Nghiên Cứu Hệ Thống Đa Truy Nhập Phân Chia Theo Mã (CDMA) Tại Đại Học Quốc Gia Hà Nội

Kỹ thuật CDMA, về lý thuyết bắt nguồn từ những ý tưởng của C. Shannon. Kỹ thuật này đã được sử dụng từ Thế chiến thứ II với mục đích bảo đảm chất lượng các cuộc thông tin và không bị phát hiện. Các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực quân sự tiếp tục phát triển kỹ thuật này nhằm tăng cường khả năng chống nhiễu của tín hiệu, còn các nhà thiết kế vệ tinh sử dụng kỹ thuật trải phổ để ngăn sự quá tải của các bộ phát đáp analog. Hiện nay, người ta sử dụng hai phương pháp chính để mã hóa tín hiệu: Phương pháp nhảy tần FH (Frequency Hopping) và phương pháp dãy trực tiếp DS (Direct Sequence).

Từ các ưu điểm về dung lượng, tính đơn giản trong quy hoạch tần số, chuyển giao mềm, chống nhiễu, chống phá hoại, bảo mật… công nghệ CDMA băng rộng là kỹ thuật đa truy nhập vô tuyến được đề nghị sử dụng trong thông tin di động thế hệ 3 và tương lai với đủ loại hình dịch vụ. CDMA có khả năng chống nhiễu tốt, bảo mật cao và khả năng chuyển giao mềm, giúp duy trì kết nối khi di chuyển giữa các trạm gốc.

Nhiễu đa truy nhập (MAI) là một vấn đề lớn trong CDMA. Khi nhiều người dùng cùng chia sẻ một băng tần, tín hiệu của họ sẽ gây nhiễu lẫn nhau, làm giảm chất lượng tín hiệu và dung lượng hệ thống. Các kỹ thuật triệt nhiễu và phân bổ công suất động được nghiên cứu để giảm thiểu ảnh hưởng của MAI.

Fading đa đường xảy ra khi tín hiệu truyền đi theo nhiều đường khác nhau đến máy thu, gây ra sự giao thoa và làm suy giảm tín hiệu. Các kỹ thuật diversity (ví dụ: diversity không gian, diversity thời gian) và mã hóa kênh được sử dụng để chống lại fading và cải thiện độ tin cậy của truyền dẫn.

Đồng bộ là một yếu tố quan trọng trong CDMA. Máy thu cần đồng bộ với tín hiệu truyền để giải mã chính xác. Các vấn đề về đồng bộ có thể gây ra lỗi và làm giảm hiệu suất hệ thống. Các kỹ thuật đồng bộ chính xác và hiệu quả được nghiên cứu để đảm bảo hoạt động ổn định của CDMA.

Việc phân bổ mã tối ưu là rất quan trọng để đạt được hiệu suất cao trong CDMA đa mã. Các thuật toán phân bổ mã cần xem xét nhiều yếu tố, bao gồm tốc độ dữ liệu yêu cầu của người dùng, mức độ nhiễu và độ phức tạp của hệ thống. Các nghiên cứu tập trung vào việc phát triển các thuật toán phân bổ mã thích ứng có thể điều chỉnh theo điều kiện kênh và yêu cầu của người dùng.

Quản lý mã hiệu quả là cần thiết để tránh xung đột mã và đảm bảo rằng mỗi người dùng có đủ mã để đáp ứng nhu cầu của họ. Các kỹ thuật quản lý mã bao gồm phân bổ mã động, tái sử dụng mã và phân mảnh mã. Các nghiên cứu tập trung vào việc phát triển các giao thức quản lý mã có thể mở rộng và linh hoạt.

CDMA đa mã có nhiều ưu điểm so với CDMA truyền thống, bao gồm tốc độ dữ liệu cao hơn, dung lượng hệ thống lớn hơn và khả năng thích ứng tốt hơn với các dịch vụ truyền thông đa dạng. Tuy nhiên, CDMA đa mã cũng có độ phức tạp cao hơn và đòi hỏi các kỹ thuật quản lý mã hiệu quả.

Các kỹ thuật điều chế và giải điều chế MC-CDMA tiên tiến được nghiên cứu để tối ưu hóa hiệu suất hệ thống. Các kỹ thuật này bao gồm điều chế thích ứng, mã hóa kênh và cân bằng kênh. Các nghiên cứu tập trung vào việc phát triển các kỹ thuật có thể thích ứng với điều kiện kênh và giảm thiểu ảnh hưởng của fading.

MC-CDMA có nhiều ưu điểm trong môi trường fading đa đường, bao gồm khả năng chống lại fading hiệu quả, truyền dữ liệu tốc độ cao và độ phức tạp tương đối thấp. MC-CDMA chia băng tần thành nhiều sóng mang con hẹp, mỗi sóng mang con chịu ảnh hưởng của fading phẳng, giúp đơn giản hóa việc cân bằng kênh.

MC-CDMA có nhiều ưu điểm so với các kỹ thuật truyền dẫn khác, chẳng hạn như CDMA truyền thống và OFDM. MC-CDMA kết hợp các ưu điểm của cả hai kỹ thuật, cho phép truyền dữ liệu tốc độ cao và chống lại fading hiệu quả. Tuy nhiên, MC-CDMA cũng có độ phức tạp cao hơn và đòi hỏi các kỹ thuật điều chế và giải điều chế tiên tiến.

CDMA có thể được sử dụng để cải thiện hiệu suất của các mạng di động 4G và 5G. Các kỹ thuật CDMA tiên tiến có thể tăng dung lượng hệ thống, giảm độ trễ và cải thiện độ tin cậy của truyền dẫn. Các nghiên cứu tập trung vào việc phát triển các kỹ thuật CDMA có thể tích hợp với các công nghệ mạng di động hiện có.

CDMA có thể được sử dụng trong các hệ thống truyền thông không dây IoT để kết nối các thiết bị với internet. Các kỹ thuật CDMA có thể cung cấp kết nối đáng tin cậy và tiết kiệm năng lượng cho các thiết bị IoT. Các nghiên cứu tập trung vào việc phát triển các giao thức CDMA có thể hỗ trợ số lượng lớn các thiết bị IoT.

Các nhà nghiên cứu tại ĐHQGHN đang hợp tác với các công ty viễn thông để triển khai các công nghệ CDMA tiên tiến trong thực tế. Sự hợp tác này giúp chuyển giao các kết quả nghiên cứu từ phòng thí nghiệm sang thị trường và mang lại lợi ích cho xã hội.

Các hướng nghiên cứu CDMA trong tương lai bao gồm phát triển các kỹ thuật CDMA tiên tiến hơn nữa, khám phá các ứng dụng mới của CDMA và tích hợp CDMA với các công nghệ truyền thông khác. Các nghiên cứu tập trung vào việc giải quyết các thách thức còn tồn tại và khai thác tối đa tiềm năng của CDMA.

Tích hợp CDMA với các công nghệ truyền thông mới, chẳng hạn như truyền thông lượng tử và truyền thông dưới nước, có thể mở ra các ứng dụng mới và cải thiện hiệu suất của các hệ thống truyền thông hiện có. Các nghiên cứu tập trung vào việc phát triển các giao thức CDMA có thể hoạt động trong các môi trường truyền thông khác nhau.

ĐHQGHN đã có những đóng góp quan trọng vào sự phát triển của CDMA thông qua các nghiên cứu tiên phong và hợp tác với các doanh nghiệp. Các nghiên cứu tại ĐHQGHN đã giúp cải thiện hiệu suất và khả năng thích ứng của CDMA và mở ra các ứng dụng mới cho công nghệ này.