Mở đầu Trong chƣơng này tác giả trình bày lý do chọn đề tài, mục tiêu, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu. Chương 2: Tổ ng quan sƣ̣ phát triể n thông tin di đô ̣ng Tác giả giới thiệu quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động. Chương 3: Hê ̣ thố ng CDMA Trình bày những đặc điểm cơ bản của kỹ thuật trải phổ và hệ thống DS- CDMA Chương 4: Hê ̣ thố ng OFDM & Multicarrier CDMA Trình bày ƣu điể m của truyề n đa sóng mang , có khả năng truyền dữ liệu tốc đô ̣ cao và sử dụng băng thông hiệu quả. Phần 2: Hê ̣ thố ng Multicode Multicarrier CDMA & Các phƣơng pháp tách sóng.
Chương 5: Hê ̣ thố ng Multicode Multicarrier CDMA Chương 6: Các phƣơng pháp dò tìm tách sóng và Ứng dụng SIC Phần 3: Mô phỏng và kết quả GVHD : PGS.TS Phạm Hồ ng Liên Trang 6 HVTH : Đinh Quố c Trụ Ứng Dụng SIC trong HT Multicode Multicarrier CDMA Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Chương 7: Mô phỏng Trong chƣơng 7, trình bày kết quả mô phỏng SIC trong các hệ thống Multicode CDMA,Multicode Multicarrier CDMA. Chương 8: Kết luận và hƣớng phát triển Chƣơng này đƣa ra các kết luận về kết quả đạt đƣợc của luận văn và hƣớng phát triển thêm trong tƣơng lai.TS Phạm Hồ ng Liên Trang 7 HVTH : Đinh Quố c Trụ Ứng Dụng SIC trong HT Multicode Multicarrier CDMA Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử CHƢƠNG 2. SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 2.1 Sự phát triển của các hệ thống từ 1G lên 3G: 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 lƣợng cao đáp ứng ngày càng tốt các yêu cầu của khách hàng.
Các hệ thống thông tin di động đã và đang trải qua quá trình phát triển đáng kinh ngạc từ khi hệ thống thông tin tế bào (Cellular Communications System) đầu tiên đƣợc giới thiệu vào những năm 1980s. Các hệ thống ở thế hệ thứ nhất dựa trên công nghệ tƣơng tự với kỹ thuật đa truy cập FDMA. Các hệ thống này đƣợc thiết kế cho dịch vụ thoại chuyển mạch mạch băng hẹp. Do những giới hạn về tốc độ và dung lƣợng, các hệ thống FDMA không đáp ứng kịp nhu cầu ngày càng cao của ngƣời sử dụng.
Các hệ thống ở thế hệ thứ hai đã chuyển sang công nghệ số với hai kỹ thuật đa truy cập là TDMA và CDMA. Các hệ thống này có khả năng cung cấp các dịch vụ thoại và dữ liệu băng hẹp. Tuy nhiên, nhƣ vậy vẫn là chƣa đủ khi yêu cầu về tốc độ cũng nhƣ sự đa dạng về dịch vụ ngày càng tăng lên, và các hệ thống thông tin di động đã chuyển sang một giai đoạn mới. Các hệ thống hiện nay đang ở thế hệ thứ ba với hai chuẩn là IMT-2000 của ITU và UMTS của ETSI.
Hệ thống mới này với kỹ thuật đa truy cập CDMA băng rộng (WCDMA) sẽ cung cấp nhiều loại hình dịch vụ bao gồm các dịch vụ thoại, số liệu tốc độ cao và các dịch vụ đa phƣơng tiện.TS Phạm Hồ ng Liên Trang 8 HVTH : Đinh Quố c Trụ Ứng Dụng SIC trong HT Multicode Multicarrier CDMA Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Hình 2.1 Sự phát triển của các hệ thống thông tin di động từ 1G lên 3G Hình 2.2 Những yêu cầu về tốc độ và độ di động đối với các hệ thống thông tin di động trong hiện tại và tƣơng lai GVHD : PGS.TS Phạm Hồ ng Liên Trang 9 HVTH : Đinh Quố c Trụ Ứng Dụng SIC trong HT Multicode Multicarrier CDMA Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử 2.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tƣ: Công nghệ truyền thông không dây thế hệ thứ tƣ (4G) sử dụng kỹ thuật điều chế đa sóng mang trực giao, cho phép truyền dữ liệu với tốc độ tối đa lên tới 1 Gbps trong điều kiện lý tƣởng. Sau đây là một số yêu cầu của hệ thống 4G: − Kiến trúc chung, cho phép kết hợp với các kỹ thuật hiện có − Hiệu suất phổ tần cao − Độ bao phủ tốt hơn so với các hệ thống 3G − Độ thích nghi cao, hỗ trợ nhiều chuẩn và các kỹ thuật khác nhau − Giá thành thấp, có thể triển khai ra thị trƣờng nhanh chóng − Khả năng mở rộng hệ thống, nền tảng cho sự phát triển của các kỹ thuật mới 2.3 Các kỹ thuật đa truy nhập 2.1 Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) Trong FDMA chia băng thông tổng cộng thành Nc kênh con băng hẹp (Hình 2. Mỗi ngƣời dùng sẽ sử dụng các kênh con khác nhau để truyền thông tin trong toàn bộ khoảng thời gian.3 Nguyên lý của FDMA (với N = 5 kênh con) c GVHD : PGS.TS Phạm Hồ ng Liên Trang 10 HVTH : Đinh Quố c Trụ Ứng Dụng SIC trong HT Multicode Multicarrier CDMA Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử 2.2 Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) Trong một hệ thống TDMA, tất cả ngƣời dùng đều sử dụng chung một băng tần, tuy nhiên họ đƣợc phân biệt bởi các khe thời gian khác nhau (Hình 2. Một ngƣời dùng có thể sử dụng một hoặc nhiều khe thời gian để truyền thông tin.4 Nguyên lý của TDMA (với 5 khe thời gian) 2.3 Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA) Trong các hệ thống CDMA tất cả ngƣời dùng có thể truyền thông tin cùng lúc trên cùng một sóng mang tuy nhiên sử dụng băng thông rộng hơn so với một hệ thống TDMA (Hình 2.
Tín hiệu của những ngƣời dùng đƣợc phân biệt nhờ vào việc gán các mã trải rộng (spreading codes khác nhau. Các mã trải rộng này có đặc tính tƣơng quan chéo thấp. Những ƣu điểm của kỹ thuật trải phổ đó là: khả năng chống lại méo dạng đa đƣờng, kế hoạch sử dụng tần số đơn giản, độ linh hoạt cao, tốc độ truyền thông có thể thay đổi đƣợc và khả năng chống lại xuyên nhiễu (interference).5 Nguyên lý của CDMA (với 5 mã trải rộng) GVHD : PGS.TS Phạm Hồ ng Liên Trang 11 HVTH : Đinh Quố c Trụ Ứng Dụng SIC trong HT Multicode Multicarrier CDMA Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Tổng kết chương 2: Ở chương này, tác giả sẽ giới thiệu quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động, từ thế hệ đầu tiên (1G) đến thế hệ thứ ba (3G) và những đặc điểm của hệ thống trong tương lai. Phần trình bày sẽ không đi sâu vào các đặc tính kỹ thuật mà chỉ nêu bật những nét tiêu biểu của các hệ thống ở mỗi thế hệ.TS Phạm Hồ ng Liên Trang 12 HVTH : Đinh Quố c Trụ Ứng Dụng SIC trong HT Multicode Multicarrier CDMA Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử CHƢƠNG 3.
HỆ THỐNG CDMA 3. Giới thiệu kỹ thuật trải phổ: Kỹ thuật trải phổ ra đời từ nhu cầu bảo mật thông tin trong quân sự. So với thông tin băng hẹp cổ điển, kỹ thuật trải phổ thể hiện tính ƣu việt trong các vấn đề nhƣ chống nhiễu và trộm thông tin. Ở máy phát, dữ liệu của ngƣời sử dụng đƣợc nhân với một chuỗi mã giả ngẫu nhiên.
Ở máy thu, tín hiệu sẽ đƣợc nhân với chuỗi mã giả ngẫu nhiên giống nhƣ ở máy phát để khôi phục lại dữ liệu ban đầu. Một hê ̣ thố ng thông tin trải phổ có hai đặc điểm: - Băng thông của tín hiệu truyền lớn hơn nhiều lần so với băng thông của tín hiệu thông tin. - Trải phổ đƣợc thực hiện bằng một mã độc lập với thông tin. Tín hiệu tin tức Tín hiệu tin tức Chuỗi mã trải phổ Chuỗi mã trải phổ Hình 3.1 Nguyên lý tạo tín hiệu trải phổ Các kỹ thuâ ̣t trải phổ đƣơ ̣c chia thành ba nhóm chin ́ h: - Trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-SS): Tín hiệu thông tin đƣợc nhân trực tiếp với chuỗi trải phổ.
Ở máy thu , tín hiệu thu đƣợc nhân với chuỗi trải phổ lần nữa để khôi phục la ̣i tín hiê ̣u thông tin ban đầu. - Trải phổ nhảy tần (FH-SS): Tầ n số sóng mang thay đổ i sau m ỗi khoảng thời gian Thop. Trong khoảng thời gian Thop, tầ n số sóng mang không đổ i nhƣng sau đó sẽ chuyể n sang mô ̣t tầ n số khác. Hê ̣ thố ng đƣơ ̣c go ị là nhảy tầ n châ ̣m hay nhanh phụ thuộc vào việc Thop lớn hơn hay nhỏ hơn chu kỳ bit Tb.
- Trải phổ nhảy thời gian (TH-SS): Trục thời gian đƣợc chia thành các khung. Mỗi khung la ̣i đƣơ ̣c chia thành các khe thời gian. Mô ̣t kênh tín hiê ̣u sẽ sƣ̉ GVHD : PGS.TS Phạm Hồ ng Liên Trang 13 HVTH : Đinh Quố c Trụ Ứng Dụng SIC trong HT Multicode Multicarrier CDMA Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử dụng một trong các khe thời gian của khung và sẽ thay đổi thứ tự khe qua từng khung. Hệ thống DS-CDMA: CDMA là công nghệ đa truy cập dựa trên kỹ thuật trải phổ, cho phép nhiều ngƣời sử dụng truyền dữ liệu đồng thời trên một băng tần.
Trong hệ thống CDMA, mỗi user đƣợc cấp phát một chuỗi mã trải phổ dùng để mã hóa tín hiệu thông tin. Tại máy thu, tín hiệu thu sẽ đƣợc giải mã để khôi phục tín hiệu gốc và máy thu phải biết đƣợc chuỗi mã trải phổ để giải mã tín hiệu. Chuỗi mã trải phổ của các user trực giao với nhau, nhờ đó các user không gây nhiễu lẫn nhau trong điều kiện sử dụng chung dải tần số tại cùng thời điểm. Hệ thống DS-CDMA dựa trên kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp, trong đó tín hiệu trải phổ đƣợc tạo ra bằng cách nhân tín hiệu thông tin với chuỗi mã trải phổ.
Ưu điểm của hê ̣ thố ng CDMA: - Khả năng đa truy cập - Chống nhiễu đa đƣờng - Bảo mật: tín hiệu trải phổ sử dụng băng thông rộng nên có công suất rất thấp trên một đơn vị băng thông, và việc khôi phục chỉ đƣợc thực hiện khi biết đƣợc mã trải phổ. Điều này gây khó khăn cho việc phát hiện tín hiệu trải phổ. - Khử nhiễu băng hẹp: Ở máy thu, tín hiệu sẽ đƣợc nhân với chuỗi mã trải phổ để khôi phục dữ liệu ban đầu. Khi đó, nhiễu băng hẹp sẽ bị trải phổ sau khi nhân với chuỗi mã giả ngẫu nhiên.
Do đó, công suất của nhiễu trong băng thông tín hiệu mong muốn giảm đi một lƣợng bằng độ lợi xử lý.
