I. Đặc điểm của hệ truyền thông dùng CDMA
Công nghệ CDMA (Đa truy nhập phân chia theo mã) đã được phát triển từ những năm 1950 và được áp dụng trong thông tin quân sự từ những năm 1960. Công nghệ này cho phép nhiều người dùng chia sẻ cùng một kênh vô tuyến, nhờ vào việc sử dụng mã trải riêng biệt cho từng người dùng. Điều này giúp tiết kiệm tài nguyên và nâng cao dung lượng hệ thống. Tuy nhiên, việc tách sóng giữa các người dùng là một thách thức lớn, đặc biệt khi hàm tương quan giữa các mã trải không hoàn toàn trực giao. Để giảm thiểu nhiễu giữa các người dùng, cần phải chọn các mã trải sao cho hàm tương quan chéo có giá trị nhỏ nhất. Ngoài ra, các yếu tố như tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) và phương pháp mã hóa cũng ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống. Việc thiết kế bộ thu đa người dùng có khả năng chống lại nhiễu đa truy nhập (MAI) là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất của hệ thống.
1.1 Nguyên tắc trải phổ
Trong truyền dẫn trải phổ, tín hiệu gốc sẽ được trải ra với băng tần lớn hơn gấp N lần, trong đó N là độ lợi xử lý. Điều này giúp giảm mật độ phổ của tín hiệu, từ đó nâng cao khả năng truyền dẫn. Kỹ thuật trải phổ cho phép các tín hiệu băng hẹp có mật độ phổ cao hơn tín hiệu khác khi sử dụng cùng băng tần. Hệ thống trải phổ trực tiếp (DS-SS) và trải phổ nhảy tần (FH-SS) là hai phương pháp chính trong CDMA. Trong DS-SS, tín hiệu tin được nhân với một chuỗi tín hiệu tần số cao, giúp tách ra tín hiệu của từng người dùng. Kỹ thuật này là chìa khóa để phát triển kỹ thuật tách sóng trong môi trường sóng di động.
1.2 Hiệu ứng kênh đa đường
Khi tín hiệu phát đi bị khúc xạ, phản xạ và tán xạ bởi các vật thể trong môi trường, tín hiệu thu được sẽ bao gồm nhiều bản sao bị trễ của tín hiệu gốc. Hiện tượng này gọi là truyền đa đường, gây ra nhiễu giữa các ký hiệu (ISI). Để mô hình hóa kênh thông tin di động, cần xem xét các yếu tố như độ dài đường truyền và sự thay đổi theo thời gian của tín hiệu. Phân bố Rayleigh thường được sử dụng để mô phỏng ảnh hưởng của phadinh lên đường truyền, giúp hiểu rõ hơn về sự suy giảm tín hiệu trong kênh đa đường.
II. Bộ tách sóng đa người dùng
Bộ tách sóng đa người dùng là một phần quan trọng trong hệ thống CDMA. Vấn đề tách sóng giữa nhiều người dùng đòi hỏi các kỹ thuật phức tạp để đảm bảo tín hiệu được thu chính xác. Bộ tách sóng lý tưởng sẽ tách riêng từng tín hiệu của người dùng mà không bị ảnh hưởng bởi các tín hiệu khác. Các phương pháp tách sóng như bộ tách CDMA đa người dùng tuyến tính và bộ tách đa tầng dùng trong kênh đồng bộ CDMA đã được nghiên cứu và phát triển. Bộ tách đa người dùng MMSE (Lỗi bình phương trung bình cực tiểu) là một trong những kỹ thuật tiên tiến, giúp giảm thiểu nhiễu và nâng cao chất lượng tín hiệu thu được. Việc áp dụng các kỹ thuật này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất của hệ thống mà còn mở rộng khả năng phục vụ nhiều người dùng cùng lúc.
2.1 Tách một người dùng
Khi chỉ có một người dùng, việc tách sóng trở nên đơn giản hơn. Tín hiệu thu được sẽ được lấy tương quan với mã trải của người dùng đó để thu được tín hiệu gốc. Tuy nhiên, trong thực tế, việc thiết kế mã trải sao cho trực giao là một thách thức lớn, đặc biệt khi số lượng người dùng tăng lên. Việc sử dụng mã Walsh-Hadamard là một ví dụ điển hình cho việc tạo ra mã trực giao trong hệ thống CDMA.
2.2 Tách đa người dùng
Khi có nhiều người dùng, bộ tách sóng cần phải xử lý tín hiệu thu được từ nhiều nguồn khác nhau. Việc này đòi hỏi các kỹ thuật phức tạp hơn để giảm thiểu nhiễu giữa các tín hiệu. Bộ tách đa người dùng tuyến tính tối ưu và bộ tách MMSE là những phương pháp hiệu quả trong việc tách sóng. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các kỹ thuật này có thể cải thiện đáng kể xác suất thu tín hiệu chính xác, từ đó nâng cao chất lượng dịch vụ viễn thông.
III. Bộ thu DS CDMA thích nghi
Bộ thu DS/CDMA thích nghi là một phần quan trọng trong hệ thống truyền thông hiện đại. Mô hình kênh và cấu trúc bộ thu được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất thu tín hiệu. Bộ thu truyền thống thường gặp khó khăn trong việc chống lại hiệu ứng gần-xa, trong khi bộ thu thích nghi có khả năng điều chỉnh để cải thiện chất lượng tín hiệu thu được. Phân tích tính chất và dung năng của hệ thống cho thấy rằng bộ thu thích nghi có thể giảm thiểu tỉ lệ lỗi bit (BER) so với bộ thu truyền thống. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ nâng cao chất lượng dịch vụ mà còn mở rộng khả năng phục vụ cho nhiều người dùng cùng lúc.
3.1 Mô hình kênh và cấu trúc bộ thu
Mô hình kênh trong bộ thu DS/CDMA thích nghi được thiết kế để tối ưu hóa khả năng thu tín hiệu trong môi trường có nhiều nhiễu. Cấu trúc bộ thu bao gồm các thành phần như bộ lọc, bộ tách sóng và bộ giải điều chế, giúp tách biệt tín hiệu mong muốn khỏi nhiễu. Việc phân tích dung năng hệ thống cho thấy rằng bộ thu thích nghi có khả năng điều chỉnh theo điều kiện kênh, từ đó nâng cao hiệu suất thu tín hiệu.
3.2 Phân tích tính chất và dung năng hệ thống
Phân tích tính chất của bộ thu thích nghi cho thấy rằng nó có thể giảm thiểu tỉ lệ lỗi bit (BER) so với bộ thu truyền thống. Việc so sánh giữa bộ thu thích nghi và bộ thu truyền thống cho thấy rằng bộ thu thích nghi có khả năng hoạt động tốt hơn trong các điều kiện kênh khác nhau. Điều này không chỉ giúp nâng cao chất lượng dịch vụ mà còn mở rộng khả năng phục vụ cho nhiều người dùng cùng lúc, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường viễn thông.
