khác.
Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sử dụng kỹ
thuật thông tin số cho thông tin di động cùng với các kỹ thuật đa truy nhập mới.
Hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa thâm nhập phân chia theo
thời gian (TDMA) đầu tiên trên thế giới được ra đời ở Châu Âu và có tên gọi là
GSM. GSM được phát triển từ năm 1982 khi các nước Bắc Âu gửi đề nghị đến

thông tin này là: DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunication) của
Châu Âu và PHS (Personal Handy Phone System) của Nhật cũng đã được đưa vào
thương mại.
Ngoài các hệ thống thông tin di động mặt đất, các hệ thống thôg tin di động vệ
tinh: Global Star và Iridium cũng được đưa vào thương mại trong năm 1998.
Hiện nay để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các khách hàng viễn thông về
cả dịch vụ viễn thông mới các hệ thống thông tin di động đang tiến tới thế hệ thứ
ba. Hiện nay có hai tiêu chuẩn đã được chấp thuận cho IMT-2000 đó là: W-
CDMA và CDMA2000. W-CDMA được phát triển lên từ GSM thế hệ 2 và
CDMA2000 được phát triển lên từ IS-95 thế hệ 2. Ở thế hệ này các hệ thống thông
tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có khả năng phục
vụ ở tốc độ bit lên đến 2 Mbit/s. Để phân biệt với các hệ thống thông tin di động
băng hẹp hiện nay các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba được gọi là hệ
thống thông tin di động băng rộng.
Chúng ta đang chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ viễn thông,
đặc biệt là thông tin di động và truyền thông không dây. Kỹ thuật đa truy nhập
đang bùng nổ. Số lượng người sử dụng mạng di động tăng vọt. Nhu cầu dịch vụ
ngày càng đa dạng, đặc biệt là các dịch vụ số liệu, kết nối Internet và multimedia.
Hệ thống thông tin đi động tế bào đầu tiên được triển khai vào năm 1971 dùng
kỹ thuật điều chế tương tự FM ở dải tần 850 MHz. Tương ứng là hệ thống AMPS
của Mỹ ra đời vào năm 1983. Đến đầu những năm 90, thế hệ đầu tiên của thông
tin di động tế bào đã bao gồm hàng loạt hệ thống ở nhiều nước khác nhau: TACS,
NMT, NAMPS … Tuy nhiên các hệ thống này đều không thỏa mãn được nhu cầu
ngày càng tăng, trước hết là nhu cầu về dung lượng. Mặt khác, việc tồn tại nhiều
tiêu chuẩn không tương thích với nhau làm cho liên lạc giữa các mạng cực kỳ khó
khăn. Những hạn chế trên đã được đặt ra cho mạng di động tế bào thế hệ thứ hai
phải giải quyết.
Mạng di động thế hệ thứ hai ra đời, sử dụng kỹ thuật số thay vì kỹ thuật tương
tự như trong thế hệ thứ nhất. Việc sử dụng công nghệ số giúp cho mạng thế hệ thứ
hai bảo đảm chất lượng cao trong một môi trường nhiễu mạnh, có dung lượng lớn

nhưng không một thuê bao nào khác có thể chia sẻ, sử dụng kênh tần số này.
- Cuộc gọi được thu phát liên tục sau khi ấn định kênh thoại.
- Băng thông của mỗi kênh hẹp (30KHz), do đó hệ thống FDMA là hệ
thống băng hẹp.
- Mức độ phức tạp của FDMA thấp hơn các hệ thống khác.
- Do phân cách thuê bao bằng các tần số khác nhau, nên hệ thống cần rất
ít thông tin cho mục đích đồng bộ.
- Dung lượng của hệ thống nhỏ. Tuy nhiên có thể tăng dung lượng bằng
cách sử dụng băng tần hẹp hơn thông qua cải tiến các kỹ thuật điều chế.
- Sử dụng các bộ truyền song công do cả hai hướng thu và phát hoạt động
cùng một lúc, dẫn đến tăng chi phí cho thiết bị.
- Ảnh hưởng của nhiễu đối với hệ thống rất cao. Vì vậy phải sử dụng
nhiều bộ lọc tần số.
2. Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA ( Time Division Multiple
Access ) :
Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian – TDMA (time division
multiple access) cũng chia nhỏ băng tần của mình thành nhiều kênh tần số khác
nhau. Nhưng thời gian sử dụng kênh tần số được chia thành nhiều khe thời gian
nhỏ hơn (ví dụ 8 khe trong GSM). Vì vậy, nhiều người có thể sử dụng chung một
tần số. Khi đã sử dụng hết tất cả các khe thời gian trên một tần số thì người sử
dụng tiếp theo sẽ được cấp phát một khe thời gian trên kênh tần số mới. Điều này
làm tăng thêm hiệu quả sử dụng tần số của hệ thống so với hệ thống FDMA.
TDMA là một hệ thống phức tạp hơn FDMA, bởi vì tiếng nói phải được số
hoá hoặc mã hoá, sau đó được lưu trữ vào một bộ nhớ đệm để gán cho một khe
thời gian trống và khi đó mới phát đi. Do đó việc truyền dẫn tín hiệu là không liên
tục và tốc độ truyền dẫn phải lớn hơn vài lần tốc độ mã hoá. Ngoài ra, do có nhiều
thông tin hơn chứa trong cùng một dải thông nên thiết bị TDMA được sử dụng có
kỹ thuật phức tạp hơn để cân bằng tín hiệu thu nhằm duy trì chất lượng tín hiệu.
Nhiều người sử dụng trên một kênh tần số được ấn định khe thời gian khác
nhau. Mỗi người chỉ có thể thu phát tín hiệu trong khe thời gian của mình. Mỗi

một tín hiệu băng rộng như tạp âm chiếm toàn bộ dải tần phân bố. Theo cách như
vậy mỗi thuê bao tham gia vào tạp âm nền tác động tới tất cả các thuê bao khác,
nhưng ở phạm vi ít nhất có thể. Can nhiễu bổ xung này làm hạn chế dung lượng,
nhưng vì phân bố tiềm năng thời gian và dải thông không bị hạn chế cho nên dung
lượng cũng lớn hơn đáng kể so với các hệ thống TDMA và FDMA
Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã – CDMA (code division multiple
access) không phân chia nhỏ phổ tần, cũng không chia thời gian thành các khe, mà
tất cả những người sử dụng khác nhau đều được phép sử dụng toàn bộ băng tần
trong cùng một thời gian.
Hệ thống trải phổ có khả năng chống lại nhiễu đa đường và tăng dung
lượng đa truy nhập. Hiệu quả sử dụng băng tần rất cao khi có nhiều người cùng sử
dụng hệ thống.
Các đặc điểm chính của CDMA:
- Cho phép mỗi người dùng sử dụng toàn bộ băng tần của hệ thống trong
cùng một thời gian.
- Mỗi người sử dụng sẽ có một mã khác nhau để phân biệt. Mã được sử
dụng để mã hóa và điều chế.
- Sử dụng hiệu quả phổ tần hơn các hệ thống FDMA và TDMA.
- Hệ thống có tính bảo mật cao.
- Cho phép cấp phát tài nguyên mềm dẻo. Hỗ trợ nhiều loại dịch vụ có tốc
độ khác nhau.
Phần 2 : Kỹ Thuật trãi phổ CDMA trong
thông tin di động
I Nguyên lý trãi phổ :
1) Nguyên lý chung:
Nguyên lý trải phổ là cung cấp tất cả các tiềm năng tần số và thời gian
đồng thời cho mọi thuê bao, khống chế mức công suất phát từ mỗi thuê bao đủ để
duy trì một tỷ số tín hiệu/tạp âm theo mức chất lượng yêu cầu. Mỗi thuê bao sử
dụng một tín hiệu băng rộng như tạp âm chiếm toàn bộ dải tần phân bố. Theo cách
đó mỗi thuê bao tham gia vào tạp âm nền tác động tới tất cả các thuê bao khác,

k
= ±1 là bit số liệu thứ k và T là độ rộng xung của một bit số
liệu. Tín hiệu b(t) được trải phổ bằng cách nhân với tín hiệu p(t), p(t) = ±1 là tín
hiệu giả ngẫu nhiên có tốc độ R
c
= 1/T
c
lớn hơn nhiều lần so với R
b
. Phần tử nhị
phân của chuỗi p(t) được gọi là một chip để phân biệt nó với phần tử nhị phân (bit)
của bản tin. Tín hiệu b(t)p(t) nhận được sẽ được điều chế một sóng mang theo
phương pháp điều chế BPSK. Tín hiệu phát DS/SS – BPSK là:
s(t) = Ab(t)p(t) cos(2πfct + θ(t))
Trong đó: A là biên độ sóng mang
fc là tần số sóng mang
θ(t) là pha của sóng mang được điều chế
Sơ đồ khối quá trình giải trải phổ như sau:
Tại máy thu, tín hiệu thu được m(t) bao gồm tín hiệu phát bị trễ một
khoảng thời gian τ là s(t- τ) và tạp âm trên đường truyền n(t). Do đó tín hiệu thu
được là:
m(t) = s(t- τ) + n(t) = Ab(t- τ)p(t- τ) cos{2πfc(t- τ) + θ(t))} + n(t)
Để đơn giản quá trình giải trải phổ ta bỏ qua tạp âm. Tín hiệu r(t) tại đầu
vào bộ lọc thông dải (BPF) là:
r(t) = Ab(t- τ)p(t- τ) cos{2πfc(t- τ) + θ(t))} 2cos{2πfc(t- τ) + θ(t))}
= Ab(t- τ)p(t- τ) + Ab(t- τ)p(t- τ) cos{2πfc(t- τ) + θ(t))}
Bộ lọc thông dải của bộ tách sóng loại bỏ các thành phần tần số cao và chỉ
giữ lại thành phần tần số thấp u(t) = b(t)p(t). Sau đó, thành phần này được nhân
với mã nội tại p(t- τ) được tạo ra ở máy thu đã được đồng bộ.
Do p(t- τ) = ±1 nên p

(t) cos[2πfct + θ(t)]
s
Q
(t) = Ab(t)p
Q
(t) sin[2πfct + θ(t)]
Khi đó :
s(t) = Ab(t)p
I
(t) cos[2πfct + θ(t)] + Ab(t)p
Q
(t) sin[2πfct + θ(t)]
Trong đó:
θ(t) = π/4 nếu s
I
(t) = 1, s
Q
(t) = 1
θ(t) = 3π/4 nếu s
I
(t) = 0, s
Q
(t) = 1
θ(t) = 5π/4 nếu s
I
(t) = 0, s
Q
(t) = 0
θ(t) = 7π/4 nếu s
I

(t) được điều khiển bởi một
bộ tạo mã. Bộ tổng hợp tần số sẽ tạo ra các chip có tốc độ bit R
c
. Do đó, tần số
sóng mang được xác định theo một tập hợp của log
2
N chip ( N là số lượng các tần
số sóng mang có thể có). Mỗi lần nó thay đổi là mã đã tạo ra log
2
N chip liên tiếp.
Như vậy, tần số sóng thay đổi theo các bước. Bước của tần số là R
H
=R
c
/log
2
N.
Tại máy thu, sóng mang được nhân với một sóng mang chưa điều chế
được tạo ra giống hệt bên phát. Sóng mang này được tạo ra nhờ bộ tạo mã PN
giống như bên phát điều khiển bộ tổ hợp tần số để tạo ra tần một tần số thích hợp.
Như vậy, Sự chuyển dịch tần số giả ngẫu nhiên ở bên phát sẽ được loại bỏ tại nơi
thu.
Điều chế FSK thường sử dụng cho các hệ thống này. Giải điều chế là
không kết hợp do tần số sóng mang luôn thay đổi trong quá trình truyền tin.
• Hệ thống FH/SS nhanh
Ở hệ thống FH/SS nhanh, có ít nhất một lần nhảy với một bít số liệu. Với
T là chu kỳ của tín hiệu, T
h
là thời gian của một đoạn nhảy tần thì T/T
h

theo mỗi thời gian chip mã trong hệ thống FH/SS thì sự nhảy tần số chỉ xảy ra
trong trạng thái dịch chuyển dãy mã trong hệ thống TH/ SS. Hình (18) là sơ đồ
khối của hệ thống TH/SS. Ta thấy rằng bộ điều chế rất đơn giản và bất kỳ một
dạng sóng cho phép điều chế xung theo mã đều có thể được sử dụng đối với bộ
điều chế TH/ SS.
TH/SS có thể làm giảm giao diện giữa các hệ thống trong hệ thống ghép
kênh theo thời gian. Vì mục đích này mà sự chính xác thời gian được yêu cầu
trong hệ thống nhằm tối thiểu hóa độ dư giữa các máy phát.
Do hệ thống TH/SS có thể bị ảnh hưởng dễ dàng bởi giao thoa nên cần sử
dụng hệ thống tổ hợp giữa hệ thống này với hệ thống FH/SS để loại trừ giao thoa
có khả năng gây nên suy giảm lớn đối với tần số đơn.
5) So sánh các hệ thống SS
Mỗi loại hệ thống đều có ưu - nhược điểm. Việc chọn hệ thống nào phải
dựa trên ứng dụng đặc thù. Chúng ta sẽ so sánh các hệ thống DS, FH và TH.
Các hệ thống DS/ SS giảm nhiễu giao thoa bằng cách trải rộng nó ở một
phổ tần rộng. Trong các hệ thống FH/ SS ở mọi thời điểm cho trước, những người
sử dụng phát các tần số khác nhau vì thế có thể tránh được nhiễu giao thoa. Các hệ
thống TH/ SS tránh nhiẽu giao thoa bằng cách tránh không để nhiễu hơn một
người sử dụng phát trong một thời điểm.
Có thể thiết kế các hệ thống DS/ SS với giải điều chế kết hợp và không kết
hợp. Tuy nhiên, do sự nhảy chuyển tần số phát nhanh rất khó duy trì đồng bộ pha
ở các hệ thống FH/SS vì thế chúng thường đòi hỏi giải điều chế không kết hợp.
Trong thực tế các hệ thống DS/SS có chất lượng tốt hơn do sử dụng giải điều chế
kết hợp nhưng giá thành của mạch pha sóng mang đắt.
Với cùng tốc độ đồng hồ của bộ tạo mã PN, FH/SS có thể nhảy tần trên
băng tần rộng hơn nhiều so với băng tần của tín hiệu DS/SS. Ngoài ra có thể tạo ra
tín hiệu TH/SS có độ rộng băng tần rộng hơn nhiều độ rộng băng tần của DS/ SS
khi bộ tạo chuỗi của hai hệ thống này cùng tốc độ đồng hồ.
Hệ thống FH/SS loại trừ được các kênh tần số gây nhiễu giao thoa mạnh
và thường xuyên, còn DS/SS nhạy cảm nhất với vấn đề gần xa. Các hệ thống

một bộ trộn tần để tạo ra tần số có khoảng cách 5 KHz. Tuy nhiên, khi sử dụng hệ
thống tổng hợp thì yêu cầu một bộ tạo mã tức thời 114Mchip/s và một bộ trộn tần
để tạo ra 20 tần số.
Bộ phát tổng hợp FH/ DS như trên hình (20) thực hiện chức năng điều
chế DS nhờ biến đổi tần số sóng mang (sóng mang FH là tín hiệu DS được điều
chế ) không giống như bộ điều chế DS đơn giản. Nghĩa là, có một bộ tạo mã để
cung cấp các mã với bộ trộn tần được sử dụng để cung cấp các dạng nhảy tần số
và một bộ điều chế cân bằng để điều chế DS.
Sự đồng bộ thực hiện giữa các mẫu mã FH/ DS biểu thị rằng phần mẫu
DS đã cho được xác định tại cùng một vị trí tần số lúc nào cũng được truyền qua
một kênh tần số nhất định. Nhìn chung thì tốc độ mã của DS phải nhanh hơn tốc
độ nhảy tần. Do số lượng các kênh tần số được sử dụng nhỏ hơn nhiều so với số
lượng các chip mã nên tất cả các kênh tần số nằm trong tổng chiều dài mã sẽ được
sử dụng nhiều lần. Các kênh được sử dụng ở dạng tín hiệu giả ngẫu nhiên như
trong trường hợp các mã.
Bộ tương quan được sử dụng để giải điều chế tín hiệu đã được mã hóa
trước khi thực hiện giải điều chế băng tần gốc tại đầu thu, bộ tương quan FH có
một bộ tương quan DS và tín hiệu dao động nội được nhân với tất cả các tín
hiệuthu được. Hình (21) miêu tả một bộ thu FH/ DS điển hình. Bộ tạo tín hiệu dao
động nội trong bộ tương quan giống như bộ điều chế phát trừ 2 điểm sau:
1. Tần số trung tâm của tín hiệu dao động nội được cố định bằng độ
lệch tần số trung gian ( IF ).
2. Mã DS không bị biến đổi với đầu vào băng gốc.
Giá trị độ lợi xử lý dB của hệ thống tổng hợp FH/ DS có thể được tính
bằng tổng của độ lợi xử lý của hai loại điều chế trải phổ đó. Do đó, giới hạn giao
thoa trở nên lớn hơn so với hệ thống FH hoặc hệ thống DS đơn giản.
• Hệ thống TH/ FH
Hệ thống điều chế TH/FH được áp dụng rộng rãi khi muốn sử dụng nhiều
thuê bao có khoảng cách và công suất khác nhau tại cùng một thời điểm. Với số
lượng việc xác định địa chỉ thuê bao là trung bình thì nên sử dụng một hệ thống