Đồ án: Nghiên cứu mã Turbo cho hệ thống CDMA hiệu quả

Đồ án nghiên cứu mã Turbo trong hệ thống CDMA: Tìm hiểu sâu về ứng dụng, ưu điểm và cách thức hoạt động của mã Turbo, nâng cao hiệu suất truyền dẫn CDMA.

• Tác giả: Nguyễn
• Người hướng dẫn: Ths. Nguyễn Huy Hùng
• Trường học: Trường Đại Học Dl Kỹ Thuật Công Nghệ
• Chuyên ngành: Điện - Điện Tử
• Đề tài: Nghiên Cứu Mã Turbo Trong Hệ Thống Cdma
• Loại tài liệu: luận văn
• Địa điểm: Sài Gòn

Mục lục chi tiết

• LÔØI CAÛM ƠN
• Lôøi noùi ñaàu
• MUÏC LUÏC
• 1. PHAÀN A:TOÅNG QUAN VEÀ CDMA VAØ NGUYEÂN CÖÙU MAÕ TURBO
• 1. CHÖÔNG 1: TOÅNG QUAN VEÀ HEÄ THOÁNG DI ÑOÄNG TEÁ BAØO
• 1.1. I. Toång quan
• 1.2. II. Caáu truùc heä thoáng
• 1.3. Chöùc naêng
• 1.3.1. 1.Chöùc naêng cuûa thueâ bao di ñoäng (MS)
• 1.3.2. 2.Trung taâm chuyeån maïch (MSC)
• 1.3.3. 4.Boä ghi ñònh vò thöôøng truù (HLR)
• 2. CHÖÔNG 2: LÒCH SÖÛ VAØ SÖÏ PHAÙT TRIEÅN HEÄ THOÁNG THOAÏI DI ÑOÄNG
• 2.1. I. Giôùi thieäu khaùi quaùt caùc coâng ngheä
• 2.1.1. 1.Coâng ngheä FDMA
• 2.1.2. 2.Coâng ngheä TDMA
• 2.1.3. 3.Coâng ngheä CDMA
• 2.2. II.Nguoàn goác vaø söï phaùt trieån CDMA
• 3. CHÖÔNG 3:GIÔÙI THIEÄU CHUNG VAØ CAÙC ÑAËC ÑIEÅM CUÛA CDMA
• 3.1. I.Giôùi thieäu chung
• 3.2. II.Caùc ñaëc tính
• 3.2.1. 1.Tính ña daïng phaân taäp
• 3.2.2. 2.Ñieàu khieån coâng suaát CDMA
• 3.2.3. 3.Chuyeån giao trong CDMA
• 3.2.3.1. 3.Chuyeån giao meàm (Soft Handoff)
• 3.2.3.2. 3.Chuyeån giao meàm hôn(Softer Handoff)
• 3.2.4. 3.Baûo maät cuoäc goïi
• 3.2.5. 3.Coâng suaát phaùt thaáp
• 3.2.6. 3.Boä maõ _ Giaûi maõ
• 3.2.7. 3.Taùi söû duïng taàn soá vaø vuøng phuû soùng
• 3.2.8. 3.Dung löôïng meàm
• 3.2.9. 3.Giaù trò EB / NO thaáp vaø choáng loãi
• 4. CHÖÔNG 4 :ÖU ÑIEÅM COÂNG NGHEÄ CDMA
• 4.1. I.Chaát löôïng cao
• 4.2. II.Dung löôïng lôùn
• 4.3. III.Vuøng phuû soùng roäng
• 4.4. IV.Chuyeån giao meàm
• 5. CHÖÔNG 5 :ÖÙNG DUÏNG CDMA ÑEÅ TÍNH DUNG LÖÔÏNG
• 6. CHÖÔNG 6 : NGUYEÂN CÖÙU MAÕ TURBO
• 6.1. I.Söï keát noái maõ vaø söï ra ñôøi cuûa maõ Turbo
• 6.2. II.Boä maõ hoùa tích chaäp heä thoáng ñeä quy RSC
• 6.2.1. 1.Maõ tích chaäp heä thoáng ñeä quy
• 6.2.2. 2. Caùc boä maõ hoùa tích chaäp ñeä quy vaø khoâng ñeä
• 6.2.3. 3.Keát thuùc Trellis
• 6.3. III.Ngoõ vaøo meàm –Ngoõ ra meàm
• 6.4. IV.Quyeát ñònh cöùng vaø quyeát ñònh meàm
• 6.5. V.Maõ hoùa maõ Turbo
• 6.5.1. 1.Boä maõ hoùa
• 6.5.2. 2.Kyõ thuaät xoùa (funture)
• 6.5.3. 3.Boä cheøn
• 7. CHÖÔNG 7:GIAÛI MAÕ MAÕ TURBO
• 7.1. I.Toång quan veà caùc thuaät toaùn giaûi maõ
• 7.2. II.Giaûi thuaät MAP
• 7.3. III.Nguyeân lyù cuûa boä giaûi maõ Viterbi
• 7.3.1. 1.Ñoä tin caäy cuûa boä giaûi maõ SOVA
• 7.3.2. 2.Sô ñoà khoái
• 7.3.3. 3.Boä giaûi maõ thaønh ohaàn SOVA
• 8. CHÖÔNG 8: ÖÙNG DUÏNG MAÕ TURBO
• 8.1. I.Caùc öùng duïng truyeàn thoâng ña phöông tieän
• 8.2. II.Caùc ñeà xuaát khi öùng duïng Turbo vaøo truyeàn thoâng
• 8.3. III.Caùc öùng duïng truyeàn thoâng khoâng daây
• 8.4. IV.Caûi tieán vieäc thöïc hieän giaûi maõ
• 8.5. V.HYBRID ARQ
• 8.6. VI.Höôùng phaùt trieån ñeà taøi
• 2. PHAÀN B : DUØNG MATLAB MOÂ PHOÛNG MAÕ TURBO
• 2.1. CHÖÔNG TRÌNH MOÂ PHOÛNG
• 2.2. GIAO DIEÄN CHÖÔNG TRÌNH
• 2.3. KEÁT QUAÛ MOÂ PHOÛNG
• PHUÏ LUÏC

Tóm tắt

I. Tổng quan Mã Turbo trong Hệ Thống CDMA Giới thiệu chung

Công nghệ viễn thông đang phát triển vượt bậc, đặc biệt là thông tin di động. Tại Việt Nam, song song với GSM, công nghệ CDMA cũng đang được triển khai. Bài viết này tập trung nghiên cứu mã Turbo trong hệ thống CDMA, một kỹ thuật mã hóa kênh mạnh mẽ. Mã Turbo là một kỹ thuật FEC (Forward Error Correction) tiên tiến, có khả năng sửa lỗi hiệu quả gần với Shannon limit. Kỹ thuật mã hóa Turbo cho phép cải thiện đáng kể dung lượng kênh và tốc độ truyền dữ liệu trong các kênh truyền vô tuyến bị nhiễu. Mã Turbo đã được ứng dụng rộng rãi trong các chuẩn di động như CDMA 2000 và WCDMA, cũng như trong các hệ thống truyền dẫn vệ tinh và không gian sâu. Hiệu suất mã Turbo vượt trội so với các loại mã truyền thống như mã chập (convolutional code) và mã khối (block code), đặc biệt trong điều kiện SNR (Signal-to-Noise Ratio) thấp. Tuy nhiên, giải mã Turbo đòi hỏi các thuật toán phức tạp như MAP decoding, Log-MAP decoding, và Max-Log-MAP decoding, cũng như các kỹ thuật iterative decoding và soft decision decoding. Thiết kế interleaver và puncturing hiệu quả là chìa khóa để tối ưu hóa hiệu suất mã Turbo. Bit error rate (BER) và frame error rate (FER) là các chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu năng của hệ thống mã hóa Turbo. "Trong đề tài này em chỉ nghiên cứu tổng quan về CDMA và dùng mã Turbo để mô phỏng hệ thống."

1.1. Hệ Thống CDMA Nền tảng và nguyên lý hoạt động cơ bản

CDMA (Code Division Multiple Access) là một kỹ thuật đa truy cập cho phép nhiều người dùng chia sẻ cùng một băng tần bằng cách sử dụng các mã trải phổ khác nhau. Mỗi người dùng được gán một mã trải phổ duy nhất, cho phép phân biệt tín hiệu của họ với tín hiệu của người dùng khác. Hệ thống CDMA có khả năng chống nhiễu trong kênh truyền tốt hơn so với các kỹ thuật đa truy cập khác như FDMA và TDMA. Nguyên lý hoạt động cơ bản của CDMA bao gồm ba giai đoạn chính: trải phổ, truyền dẫn và nén phổ. Trong giai đoạn trải phổ, tín hiệu dữ liệu được nhân với một mã trải phổ có tốc độ chip cao hơn nhiều so với tốc độ dữ liệu gốc. Điều này làm trải rộng phổ tín hiệu và giảm mật độ công suất của nó, giúp giảm nhiễu cho các tín hiệu khác. Trong giai đoạn truyền dẫn, tín hiệu trải phổ được truyền qua kênh truyền vô tuyến. Trong giai đoạn nén phổ, tín hiệu trải phổ được nhân với mã trải phổ tương ứng để khôi phục lại tín hiệu dữ liệu gốc. Các tín hiệu khác sẽ bị xem như nhiễu và được loại bỏ.

1.2. Kỹ Thuật Mã Hóa Turbo Lịch sử và các chuẩn ứng dụng

Kỹ thuật mã hóa Turbo được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1993 bởi Berrou, Glavieux và Thitimajshima, đánh dấu một bước đột phá trong lĩnh vực FEC. Mã Turbo dựa trên nguyên tắc kết hợp song song hai hoặc nhiều bộ mã chập đệ quy (RSC) với một bộ xen kẽ (interleaver) ở giữa. Quá trình giải mã Turbo được thực hiện lặp đi lặp lại (iterative decoding) giữa các bộ giải mã thành phần, cho phép trao đổi thông tin tin cậy để cải thiện hiệu suất sửa lỗi. Kỹ thuật mã hóa Turbo đã được tiêu chuẩn hóa trong nhiều hệ thống thông tin di động, bao gồm CDMA 2000, WCDMA, và LTE. Hiệu suất của mã Turbo gần với Shannon limit, là giới hạn lý thuyết về tốc độ truyền dữ liệu tối đa có thể đạt được trên một kênh truyền nhiễu. Do đó, mã Turbo là một lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi độ tin cậy cao và hiệu suất phổ tần cao.

II. Thách thức và vấn đề với Hiệu Suất Mã Turbo trong CDMA

Mặc dù mã Turbo mang lại hiệu suất vượt trội, việc triển khai nó trong hệ thống CDMA cũng đặt ra một số thách thức. Các thuật toán giải mã Turbo phức tạp đòi hỏi tài nguyên tính toán lớn, dẫn đến tăng độ trễ và mức tiêu thụ điện năng. Thiết kế interleaver hiệu quả là một vấn đề quan trọng, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất sửa lỗi của mã. Ngoài ra, việc tối ưu hóa mã Turbo cho các kênh truyền cụ thể, chẳng hạn như các kênh truyền đa đường hoặc kênh truyền fading, đòi hỏi các kỹ thuật đặc biệt. Các vấn đề liên quan đến đồng bộ hóa và điều khiển công suất trong hệ thống CDMA cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của mã Turbo. Do vậy, cần có các giải pháp để giảm độ trễ, tối thiểu mức tiêu thụ điện, và giải quyết các vấn đề liên quan đến việc thực hiện phần cứng giải mã Turbo và phần mềm giải mã Turbo.

2.1. Yếu tố ảnh hưởng đến BER FER của Mã Turbo trong môi trường CDMA

Trong môi trường CDMA, một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến BER (Bit Error Rate) và FER (Frame Error Rate) của mã Turbo. Nhiễu từ các người dùng khác, fading đa đường, và interference giữa các cell có thể làm suy giảm chất lượng tín hiệu và tăng tỷ lệ lỗi. Thiết kế interleaver và puncturing không tối ưu cũng có thể làm giảm hiệu suất sửa lỗi của mã Turbo. Ngoài ra, các thuật toán giải mã Turbo không hội tụ hoặc hội tụ chậm có thể dẫn đến tăng BER/FER. Việc lựa chọn các tham số của bộ mã hóa và giải mã, chẳng hạn như độ dài mã, số lần lặp, và thuật toán giải mã, cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

2.2. Ảnh hưởng của Độ Trễ và Mức Tiêu Thụ Điện của giải mã Turbo

Độ phức tạp tính toán của các thuật toán giải mã Turbo có thể dẫn đến độ trễ đáng kể và mức tiêu thụ điện cao, đặc biệt là trong các thiết bị di động có tài nguyên hạn chế. Độ trễ có thể ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng trong các ứng dụng thời gian thực, chẳng hạn như thoại và video. Mức tiêu thụ điện cao có thể làm giảm thời lượng pin của thiết bị. Do đó, cần có các kỹ thuật để giảm độ trễ và mức tiêu thụ điện của bộ giải mã, chẳng hạn như sử dụng các thuật toán giải mã đơn giản hơn, giảm số lần lặp, hoặc thực hiện bộ giải mã trên phần cứng chuyên dụng.

III. Phương Pháp Mã Hóa Kênh Turbo cải tiến cho hệ thống CDMA

Nhiều nghiên cứu đã tập trung vào việc cải tiến mã Turbo để đáp ứng các yêu cầu khắt khe của hệ thống CDMA. Các cải tiến bao gồm thiết kế interleaver mới, sử dụng các bộ mã RSC có hiệu suất cao hơn, và phát triển các thuật toán giải mã hiệu quả hơn. Các kỹ thuật tối ưu hóa mã Turbo cho các kênh truyền fading và đa đường cũng đã được đề xuất. Mục tiêu là đạt được sự cân bằng giữa hiệu suất sửa lỗi, độ trễ, và mức tiêu thụ điện.

3.1. Thiết kế Interleaver tối ưu giảm thiểu tương quan lỗi

Thiết kế interleaver hiệu quả là rất quan trọng để đạt được hiệu suất tối ưu của mã Turbo. Một interleaver tốt sẽ phân tán các lỗi liên tiếp trong chuỗi mã hóa, làm giảm tương quan giữa các lỗi và giúp bộ giải mã hội tụ nhanh hơn. Các kỹ thuật thiết kế interleaver bao gồm sử dụng các interleaver ngẫu nhiên, interleaver cấu trúc, hoặc interleaver thích nghi với kênh truyền.

3.2. Các thuật toán Giải Mã Turbo hiệu quả giảm độ trễ

Việc sử dụng các thuật toán giải mã Turbo hiệu quả là rất quan trọng để giảm độ trễ và mức tiêu thụ điện. Các thuật toán giải mã như Log-MAP decoding và Max-Log-MAP decoding cung cấp sự cân bằng tốt giữa hiệu suất và độ phức tạp. Các kỹ thuật giảm độ phức tạp, chẳng hạn như giảm số lần lặp hoặc sử dụng các phép gần đúng, cũng có thể được sử dụng để cải thiện hiệu quả.

IV. So sánh Mã Turbo và Mã Chập trong Hệ Thống CDMA Đánh giá

So sánh mã Turbo với các kỹ thuật mã hóa kênh khác, đặc biệt là mã chập, là rất quan trọng để hiểu được ưu điểm và nhược điểm của nó. Mã Turbo thường vượt trội hơn mã chập về hiệu suất sửa lỗi, đặc biệt trong điều kiện SNR thấp. Tuy nhiên, mã chập có độ phức tạp tính toán thấp hơn và có thể phù hợp hơn cho các ứng dụng có yêu cầu khắt khe về độ trễ.

4.1. Ưu điểm của Mã Turbo so với các loại mã khác trong CDMA

Mã Turbo cung cấp một số lợi thế so với các sơ đồ mã hóa khác trong hệ thống CDMA, bao gồm hiệu suất sửa lỗi vượt trội, khả năng hoạt động tốt trong điều kiện SNR thấp và linh hoạt trong thiết kế và triển khai. Hiệu suất mã Turbo gần hơn với giới hạn Shannon so với các mã hóa thông thường. Tuy nhiên, mã Turbo có thể phức tạp hơn và tiêu tốn nhiều tài nguyên tính toán hơn so với các sơ đồ mã hóa khác.

4.2. Nhược điểm của Mã Turbo Phân tích và các yếu tố cần cân nhắc

Mặc dù hiệu suất cao, mã Turbo không phải là không có nhược điểm. Độ phức tạp tính toán là một mối quan tâm đáng kể, dẫn đến độ trễ cao hơn và mức tiêu thụ điện cao hơn so với các sơ đồ mã hóa đơn giản hơn. Điều này có thể đặc biệt quan trọng đối với các thiết bị di động hoặc các ứng dụng thời gian thực. Thiết kế và triển khai mã Turbo cũng có thể phức tạp hơn và yêu cầu kiến thức chuyên môn. Tìm kiếm một sự đánh đổi giữa hiệu suất, độ phức tạp và các hạn chế tài nguyên là điều cần thiết khi quyết định có sử dụng mã Turbo hay không.

V. Ứng dụng thực tiễn Mã Turbo trong các chuẩn CDMA

Mã Turbo đã được tích hợp vào nhiều chuẩn CDMA khác nhau, bao gồm CDMA 2000 và WCDMA. Việc triển khai mã Turbo trong các chuẩn này đã cho phép cải thiện đáng kể dung lượng kênh và tốc độ truyền dữ liệu. Các ứng dụng bao gồm thoại, video, và truyền dữ liệu tốc độ cao.

5.1. CDMA 2000 Triển khai và hiệu quả của mã Turbo

CDMA2000 là một thế hệ thứ ba (3G) tiêu chuẩn di động không dây dựa trên CDMA. Mã Turbo đóng một vai trò quan trọng trong CDMA2000 bằng cách cung cấp các khả năng sửa lỗi mạnh mẽ cho cả kênh dữ liệu và thoại. Việc triển khai mã Turbo trong CDMA2000 đã cải thiện hiệu suất tổng thể và khả năng của hệ thống, cho phép tốc độ truyền dữ liệu cao hơn và cải thiện vùng phủ sóng.

5.2. WCDMA Các ứng dụng và lợi ích của mã Turbo

WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là một công nghệ di động 3G khác sử dụng mã Turbo. Mã Turbo đã được áp dụng trong WCDMA để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của truyền dữ liệu. Nó cho phép hỗ trợ các ứng dụng đòi hỏi băng thông cao như phát trực tuyến video và chuyển tập tin lớn. Các lợi ích của việc sử dụng mã Turbo trong WCDMA bao gồm tăng dung lượng hệ thống, cải thiện vùng phủ sóng và tăng tốc độ truyền dữ liệu.

VI. Kết luận và hướng phát triển Mã Turbo cho CDMA tương lai

Mã Turbo đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất của hệ thống CDMA. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các thuật toán giải mã hiệu quả hơn, thiết kế interleaver thích nghi, và tối ưu hóa mã Turbo cho các kênh truyền phức tạp. Việc tích hợp mã Turbo với các kỹ thuật khác, chẳng hạn như MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) và điều chế bậc cao, cũng có thể mang lại lợi ích đáng kể.

6.1. Các hướng nghiên cứu Tối Ưu Hóa Mã Turbo trong tương lai

Một số hướng nghiên cứu tiềm năng để tối ưu hóa mã Turbo bao gồm phát triển các sơ đồ giải mã song song, khám phá các thiết kế interleaver không thường xuyên và tích hợp mã Turbo với các kỹ thuật nâng cao khác, chẳng hạn như mã hóa mạng và mã hóa vật lý. Các phương pháp tiếp cận này có thể mang lại những cải tiến hơn nữa về hiệu suất, giảm độ phức tạp và hiệu quả năng lượng.

6.2. Phần cứng và phần mềm giải mã Turbo Xu hướng phát triển

Sự phát triển của cả phần cứng giải mã Turbo và phần mềm giải mã Turbo là rất quan trọng để làm cho mã Turbo trở nên khả thi và hiệu quả về mặt chi phí cho một loạt các ứng dụng. Các xu hướng bao gồm việc sử dụng các thiết bị phần cứng chuyên dụng như FPGA hoặc ASIC để tăng tốc giải mã Turbo, cũng như phát triển các thuật toán phần mềm hiệu quả có thể chạy trên các bộ xử lý mục đích chung. Nghiên cứu liên tục trong lĩnh vực này sẽ cho phép triển khai hiệu quả hơn và tiết kiệm chi phí hơn các hệ thống dựa trên mã Turbo.

Trích đoạn nội dung tài liệu

S Nguyeãn Huy Huøng Nghieân cöùu maõ Turbo trong heä thoáng CDMA LÔØI CAÛM ÔN Qua quaù trình hoïc taäp vaø nghieân cöùu taïi tröôøng, em nhaän ñöôïc söï höôùng daãn taän tình cuûa quyù Thaày Coâ trong khoa Ñieän _ Ñieän Töû, Tröôøng Ñaïi Hoïc DL Kyõ Thuaät Coâng Ngheä. Nhöõng kieán thöùc maø em ñaõ nhaän ñöôïc maáy naêm qua thaät ñaùng quyù khi em böôùc vaøo ngöôõng cöûa cuoäc ñôøi. Hoâm nay ñaây, em ñaõ keát thuùc khoùa hoïc vaø hoaøn thaønh quyeån luaän vaên naøy, em khoâng coù gì hôn ngoaøi vieäc gôûi ñeán thaày coâ lôøi caùm ôn chaân thaønh nhaát. Em ñaëc bieät caûm ôn thaày NGUYEÃN HUY HUØNG ñaõ nhieät tình khoâng ngaïi khoù khaên giuùp ñôõ em hoaøn thaønh quyeån luaän vaên naøy.

Vaø lôøi caûm ôn cuoái cuøng toâi cuõng gôûi ñeán taát caû baïn beø ñaõ cuøng toâi hoïc taäp vaø trao ñoåi nhieàu kieán thöùc boå ích. SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng Trang 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] GVHD: Th.S Nguyeãn Huy Huøng Nghieân cöùu maõ Turbo trong heä thoáng CDMA Lôøi noùi ñaàu Coâng ngheä vieãn thoâng ñang coù nhöõng böôùc phaùt trieån tuyeät vôøi, cuøng vôùi söï phaùt trieån cuûa caùc ngaønh coâng ngheä khaùc nhö : ñieän töû, tin hoïc, quang hoïc… Coâng ngheä vieãn thoâng ñaõ vaø ñang mang ñeán cho con ngöôøi nhöõng öùng duïng trong taát caû caùc lónh vöïc: kinh teá, vaên hoùa, giaùo duïc, y hoïc… caùc quoác gia ñeàu coi vieãn thoâng _ tin hoïc laø moät trong nhöõng nghaønh muõi nhoïn vaø ñaàu tö thích ñaùng ñeå coù döôïc nhöõng thaønh töïu, nhöõng vò trí xöùng ñaùng trong nghieân cöùu vaø öùng duïng coâng ngheä thoâng tin, laøm ñoøn baåy ñeå kích thích caùc ngaønh kinh teá quoác daân khaùc. Vieät Nam cuõng khoâng naèm ngoaøi quyõ ñaïo ñoù, ñaëc bieät laø ñaàu tö caùc heä thoáng thoâng tin di doäng nhaèm muïc ñích “lieân keát moïi ngöôøi” coù nghóa laø ta coù theå lieân laïc vôùi baát kyø ai, ôû baát cöù nôi ñaâu vaø vaøo baát cöù luùc naøo. ÔÛ Vieät Nam chuùng ta ñang söû duïng heä thoáng thoâng tin di ñoäng chuaån GSM (Globle System of Mobile Communication) döïa treân coâng ngheä TDMA.

Tuy nhieân vöøa qua Coâng Ty coå phaàn Böu Chính Vieãn Thoâng Saøi Goøn (SAIGON Postel) kyù hôïp ñoàng vôùi taäp ñoaøn vieãn thoâng SLD Telecom (Haøn Quoác ) xaây döïng maïng ñieän thoaïi di ñoäng aùp duïng coâng ngheä CDMA. Ñieàu naøy môû ra moät höôùng môùi cho söï phaùt trieån ngaønh vieãn thoâng ôû nöôùc ta. CDMA laø coâng ngheä môùi ñang ñöôïc aùp duïng taïi Myõ vaø moät soá nöôùc ôû Chaâu AÙ. Nhö vaäy cuoäc caïnh tranh giöõa TDMA vaø CDMA seõ dieãn ra vaø coøn keùo daøi neáu nhö caùc taäp ñoaøn vieãn thoâng lôùn khoâng ñöa ra moät chuaån thoáng nhaát.

Trong ñeà taøi naøy em chæ nghieân cöùu toång quan veà CDMA vaø duøng maõ Turbo ñeå moâ phoûng heä thoáng. Vôùi trình ñoä vaø thôøi gian coù haïn ,chaéc chaén cuoán luaän vaên naøy coù nhieàu thieáu soùt, em raát mong söï thoâng caûm vaø goùp yù cuûa thaày coâ vaø caùc baïn. SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng Trang 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] GVHD: Th.S Nguyeãn Huy Huøng Nghieân cöùu maõ Turbo trong heä thoáng CDMA MUÏC LUÏC PHAÀN A:TOÅNG QUAN VEÀ CDMA VAØ NGUYEÂN CÖÙU MAÕ TURBO CHÖÔNG 1: TOÅNG QUAN VEÀ HEÄ THOÁNG DI ÑOÄNG TEÁ BAØO I. Toång quan II.

Caáu truùc heä thoáng Chöùc naêng 1.Chöùc naêng cuûa thueâ bao di ñoäng (MS) 2.Trung taâm chuyeån maïch (MSC) 4.Boä ghi ñònh vò thöôøng truù (HLR) CHÖÔNG 2: LÒCH SÖÛ VAØ SÖÏ PHAÙT TRIEÅN HEÄ THOÁNG THOAÏI DI ÑOÄNG I. Giôùi thieäu khaùi quaùt caùc coâng ngheä 1.Coâng ngheä FDMA 2.Coâng ngheä TDMA 3.Coâng ngheä CDMA II.Nguoàn goác vaø söï phaùt trieån CDMA SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng Trang 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] GVHD: Th.S Nguyeãn Huy Huøng Nghieân cöùu maõ Turbo trong heä thoáng CDMA CHÖÔNG 3:GIÔÙI THIEÄU CHUNG VAØ CAÙC ÑAËC ÑIEÅM CUÛA CDMA I.Giôùi thieäu chung II.Caùc ñaëc tính 1.Tính ña daïng phaân taäp 2. Ñieàu khieån coâng suaát CDMA 3.Chuyeån giao trong CDMA 3.Chuyeån giao meàm (Soft Handoff) 3.Chuyeån giao meàm hôn(Softer Handoff) 3.Baûo maät cuoäc goïi 3.Coâng suaát phaùt thaáp 3.Boä maõ _ Giaûi maõ 3.Taùi söû duïng taàn soá vaø vuøng phuû soùng 3.Dung löôïng meàm 3.Giaù trò EB / NO thaáp vaø choáng loãi CHÖÔNG 4 :ÖU ÑIEÅM COÂNG NGHEÄ CDMA I.Chaát löôïng cao II.Dung löôïng lôùn III.Vuøng phuû soùng roäng IV.Chuyeån giao meàm CHÖÔNG 5 :ÖÙNG DUÏNG CDMA ÑEÅ TÍNH DUNG LÖÔÏNG CHÖÔNG 6 : NGUYEÂN CÖÙU MAÕ TURBO I.Söï keát noái maõ vaø söï ra ñôøi cuûa maõ Turbo II.Boä maõ hoùa tích chaäp heä thoáng ñeä quy RSC 1.Maõ tích chaäp heä thoáng ñeä quy 2. Caùc boä maõ hoùa tích chaäp ñeä quy vaø khoâng ñeä 3.Keát thuùc Trellis III.Ngoõ vaøo meàm –Ngoõ ra meàm SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng Trang 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] GVHD: Th.S Nguyeãn Huy Huøng Nghieân cöùu maõ Turbo trong heä thoáng CDMA IV.Quyeát ñònh cöùng vaø quyeát ñònh meàm V.Maõ hoùa maõ Turbo 1.Boä maõ hoùa 2.Kyõ thuaät xoùa (funture) 3.Boä cheøn CHÖÔNG 7:GIAÛI MAÕ MAÕ TURBO I.Toång quan veà caùc thuaät toaùn giaûi maõ II.Giaûi thuaät MAP III.Nguyeân lyù cuûa boä giaûi maõ Viterbi 1.Ñoä tin caäy cuûa boä giaûi maõ SOVA 2.Sô ñoà khoái 3.Boä giaûi maõ thaønh ohaàn SOVA CHÖÔNG 8: ÖÙNG DUÏNG MAÕ TURBO I.Caùc öùng duïng truyeàn thoâng ña phöông tieän II.Caùc ñeà xuaát khi öùng duïng Turbo vaøo truyeàn thoâng III.Caùc öùng duïng truyeàn thoâng khoâng daây IV.Caûi tieán vieäc thöïc hieän giaûi maõ V.HYBRID ARQ VI.Höôùng phaùt trieån ñeà taøi PHAÀN B : DUØNG MATLAB MOÂ PHOÛNG MAÕ TURBO CHÖÔNG TRÌNH MOÂ PHOÛNG GIAO DIEÄN CHÖÔNG TRÌNH KEÁT QUAÛ MOÂ PHOÛNG PHUÏ LUÏC SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng Trang 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] GVHD: Th.S Nguyeãn Huy Huøng Nghieân cöùu maõ Turbo trong heä thoáng CDMA PHAÀN A TOÅNG QUAN VEÀ CDMA VAØ NGHIEÂN CÖÙU MAÕTURBO SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng Trang 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] GVHD: Th.S Nguyeãn Huy Huøng Nghieân cöùu maõ Turbo trong heä thoáng CDMA CHÖÔNG 1 TOÅNG QUAN VEÀ HEÄ THOÁNG DI ÑOÄNG TEÁ BAØO I.

TOÅNG QUAN. Toaøn boä vuøng phuïc vuï cuûa heä thoáng di ñoäng teá baøo ñöôïc chia thaønh nhieàu vuøn g phuïc phuï nhoû goïi laø caùc cell, moãi cell coù moät traïm goác phuï traùch vaø ñöôïc ñieàu khieån bôûi toång ñaøi sao cho thueâ bao coù theå vaãn duy trì ñöôïc cuoäc goïi moät caùch lieân tuïc khi di chuyeån giöõa caùc cell. Heä thoáng ñieän thoaïi di ñoäng teá baøo goàm caùc traïm goác (BS). Moät vuøng phuïc vuï cuûa moät BS goïi laø cell vaø nhieàu cell keát hôïp laïi taïo thaønh moät vuøng phuïc vuï cuûa heä thoáng.

Trong heä thoáng thoaïi di ñoäng teá baøo thì taàn soá khoâng coá ñònh ôû moät keân h naøo caû, maø keânh ñaøm thoaïi di ñoäng ñöôïc xaùc ñònh nhôø keânh baùo hieäu vaø maùy di ñoäng ñöôïc ñoàng boä veà taàn soá moät caùch töï ñoäng. Vaäy caùc cell keà nhau neân söû duïng taàn soá khaùc nhau, coøn caùc cell ôû caùch xa hôn trong moät khoaûng caùch nhaát ñònh coù theå taùi söû duïng cuøng moät taàn soá. Ñeå cho moät maùy di ñoäng coù theå duy trì ñöôïc cuoäc goïi moät caùch lieân tuïc khi di chuyeån giöõa caùc cell, thì toång ñaøi phaûi ñieàu khieån caùc keânh baùo hieäu hay keânh löu löôïng theo söï di chuyeån cuûa maùy di ñoäng ñeå cho taàn soá cuûa maùy thích hôïp moät caùch töï ñoäng. Hieäu quaû söû duïng taàn soá cuûa heä thoáng ñieän thoaïi di ñoäng taêng leân do caùc keânh RF giöõa caùc BS keà nhau coù theå ñöôïc ñònh vò moät caùch coù hieäu quaû, nhôø taùi söû duïng taàn soá vaø do ñoù dung löôïng cuûa thueâ bao taêng.

CAÁU TRUÙC HEÄ THOÁNG. Caáu hình maïng CDMA goàm 4 phaàn chính : -Traïm di ñoäng (thueâ bao di ñoäng) MS. -Traïm goác BS -Toång ñaøi di ñoän g MSC. -Boä ñaêng kyù ñònh vò thöôøng truù HLRù Heä thoáng ñieän thoaïi di ñoäng teá baøo bao goàm caùc maùy ñieän thoaïi di ñoäng, traïm goác (BS) vaø trung taâm chuyeån maïch ñieän thoaïi di ñoäng (MSC).

Caùc boä phaän naøy ñöôïc lieân keát nhau qua ñöôøng keát noái thoaïi vaø soá lieäu. Maùy ñieän thoaïi di ñoäng goàm: caùc boä thu /phaùt RF, anten vaø boä ñieàu khieån. Moãi maùy di ñoäng duøng moät caëp keânh thu phaùt RF. BS goàm: caùc boä thu phaùt RF ñeå keát noái maùy di ñoäng vôùi MSC, anten, boä ñieàu khieån, ñaàu cuoái soá lieäu vaø nguoàn.

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng Trang 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] GVHD: Th.S Nguyeãn Huy Huøng Nghieân cöùu maõ Turbo trong heä thoáng CDMA MSC goàm: Boä phaän ñieàu khieån, boä phaän keát noái cuoäc goïi, caùc thieát bò ngoaïi vi vaø cung caáp caùc chöùc naêng thu thaäp soá lieäu cöôùc ñoái vôùi cuoäc goïi ñaõ hoaøn thaønh. MSC coù chöùc naêng xöû lyù caùc cuoäc goïi ñi vaø ñeán töø moãi BS, cung caáp chöùc naêng ñieàu khieån trung taâm cho caùc hoaït ñoäng cuûa BS coù hieäu quaû vaø truy nhaäp cuûa maïng ñieän thoaïi coâng coäng. Boä phaän ñieàu khieån cuûa MSC laø traùi tim cuûa heä thoáng teá baøo ñeå quaûn lyù, ñieàu khieån vaø saép ñaët toaøn boä heä thoáng. BTS Phaân heä BSC ASS Phaân heä chuyeån BSC Boä ñieà u thu phaùt Boä maïch truy nhaäp khieån traïm PSTN traïm goác goá c Maïng ñieàu thoaï i coâ n g khieån coä n g coù chuyeå n BS BSM MX CCS maïch Traïm goác Boä quaûn lyù Toång ñaøi di ñoäng Phaân heä ñieàu traïm goác.

khieån trung taâm HLR Boä ñaê n g kyù ñònh vò thöôøng truù. Hình: Caáu hình maïng CDMA *Chöùc naêng heä thoáng CDMA: 1. Chöùc naêng cuûa thueâ bao di ñoäng MS: Thueâ bao di ñoäng MS coù chöùc naêng voâ tuyeán vaø chöùc naêng xöû ly ñeå truy nhaäp maïng qua giao dieän voâ tuyeán. MS cung caáp moät giao dieän vôùi ngöôøi söû duïng qua maøn hình, baøn phím, ñóa, vaø giao dieän vôùi caùc thieát bò ñaàu cuoái khaùc nhö maùy tính caù nhaân , maùy fax,… Nhö vaäy MS coù 3 chöùc naêng chính : -Thieát bò ñaàu cuoái: thöïc hieän caùc dòch vuï ngöôøi söû duïng (thoaïi , fax, truyeàn soá lieäu… ) -Ñaàu cuoái di ñoäng: ñeå thöïc hieän ôû truyeàn daãn giao dieän voâ tuyeán vaøo maïng.

-Thích öùng ñaàu cuoái: MS coù vai troø noái thoâng caùc thieát bò ñaàu cuoái vôùi khoái keát noái di ñoäng. Khi laép ñaët caùc thieát bò ñaàu cuoái trong moâi tröôøng di ñoäng, MS phaûi coù boä phaän thích öùng ñaàu cuoái theo tieâu chuaån ISDN, coøn thieát bò ñaàu cuoái coù giao tieáp thì baèng modem. SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng Trang 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] GVHD: Th.S Nguyeãn Huy Huøng Nghieân cöùu maõ Turbo trong heä thoáng CDMA Anten cuûa MS ñöôïc noái vôùi moät boä song coâng cho pheùp moät anten duøng chung cho caû phaùt vaø thu, ñieàu höôûng ôû keânh voâ tuyeán naøo ñoù coù daûi thoâng 1. sau ñoù tín hieäu ñöôïc chuyeån xuoáng trung taàn , ñöôïc loïc vaø ñöa tôùi boä chuyeån ñoåi ADC.

Tieáp ñoù, tín hieäu soá ñöôïc ñöa tôùi vi maïch ASIC (Application Specific Integrated Circuit ). Taïi ñaây tín hieäu ñöôïc ñieàu cheá, giaûi caøi xen vaø ñöôïc ñöa qua boä giaûi maõ thoaïi ra loa. Quy trình hoaøn toaøn ngöôïc laïi vôùi tín hieäu phaùt ñi.