MỤC LỤC HỆ THỐNG MULTICODE MULTICARRIER CDMA

LỜI CAM ĐOAN...........................................................................................................1

MỤC LỤC ......................................................................................................................2

CÁC TỪ VIẾT TẮT......................................................................................................6

LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................7

CHƯƠNG 1…………………………………………………………………………..9

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG……………….9

1.1 Giới thiệu chương…………………………………………………………………9

1.2 Khái quát về hệ thống di động tế bào……………………………………………...9

1.3 Sự phát triển của hệ thống thông tin di động……………………………………...10

1.3.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G) 10

1.3.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) 11

1.3.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G). 11

1.3.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G). 11

1.4 Kênh truyền vô tuyến……………………………………………………………...12

1.4.1 Hiệu ứng đa đường. 12

1.4.2 Suy hao đường truyền. 13

1.4.3 Hiệu ứng Doppler. 13

1.4.4 Hiệu ứng bóng râm.. 14

1.5 Hiện tượng Fading…………………………………………………………………14

1.5.1 Fading phẳng (Flat Fading). 15

1.5.2 Fading chọn lọc tần số (Frequency-selective fading). 15

1.6 Các kỹ thuật đa truy cập (multiple access techniques)…………………………….15

1.6.1 Đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA)……………………………………..15

1.6.2 Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA). 17

1.6.3 Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA). 18

1.7 Kết luận chương……………………………………………………………….......19

CHƯƠNG 2…………………………………………………………………………..21

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CDMA VÀ OFDM……………………………….21

2.1 Giới thiệu chương………………………………………………………………….21

2.2 Công nghệ CDMA………………………………………………………………...21

2.2.1 Tổng quan về CDMA.. 21

2.2.2 Kỹ thuật trải phổ trong CDMA.. 22

2.3 Mã trải phổ………………………………………………………………………...24

2.3.1 Chuỗi PN.. 25

2.3.1.1 M-sequences….................................................................................................... .25

2.3.1.2 Chuỗi Gold….…….............................................................................................. .26

2.3.2 Wash – Hadarmard. 27

2.4 Công nghệ OFDM………………………………………………………………....28

2.4.1 Sơ lược về OFDM... 28

2.4.2 Sơ đồ khối29

2.4.3 Khái niệm nối tiếp và song song. 30

2.4.4 Nguyên lý điều chế của hệ thống OFDM... 30

2.4.4.1 Tính trực giao (Orthogonal)……........................................................................ 30

2.4.4.2 Biến đổi FFT và IFFT trong OFDM…............................................................. ...32

2.4.4.3 Chuỗi bảo vệ GI…….......................................................................................... ..33

2.4.4.4 Ưu và nhược điểm của hệ thống OFDM…....................................................... .35

2.5 Kết luận chương…………………………………………………………………...36

CHƯƠNG 3…………………………………………………………………………...38

MULTICODE CDMA, MULTICARRIER CDMA VÀ MULTICODE MULTICARRIER CDMA…………………… ..38

3.1 Giới thiệu chương………………………………………………………………….38

3.2 Hệ thống MC-CDMA………...…………………………………………………….38

3.2.1 Khái niệm về MC-CDMA (multicarrier CDMA). 38

3.2.2 Cấu trúc của hệ thống MC-CDMA.. 39

3.2.2.1 Máy phát……...................................................................................................... ..39

3.2.2.2 Máy thu…............................................................................................................ ..41

3.2.3 Kênh truyền 42

3.2.4 Nhiễu MAI và nhiễu ICI45

3.2.4.1 Nhiễu Mai……………………………………………………………....46

3.2.4.2 Nhiễu ICI……………………………………………………………….46

3.2.5 Vấn đề dịch tần số sóng mang 46

3.2.6 Ưu và nhược điểm của hệ thống MC-CDMA 47

3.2.6.1 Ưu điểm………………………………………………………………..47

3.2.6.2 Nhược điểm.…………………………………………………………...47

3.3 Hệ thống multicode CDMA (MTC-CDMA)……………………………………...47

3.4 Hệ thống Multicode-multicarrier CDMA……..…………………………………..49

3.5 Kết luận chương…………………………………………………………………...53

CHƯƠNG 4…………………………………………………………………………..54

MỘT SỐ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG…………………………………………………54

4.1 Giới thiệu chương………………………………………………………………....54

4.2 Mô phỏng………………………………………………………………………….54

4.2.1 Hệ thống MC-CDMA 54

4.2.2 Hệ thống Multicode-CDMA 56

4.2.3 Hệ thống Multicode multicarrier CDMA 58

4.2.4 So sánh hệ thống Multicode CDMA và Multicode multicarrier CDMA 61

4.2.5 So sánh hệ thống Multicarrier CDMA và Multicode multicarrier CDMA…62

4.3 Kết luận chương…………………………………………………………………...63

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI……………………………......64

TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………….65

PHỤ LỤC……………………………………………………………………………66

CÁC TỪ VIẾT TẮT

AWGN Additive White Gaussian Noise

BER Bit Error Ratio

BPSK Binary Phase Shift Keying

BS Base Station

CDMA Code Division MultipleAccess

CP Cycle Prefix

DS-CDMA Direct Sequences CDMA

DS/SS Direct Sequence Spread Spectrum

DFT Discrete Fourier Transform

FDM Frequency Division Multiplexing

FDMA Frequency Division Multiple Access

FFT Fast Fourier Transform

FH-CDMA Frequency Hopping CDMA

GSM Global System for Mobile Communication

GI Guard Interval

GP Guard Period

ICI Inter-Channel Interference

IDFT Inverse Discrete Fourier Transform

ISI Inter-Symbol Interference

IFFT Inverse Fast Fourier Transform

MAI Multiple Access Interference

MC-CDMA Multicarrier CDMA

MTC-CDMA Multicode CDMA

MTC- MC CDMA Multi Code Multicarrier CDMA

MC-DS-CDMA Multicarrier Direct Squence CDMA

ME Mobile Equipment

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

PN Pseudo Noise

PAPR Peak-to-Average Power Ratio

P/S Parrallel to Serial

PSTN Public Switched Telephone Network

S/P Serial to Parallel

SMS Short message services

SIM Subscriber Identity Module

SNR Signal to Noise Ratio

TDMA Time Division Multiple Access

W-CDMA Wideband CDMA

WH Wash-Hadamard

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, kỹ thuật thông tin vô tuyến đã có những bước tiến triển vượt bậc. Sự phát triển nhanh chóng của video, thoại và thông tin dữ liệu trên Internet, điện thoại di động có mặt ở khắp mọi nơi, cũng như nhu cầu về truyền thông đa phương tiện di động đang ngày một phát triển.

Để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của các dịch vụ thông tin di động, đã có nhiều giải pháp được đưa ra nhằm giảm tác động của các ảnh hưởng kênh truyền, tăng tốc độ truyền dữ liệu….Một trong những phương pháp đó là việc kết hợp OFDM và CDMA tạo nên hệ thống MC-CDMA. Tuy nhiên MC-CDMA vẫn chưa thõa mãn được nhu cầu về tốc độ cao. Do đó, người ta đã nghiên cứu đưa ra một phương pháp mới bằng việc kết hợp giữa MC-CDMA và Multicode CDMA để tạo nên hệ thốngMTC-MC-CDMA vừa có dung lượng lớn, tốc độ cao và hoạt động tốt trong nhiễu đa đường. Hệ thống MTC-MC-CDMA được đề xuất để có thể hỗ trợ những tốc độ dữ liệu khác nhau, theo yêu cầu của những chuẩn thế hệ kế tiếp, và đạt được độ lợi trải phổ trong cả miền thời gian và miền tần số, tốc độ lỗi bit (BER) của hệ thống được phân tích trong kênh fading chọn lọc tần số, với nhiễu Gauss và can nhiễu đa truy cập. Để đánh giá hiệu quả của hệ thống MTC-MC-CDMA có tốt hơn hệ thống đơn mã đa sóng mang (MC-CDMA) và đơn sóng mang đa mã (CDMA) trong một băng thông cố định thì cần phải tìm hiểu.

Đây chính là hệ thống mới rất được quan tâm hiện nay. Vì vậy, em tiến hành nghiên cứu đề tài: “HỆ THỐNG MULTICODE MULTICARRIER CDMA”.

Phương pháp nghiên cứu xuyên suốt đồ án này là dựa vào các mô hình hệ thống trong lý thuyết, từ đó xây dựng chương trình mô phỏng để đánh giá chất lượng một hệ thống, tiến hành so sánh chất lượng giữa các hệ thống với nhau. Từ đó thấy được những ưu điểm chính của hệ thống mà mình đang nghiên cứu. Nội dung đồ án được chia thành 4 chương:

Chương 1: Giới thiệu chung về hệ thống thông tin di động

Chương 2: Tổng quan về CDMA và OFDM

Chương 3: Multicarrier CDMA và Multicode CDMA và MTC-MC-CDMA

Chương 4: Các kết quả mô phỏng

Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng rất nhiều song do thời gian thực hiện đề tài là ít và một số hạn chế trong việc tìm hiểu tài liệu liên quan nên chắc chắn không thể tránh khỏi thiếu sót, rất mong sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và bạn bè.

Em xin cảm ơn Thạc sĩ Phạm Vĩnh Minh đã hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Em xin cảm ơn quý Thầy Cô trong Khoa Điện Tử-Viễn Thông trường Đại học Bách Khoa đã truyền thụ kiến thức trong suốt thời gian học tập ở trường.

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG

THÔNG TIN DI ĐỘNG

1.1 Giới thiệu chương

Chương này sẽ giới thiệu tổng quát về sự phát triển cũng như mô hình cơ bản của một hệ thống thông tin di động, các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của kênh truyền vô tuyến, tìm hiểu về fading và phân loại của nó….Đồng thời trình bày một cách khái quát về các kĩ thuật đa truy cập dùng trong các hệ thống thông tin di động.

1.2 Khái quát về hệ thống di động tế bào

Hệ thống thông tin di động vô tuyến (Mobile Radio Communication) có nhiệm vụ kết nối đến các thuê bao di động (gọi tắt là MS – Mobile subscriber), các thuê bao này có thể di chuyển trong nhiều vùng địa lý khác nhau. Việc trao đổi thông tin giữa các thiết bị di động và mạng di động thông qua giao diện vô tuyến số (Digital Radio Interface ).

Toàn bộ vùng phục vụ của hệ thống thông tin di động vô tuyến được chia thành nhiều vùng phục vụ nhỏ gọi là các tế bào vô tuyến (Radio cell). Chính vì thế mạng thông tin di động còn được gọi là mạng thông tin di động vô tuyến tế bào số (Digital Cellular Mobile Radio Network).

Mỗi tế bào có một trạm thu phát gốc (Base Station) và được điều khiển bởi hệ thống tổng đài di động sao cho thuê bao có thể vẫn duy trì được cuộc gọi một cách liên tục khi di chuyển giữa các tế bào. Đây chính là một trong những điểm khác biệt chính của mạng thông tin di động với mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN – Public Switched Telephone Network), trong mạng này các thuê bao sử dụng đôi dây thuê bao (Telephone Surscriber Line) đưa đến tổng đài.

Hình 1.1 Cơ bản về hệ thống thông tin di động

1.3 Sự phát triển của hệ thống thông tin di động

Mạng thông tin di động đã phát triển qua 4 thế hệ chính: gồm các thế hệ 1G, 2G, 3G và 4G.

Hình 1.2 Sự phát triển của các thế hệ hệ thống thông tin di động

1.3.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G)

Hệ thống thông tin di động 1G là hệ thống thông tin di động đầu tiên, sử dụng công nghệ analog gọi là đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) để truyền kênh thoại trên sóng vô tuyến đến thuê bao điện thoại di động. Nhược điểm của các hệ thống này là chất lượng thấp, vùng phủ sóng hẹp và dung lượng nhỏ. Chính vì vậy, nó không đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng về cả dung lượng lẫn chất lượng của người sử dụng.

1.3.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G)

Là thế hệ kết nối thông tin di động mang tính cải cách cũng như khác hoàn toàn so với thế hệ đầu tiên. Nó sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) ra đời. Các hệ thống này có ưu điểm là sử dụng hiệu quả băng tần được cấp phát, đảm bảo chất lượng truyền dẫn yêu cầu, đảm bảo được an toàn thông tin, cho phép chuyển mạng quốc tế. Mạng 2G mang tới cho người sử dụng di động 3 lợi ích tiến bộ trong suốt một thời gian dài: mã hoá dữ liệu theo dạng kỹ thuật số, phạm vi kết nối rộng hơn 1G và đặc biệt là sự xuất hiện của tin nhắn dạng văn bản đơn giản SMS.

1.3.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G)

Ra đời vào những năm cuối của thập niên 90 nhằm đáp ứng nhu cầu thông tin di động gia tăng. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba sử dụng các kỹ thuật đa truy cập: đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA một sóng mang và đa sóng mang DECT, CDMA đa sóng mang (CDMA2000 hay IS2000), CDMA băng rộng theo thời gian (WCDMA-TDD) và theo tần số (WCDMA- FDD). Nó có dải thông khá rộng ,so với hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất và thứ hai,hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba là hệ thống đa dịch vụ và đa phương tiện được phủ sóng khắp toàn cầu. Nó có thể chuyển mạng, hoạt động mọi nơi, mọi lúc. Nó có thể thực hiện các dịch vụ thông tin dữ liệu tốc độ cao và thông tin đa phương tiện băng rộng như: hộp thư thoại, truyền Fax, truyền dữ liệu, Wap(Wireless Application Protocol) là giao thức ứng dụng không dây cho phép truy cập vào mạng Internet đọc tin tức, tra cứu thông tin, hình ảnh…. Do đặc điểm băng tần rộng nên nó còn có thể cung cấp các dịch vụ truyền hình ảnh, âm thanh, các dich vụ điện thoại thấy hình.

1.3.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G)

Mạng di động 4G sử dụng các phương pháp điều chế tiên tiến như: OFDM để nâng cao hiệu suất sử dụng phổ, tiết kiệm được băng tần và rất phù hợp với các dịch vụ đòi hỏi tốc độ cao mà ở thế hệ 3 không đáp ứng được. Ngoài ra, mạng 4G sử dụng phương pháp đa truy cập phân chia theo không gian (SDMA) cho phép cùng một lúc phát tín hiệu đến nhiều các thuê bao khác nhau làm nâng cao hiệu suất kênh truyền đáng kể. Ví dụ về hệ thống 4G như WiMAX, LTE…cho phép hệ thống hoạt động tốt ngay khi các thuê bao chuyển động.

1.4 Kênh truyền vô tuyến

Chấtlượngcủacáchệthốngthôngtinphụthuộcnhiềuvàokênhtruyền,nơi màtínhiệuđượctruyềntừmáyphátđếnmáythu.Khônggiốngnhưkênhtruyền hữutuyếnlàổnđịnhvàcóthểdựđoánđược,kênhtruyềnvôtuyếnlàhoàntoàn ngẫunhiênvàkhônghềdễdàngtrongviệcphântích.Tínhiệuđượcphátđi,qua kênh truyền vô tuyến, bị cản trở bởi các toà nhà, núi non, câycối…,bị phản xạ (reflection),tánxạ(scattering),nhiễuxạ(diffraction)…,cáchiệntượngnàyđượcgọi chunglà Fading.Vàkếtquảlà ởmáythu,tathu đượcrấtnhiềuphiên bản khácnhau củatínhiệuphát.Điềunàyảnhhưởngđếnchấtlượngcủahệthốngthôngtinvô tuyến.

1.4.1 Hiệu ứng đa đường

Trong một hệ thống thông tin vô tuyến, các sóng bức xạ điện từ thường không bao giờ được truyền trực tiếp đến anten thu. Điều này xảy ra là do giữa nơi phát và nơi thu luôn tồn tại các vật thể cản trở sự truyền sóng trực tiếp. Do vậy, sóng nhận được chính là sự chồng chập của các sóng đến từ hướng khác nhau bởi sự phản xạ, khúc xạ, tán xạ từ các toà nhà, cây cối và các vật thể khác. Hiện tượng này được gọi là sự truyền sóng đa đường (Multipath propagation). Do hiện tượng đa đường, tín hiệu thu được là tổng của các bản sao tín hiệu phát. Các bản sao này bị suy hao, trễ, dịch pha và có ảnh hưởng lẫn nhau. Tuỳ thuộc vào pha của từng thành phần mà tín hiệu chồng chập có thể được khôi phục lại hoặc bị hư hỏng hoàn toàn. Ngoài ra khi truyền tín hiệu số, đáp ứng xung có thể bị méo khi qua kênh truyền đa đường và nơi thu nhận được các đáp ứng xung độc lập khác nhau. Hiện tượng này gọi là sự phân tán đáp ứng xung (impulse dispersion). Hiện tượng méo gây ra bởi kênh truyền đa đường thì tuyến tính và có thể được bù lại ở phía thu bằng các bộ cân bằng.

Hình 1.3: Hiện tượng truyền sóng đa đường

1.4.2 Suy hao đường truyền

Mô tả sự suy giảm công suất trung bình của tín hiệu khi truyền từ máy phát đến máy thu.Sự giảm công suất do hiện tượng che chắn và suy hao có thể khắc phục bằng các phương pháp điều khiển công suất.

1.4.3 Hiệu ứng Doppler

Hiệu ứng Doppler gây ra do sự chuyển động tương đốigiữa máy phát và máy thu như trình bày ở hình 1.4. Bản chất của hiện tượng này là phổ của tín hiệu thu được bị xê lệch đi so với tần số trung tâm một khoảng gọi là tần số Doppler ^[3].

(1.1)

Trong đó f₀, v, c lần lượt là tần số sóng mang của hệ thống, vận tốc chuyển động tương đối của máy thu so với máy phát và vận tốc ánh sáng.

Hình 1.4: Hàm truyền đạt của kênh

1.4.4 Hiệu ứng bóng râm

Do ảnh hưởng của các vật cản trở trên đường truyền, ví dụ như các toà nhà cao tầng, các ngọn núi, đồi,… làm cho biên độ tín hiệu bị suy giảm. Tuy nhiên, hiện tượng này chỉ xảy ra trên một khoảng cách lớn, nên tốc độ biến đổi chậm. Vì vậy, hiệu ứng này được gọi là fading chậm.

1.5 Hiện tượng Fading

Fading là hiện tượng suy lạc tín hiệu thu một cách bất thường xảy ra đối với các hệ thống vô tuyến do tác động của môi trường truyền dẫn.

Hình 1.5 Hiện tượng Fading

1.5.1 Fading phẳng (Flat Fading)

Là loại fading làm suy giảm đều mức năng lượng của sóng vô tuyến trên một dải tần số. Và đương nhiên sự thay đổi này là không giống nhau đối với các dải tần số khác. Ứng với loại này ta có kênh truyền fading phẳng.

Hình 1.6 Kênh truyền phẳng (f₀> W)

1.5.2 Fading chọn lọc tần số (Frequency-selective fading)

Là loại fading làm thay đổi tín hiệu sóng mang với mức thay đổi phụ thuộc vào tần số. Ứng với loại này ta có kênh truyền fading chọn lọc tần số.

Hình 1.7 Kênh truyền chọn lọc tần số (f₀< W)

1.6 Các kỹ thuật đa truy cập (multiple access techniques)

1.6.1 Đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA)

Kỹ thuật đa truy cập phân chia theo tần số ( FDMA) là một phương pháp đa truy cập lâu đời nhất và được thực thi rộng rãi nhất.

Trong phương pháp này, băng tần của toàn bộ hệ thống bị chia thành nhiều phần nhỏ. Hệ thống gán cho mỗi người sử dụng một tần số khác nhau, mỗi kênh truyền là một tần số, có nghĩa là mỗi người sử dụng có một kênh truyền riêng. Hệ thống phân biệt tín hiệu của những người sử dụng khác bằng các kênh tần số khác nhau. Điều này làm cho hệ thống sử dụng phổ tần kém hiệu quả nhất, vì khi đang tiến hành cuộc gọi, không một người sử dụng nào khác có thể chia sẻ cùng một kênh tần số.

Mỗi kênh trong hệ thốngFDMA là một cặp tần số, tần số cao dành cho đường xuống, tần số thấp dành chođường lên.

Đặc điểm chính của hệ thống FDMA:

+ Một kênh FDMA chỉ mang một kênh thoại tại một thời điểm.

+ Khi kênh FDMA không được sử dụng, nó sẽ ở trong tình trạng rỗi, nhưng

không một thuê bao nào khác có thể chia sẻ, sử dụng kênh tần số này.

+Cuộc gọi được thu phát liên tục sau khi ấn định kênh thoại.

+ Băng thông của mỗi kênh hẹp (30KHz), do đó hệ thống FDMA là

hệ thống băng hẹp.

+ Mức độ phức tạp của FDMA thấp hơn các hệ thống khác.

+ Do phân cách thuê bao bằng các tần số khác nhau, nên hệ thống cần rất ít

thông tin cho mục đích đồng bộ.

+Dung lượng của hệ thống nhỏ. Tuy nhiên có thể tăng dung lượng bằng cách sử dụng băng tần hẹp hơn thông qua cải tiến các kỹ thuật điều chế.

+Sử dụng các bộ truyền song công do cả hai hướng thu và phát hoạt động

cùng một lúc, dẫn đến tăng chi phí cho thiết bị.

+Ảnh hưởng của nhiễu đối với hệ thống rất cao. Vì vậy phải sử dụng nhiều

bộ lọc tần số.

Hình 1.8 Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian

1.6.2 Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA)

Kỹ thuật đa truy cập phân chia theo thời gian ( TDMA) cũng chia nhỏ băng tần của mình thành nhiều kênh tần số khác nhau. Nhưng thời gian sử dụng kênh tần số được chia thành nhiều khe thời gian nhỏ hơn. Vì vậy, nhiều người có thể sử dụng chung một tần số. Khi đã sử dụng hết tất cả các khe thời gian trên một tần số thì người sử dụng tiếp theo sẽ được cấp phát một khethời gian trên kênh tần số mới. Điều này làm tăng thêm hiệu quả sử dụng tần số của hệ thống so với hệ thống FDMA.

Nhiều người sử dụng trên một kênh tần số được ấn định khe thời gian khác nhau. Mỗi người chỉ có thể thu phát tín hiệu trong khe thời gian của mình. Mỗi kênh tần số cùng với một khe thời gian tạo thành một kênh truyền bên trong hệ thống.

Đặc điểm chính của hệ thống TDMA:

+TDMA cho phép nhiều người sử dụng chung một tần số, bằng cách chia

khoảng thời gian sử dụng tần số thành nhiều khe thời giankhông chồng lấpnhau,và mỗi người sử dụngmột khe thời gian. Số lượng khe tùy thuộc vào kỹ thuật điều chế, băng thông …

+Việc truyền tín hiệu trong TDMA diễn ra không liên tục mà thành từng cụm nhỏ. Vì vậy, máy di động cóthể giảm bớt năng lượng tiêu hao cho việc thu phát tín hiệu, dẫn đến thời gian sử dụng tăng lên.

+Trong các khe thời gian rỗi, máy di động đo đạc mức công suất của các trạm phát khác.

+TDMA cần nhiều thông tin cho quá trình đồng bộ ban đầu hơn FDMA do

chế độ truyền không liên tục và chia khe thời gian.

+Có thể cấp phát băng tần theo yêu cầu thông qua việc ấn định nhiều kênh

cho một người sử dụng để tăng tốc độ của dịch vụ. Vì vậy, tốc độ dịch vụ có thể được cải thiện.

Hình 1.9 Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian

1.6.3 Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA)

Đâylà một cách truy cập khác hẳn hai cách trên. Theo cách này, tất cả mọi người sử dụng trong một tế bào cùng truyền/nhận thông tin một lúc và trên cùng một băng tần số. Do vậy vấn đề nhiễu lẫn nhau giữa những người sử dụng trong cùng một tế bào, giữa những người sử dụng ở các tế bào cạnh nhau (do việc sử dụng lại tần số ở các tế bào cạnh nhau) là một vấn đề lớn nhất trong cách truy cập CDMA này. Để khắc phục vấn đề này, mỗi người sử dụng trong một tế bào sẽ được gán một mã (code) đặc biệt và không có hai người sử dụng nào trong cùng một tế bào có cùng một mã (có nghĩa là mỗi người có một mã riêng biệt). Máy thu sẽ căn cứ vào mã của mỗi người sử dụng để khử bớt (không thể khử hết) nhiễu của những người sử dụng khác trong cùng một tế bào và khôi phục tín hiệu của người đó. Trong kỹ thật này có nhiễu trong tế bào (intra-cell interference) và nhiễu giữa các tế bào (inter-cell interference).

Kỹ thuật đa truy cậpphân chia theo mã (CDMA) không phân chia nhỏ phổ tần, cũng không chia thời gian thành các khe, mà tất cả những người sử dụng khác nhau đều được phép sử dụng toàn bộ băng tần trong cùng một thời gian.

Hệ thống trải phổ có khả năng chống lại nhiễu đa đường và tăng dung lượng đa truy cập. Hiệu quả sử dụng băng tần rất cao khi có nhiều người cùng sử dụng hệ thống.

Các đặc điểm chính của CDMA:

+Cho phép mỗi người dùng sử dụng toàn bộ băng tần của hệ thống trong cùng một thời gian.

+ Mỗi người sử dụng sẽ có một mã khác nhau để phân biệt. Mã được sử dụng để mã hóa và điều chế.

+ Sử dụng hiệu quả phổ tần hơn các hệ thống FDMA và TDMA.

+ Hệ thống có tính bảo mật cao.

+ Cho phép cấp phát tài nguyên mềm dẻo. Hỗ trợ nhiều loại dịch vụ có tốc độ khác nhau.

Hình 1.10 Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo mã

1.7 Kết luận chương

Chương 1 trình bày sơ lược về sự phát triển của các hệ thống thông tin di động, bên cạnh đó chương này cũng cung cấp các kiến thức cơ bản về kênh truyền vô tuyến, các yếu tố ảnh hưởng đến kênh truyền như hiệu ứng đa đường (multi path), hiện tượng dopper, suy hao kênh truyền , hiệu ứng bóng râm… và các dạng kênh truyền như kênh truyền pha đinh chọn lọc tần số, pha đinh phẳng có mức ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng của tín hiệu tại đầu vào của máy thu.

Ngoài ra trong chương này cũng trình bày khái quát về các phương pháp đa truy cập, đó là: FDMA, TDMA, CDMA. Nếu như trong FDMA mỗi user chiếm một phổ tần riêng thì đến TDMA, các user có thể sử dụng chung phổ tần đó miễn là ở các khe thời gian khác nhau. Còn đối với CDMA, các user có thể sử dụng chung băng tần ở cùng một khe thời gian miễn là được phân biệt với nhau bằng các chuỗi mã khác nhau. Như vậy từ FDMA, TDMA cho đến CDMA thì hiệu suất sử dụng kênh truyền ngày càng tăng, phục vụ tốt với hệ thống có dung lượng lớn và tốc độ cao. Cụ thể về CDMA cũng như công nghệ mới là OFDM sẽđược trình bày trong chương 2.

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CDMA VÀ OFDM

2.1 Giới thiệu chương

Trong chương này sẽ tìm hiểu về kỹ thuật CDMA và OFDM, với kỹ thuật trải phổ bằng các chuỗi mã M-sequences, mã Wash – Hadamard , chuỗi Gold của CDMA, tìm hiểu về hệ thống OFDM với nguyên lý điều chế, tính trực giao, biến đổi FFT và IFFT, những ưu nhược điểm của hệ thống OFDM.

2.2 Công nghệ CDMA

2.2.1 Tổng quan về CDMA

Lý thuyết về CDMA đã được xây dựng từ những năm 1950 và được áp dụng trong thông tin quân sự từ những năm 1960. Cùng với sự phát triển của công nghệ bán dẫn và lý thuyết thông tin trong những năm 1980, CDMA dần dần được thương mại hóa.

Trong hệ thống CDMA, mỗi người dùng được cấp phát một chuỗi mã (chuỗi trải phổ) dùng để mã hoá tín hiệu mang thông tin. Tại máy thu, tín hiệu thu sẽ được đồng bộ giải mã để khôi phục tín hiệu gốc và dĩ nhiên máy thu phải biết được chuỗi mã đó để mã hoá tín hiệu. Kỹ thuật trải phổ tín hiệu giúp các người dùng không gây nhiễu lẫn nhau trong điều kiện có thể cùng một lúc dùng chung dải tần số. Điều này dễ dàng thực hiện được vì tương quan chéo giữa mã của người dùng mong muốn và mã của các người dùng khác thấp. Do tín hiệu mã hóa được chọn có băng thông lớn hơn rất nhiều so với tín hiệu mang tin tức nên quá trình mã hóa sẽ mở rộng phổ của tín hiệu. Tín hiệu sau khi mã hóa thường được gọi là tín hiệu phổ trải rộng (spread – spectrum signal) và CDMA cũng thường được hiểu như là kỹ thuật đa truy cập phổ trải rộng (spread – spectrum multiple access).

Ở các hệ thống thông tin trải phổ, độ rộng băng tần của tín hiệu được mở rộng hằng trăm lần trước khi phát. Trải phổ không mang lại hiệu quả về mặt sử dụng băng thông đối với hệ thống đơn người dùng. Tuy nhiên nó có ưu điểm trong môi trường đa người dùng vì các người dùng này có thể dùng chung một băng tần trải phổ với can nhiễu lẫn nhau không đáng kể.^[3]

2.2.2 Kỹ thuật trải phổ trong CDMA

Trải phổ làm cho tín hiệu được phát giống như tạp âm đối với các máy thu khôngmong muốn, làm cho các máy thu này khó khăn trong việc tách và lấy ra đượcbản tin. Để biến đổi bản tin thành tín hiệu tựa tạp âm, ta sử dụng mã ngẫu nhiênđể mã hoá bản tin. Tuy nhiên, máy thu chủ định phải biết mã này để có thể tạo rabản sao mã này một cách chính xác, đồng bộ với mã được phát và lấy ra bản tin.

Vì vậy ta phải sử dụng mã “giả” ngẫu nhiên. Mã này phải được thiết kế để có độ rộng băng tần lớn hơn nhiều so với độ rộng băng tần của bản tin. Bản tin được mã hóa sao cho tín hiệu sau khi mã hoá có độ rộng phổ gần bằng độ rộng phổ của tín hiệu giả ngẫu nhiên. Quá trình này được gọi là “quá trình trải phổ”. Ở máy thu thực hiện quá trình nén phổ tín hiệu thu được để trả lại độ rộng phổ bằng độ rộng phổ ban đầu của bản tin.

Nguyên lý trải phổ là cung cấp tất cả tiềm năng tần số và thời gian đồng thời cho mọi thuê bao, khống chế mức công suất phát từ thuê bao để đủ duy trì tỷ số tín hiệu trên tạp âm theo mức chất lượng yêu cầu. Mỗi thuê bao sử dụng một tín hiệu băng rộng như tạp âm chiếm toàn bộ dải tần số. Theo cách đó mỗi thuê bao tham gia vào, và tạp âm nền tác động tới tất cả các thuê bao khác, nhưng ở phạm vi thấp nhất bằng cách khống chế công suất phát. Như vậy một hệ thống được coi là trải phổ nếu:

+ Tín hiệu trải phổ (tín hiệu phát) phải có độ rộng phổ lớn hơn nhiều lần độ rộng phổ của tín hiệu thông tin gốc cần truyền.

+ Trải phổ được thực hiện bằng mã độc lập với dữ liệu gốc.

Hình vẽ 2.1 minh họa một hệ thống thông tin trải phổ, trong đó i(t) là tín hiệu tin tức có tốc độ dữ liệu là và băng thông , c(t) là chuỗi trải phổ có tốc độ ký hiệu là , còn gọi là tốc độ chip. Tỷ số băng thông của tín hiệu trải phổ so với băng thông tin tức được định nghĩa là độ lợi xử lý ^[³^]:

(2.1)

Hình 2.1 Hệ thống thông tin trải phổ

Ưu điểm của kỹ thuật thông tin trải phổ:

+ Khả năng đa truy cập:Cho phép nhiều user cùng hoạt động trên một dải tần, trong cùng một khoảngthời gian mà máy thu vẫn tách riêng được tín hiệu cần thu. Đó là do mỗi user đãđược cấp một mã trải phổ riêng biệt, khi máy thu nhận được tín hiệu từ nhiều user,nó tiến hành giải mã và tách ra tín hiệu mong muốn.

+ Tính bảo mật thông tin cao: Mật độ phổ công suất của tín hiệu trải phổ rất thấp, gần như mức nhiễu nền. Do đó, các máy thu không mong muốn khó phát hiện được sự tồn tại của tin tức đang được truyền đi trên nền nhiễu. Chỉ máy thu biết được chính xác quy luật của chuỗi giả ngẫu nhiên mà máy phát sử dụng mới có thể thu nhận được tin tức.

+ Bảo vệ chống nhiễu đa đường: Nhiễu đa đường là kết quả của sự phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ… của tín hiệu trên kênh truyền vô tuyến. Các tín hiệu được truyền theo các đường khác nhau này đều là bản sao của tín hiệu phát đi nhưng đã bị suy hao về biên độ và bị trễ so với tín hiệu được truyền thẳng (Line of Sight). Vì vậy tín hiệu thu được ở máy thu đã bị sai lệch, không giống tín hiệu phát đi. Sử dụng kỹ thuật trải phổ có thể tránh được nhiễu đa đường khi tín hiệu trải phổ sử dụng tốt tính chất tự tương quan của nó.

Có 3 kiểu hệ thống trải phổ cơ bản:

+Trải phổ dãy trực tiếp DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum): tạo tín hiệu băng rộng bằng cách điều chế dữ liệu đã được điều chế bởi sóng mang bằng tín hiệu băng rộng hoặc mã trải phổ. Tức là hệ thống DSSS đạt được trải phổ bằng cách nhân tín hiệu nguồn với một tín hiệu giả ngẫu nhiên.

+Trải phổ nhảytần FHSS (Frequency Hopping Spectrum): là sử dụng chuỗi mã để điều khiển tần số sóng mang của tín hiệu phát. Trong trường hợp này tín hiệu phát là tín hiệu đã được điều chế những sóng mang nhảy tần từ tần số này sang tần số khác trên một tậplớn các tần số. Chuỗi tần số được quy định bởi một mã trải phổ.

+ Trải phổ nhảy thời gian THSS (Time Hopping Spread Spectrum): Trục thời gian được chia thành các khung (frame). Mỗi khung lại được chia thành k khe thời gian (slot). Trong một khung, tùy theo mã của từng user mà nó sẽ sử dụng một trong k khe thời gian của khung. Tín hiệu được truyền trong mỗi khe có tốc độ gấp k lần so với trường hợp tín hiệu truyền trong toàn bộ khung nhưng tần số cần thiết để truyền tăng gấp k lần.

2.3 Mã trải phổ

Một hệ thống trải phổ thông tin trải rộng các tín hiệu thông tin gốc của người dùng bằng cách dùng chuỗi các ký hiệu đặc biệt. Sau đó máy thu đồng bộ dãy các ký hiệu có liên quan thu được lại với nhau để khôi phục lại thông tin gốc. Do nhiễu tương tựnhư tính chất của chuỗi trải phổ thì việc “nghe trộm” là không đơn giản. Trải phổ trực tiếp khai thác tính chất tự tương quan của các mã để kết hợp một cách tối ưu các tín hiệu đa đường của một cá nhân. Ngược lại, các mã của người dùng có tương quan chéo thấp, chúng có thể được khai thác để trải phổ tín hiệu của mỗi người dùng. MC CDMA cũng dựa vào tính chất của tương quan chéo này trong việc hỗ trợ đa người dùng thông tin. Các đặc điểm của các chuỗi trải phổ đóng một vai trò quan trọng trong việc đạt được hiệu suất của hệ thống.

2.3.1 Chuỗi PN

Pseudo-Noise (PN) là mộtchuỗi nhị phân, nó tương tự như nhiễu, chuỗi PN gồm có: những chuỗi có chiều dài cực đại (m-sequences), chuỗi Gold và chuỗi Kasami.

Dãy PN được sử dụng trong các hệ thống thông tin vô tuyến trải phổ với các chức năng sau:

+ Trải băng tần của tín hiệu điều chế thành băng tần phát có độ rộng lớn hơn. Tín hiệu qua trải phổ phải có dạng tạp âm băng rộng.

+ Phân biệt tín hiệu của các người sử dụng khác nhau nhưng cùng sử dụng một băng tần truyền dẫn trong một hệ thống đa truy cập.

Các mã thường được sử dụng trong hệ thống CDMA là: chuỗi M- sequences, mã Wash – Hadamard, chuỗi Gold, mã Kasami.

2.3.1.1 M-sequences

Chuỗi M là chuỗi cơ bản nhất trong các chuỗi ngẫu nhiên. Chuỗi M được tạo ra bằng cách sử dụng thanh ghi dịch có mạch hồi tiếp và các cổng logic XOR. Một chuỗi thanh ghi dịch tuyến tính được xác định bởi một đa thức tạo mã tuyến tính g(x) bậc m>0 ^[³^] :

G(x) = g_mx^m + g_m-1x^m-1 +….. g₁x + g₀(2.2)

Hình 2.2 Mạch thanh ghi dịch cơ số hai

Đặc tính của chuỗi M:

+ Chuỗi M được tạo ra rất đơn giản.

+ Số bit 1 nhiều hơn bit 0: mọi chuỗi M đều chứa 2^m-1 số bit 1 và 2^m-1 – 1 số bit 0.

+ Có ít các giá trị tự tương quan nên có khả năng đồng bộ tốt.

Với những đặc tính trên Chuỗi M thường được sử dụng trong các hệ thống hoạt động nhiều kênh truyền với thời gian trải phổ trể lớn, trong các kênh truyền đa đường như trong máy nhận Rake. Ví dụ về đặc tính tự tương quan của chuỗi m: 1 + x²+ x⁵, có chiều dài 124, có chu kỳ cực đại là 31 được mô tả như hình:

..........

Dựa vào sơ đồ khối của máy phát MTC-MC-CDMA (hình 3.7) và phương trình (3.17), ta có thể viết lại tín hiệu phát BPSK của user thứ k dưới dạng ^[⁵^]:

(3.18)

Trong đó là chip thứ l của bit thứ n trong chuỗi mã thứ i của user thứ k, là tần số góc của sóng mang phụ thứ l, là pha ngẫu nhiên của sóng mang phụ thứ l của user thứ k và được phân bố đều trong đoạn [0, 2p], L là số sóng mang phụ, và N là chiều dài của mỗi chuỗi mã.

Ở máy thu (xem hình 3.8), một bộ biến đổi FFT kích thước L sẽ được đặt ở ngõ vào. Tín hiệu ra của bộ FFT sau đó được giải trải phổ để khôi phục lại từng bit của chuỗi mã thu được. Cứ N bit phục hồi được sẽ tạo thành mộtchuỗi mã, và chuỗi mã này sẽ được đưa vào một băng lọc phối hợp, có tác dụng phát hiện ra ký hiệu phát đi từ chuỗi mã nhận được. Nguyên tắc họat động của băng lọc phối hợp này như sau: N bit đã được giải trải phổ tạo thành một chuỗi mã thu, chuỗi này sẽ được so sánh tương quan với M chuỗi trong tập các chuỗi mã có thể là chuỗi mã phát. Chuỗi mã có sự tương quan lớn nhất với chuỗi thu sẽ được chọn và được ánh xạ ngược lại thành một ký hiệu M-ary. Mô hình đa sóng mang băng hẹp này cung cấp sựphân tập tần số để giảm bớt hiệu ứng đa đường, do đó ta không cần sử dụng bộ thu RAKE mà vẫn thu được phần lớn năng lượng để phát hiện ký hiệu phát.

Hình 3.8 Sơ đồ khối máy thu Multi-code MC-CDMA

3.5 Kết luận chương

MC-CDMA là một trong những hệ thống đa sóng mang sử dụng công nghệ đa truy cập CDMA. Nó mang theo cả những ưu điểm và khuyết điểm của 2 công nghệ truyền dẫn OFDM và đa truy cập CDMA. Trong khi đó Multicode CDMA là một kỹ thuật được đề xuất để hỗ trợ cho hoạt động đa tốc độ trong mạng CDMA. Hệ thống multicode CDMA cho phép biến đổi tốc độ để có thể phân phối các mã và do đó dung lượng biến đổi tùy theo những người dùng khác nhau.

Từ những ưu điểm của 2 hệ thống MC-CDMA và MTC-CDMA, một hệ thống mới đa truy cập phân chia theo mã, đa mã, đa sóng mang MTC-MC-CDMA được đề xuất và phân tích trong một kênh fading lựa chọn tần số.

Hệ thống MTC–MC-CDMA giúp tăng cường tốc độ trong việc truyền dữ liệu là video, hình ảnh …, cải thiện chất lượng dữ liệu, dung lượng khi truyền trong môi trườngnhiễu đa đường, nhiễu đa truy cập.

CHƯƠNG 4

MỘT SỐ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

4.1 Giới thiệu chương

Để làm sáng tỏ cũng như hiểu rõ hơn các lý thuyết đã được trình bày ở các chương trước, trong chương này ta sẽ thực hiện việc mô phỏng các hệ thống bằng phần mềm MATLAB. Cụ thể, sẽ mô phỏng về 3 hệ thống: MC-CDMA, MTC-CDMA và MTC-MC-CDMA trên 2 loại kênh truyền là AWGN và fading Rayleigh bằng các loại chuỗi mã khác nhau, số user khác nhau cũng như số lượng các chuỗi mã dùng khác nhau…Từ đó, sẽ đưa ra được những đánh giá, nhận xét về 3 hệ thống đó, cũng như thấy được những ưu điểm nổi trội của hệ thống MTC-MC-CDMA bằng việc kết hợp MC và MTC-CDMA trong hệ thống thông tin.

4.2 Mô phỏng

4.2.1 Hệ thống MC-CDMA

Ta sẽ mô phỏng hệ thống MC-CDMA để xem tỉ lệ BER theo SNR trong 2 môi trường AWGN và fading Rayleigh bằng mã trải phổ Walsh-Hadamard với số bit truyền, số sóng mang, số user, tần số Doppler và SNR như bảng 4.1

Bảng 4.1 Chỉ số mô phỏng hệ thống MC-CDMA

Các thông số	Giá trị
Loại mã trải phổ	Walsh-Hadamard
Số bit truyền	1000
Số sóng mang phụ	16
Số user	10
Tần số Doppler	50 Hz
SNR	[0:5:30] dB

..........

Đối với Multicode-CDMA thì tỉ lệ bit lỗi trong môi trường AWGN nhỏ hơn nhiều so với trong môi trường fading Rayleigh. Trong môi trường AWGN thì hệ thống Multicode-CDMA sử dụng mã Walsh-Hadamard cho chất lượng tốt hơn so với các chuỗi mã còn lại. Lý do là vì chuỗi mã Walsh-Hadamard có tính trực giao tốt nhất so với các loại mã kia. Tương tự, trong môi trường Rayleigh thì sử dụng mã Walsh-Hadamard vẫn cho chất lượng tốt hơn. Tuy nhiên, sự khác biệt bit lỗi giữa các chuỗi mã là không đáng kể.

Hình 4.5 cho thấy, tại một kích thước chuỗi mã (M) nhất định, khi số user trong hệ thống càng tăng thì BER càng tăng. Với cùng một số lượng user như nhau thì hệ thống dùng kích thước chuỗi mã nhỏ hơn sẽ cho chất lượng tốt hơn.

4.2.3 Hệ thống Multicode multicarrier CDMA

Trong hệ thống multicode multicarrier CDMA sẽ mô phỏng cùng lúc 4 loại mã trải phổ Walsh-Hadamard ,Gold, Kasami, M-sequences. Các thông số mô phỏng như bảng 4.3

Bảng 4.3

Các thông số	Giá trị
Loại mã trải phổ	WH/Gold/Kasami/M-sequences
Số bit truyền	1000
Số user	10 và 5:5:35
Kích thước tập mã multicode	M=16 và M=2,4,8,16
Số sóng mang phụ	Sub=16
Tần số Doppler	50 Hz
SNR	10 và [0:5:30] dB

Hình 4.6 BER theo SNR của MTC-MC-CDMA với các loại chuỗi mã khác nhau trong môi trường AWGN

Hình 4.7 BER theo SNR của MTC-MC-CDMA với các loại chuỗi mã khác nhau trong môi trường fading Rayleigh

Hình 4.8 BER theo USER với số lượng các chuỗi mã khác nhau trong MTC-MC-CDMA

Mã Walsh-Hadamard là lựa chọn tốt nhất cho tập chuỗi mã Multicode multicarrier CDMA trong kênh truyền chỉ có nhiễu AWGN, còn trong kênh truyền có nhiễu fading đa đường chất lượng hệ thống MC-MC-CDMA sử dụng các loại mã khác nhau không có sự chênh lệch rõ ràng. Nguyên nhân là do loại nhiễu chủ yếu trong kênh truyền này là nhiễu fading, nhiễu ISI và nhiễu MAI, các loại nhiễu này làm mất đi tính trực giao vốn có của mã WH.

Khi số user càng tăng thì BER càng tăng và hệ thống dùng kích thước chuỗi mã nhỏ hơn là tốt hơn. Nguyên nhân là do khi M tăng thì tốc độ của hệ thống tăng lên (xảy ra nhiễu liên ký tự và khó đồng bộ hơn) dẫn đến số bít lỗi sẽ tăng làm giảm chất lượng của hệ thống.

4.2.4 So sánh hệ thống Multicode CDMA và Multicode multicarrier CDMA

Hình 4.9 BER theo SNR của MTC-MC-CDMA và MTC-CDMA trong môi trường AWGN

Hình 4.10 BER theo SNR của MTC-MC-CDMA và MTC-CDMA trong môi trường fading rayleigh

Theo kết quả mô phỏng thì chất lượng tín hiệu của hệ thống Multicode multicareer CDMA cho chất lượng tín hiệu tốt hơn rất nhiều so với MTC-CDMA trong cả 2 môi trường AWGN và fading Rayleigh.

Ưu điểm của MTC-CDMA là nâng cao tốc độ dữ liệu nhưng chất lượng lại rất kém nhất là trong môi trường fading Rayleigh bị suy hao rất nhanh chóng. Tuy nhiên khi được kết hợp với MC-CDMA để tạo thành MTC-MC-CDMA thì chất lượng lại rất tốt. Vì vậy, MTC-MC-CDMA không những kế thừa được những ưu điểm của 2 hệ thống kia mà còn đảm bảo chất lượng tín hiệu rất tốt.

4.2.5 So sánh hệ thống Multicarrier CDMA và Multicode multicarrier CDMA

Hình 4.11 BER theo SNR của MTC-MC-CDMA và MC-CDMA trong môi trường AWGN

Hình 4.12 BER theo SNR của MTC-MC-CDMA và MC-CDMA trong
môi trường fading rayleigh

4.3 Kết luận chương

Các kết quả mô phỏng cho thấy hệ thống MTC-MC-CDMA có khả năng cải thiện chất lượng BER so với các hệ thống MTC-CDMA (Multicode CDMA) và MC-CDMA(Multicarrier CDMA) bằng việc mô phỏng trên 2 loại kênh truyền chính là AWGN và fading Rayleigh với việc thay đổi các thông số như: số user, kích thước chuỗi mã, các loại chuỗi mã, do đó có khả năng cung cấp dung lượng nhiều hơn hai hệ thống này. Các kết quả mô phỏng phù hợp với lý thuyết và thấy được những ưu điểm của hệ thống multicode multicarrier CDMA so với 2 hệ thống MC CDMA và MTC CDMA.

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

Đồ án trên đã trình bày một phương pháp nhằm nâng cao chất lượng của hệ thống CDMA đó là kết hợp giữa Multicode CDMA và Multicarrier CDMA để tạo thành hệ thống mới là MTC-MC-CDMA.

Bên cạnh một số giải pháp cải thiện dung lượng bằng phương pháp điều khiển công suất hay sử dụng nhiều antenna, đồ án tập trung khảo sát một giải pháp mới: kết hợp hệ thống multi-code CDMA thường dùng trong các hệ thống có tốc độ thay đổi, với hệ thống MC-CDMA có khả năng chống nhiễu tốt trong kênh vô tuyến đa đường. Hệ thống multicode CDMA hoạt động tốt trong kênh truyền AWGN nhưng chất lượng giảm rất nhanh trong kênh truyền có nhiễu fading đa đường. Khi kết hợp hệ thống này với hệ thống MC-CDMA, ta được hệ thống mới gọi là Multicode Multicarrier CDMA (MTC-MC-CDMA) có khả năng hỗ trợ các tốc độ dữ liệu biến đổi, đồng thời lại có khả năng chống nhiễu fading tốt.

Thông qua các kết quả mô phỏng bằng phần mềm MATLAB, chúng ta thấy rằng hệ thống MTC-MC-CDMA có khả năng cải thiện chất lượng BER so với các hệ thống MTC-CDMA (Multicode CDMA) và MC-CDMA (Multicarrier CDMA), do đó có khả năng cung cấp dung lượng nhiều hơn hai hệ thống này.

Tuy nhiên, kết quả trong đồ án cũng còn nhiều hạn chế cần phải có những nghiên cứu bổ sung tiếp theo để phát triển hệ thống này:

+ Đồ án chỉ dừng lại ở việc mô phỏng bằng phần mềm mà chưa tiến hành trong các hệ thống mạch thực tế.

+ Mô hình hệ thống MTC-MC-CDMA được đưa ra khảo sát còn rất đơn giản, chưa kết hợp được một số phương pháp cải thiện chất lượng hệ thống như: các phương pháp phân tập, điều khiển thích ứng tốc độ…

Hướngphát triển đề tài : chính là việc đi khắc phục những nhược điểm đã được trình bày ở trên. Cụ thể là tiến hành mô phỏng hệ thống MTC-MC-CDMA với việc sử dụng các kỹ thuật phân tập, điều khiển tốc độ thích ứng nhằm nâng cao hơn nữa chất lượng của hệ thống.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Văn Đức, “Lý thuyết và ứng dụng của kỹ thuật OFDM”, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2006.

[2] Trần Xuân Nam, “Mô phỏng các hệ thống thông tin vô tuyến sử dụng Matlab” , Đại học kỹ thuật Lê Quý Đôn, 2008.

[3] Andrea Goldsmith, “Wireless Communications”, Stanford University, 2005.

[4] Md. Sadek Ali, Md. Shariful Islam, Md. Alamgir Hossain, Md. Khalid Hossain Jewel, “BER ANALYSIS OF MULTI-CODE MULTI-CARRIER

CDMA SYSTEMS IN MULTIPATH FADING CHANNEL”, International Journal of Computer Networks & Communications (IJCNC), May 2011, page 178-191.

[5] Taeyon Kim, Jaeweon Kim, “Multi-code MC-CDMA: Performance analysis”, Department of Electrical and Computer Engineering, University of Texas at Austin, 2005

[6] Shinsuke Hara, Ramjee Prasad, “Overview of Multicarrier CDMA”, IEEE Communications Magazine, December, 1997, page 126-133.

PHỤ LỤC

----------------Code Multicode Multi Carrier CDMA-------------

function F=MTCMCCDMA(code,K,M,Sub,SNR,iteration,fdoppler)

% Multi-code Multi-Carrier CDMA in Multipath fading channel

% K : so user

% M : so chuoi ma chon chuoi thong tin G(n)

% N : chieu dai chuoi G(n)

% Sub : so song mang (8 hoac 16)

% code : loai chuoi ma duoc chon

% fdoppler : tan so doppler

N = 256;

% Tao chuoi thong tin G(n)

G_set=[];

switch code

case {1}

G_set = hadamard(256); % Length of G = 256

case {2}

MÃ TÀI LIỆU	301000300130
NGUỒN	huongdandoan.com
MÔ TẢ	100 MB Bao gồm tất cả file thuyết minh, code, mô phỏng.... nhiều tài liệu liên quan kèm theo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ HỆ THỐNG MULTICODE MULTICARRIER CDMA
GIÁ	959,000 VNĐ
ĐÁNH GIÁ	4.9 12/12/2024 9 10 5 18590 17500 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ HỆ THỐNG MULTICODE MULTICARRIER CDMA Reviewed by admin@doantotnghiep.vn on 2024-12-12. Very good! Very good! Rating: 5

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ HỆ THỐNG MULTICODE MULTICARRIER CDMA