PHẦN A
GIỚI THIỆU

Đồ án tốt nghiệp Trang ii LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Việt Hùng,
ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn và đƣa ra một phƣơng pháp làm việc
khoa học để đồ án tốt nghiệp hoàn thành đúng thời hạn.Đồng thời em
cũng xin cảm ơn các Thầy Cô trong Khoa Điện –Điện Tử trƣờng
Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã truyền đạt những kiến
thức quý báu trong quá trình học tập tại trƣờng.
Để quyển luận văn này hoàn thành còn có sự hỗ trợ và đóng
góp không nhỏ từ phía gia đình và tất cả bè bạn cả về phƣơng diện vật
chất lẫn tinh thần.

+ Tìm hiểu công nghệ cdma.
+ Tìm hiêu các kỹ thuật trải phổ.
+ Tìm hiểu các phƣơng pháp tách sóng
3) Các bản vẽ:

4) Giáo viên hƣớng dẫn: THS.NGUYỄN VIỆT HÙNG
5) Ngày giao nhiệm vụ:
6) Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 10/1/2011
Giáo viên hƣớng dẫn
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ
THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
Ngày tháng năm 20…
Chủ nhiệm bộ môn

Đồ án tốt nghiệp Trang iv NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN


Nguyễn Việt Hùng
Đồ án tốt nghiệp Trang v Đồ án tốt nghiệp Trang vi

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN


Chƣơng 4: Tìm hiểu các phƣơng pháp tách sóng trong CDMA.
Chƣơng 5: Mô phỏng & hƣớng phát triển.
Trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp, mặc dù em đã cố gắng rất nhiều
nhƣng do trình độ có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót, em rất mong nhận
đƣợc sự phê bình, hƣớng dẫn và sự giúp đỡ của thầy cô và bạn bè.
Em xin chân thành sự cảm ơn giúp đỡ tận tình Nguyễn Việt Hùng và các
thầy cô Bộ môn điện tử viễn thông đã giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp.

Đồ án tốt nghiệp Trang viii

MỤC LỤC
Phần A: GIỚI THIỆU i
Lời cảm ơn ii
Quyết định giao đề tài iii
Nhận xét giáo viên hƣớng dẫn iv
Nhận xét giáo viên phản biện v
Lời nói đầu vi
Mục lục vii
Liệt kê hình xii
Phần B: NỘI DUNG 1
CHƢƠNG 1:GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG . 2
1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3
1.1 Hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ nhất. 3
1.2 Hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ hai. 3
1.3 Hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ ba. 4
1.4 Xu hƣớng hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ 4. 6
2. CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐA TRUY NHẬP 7
2.1 Đa truy cập theo phân chia tần số FDMA 7
2.1.1 Đặc điểm chính của hệ thống FDMA: 8
2.2 Đa truy cập theo phân chia thời gian TDMA 8

1. MỞ ĐẦU: 22
2. HỆ THỐNG TRẢI PHỔ CHUỖI TRỰC TIẾP (DS/SS): 23
2.1 Các hệ thống DS/SS – BPSK: 23
2.1.1 Máy phát DS/SS – BPSK 23
2.1.2 Máy thu DS/SS – BPSK: 24
2.1.3 Mật độ phổ công suất 26
2.1.4 Độ lợi xử lý (PG) 27
2.2 Các hệ thống DS/SS – QPSK: 28
2.2.1 Máy phát: 28
2.2.2 Máy thu: 30
3. HỆ THỐNG NHẢY TẦN (FH/SS): 31
3.1 Các hệ thống FH/SS nhanh: 32
Đồ án tốt nghiệp Trang x

3.1.1 Máy phát: 33
3.1.2 Độ rộng băng tần: 34
3.1.3 Máy thu 35
3.1.4 Tốc độ đồng hồ cho các hệ thống FH/SS nhanh 35
3.2 Hệ thống FH/SS chậm: 36
4. HỆ THỐNG NHẢY THỜI GIAN ( TH/SS): 37
5. SO SÁNH CÁC HỆ THỐNG SS: 38
CHƢƠNG 3: CÁC LOẠI NHIỄU TRONG CDMA 41
1. FADING 42
2. VẤN ĐỀ GẦN XA 43.
HIỆN TƢỢNG ĐA ĐƢỜNG 43
4. NHIỄU GAUSSIAN 44
5. NHIỄU ĐA TRUY NHẬP 46
CHƢƠNG 4:CÁC PHƢƠNG PHÁP TÁCH SÓNG 49
1. BỘ TÁCH SÓNG KINH ĐIỂN 50
1.1 Phân tích mô hình bộ thu: 50

5.1 Bộ tách sóng tối ƣu cho kênh đồng bộ: 93
5.1.1 Kênh đồng bộ 2 user 93
5.1.2 Kênh đồng bộ K user: 96
5.2 .Bộ tách sóng tối ƣu cho kênh bất đồng bộ: 98
5.3 Hiệu suất của bộ tách sóng tối ƣu: 99
5.3.1 Kênh 2 user đồng bộ: 99
5.3.2 Kênh K user đồng bộ: 100
5.3.3 .Kênh bất đồng bộ: 102
CHƢƠNG 5: MÔ PHỎNG & HƢỚNG PHÁT TRIỂN 108
1. Mô hình đồng bộ 109
1.1 Bộ tách sóng kinh điển. 109
1.2 Bộ tách sóng MMSE 110
1.3 Bộ tách sóng triệt nhiễu nối tiếp SIC. 111
1.4 Bộ triệt nhiễu song song PIC tầng 1 là bộ thu kinh điển. 111
1.5 Bộ triệt nhiễu song song PIC tầng 1 là bộ thu giải tƣơng quan. 112
1.6 Bộ tách sóng tối ƣu 113
1.7 Tổng hợp các bộ tách sóng mô hình đồng bộ. 113
2. Mô hình bất đồng bộ. 114
Đồ án tốt nghiệp Trang xii

2.1 Bộ tách sóng kinh điển: 114
2.2 Bộ tách sóng MMSE 115
2.3 Bộ tách sóng giải tƣơng quan. 116
2.4 Tổng hợp các phƣơng pháp trong mô hình bất đồng bộ: 117
3. So sánh mô hình đồng bộ và Bất đồng bộ. 118
4. Tổng kết và hƣớng phát triển. 121
4.1 Kết luận 121
4.2 Hƣớng phát triển 122
Phần c: TÀI LIỆU THAM KHẢO 123
TÀI LIỆU THAM KHẢO 124

Hình 4.14 Tiệm cận hiệu suất đa kênh cho hai user đồng bộ 84
Hình 4.15.Sự triệt nhiễu nối tiếp bổ sung cho hai user 85
Hình 4.16 Bộ triệu nhiễu song song nhiều tầng 87
Đồ án tốt nghiệp Trang xiv

Hình 4.17 Bộ tách sóng pic sử dụng tách sóng kinh điển ở tầng thứ nhất 87
Hình 4.18 Bộ tách sóng pic tầng thứ nhất bộ tách sóng giải tƣơng quan. 88
Hình 4.19 Bộ tách sóng cực đại hàm khả năng cho user 1 95
Hình 4.20 Bộ tách sóng cực tiểu BER cho 1 user giao thoa đồng bộ 96
Hình 5.1 Bộ tách sóng kinh điển 109
Hình 5.2 Bộ tách sóng MMSE 110
Hình 5.3 Bộ tách sóng triệt nhiễu nối tiếp SIC 111
Hình 5.4 Bộ thu triệt nhiễu song song PIC tầng 1 là bộ thu kinh điển 111
Hình 5.5 Bộ thu triệt nhiễu song song PIC tầng 1 là bộ thu giải tƣơng quan. 112
Hình 5.6 Bộ tách sống tối ƣu đồng bộ. 113
Hình 5.7 so sánh các phƣơng pháp tách sóng trong mô hình đồng bộ 114
Hình 5.8 bộ tách sóng kinh điển trong mô hình bất đồng bộ. 115
Hình 5.9 Bộ tách sóng MMSE trong mô hình bất đồng bộ 116
Hình 5.10: Bộ tách sóng giải tƣơng quan trong mô hình bất đồng bộ 117
Hình 5.11 tổng hợp các bộ tách sóng trong mô hình bất đồng bộ. 118
Hình 5.12 so sánh hai mô hình đồng bộ và bất đồng bộ của bộ tách sóng kinh điển
119
Hình 5.13 So sánh mô hìn đồng bộ và không đồng bộ của bộ tách sóng sic 120
Hình 5.14 So sánh mô hình đồng bộ và bất đồng bộ của bộ tách sóng MMSE 120
Hình 5.15 Cây mô hình các bộ tách sóng 122
Đồ án tốt nghiệp Trang 3
Chƣơng 1: Giới thiệu về hệ thống thông tin di động
1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
1.1 Hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ nhất.
Hệ thống thông tin di động đầu tiên đƣợc phát triển bởi phòng thí nghiệm
Bell vào những năm đầu của thập niên 70.Hệ thống đầu tiên này đƣợc gọi là dịch vụ
điện thoại di động tiên tiến (AMPS-Advancecd Mobile Phone serveice).Hệ thống
này sử dụng phƣơng thức điều chế FM (Frequence Modulation) cho thoại và FSK
cho báo hiệu (Signalling).Phƣơng pháp đa truy cập sử dụng là FDMA (Frequence
Division Multiplex Access), tức là các thiết bị đầu cuối khác nhau sử dụng tần số
khác nhau và các tế bào khác nhau sử dụng các dải tần khác nhau.Hệ thống AMPS
đƣợc thƣơng mại hoá vào năm 1983 và đến năm 1994 có khoảng 200 triệu thuê bao
Mỹ,Canda, Úc, Nam Mỹ.
Tại châu âu một vài hệ thống tế bào thuộc thế hệ thứ nhất giống nhƣ AMPS
đã đƣợc phát triển.Một vài hệ thống này có thể nêu ra nhƣ TACS (Total Access
Communication system) xuất hiện tại Anh, Tây Ban Nha, Ý.Hệ thống NMT (Nordic
Mobile Telephone) xuất hiện ở các nƣớc Bắc Âu.Hệ thống công suất 450 xuất hiện
tại Đức và Bồ Đào Nha.Tất cả các hệ thống nêu trên là hệ thống tƣơng tự, dùng FM
cho thoại, FSK cho báo hiệu và FDMA cho đa truy cập và thƣờng đƣợc gọi là thế
hệ thứ nhất của điện thoại di động tế bào.
1.2 Hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ hai.
Cuộc cách mạng về phát triển kỹ thuật mã hoá tiếng sử dụng kỹ thuật số tốc
độ thấp với chất lƣợng thoại cao và công nghệ mạch tích hợp phát triển nhanh
chóng đã tạo ra hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ hai.Năm 1983 Châu Âu thiết
lập nhóm đƣa ra chuẩn mới từ “Group Special Mobile Communication” dựa trên
TDMA.Công việc của nhóm này đã đƣa ra hệ thống nổi tiếng GSM đƣa vào sử
dụng năm 1993 và phát triển nhanh chóng.Theo các tài liệu thì tháng 10 năm 1994
có khoảng 2 triệu thuê bao ở Châu Âu và hiện nay rất nhiều nƣớc sử dụng hệ thống
này.Hệ thống thông tin di động toàn cầu là một hệ thống thông tin số của Châu Úc
tƣơng thích với hệ thống báo hiệu số 7.Hệ thống GSM sử dụng băng tần (890-915)

ARIB/W-CDMA (hay còn gọi là Core AWGN) của Nhật.
ETSI/W-CDMA và TD-CDMA (gọi chung là UTRA) của Châu ÂU.
CDMA 2000 phát triển trên cơ sở tiêu chuẩn IS-95 và UWC-136 phát triển
từ hệ thống DMAPS IS-136.
Đồ án tốt nghiệp Trang 5
Chƣơng 1: Giới thiệu về hệ thống thông tin di động
TTAI và TTAII của hiệp hội công nghệ viễn thông (TTA) Hàn Quốc đề
xuất, TTAI có các tham số giống CDMA 2000.
TTAII W-CDMA gần giống ETSI/W-CDMA của Trung Quốc.
Một đặc điểm chung là hầu hết các đề án đều đề xuất kỹ thuật có liên quan
đến CDMA.Điều đó chứng tỏ ƣu điểm của CDMA đối với 3G là không thể phủ
nhận đƣợc.
Khác với thế hệ CDMA thứ hai, các hệ thống CDMA thế hệ ba sẽ đƣợc đặc
trƣng bởi một số các đặc điểm sau:
Độ rộng băng tần và tốc độ chip lớn hơn.
Cung cấp các dịch vụ nhiều tốc độ khác nhau.
Khả năng truyền dữ liệu gói.
Trải phổ phức tạp hơn.
Chuyển vùng giữa các tần số không gây ảnh hƣởng gì đến chất lƣợng.
Điều khiển công suất nhau trong truyền xuống.
Theo kế hoạch làm việc chi tiết của ITU, thì việc tiêu chuẩn hoá chỉ có thể
kết thúc vào cuối 1999 và đầu năm 2000.Khi đó mới tiến hành chế tạo, thử nghiệm
thiết bị nên hệ thống chỉ có thể đƣa vào khai thác thƣơng mại sớm nhất vào năm
2000.
Chính vì vậy, các nhà sản xuất và khai thác thông tin di động đều đƣa ra các
phát triển hệ thống mà họ đang có lên thành hệ thống 2,5G nhằm tăng dung lƣợng
truyền dẫn với giá thành rẻ nhờ tận dụng các thiết bị mạng hiện có.Các nhà sản xuất
và khai thác hệ thống GSM (Alcatel, Ericsson…) sẽ tiếp tục nghiên cứu phát triển
hệ thống của họ theo các hƣớng.
ASCI (Advanced Speech Call Item) nhằm giới thiệu một vài dịch vụ mới nhƣ

tần số thƣờng gặp trong thông tin di động một cách có hiệu quả.Đây là một lợi điểm
rất quan trọng, đặc biệt là với các ứng dụng truyền dữ liệu tốc độ cao.
Mô hình OFDM đã đƣợc nghiên cứu khá kỹ lƣỡng trong thời gian gần đây
và đã đƣợc phát triển trong các mạng LAN không dây tốc độ cao và trong mạng
truyền hình số mặt đất.
Đồ án tốt nghiệp Trang 7
Chƣơng 1: Giới thiệu về hệ thống thông tin di động
Giữa OFDM và CDMA có những sự hỗ trợ nhau khá tốt.Bằng cách kết hợp
OFDM và CDMA, ta có thể tận dụng ƣu điểm chống nhiễu fading chọn lọc tần số
và khả năng phát triển leo thang về tốc độ truyền dữ liệu.
2. CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐA TRUY NHẬP

Hình 1.1: Các phƣơng pháp đa truy nhập
Công nghệ viễn thông phát triển đã kéo theo nhu cầu sử dụng các dịch vụ
thông tin di động ngày càng tăng.Số ngƣời sử dụng thông tin di động và truyền
thông không dây tăng vọt dẫn đến việc dùng chung, chia sẻ tài nguyên (các đƣờng
truyền vô tuyến vật lý) là một xu hƣớng tất yếu.Việc nhiều ngƣời cùng sử dụng
chung một đƣờng truyền vô tuyến đƣợc gọi là đa truy nhập.
Có ba phƣơng pháp đa truy nhập đƣợc sử dụng trong thông tin di động: đa truy
nhập phân chia theo tần số (FDMA), theo thời gian (TDMA) và theo mã (CDMA).
2.1 Đa truy cập theo phân chia tần số FDMA (Frequency Division
Multiple Access)
Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số - FDMA (Fequency Division
Multiple Access) là một phƣơng pháp đa truy nhập cổ điển nhất.
Trong phƣơng pháp này băng tần của toàn bộ hệ thống bị chia thành nhiều
phần nhỏ.Hệ thống gán cho mỗi ngƣời sử dụng một tần số khác nhau, mỗi kênh
truyền là một tần số, có nghĩa là mỗi ngƣời sử dụng có một kênh truyền riêng.Hệ
thống phân biệt tín hiệu của những ngƣời sử dụng khác bằng các kênh tần số khác
Đồ án tốt nghiệp Trang 8
Chƣơng 1: Giới thiệu về hệ thống thông tin di động

Chƣơng 1: Giới thiệu về hệ thống thông tin di động
Nhiều ngƣời sử dụng trên một kênh tần số đƣợc ấn định khe thời gian khác
nhau.Mỗi ngƣời chỉ có thể thu phát tín hiệu trong khe thời gian của mình.Mỗi kênh
tần số cùng với một khe thời gian tạo thành một kênh truyền bên trong hệ thống.
Trong TDMA vì mỗi ngƣời sử dụng không truyền liên tục mà chỉ truyền trên
khe thời gian nên hệ thống phải sử dụng tín hiệu số và điều chế số.Có hai dạng song
công bên trong TDMA: song công theo tần số (FDD) và song công theo thời gian
(TDD).FDD sử dụng các kênh có tần số khác nhau cho truyền và nhận.Ngƣợc lại,
trong TDD, một nửa thời gian đƣợc dành cho thu và một nửa còn lại dành cho việc
phát tín hiệu.
2.2.1 Đặc điểm chính của hệ thống TDMA
TDMA cho phép nhiều ngƣời sử dụng chung một tần số, bằng cách chia
khoảng thời gian sử dụng tần số thành nhiều khe thời gian không chồng lấp nhau, và
mỗi ngƣời sử dụng một khe thời gian.Số lƣợng khe tùy thuộc vào kỹ thuật điều chế,
băng thông
Việc truyền tín hiệu trong TDMA diễn ra không liên tục mà thành từng cụm
nhỏ.Vì vây, máy di động có thể giảm bớt năng lƣợng tiêu hao cho việc thu phát tín
hiệu, dẫn đến thời gian sử dụng acquy tăng lên.
Trong các khe thời gian rỗi, máy di động đo đạc mức công suất của các trạm
phát khác.
TDMA cần nhiều thông tin cho quá trình đồng bộ ban đầu hơn FDMA do
chế độ truyền không liên tục và chia khe thời gian.Có thể cấp phát băng tần theo
yêu cầu thông qua việc ấn định nhiều kênh cho một ngƣời sử dụng để tăng tốc độ
của dịch vụ.Vì vậy tốc độ dịch vụ có thể đƣợc cải thiện.
2.3 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple
Access).
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 ngƣời sử dụng khác nhau đều đƣợc phép sử dụng toàn bộ băng tần
trong cùng một thời gian.

công nghệ trải phổ còn một số kỹ thuật khác gọi là trải phổ nhảy tần (FHSS –
Đồ án tốt nghiệp Trang 11
Chƣơng 1: Giới thiệu về hệ thống thông tin di động
frequency hopping SS) và trải phổ nhảy thời gian (THSS – time hopping SS )nhƣng
không đạt hiệu quả cao nhƣ DSSS.Hệ thống CDMA chỉ sử dụng kỹ thuật trải phổ
DSSS.
3.2 Các hệ thống thông tin trải phổ
3.2.1 Hệ thống DS/SS
Thực hiện trải phổ bằng cách nhân tín hiệu nguồn với một tín hiệu giả ngẫu
nhiên có tốc độ tín hiệu (tốc độ chip ) cao hơn nhiều tốc độ bit của luồng số phát.
3.2.2 Hệ thống FF/SS
Thực hiện trải phổ bằng cách nhảy tần số mang trên một tập lớn các tần
số.Mẫu nhảy tần có dạng giả ngẫu nhiên.Tần số trong khoảng thời gian của một
chíp giữ nguyên không đổi.Tốc độ nhảy tần có thể nhanh hay chậm.Trong hệ thống
nhảy tần nhanh, nhảy tần đƣợc thực hiện ở tần số cao hơn tốc độ bit của thông tin,
và ngƣợc lại đối với hệ thống nhảy tần chậm.
3.2.3 Hệ thống TH/SS
Một khối các bit số liệu đƣợc nén và phát ngắt quãng trong một hay nhiều
khe thời gian của một khung truyền có rất nhiều khe thời gian.Một mẫu nhảy thời
gian sẽ xác định các khe thời gian nào đƣợc sử dụng để truyền dẫn trong mỗi khung.
4. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA CDMA
4.1 Tính đa dạng phân tập
Phân tập là hình thức giảm fading.Fading đa đƣờng xảy ra khi hai hay nhiều
đƣờng tín hiệu kết hợp triệt tiêu lẫn nhau Truyền dẫn băng hẹp bi ảnh hƣởng bởi
hiện tƣợng này, trong khi truyền dẫn băng rộng thì ít bị ảnh hƣởng bởi fading nhờ
vào tính đa dạng trong phân tập.
Có 3 hình thức phân tập chính:
Phân tập theo thời gian đạt đƣợc nhờ vào việc chèn mã, tách lỗi và mã hóa
sửa sai.
Phân tập theo tần số: nhờ vào việc mở rộng khả năng báo hiệu băng tần báo