LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm vừa qua, nhu cầu trao đổi thông tin ngày một cao nó không
chỉ nằm trong giới hạn của một quốc gia, mà là trên phạm vi thế giới. Sự phát
triển rất nhanh của công nghệ điện tử, tin học, công nghệ viễn thông cung cấp
ngày càng nhiều các loại hình dịch vụ mới đa dạng, an toàn, chất lượng cao đáp
ứng ngày càng tốt các yêu cầu của khách hàng.
Hiện nay, mạng thông tin di động ở Việt Nam đang sử dụng công nghệ GSM
là chủ yếu. Tuy nhiên, trong tương lai mạng thông tin di động này sẽ không đáp
ứng được các nhu cầu về thông tin di động. Bởi vì, nhu cầu thông tin di động
không chỉ là thoại mà còn là truyền dữ liệu, hình ảnh, âm thanh với tốc độ
cao, các yêu cầu về chất lượng, bảo mật cũng được đặt ra. Điều này đã thúc đẩy
các nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động phải tìm kiếm một phương thức thông
tin mới. Và công nghệ CDMA đã trở thành mục tiêu hướng tới của lĩnh vực thông
tin di động trên toàn thế giới.
Công nghệ CDMA dựa trên nguyên lý trải phổ đã đạt được hiệu quả sử dụng
dải thông lớn hơn so với các công nghệ tương tự hoặc số khác do đó số lượng thuê
bao đa truy nhập lớn hơn nhiều. Nhờ dãn rộng phổ tín hiệu mà có thể chống lại
được các tác động gây nhiễu và bảo mật tín hiệu. Các mạng thông tin di động sử
dụng công nghệ CDMA có thể đáp ứng được các nhu cầu về thông tin di động
trong tương lai. 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: " Mô phỏng kỹ thuật trải phổ ứng dụng trong mạng di động CDMA ".
Nội dung của đề tài này là: Tìm hiểu về các kỹ thuật trải phổ, các đặc tính của
công nghệ CDMA khi ứng dụng vào mạng thông tin di động.
Đề tài gồm 04 chương :
• Chương I: Tổng quan mạng di động CDMA
• Chương II: Mã Trải phổ và kỹ thuât trải phổ
• Chương III: Mô phỏng và đánh giá hệ thống thu phát DS-SS
• Chương IV:Kết luận và hướng phát triển đề tài
15
2.1.1. Tổng Quan Về Mã Trải Phổ 15
d. Hàm tự tương quan của dãy PN7 17
e. Số bít cùng A và số bít khác D khi dãy PN7 dịch một bít 17
2.2.2. Các loại mã trải phổ PN 17
2. 2. KỸ THUẬT TRẢI PHỔ
21
2.2.1. Giới thiệu về công nghệ trải phổ 21
2.2.2. Tính chất và nguyên lí của kỹ thuật trải phổ 22
2.2.3. Ưu điểm và ứng dụng của kỹ thuật trải phổ 23
2.3. HỆ THỐNG TRẢI TRỰC TIẾP (DS)
24
2.3.1. Đặc nh của n hiệu DS 24
2.3.2. Độ rộng băng RF của hệ thống DS 26
2.4. HỆ THỐNG TRẢI PHỔ TRỰC TIẾP (DS/SS)
29
2.4.1. Mở đầu 29
2.4.2. Giả tạp âm 29
2.4.3. Các Hệ thống DS/SS-BPSK 30
2.5. TRẢI PHỔ NHẢY TẦN
39
2.5.1. Máy phát trải phổ nhảy tần 39
2.5.2. Máy thu trải phổ nhảy tần 40
2.5.3. Phân loại hệ thống trải phổ nhảy tần 40
2.5.4. Đặt nh của hệ thống trải phổ nhảy tần trong môi trường nhiễu giao thoa 41
2.6. TRẢI PHỔ DỊCH THỜI GIAN (TH/SS)
67
68
69
71
73
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO 75
4
DANH MỤC HÌNH VẼ
LỜI NÓI ĐẦU 1
MỤC LỤC 3
DANH MỤC HÌNH VẼ 5
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG CDMA 8
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
8
1.2. ĐẶC TÍNH CDMA
9
1.2.1. KỸ THUẬT CDMA
9
1.2.2. Các đặc nh của kỹ thuật CDMA 10
CHƯƠNG 2 MÃ TRẢI PHỔ VÀ KỸ THUẬT TRẢI PHỔ 15
2.1. TRẢI PHỔ NGẪU NHIÊN PN
15
2.1.1. Tổng Quan Về Mã Trải Phổ 15
d. Hàm tự tương quan của dãy PN7 17
43
2.7.1. Hệ thống lai FH/DS 43
2.7.2. Hệ thống lai TH/FH 45
2.7.3. Hệ thống lai TH/DS 46
2.8. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ TRONG CDMA
48
2.8.1. Phương pháp điều chế và giải điều chế khóa dịch tần số FSK 48
2.8.2. Điều chế khóa dịch pha hai trạng thái (BPSK) 51
CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THU PHÁT DS-SS 54
3.1. MÔ TẢ MÔ PHỎNG
54
3.2. MÔ HÌNH HỆ THỐNG MÁY THU PHÁT TRẢI PHỔ TRỰC TIẾP
55
3.3. MÔ PHỎNG SỬ DỤNG MÔI TRƯỜNG MATLAB
58
3.3.1. Chương trình 58
3.3.2. Kết quả mô phỏng 61
HÌNH 3.13 : TỶ LỆ LỖI BÍT CỦA 10 NGƯỜI DÙNG ĐỒNG THỜI 63
HÌNH 3.17 :TÍN HIỆU SAU KHI TRẢI PHỔ CỦA NGƯỜI DÙNG THỨ 2 65
-VÍ DỤ 2: 66
67
5
68
69
QPSK Quadature Phase Shift Keying Điều chế pha trực giao
SFH Slow Frequency Hopping Trải phổ nhảy tần chậm
SNR Signal Noise Ratio Tỷ số tín trên tạp âm
TACAN Tactical air Navigation
TH/SS Time Hopping Spread Spectrum Trải phổ dịch thời gian
TDM Time Division Multiple
UMTS Univarsal mobile
Telecommunications Systems
Hệ thống viễn thông di
động toàn cầu
7
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG CDMA
1.1. Giới thiệu chung
Dựa trên các yêu cầu dịch vụ mới của thông tin di động, nhất là các dịch vụ
truyền số liệu đòi hỏi các nhà khai thác phải đưa ra các hệ thống thông tin di
động mới. Trong bối cảnh đó ITU đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hoá hệ thống thông
tin di động ở thế hệ thứ ba với tên gọi IMT-2000 nhằm phục vụ các mục tiêu
chính sau:
• Tốc độ truy cập cao để đảm bảo các dịch vụ băng thông rộng như truy cập
internet nhanh, hoặc các dịch vụ đa phương tiện.
• Linh hoạt để đảm bảo các dịch vụ mới như đánh số cá nhân toàn cầu, và
điện thoại vệ tinh. Các chức năng này sẽ mở rộng đáng kể khả năng phủ
sóng của các hệ thống thông tin di động.
Ngày nay mạng GSM với những ưu điểm nổi bật như dung lượng lớn, chất
lượng kết nối tốt và tính bảo mật cao đã có một chỗ đứng vững chắc trên thị trường
viễn thông thế giới. Ở Việt Nam, khi chúng ta bắt đầu có những máy điện thoại
di động sử dụng công nghệ GSM 900 đầu tiên vào những năm 1993 đã đánh dấu
một bước phát triển vượt bậc về công nghệ Viễn thông của đất nước. Các thuê bao
di động tại Việt Nam sử dụng dịch vụ thoại truyền thống với tốc độ bit là
thông tin có khả năng chóng phá sóng cao. Kỹ thuật trải phổ ứng dụng trực tiếp
của lý thuyết thông tin của Shannon, đã trở nên rất quan trọng trong các hệ
thống thông tin, do nó có nhiều tính năng ưu việt như giảm mật độ phổ công
suất, độ định vị cao, độ phân giải cao. Hình 1.1 minh họa kỹ thuật trải phổ với
phổ công suất của tín hiệu được “trải” đều trên toàn bộ băng thông.
Hình 1.1 : Sơ đồ khối CDMA
Trong thông tin CDMA thì nhiều người sử dụng chung thời gian, và tần số, mã
PN với sự tương quan chéo thấp được ấn định cho người sử dụng. Người sử
dụng truyền tín hiệu nhờ trải phổ, tín hiệu truyền có sử dụng mã PN đã ấn định.
Đầu thu tạo ra một dãy giả ngẫu nhiên như ở đầu phát.
CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng
một kênh vô tuyến, đồng thời tiến hành cuộc gọi. Những người sử dụng được
phân biệt nhau nhờ sử dụng đặt trưng không trùng nhau. Các kênh vô tuyến
CDMA được dùng lại ở mỗi ô trong toàn mạng. Một kênh CDMA rộng
1,23Mhz với hai dãy phòng vệ 0,27Mhz. CDMA dùng mã trải phổ có tốc độ cắt,
tốc độ này cũng chính là tốc độ mã đầu ra của máy phát PN. Để nén phổ trở lại
data gốc, máy thu phải dùng mã trải phổ PN chính xác, như khi tin tức được xử
lý ở máy phát, thì tin tức đã truyền có thể được thu nhận. Phổ của tín hiệu sau
khi trải phổ được mở rộng so với tín hiệu gốc.
Tạp âm có phổ rộng được giảm nhỏ do bộ lọc ở máy thu sau khi được nén
phổ nhiều từ các máy di động khác không được nén phổ cũng tượng tự như tạp
âm. Nhiễu từ các nguồn phát sóng không trải phổ có băng tần trùng với băng tần
của máy thu CDMA sẽ bị trải phổ, mật độ phổ công suất nhiễu sẽ giảm xuống.
9
10Khz
0
Số liệu
1,25Mh
z
f
Bộ lọc
số
9,6
Kbps
Mã hoá và
chèn
1.228Mbps
Nguồn
PN
Sóngmang
BPF
1.25 Mhz
BPF
1.25 Mhz
Sóngmang
Nguồn
PN
Tách
chèn
và giải
mã
số
Bộ tươngquan
Phổ của tín hiệu càng trải rộng ở máy phát, và tương ứng nén hẹp ở máy thu thì
càng lợi về tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N).
Hình 1.2 mô tả thủ tục phát và thu tín hiệu sử dụng kỹ thuật CDMA. Tín hiệu
số thoại (9,6 Kbps) phía phát được mã hoá, lặp, chèn và được nhân với sóng
mang f
0
lượng cao, và nhiều dịch vụ khác. Mục đích kiểm soát công suất của các máy di
động là sao cho tín hiệu phát của tất cả các máy di động trong cùng một vùng
phục vụ có thể được thu với độ nhạy trung bình tại bộ thu của BS.
Mạch mở đường điều khiển công suất đến BS là chức năng cơ bản của máy
di động. Máy di động điều khiển công suất theo sự biến đổi công suất thu tại BS.
Máy di động đo mức công suất thu được từ BS, và điều khiển công suất tỷ lệ
nghịch với công suất đo được. Mạch mở đường điều khiển công suất làm cho
các tín hiệu phát đi của tất cả các máy di động được thu cùng mức tại BS. BS
cung cấp chức năng mở đường điều khiển công suất qua việc cung cấp cho các
máy di động một hằng số định cỡ cho nó, hằng số định cỡ liên quan chặt chẽ đến
yếu tố tải và tạp âm của BS, độ tăng ích anten, và bộ khuyếch đại công suất.
Hằng số này được truyền từ BS đến các máy di động như một phần của bản tin
thông báo.
BS thực hiện chức năng kích hoạt với mạch đóng điều khiển công suất từ
máy di động đến BS. Khi mạch đóng dẫn đến BS dịch mức công suất, mạch hở
xác định từ máy di động một cách tức thời để máy giữ mức công suất tối ưu. BS
so sánh tín hiệu thu từ máy di động liên quan tới giá trị ngưỡng, biến đổi và điều
khiển công suất tăng hay giảm sau mỗi khảng 1,25ms cho đến khi đạt kết quả.
BS cung cấp việc điều khiển công suất từ BS đến các máy di động, nhờ việc
qui định công suất này tương đương với công suất đo được từ các máy di động
khi rỗi hoặc ở vị trí tương đối gần BS, làm cho fading đa đường thấp, và giảm
hiệu ứng giao thoa với các BS khác. Do đó công suất được cung cấp thêm đối
với vùng tín hiệu bị gián đoạn, hoặc đối với các máy di động ở xa.
1.2.2.3. Công suất phát thấp
Việc giảm tỷ lệ E
b
/N chấp nhận được không những làm tăng dung lượng thệ
thống, mà còn giảm công suất phát yêu cầu để khắc phục tạp âm và giao thoa.
Việc này có ý nghĩa làm giảm công suất phát của các máy di động. Việc giảm
11
Tất cả các BS đều tái sử dụng kênh băng thông rộng trong hệ thống CDMA.
Giao thoa tổng ở tín hiệu của máy di động thu từ BS,và giao thoa tạo ra trong
các máy di động của BS bên cạnh. Giao thoa tổng của các máy bên cạnh bằng
một nửa của giao thoa tổng từ các máy di động khác trong cùng một BS. Hiệu
quả tái sử dụng tần số của các BS không định hướng khoảng 65%, đó là giao
thoa của các máy di động khác trong cùng một BS với giao thoa từ tất cả các
BS.
12
Hình 1.3: Tái sử dụng tần số
1.2.2.7. Giá trị E
b
/N
0
thấp và chống lỗi
E
b
/N
0
là tỷ số năng lượng trên mỗi bít đối với mật độ phổ công suất tạp âm,
đó là giá trị tiêu chuẩn so sánh hiệu suất của phương pháp điều chế và mã hoá
số. Hệ thống CDMA cung cấp hiệu suất và độ dư mã sửa sai cao. Mã sửa sai
được sử dụng trong hệ thống CDMA cùng với giải điều chế hiệu suất cao. Có
thể tăng dung lượng và giảm công suất yêu cầu với máy phát nhờ giảm E
b
/N
0.
13
∞
∞−
−=
ττ
Trong trường hợp mã trải phổ nhị phân dùng trong hệ thống CDMA, so sánh
từng bít của tín hiệu, tính A-D để xác định hàm tương quan của hai tín hiệu xét
(A: số bít cùng, D: số bít khác). Minh họa cho điều này ở Hình 2.1 (e). Trên
Hình 2.1 (a, b, c) biểu thị mô hình phát chuỗi nhị phân ngẫu nhiên lý tưởng có
phổ giống tạp âm trắng (AWGN). Trong mô hình này nguồn tạp âm trắng được
số hóa nhờ thiết bị ngưỡng và Flip-Flop đồng bộ. tần số lấy mẫu là tốc độ chíp
f
c
. Đỉnh nhọn hàm tương quan ở hình 2.1 (c) biểu thị
τ
= 0. Đặc điểm này giúp
cho máy thu thực hiện đồng bộ dễ dàng với máy phát, chuẩn về thời gian. Nếu
chuỗi d(t) có chu kỳ lặp lại N chíp thì được gọi là giả ngẫu nhiên.
Mã trải phổ không những để trải phổ mà còn là chìa khoá để MS chọn ra tín
hiệu trạm gốc phát cho nó trong môi trường CDMA. Muốn vậy mã trải phổ của
MS khác nhau có tương quan chéo bằng 0, hoặc rất nhỏ. Điều kiện này đảm bảo
nhiễu lẫn nhau tương quan chéo bằng 0. Tuy nhiên trong nhiều hệ thống thực tế
các bộ phát tương quan dãy PN ở máy phát và máy thu được dùng với tương
quan chéo đủ nhỏ.
15
Những mã giả ngẫu nhiên PN giữ vai trò quan trọng trong hệ thống trải phổ.
Mã PN được tạo ra độc lập ở nhiều vị trí (cả máy phát lẫn máy thu). Mã trải phổ
không hoàn toàn ngẫu nhiên mà cần phải xác định được. PN là tín hiệu chu kỳ
xác định ở cả máy phát và máy thu. Mã PN có tính thống kê của một tạp âm
trắng AWGN, nó có thể biểu hiện ngẫu nhiên, bất xác định với bất cứ máy thu
Chuỗi m nhị phân được tạo ra từ mạch ghi dịch nhiều Flip-Flop, và được
hoài tiếp gồm nhiều cổng XOR và các khóa g. Mỗi chuỗi ghi dịch được định rõ
bởi đa thức phát g(x), m > 0.
Sơ đồ Hình 2.2 mô tả mạch phát chuỗi m. Trong sơ đồ, có N flip-flop D được
mắc thành bộ ghi dịch, mạch hồi tiếp gồm các cổng XOR và các khóa g
i
làm
thay đổi chiều dài và đặc tính của dãy PN được tạo ra. Trong số đó, dãy có chiều
dài cực đại là: L= 2
N
– 1 (L: số chip (cắt)).
17
R
a
(т)
TL 700-100ms
-T
c
-T
c
1
7
+ 100ms
0
1 1 1 0 0 1 0
1 bít shift
}Cùng: A
Khác: D
7bit
} A = 3
i-m
Với i = 0, 1, 2, …(ngược lại mọi lời giải cho phương trình trên là 1 chuỗi
trong tập S
m
. Lưu ý rằng có m lời giải độc lập tuyến tính với phương trình
hồi quy trên, nghĩa là m chuỗi độc lập tuyến tính trong S
m
).
• Thuộc tính cửa sổ: nếu một cửa sổ độ rộng m trượt dọc chuỗi m trong tập
S
m
, mỗi dãy trong số 2m-1 dãy m bit khác không này sẽ được nhìn thấy
đúng 1 lần.
• Số lượng số 1 nhiều hơn số lượng số 0: mọi chuỗi m trong tập S
m
chứa 2
m
-
1 số số 1 và 2
m-1
-1 số số 0.
• Thuộc tính cộng: tổng hai chuỗi m (cộng mod 2 theo từng thành phần) là
một chuỗi m khác.
• Thuộc tính dịch và cộng: tổng của một chuỗi m và dịch vòng của chính nó
( cộng mod 2 theo từng thành phần )là một chuỗi m khác.
• Hàm tự tương quan dạng đầu đinh: hàm tự tương quan tuần hoàn chuẩn
hóa của một chuỗi m được xác định như sau:
∑
−
g
2
Si(3)Si(1)
c
i
Si(2)
g
1
g
3
x
m
Đến bộ
điều chế
c
i-m
1 -1
0 +1
R(i)
1 -32-3 -2 -1
1/N
1
-N N-1 N
Hình 2.3: Hàm tự tương quan tuần hoàn dạng đầu đinh
• Các đoạn chạy: một đoạn chạy là một xâu các số “1” liên tiếp hay một
xâu các số “0” liên tiếp. Trong mọi chuỗi m, một nửa số đoạn này có
chiều dài 1, một phần tư có chiều dài 2, một phần tám có chiều dài
3chừng nào các phân đoạn còn cho một số nguyên các đoạn chạy.
• Pha đặc trưng: có đúng một chuỗi ra không nằm trong tập S
19
−+
−
−
=
]2)([
1
1
)(
1
)(
Nr
L
L
Nr
L
τθ
với
Như hình trên, chuỗi Gold là kết quả cộng module 2 đối với 2 dãy m được
định thời bằng cùng tốc độ chip f
c
. Việc chọn đúng cặp dãy m là điều rất quan
trọng trong việc thiết kế mạch tạo dãy Gold cho CDMA.
Ý nghĩa quan trọng nhất trong việc tạo ra chuỗi Gold là: chọn đúng một cặp
đặc biệt, chuỗi m có đặc tính tương quan nhau. Hai chuỗi m có cùng chiều dài L,
cùng tốc độ chíp, sẽ tạo ra chuỗi Gold có chiều dài bằng L. Gọi N là số tầng
trong chuỗi máy phát chuỗi m, lúc này chiều dài chuỗi Gold là L = 2
N-1
. Ta có
thể thấy rằng với mỗi bước dịch giữa hai chuỗi m thì chuỗi Gold sẽ được tạo
thành. Mỗi chuỗi m có chiều dài L, cùng số bước dịch giữa hai chuỗi m thì chấp
nhận được. Do đó bộ phát chuỗi Gold kết hợp với hai chuỗi m khác nhau sẽ tạo
ra chuỗi Gold cũng có chiều dài L khác nhau. Với việc chọn chuỗi m tương
20
( )
τθ
τ
l
L
0
1
l
L
l
L
* r(N)
511 chip
1
này cho phép nhiều ngưồi sử dụng trên cùng một phổ tần được cấp phát mã.
Trên kênh lưu lượng hướng xuống, hàm Walsh được trạm gốc đưa vào trải phổ
cho các tín hiệu. MS có nhiệm vụ phát hiện và nén phổ đúng.
Bảng mã chuỗi gồm 64 chuỗi, mỗi chuỗi dài 64 chip ( mỗi chíp là một số nhị
phân 0 hay 1). Các mã Walsh trực giao với nhau. Các hàm không phù hợp với
máy được đưa vào kênh lưu lượng hướng xuống tạo nên các tín hiệu mà các MS
không nhận biết. Trong quá trình nén phổ chỉ có kênh phù hợp đuợc thể hiện.
2. 2. Kỹ thuật trải phổ
2.2.1. Giới thiệu về công nghệ trải phổ
Kỹ thuật trải phổ xuất hiện vào những năm 1950, nó ứng dụng trực tiếp lý
thuyết thông tin của Shanon. Do có nhiều ưu việt nên đã trở thành hết sức quan
trọng trong hệ thống thông tin. Có ba kỹ thuật trải phổ chính đó là: trải phổ
chuỗi trực tiếp, trải phổ nhảy tần và trải phổ dịch thời gian.
Trong ba kỹ thuật trên có sử dụng các chuỗi xung giả ngẫu nhiên có tần số
cao đóng vai trò quan trọng, quyết định phần lớn các thông số kỹ thuật của tín
hiệu trải phổ và các chuỗi giả ngẫu nhiên này chỉ có phía phát và phía thu biết
do đó bảo mật thông tin. Trải phổ là kỹ thuật được thực hiện bằng cách điều chế
lần hai một tín hiệu đã được điều chế bình thường nhằm tạo ra một dạng sóng
mang mà nó sẽ là nhiễu đối với bất kỳ một tín hiệu nào khác hoạt động trong
cùng một băng tần.
Ngày nay công nghệ trải phổ đã được sử dụng rộng rãi đặc biệt trong các hệ
thống thông tin quân sự bởi nó có khả năng bảo mật và nhiều ưu điểm khác mà
nó mang lại. Kết quả nghiên cứu công nghệ trải phổ được sử dụng trong hệ
thống thông tin di động CDMA, mang lại một loạt ứng dụng khác như giảm mật
độ năng lượng, độ định vị cao. Cùng với cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật
công nghệ trải phổ ngày càng phát triển, kích thước và công suất tiêu thụ của
thiết bị được giảm đáng kể, tuy nhiên về giá thành của thiết bị trải phổ vẫn còn
là vấn đề lớn. Và một trở ngại khá quan trọng trong việc sử dụng rộng rãi kỹ
thuật trải phổ là thiếu sự thoả thuận của quốc tế về phân bố sử dụng các dải tần
số. Để khắc phục những trở ngại đó phải nghiên cứu kĩ các tác động lẫn nhau
máy phát
F
D
Phát chuỗi giả
ngẫu nhiên PN
Dữ liệu gốc
thu được
Máy thu và bộ
giải điều chế
Trong kỹ thuật trải phổ nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng một kênh vô
tuyến để tiến hành các cuộc liên lạc một cách đồng thời. Những người sử dụng
này được phân biệt nhau nhờ dùng một mã đặc trưng khác nhau đó là mã giả
ngẫu nhiên.
Phía máy phát (Hình 2.6): dòng dữ liệu gốc được mã hoá và điều chế ở tốc
độ cắt. Tốc độ này chính là tốc độ mã đầu ra trải phổ (tốc độ của chuỗi giả ngẫu
nhiên PN).
Phía máy thu (Hình 2.7): ta thực hiện việc nén phổ trở lại dữ liệu gốc, thì
máy thu phải dùng mã trải phổ PN chính xác giống hệt như mã đã dùng ở phía
phát. Nếu mã PN ở máy thu khác hoặc không đồng bộ với mã PN tương ứng ở
máy phát, thì tin tức truyền đi không thể thu nhận và hiểu được ở máy thu.
Đối với kỹ thuật trải phổ việc tạo ra các chuỗi PN ở đầu phát và đầu thu đồng
bộ với nhau là một vấn đề hết sức quan trọng quyết định đến chất lượng của hệ
thống trải phổ. Việc cấy chuỗi giả ngẫu nhiên PN vào dòng dữ liệu được hiện
chủ yếu bằng các bộ cộng module XOR.
2.2.3. Ưu điểm và ứng dụng của kỹ thuật trải phổ
2.2.3.1. Ưu điểm
• Khả năng chống nhiễu cao: đối với nhiễu lọt vào từ bên ngoài, ở đầu thu
nhiễu lọt vào này sẽ được trải phổ làm năng lựơng của nhiễu thấp và băng
tần lớn. Sau khi đi qua bộ lọc băng hẹp nhiễu này sẽ còn giá trị rất nhỏ
fading. Tuy nhiên chúng bị suy hao đường truyền lớn và trễ lớn do độ cao
của vệ tinh. Suy hao do mưa cũng ảnh hưởng lớn đến khi tần số công tác
lớn hơn 8 Ghz.
• Đo cự ly: có thể sử dụng tín hiệu trải phổ chuỗi trực tiếp để đo khoảng
cách giữa hai điểm. Hệ thống đo cự ly kiểu này có thể sử dụng để đo
khoảng cách của vệ tinh. Quá trình đo thực hiện như sau: phát đi một tín
hiệu DS/SS từ nguồn phát, tín hiệu này được đối tượng phản xạ ngược lại
máy phát. Ở đây hiệu số pha giữa tín hiệu phản xạ và tín hiệu phát được
tính toán. Có thể xác định pha sau khi bắt được tín hiệu khứ hồi và đồng
bộ. Khi biết thời gian chip, ta có thể biến đổi pha thời gian trễ sau đó biến
đổi vào cự ly trên cơ sở biết được tốc độ sóng vô tuyến.
• Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System): cho phép
máy thu trên mặt đất xác định vị trí của mình với độ chính xác cao trong
giới hạn từ 10 đến 20m.
• Vô tuyến đa thâm nhập sử dụng nhảy tần: Hệ thống này sử dụng kỹ thuật
nhảy tần kết hợp với điều chế MPSK(điều chế đa mức).
2.3. Hệ thống trải trực tiếp (DS)
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 đơn giản vì chúng không yêu cầu
tính ổn định nhanh hoặc tốc độ tổng hợp tần số cao .
2.3.1. Đặc tính của tín hiệu DS
Hệ thống DS điều chế sóng mang có dãy mã bằng điều chế AM (xung), FM
hay điều chế pha hoặc biên độ, nó tương tự như điều chế BPSK 180
0
. Lý do
chọn các loại điều chế này không thể được giải thích một cách rõ ràng nhưng
dạng cơ bản của tín hiệu DS là loại điều chế hai pha đơn giản. Độ rộng băng (từ
0 đến 0) của vấu chính gấp đôi tốc độ nhịp của dãy mã dùng cho tín hiệu điều
chế và có cùng độ rộng băng như tốc độ nhịp của. Nghĩa là, nếu dãy mã của
và sóng mang được khôi phục. Các sóng
mang băng tần hẹp được khôi phục này đi qua bộ lọc băng thông được thiết kế
sao cho chỉ các sóng mang đã điều chế băng gốc được đi qua.
25
Sóng mang
đầu vào
f
c
Bộ trộn cân
bằng
Điều chế 2 pha đầu ra
Dãy mã đầu vào
f
c
+G(c)
G(c)
Copyright: Tài liệu đại học ©