Download miễn phí Nghiên cứu hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) W-CDMA và khả năng ứng dụng ở Việt Nam trong tương lai
Học viện Kỹ thuật Quân sự, 2010
Sơ lược:
Lời nói đầu
Chương 1: Tổng quan về thông tin di động
Chương 2: Mạng thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) W-CDMA
Chương 3: Khả năng ứng dụng mạng thông tin di động thế hệ ba (3G) W-CDMA từ mạng GSM ở Việt Nam trong tương lai
Kết luận chung
Giáo viên HD: PGS.TS. Trương Văn Cập
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
t) có độ rộng băng thông truyền dẫn tối thiểu là R/n, với Rlà tốc độ bit của dữ liệu m(t), n là số bit thông tin trong một ký hiệu: Sm (t)
được trải phổ bởi mã trải phổ c(t) như hình 2.6, cho ra tín hiệu phát là:
S(t) = Sm (t).c(t) = cos[)(2 tcP ω0t + θm(t)] (2.5)
Máy thu sẽ nhận được tín hiệu này sau một thời gian trễ truyền dẫn Td
cùng với can nhiễu và tạp âm; và giải trải phổ qua việc nhân tín hiệu thu r(t)
với mã trải phổ c(t-T’d), trong đó T’d là thời gian trễ truyền dẫn do máy thu
đánh giá. Tín hiệu sau trải phổ sẽ là:
x(t) = cos[)'()(2 dd TtcTtcP −− ω0t + θm(t–T’d) + φ ] (2.6)
trong đó φ là pha ngẫu nhiên gây nên bởi tạp âm và nhiễu
Khi máy thu đồng bộ với máy phát hay Td = T’d và c(t) là các bit nhị
phân ±1, thì c(t - Td)c(t – T’d) = 1; biểu thức (2.6) trở thành:
x(t) = cos[2P ω0t + θm(t–T’d) + φ ] (2.7)
42
Do đó tại đầu ra bộ giải trải phổ, tín hiệu Sm (t) được phục hồi sai khác
tín hiệu phát một góc pha ngẫu nhiên φ và sau khi Sm (t) được giải điều chế
PSK kết hợp thông thường sẽ cho dữ liệu m(t) ban đầu.
Trong trường hợp điều chế sóng mang BPSK với m(t) là tín hiệu nhị
phân ±1 thì θm(t) sẽ nhận các giá trị 0 và π nên Sm (t) và St (t) sẽ trở thành:
Sm (t) = ttmP 0cos)(2 ω (2.8)
S(t) = ttctmP 0cos)()(2 ω (2.9)
Lúc này chỉ cần sử dụng bộ điều chế pha số còn dữ liệu sẽ được cộng
modun 2 với mã trải phổ trước khi đưa vào bộ điều chế pha. Khi này sơ đồ
của trải phổ DS-BPSK có dạng như hình 2.8
P2 0ω P2 0ω
Hình 2.8: Sơ đồ khối của DS-BPSK
Hình 2.9 minh họa các dạng sóng tín hiệu trong trường hợp điều chế
BPSK được sử dụng cho cả điều chế dữ liệu và điều chế trải phổ. Với hình a,
b, c, d, là các dạng sóng dữ liệu, mã trải phổ, Sm (t) và St (t); hình 2.9e và 2.9f
minh họa trường hợp thời gian trễ truyền dẫn Td = 0 nhưng mã trải phổ thu
(hình 2.9e) không đồng pha với mã trải phổ phát nên sau giải trải phổ (hình
2.9f) không phục hồi được tín hiệu; hình 2.9g minh họa trường hợp thời gian
43
truyền dẫn Td = 0 và mã trải phổ thu đồng bộ với mã trải phổ phát nên tín
hiệu sau trải phổ (hình 2.9g) phục hồi được là Sm (t).
Hình 2.9: Các dạng sóng trong trải phổ DS-QPSK
2.2.4.2 Trải phổ DS-QPSK
Để tận dụng hiệu quả băng tần truyền dẫn, các kỹ thuật điều chế nhiều
mức được sử dụng. Sơ đồ khối mạch trải phổ DS sử dụng điều chế QPSK cân
bằng như hình 2.10
Tại máy phát, sóng mang được điều chế pha bởi dữ liệu m(t):
Sm (t) = cos[2P ω0t + θm(t)] (2.10)
44
Điều chế
pha
Hybird cầu
phương
Bộ chia
công suất
Lọc
thông dải
Giải điều
chế pha
m(t) )(tSm )(1 tc
)(2 tc
)(1 tS
)](cos[ 0 ttP mθω +
)](sin[2 0 ttP mθω +
tP 0cos2 ω
Dao động
)'(2 dTtc −
)'(1 dTtc −
])sin[(2 0 φωω ++ tIF
])cos[(2 0 φωω ++ tIF
)'()( dTtstr −=
r(t)r’(t)
x(t)
y(t)
m(t)
(a)
(b)
Hình 2.10: Sơ đồ khối trải phổ DS sử dụng QPSK
(a) phần phát ; (b) phần thu
Công suất đầu ra sau mạch Hybird sẽ bằng nửa công suất vào Sm (t) và
tín hiệu phát S1 (t) sẽ là:
St (t) = )](sin[)()](cos[)( 0201 tttcPtttcP mm θωθω +++ (2.11)
Trong đó c1(t) và c2(t) là các mã trải phổ có giá trị ±1.
Với thời gian trễ truyền dẫn là Td thì tín hiệu thu r(t) sẽ là:
r(t) = )](sin[)()](cos[)( 0201 ttTtcPttTtcP mdmd θωθω +−++− (2.12)
45
Tín hiệu r(t) sẽ được giải trải phổ qua bộ điều chế QPSK với các thành
phần x(t) và y(t) là:
( ) 12cPtx = ( ) ( ) ( )[ ]ttTtcTt mIdd θω −−− F'1 cos
+ ( ) ( ) ( )[ ]ttTtcTtcp mIdd θω −−− F"22 sin2 (2.13)
( ) ( ) ( ) ( )[ ]ttTtcTtcPty mdd θω −−−−= IF'11 sin2/
+ ( ) ( ) ( )[ ]ttTtcTtcP mdd θω −−− IF'21 cos2/
Khi trải phổ máy thu đồng bộ với máy phát hay thời gian trễ truyền dẫn
do máy thu đánh giá
( ) ( ) ( ) ( ) 1'22'11 =−−=−− dddd TtcTtcTtcTtc (2.14)
Thì tín hiệu ra sẽ là:
( ) ( ) ( ) ( )[ ]ttPtytxtz mI θω −=+= Fcos2 (2.15)
Do đó tại đầu ra bộ giải trải phổ, tín hiệu )(tSm được phục hồi và sau
khi )(tSm được giải điều chế PSK kết hợp sẽ cho dữ liệu m(t) ban đầu.
2.2.5 Đồng bộ trong trải phổ DS
Sự đồng bộ của chuỗi giả ngẫu nhiên ở máy thu và chuỗi giả ngẫu
nhiên ở máy phát là yếu tố cơ bản để nhận đúng tín hiệu. Nó cho phép máy
thu nhận ra thông tin hữu ích m(t). Hiệu quả của một hệ thống trải phổ tuỳ
thuộc vào khả năng máy thu tạo ra một tín hiệu PN (hay chuỗi) như là một
bản sao của tín hiệu PN thu được và đồng bộ nó với tín hiệu PN thu được.
Máy thu đã biết tín hiệu PN được dùng, song nó không biết pha của tín hiệu
khi tới máy thu. Đồng bộ PN thông thường cần có hai bước. Bước thứ nhất
được gọi là bám, là bước điều chỉnh thô độ lệch pha của tín hiệu PN tới với
tín hiệu PN nội vào trong một khoảng nào đó, cỡ một chíp hay nhỏ hơn. Bước
thứ hai được gọi là dò tìm, thực hiện việc điều chỉnh tinh để làm cho sai lệch
của hai pha tiến tới không. Nguyên lý thu mã DS-CDMA được trình bày trên
hình 2.10
46
Giả sử tín hiệu thu nhận được là:
( ) ( ) ( )mttcPtS θω += 01 cos2 (2.16)
Trước quá trình bám các chuỗi mã trải phổ ở đầu thu lệch pha so với ở
đầu phát một giá trị δ nào đó, nên tín hiệu đầu ra bộ nhân có dạng:
( ) ( ) ( )δ+= tctStS 12 (2.17)
Hình 2.11: Nguyên lý thu mã trong DS-CDMA
Tín hiệu này được đưa qua bộ lọc thông dải (BPF) có tần số trung tần
cω , dải thông đủ rộng tương ứng với phổ m(t) nhưng đủ hẹp so với phổ của
c(t). Tín hiệu sau bộ lọc dải thông đưa đến bộ tách sóng đường bao để phát
hiện giá trị đỉnh của tín hiệu này. Nếu biên độ sóng mang điều chế bởi m(t)
không đổi thì tín hiệu đầu ra bộ tách sóng đường bao có giá trị của hàm tự
tương quan như sau:
( ) ( ) ( ) ( )δδ cRtctctS =+=4 (2.18)
)(δcR nhận giá trị cực đại tại δ =0. Biên độ điện áp ra của bộ tách sóng
đường bao phụ thuộc vào δ . Nếu giá trị điện áp ra nhỏ hơn ngưỡng thì δ
được gia tăng trong thời gian chip T c . Quá trình được lặp lại cho đến khi biên
47
độ điện áp ra vượt quá ngưỡng (tương ứng với δ ≈0), thì nó sẽ chuyển sang
quá trình dò tìm. Sơ đồ mô tả quá trình dò tìm như sau:
( )2/cc TR +δ
( )2/cc TR −δ
Hình 2.12: Nguyên lý dò tìm trễ trong DS-CDMA
Sau quá trình bám thì chuỗi mã PN có được do bộ tạo chuỗi giả ngẫu
nhiên trong nhánh “sớm” là ( )2/cTtc + , còn trong nhánh “trễ” là ( )2/cTtc − .
Hai tín hiệu ở đầu ra bộ tách sóng đường bao sẽ trừ cho nhau tạo tín hiệu ( )δe :
( ) ( ) ( )2/2/ cccc TRTRe +−+= δδδ (2.19)
Tín hiệu này sau khi qua bộ lọc vòng sẽ điều khiển quá trình tạo chuỗi
c(t). Dấu của e(δ ) chỉ thị hướng điều chỉnh của việc tạo mã.
2.2.6 Ưu điểm của kỹ thuật trải phổ
2.2.6.1 Giảm nhiễu
Kể từ khi ra đời, các hệ thống thông tin trải phổ đã và đang ngày càng
phát triển. Các hệ thống này đã chứng tỏ được tính ưu việt của kỹ thuật trải
phổ, đó là khả năng chống nhiễu cao.
48
Nếu chỉ xét đối với tạp âm trắng chuẩn cộng tính AWGN thì trải phổ
không có ưu điểm làm giảm tạp âm AWGN. Song điều này không ảnh hưởng
nhiều đến chất lượng của hệ thống bởi vì tạp âm AWGN phân bố đồng đều và
rộng vô hạn trên cả dải tần với mức công suất tín hiệu nhiễu khá nh