Tổng quan về Công nghệ và ứng dụng CDMA trong thông tin di động

TRÕNH QËC BẪO 1


MC LC
MC LC 1
Lúâi nối àêìu 4
PHÊÌN I: MẨNG THƯNG TIN DI ÀƯÅNG VÂ K THÅT TRẪI PHƯÍ 5
CHÛÚNG I Tưíng quan vïì mẩng thưng tin di àưång 5
1.1 - Tưíng quan 5
1.2 - Cêëu trc mẩng thưng tin sưë Cellular 6
1.3 - Sûå phất triïín ca hïå thưëng thưng tin Cellular 7
1.4 - Cấc phûúng phấp truy cêåp trong mẩng thưng tin di àưång sưë 8
CHÛÚNG II K thåt trẫi phưí 10
2.1 - Múã àêìu 10
2.2 - Hïå thưëng trẫi phưí trûåc tiïëp (DS/SS) 10
2.2.1. Cấc hïå thưëng DS/SS - BPSK 11
2.2.2. Cấc hïå thưëng DS/SS - QPSK 16
2.3 - Hïå thưëng nhẫy têìn (FH/ss) 20
2.3.1. Cấc hïå thưëng FH/SS nhanh 21
2.3.2. Hïå thưëng FH/SS chêåm 27
2.4 - Hïå thưëng nhẫy thúâi gian (TH/SS) 29
2.5 - So sấnh cấc hïå thưëng SS 30
2.6 - Hïå thưëng lai (Hybrid) 31
2.6.1. FH/DS 32
2.6.2. TH/FH 34
2.6.3. TH/DS 35
2.7 - Dậy PN 37
2.8 - Àưìng bưå mậ trong cấc hïå thưëng thưng tin trẫi phưí 41
PHÊÌN II: ÛÁNG DNG CƯNG NGHÏÅ CDMA TRONG THƯNG TIN DI
ÀƯÅNG 44
CHÛÚNG III Tưíng quan vïì Cưng nghïå CDMA 44

3.1 - Tưíng quan 44
3.2 - Th tc phất/thu tđn hiïåu 45
3.3 - Cấc àùåc tđnh ca CDMA 46
3.3.1. Tđnh àa dẩng ca phên têåp 46
3.3.2. Àiïìu khiïín cưng sët CDMA 47
3.3.3. Dung lûúång 48
3.3.4. Bưå mậ - giẫi mậ thoẩi vâ tưëc àưå sưë liïåu biïën àưíi 49
TRÕNH QËC BẪO 2

3.3.5. Bẫo mêåt cåc gổi 49
3.3.6. Chuín giao (handoff) úã CDMA 50
3.3.7. Tấch tđn hiïåu thoẩi 50
3.3.8. Tấi sûã dng têìn sưë vâ vng ph sống 51
3.3.9. Giấ trõ Eb/No thêëp (hay C/I) vâ chưëng lưỵi 52
3.3.10. Dung lûúång mïìm 52
3.4 - Bûúác tiïën cưng nghïå CDMA vïì bùng rưång 53
3.5 - Cấc cưng nghïå giao diïån vư tuën cho 3G 54
3.6 - Cêëu trc WCDMA 55
3.6.1. Cấc giẫi phấp k thåt 55
3.6.2. Sống mang 57
3.6.3. Kïnh logic 57
3.6.4. Kïnh vêåt l 58
3.6.5. Sûå trẫi phưí 62
3.6.6. Àa tưëc àưå 63
3.6.7. Gối dûä liïåu 64
3.6.8. Chuín giao 64
3.7.1. Bùng thưng 67
3.7.2. Kïnh vêåt l 68
3.7.3. Sûå trẫi phưí 70
3.7.4. Àa tưëc àưå 70

3.7.5. Gối dûä liïåu 71
3.7.6. Chuín giao 71
3.7.7. Truìn phên têåp 71
3.8 - Cấc kiïën nghõ cho thưng tin di àưång 3G vâ sûå chín hoấ 71
3.8.1. IMT-2000 72
3.8.2. Hổ tiïu chín IMT-2000 73
CHÛÚNG IV: ÛÁNG DNG CƯNG NGHÏÅ CDMA TRONG THƯNG TIN
DI ÀƯÅNG 75
4.1 - Àiïìu khiïín cưng sët 75
4.1.1. Àiïìu khiïín cưng sët mẩch vông húã trïn kïnh hûúáng lïn 81
4.1.2. Àiïìu khiïín cưng sët mẩch vông kđn trïn kïnh hûúáng lïn 82
4.1.3. Àiïìu khiïín cưng sët trïn kïnh hûúáng xëng 83
4.2 - Dung lûúång 85
4.2.1. Dung lûúång cûåc àûúâng truìn hûúáng lïn 86
4.2.2. Tưëc àưå mậ hoấ thoẩi 91
4.2.4. Tđch cûåc thoẩi 92
TRÕNH QËC BẪO 3

4.2.5. Can nhiïỵu 92
4.2.6. Tùng đch dẫi quẩt hoấ 93
4.2.7. Àiïìu khiïín cưng sët khưng chđnh xấc 94
4.2.8. Phên tđch tùỉc nghện 94
4.2.9. Phên tđch tùỉc nghện mïìm trong CDMA 95
4.2.10. Dung lûúång àûúâng truìn hûúáng xëng 100
4.3 - Chuín giao 102
4.3.1. Chuín giao mïìm vâ mïìm hún 104
4.3.2. Chuín giao cûáng 106
4.3.3. Chuín giao úã hïå thưëng thưng tin di àưång CDMA IS-95 107
4.4 - Àùåc tđnh àiïìu chïë vâ tưí chûác kïnh 114
4.4.1. Tđn hiïåu kïnh CDMA hûúáng lïn 114

4.4.2. Kïnh truy nhêåp vâ kïnh lûu lûúång hûúáng lïn. 121
4.4.3. Tđn hiïåu kïnh CDMA hûúáng xëng 123
Bẫng tra cûáu cấc tûâ viïët tùỉt 131
Tâi liïåu tham khẫo 134











TRÕNH QËC BẪO 4


Lúâi nối àêìu


Cng vúái sûå phất triïín ca cấc nghânh cưng nghïå nhû àiïån tûã, tin hổc,
cưng nghïå viïỵn thưng trong nhûäng nùm vûâa qua phất triïín rêët mẩnh mệ cung cêëp
ngây câng nhiïìu cấc loẩi hònh dõch v múái àa dẩng, an toân, chêët lûúång cao àấp
ûáng ngây câng tưët cấc u cêìu ca khấch hâng.
Thïë k 21 sệ chûáng kiïën sûå bng nưí ca thưng tin vư tuën trong àố tin
tûác di àưång àống vai trô rêët quan trổng. Nhu cêìu vïì thưng tin ngây câng tùng cẫ
vïì sưë lûúång, chêët lûúång vâ cấc loẩi hònh dõch v, àiïìu nây àậ thc àêíy thïë giúái
phẫi tòm kiïëm mưåt phûúng thûác thưng tin múái. Vâ cưng nghïå CDMA àậ trúã
thânh mc tiïu hûúáng túái ca lơnh vûåc thưng tin di àưång trïn thïë giúái.

Hiïån nay, mẩng thưng tin di àưång ca Viïåt Nam àang sûã dng cưng nghïå
GSM, tuy nhiïn trong tûúng lai mẩng thưng tin nây sệ khưng àấp ûáng àûúåc cấc
nhu cêìu vïì thưng tin di àưång, do àố viïåc nghiïn cûáu vâ triïín khai mẩng thưng tin
di àưång CDMA lâ mưåt àiïìu têët ëu. Xët phất tûâ nhûäng suy nghơ nhû vêåy nïn
em àậ quët àõnh chổn àïì tâi: " Cưng nghïå CDMA vâ ûáng dng ca cưng nghïå
CDMA trong thưng tin di àưång".
Nưåi dung ca lån vùn gưìm hai phêìn:
Phêìn I: Tưíng quan vïì mẩng thưng tin di àưång vâ k thåt trẫi phưí.
Phêìn II: ÛÁáng dng ca cưng nghïå CDMA trong thưng tin di àưång.
Trong quấ trònh lâm lån vùn tưët nghiïåp, mùåc d em àậ cưë gùỉng nhiïìu
nhûng do trònh àưå cố hẩn nïn khưng thïí trấnh khỗi nhûäng sai sốt, em rêët mong
nhêån àûúåc sûå phï bònh, hûúáng dêỵn vâ sûå gip àúä ca Thêìy cư, bẩn bê.

Em xin chên thânh cẫm ún sûå gip àúä têån tònh ca Thêìy V Àûác Thổ cng
cấc Thêìy cư trong khoa Àiïån tûã Viïỵn thưng àậ gip em hoân thânh lån vùn tưët
nghiïåp.

TRÕNH QËC BẪO 5



PHÊÌN I: MẨNG THƯNG TIN DI ÀƯÅNG VÂ K THÅT TRẪI PHƯÍ

CHÛÚNG I
Tưíng quan vïì mẩng thưng tin di àưång

1.1 - Tưíng quan

Toân bưå vng phc v ca hïå thưëng àiïån thoẩi di àưång Cellular àûúåc chia
thânh nhiïìu vng phc v nhỗ, cố dẩng mưåt tưí ong hònh lc giấc. Trong mưỵi cell

cố mưåt trẩm gưëc BTS ( Base Transceiver Station ). BTS liïn lẩc vư tuën vúái têët
cẫ cấc mấy thụ bao di àưång MS ( Mobile Station ) cố mùåt trong cell. MS cố thïí
di àưång giûäa cấc cell vâ nố phẫi àûúåc chuín giao àïí lâm viïåc vúái mưåt BTS liïìn
kïì mâ nố hiïån àang trong vng ph sống mâ khưng lâm giấn àoẩn cåc gổi.
Hònh 1.1 àûa ra mưåt mẩng àiïån thoẩi di àưång tưí ong bao gưìm cấc trẩm
gưëc (BTS). Vng phc v ca mưåt BTS àûúåc gổi lâ cell vâ nhiïìu cell àûúåc kïët
TRếNH QUệậC BAO 6

hỳồp laồi thaõnh vuõng phuồc vuồ cuóa hùồ thửởng.


1.2 - Cờởu truỏc maồng thửng tin sửở Cellular

NSS: Network Switching Subsystem: Hùồ thửởng chuyùớn maồch.
MSC: Mobile Service Switching Centre: Trung tờm chuyùớn maồch caỏc nghiùồp vuồ
di ửồng.
HLR: Home Location Register: Bửồ ghi ừnh vừ thỷỳõng truỏ.
VLR: Visitor Location Register: Bửồ ghi ừnh vừ taồm truỏ.
AUC: Authentication Centre: Trung tờm nhờồn thỷồc.
EIR: Equipment Indentification Register: Thanh ghi nhờồn daồng thiùởt bừ.
BSS: Base Station System: Hùồ thửởng traồm gửởc.
BSC: Base Station Controller: aõi iùỡu khiùớn traồm gửởc.
BTS: Base Transceiver Station: Traồm thu phaỏt gửởc.
OSS: Operation & Support Station: Hùồ thửởng con khai thaỏc vaõ baóo dỷỳọng.
NMC: Network Management Centre: Trung tờm quaón lyỏ maồng
PSTN: Public Switched Telephone Network: Maồng iùồn thoaồi chuyùớn maồch
cửng cửồng.
TRÕNH QËC BẪO 7

PLMN: Public Land Mobile Network: Mẩng di àưång mùåt àêët.
ISDN: Integrated Switched Digital Network: Mẩng sưë liïn kïët àa dõch v.
MS: Mobile Station: Trẩm di àưång.
Hïå thưëng khai thấc vâ bẫo dûúäng OSS mùåc d khưng thåc thânh phêìn
ca mẩng thưng tin di àưång nhûng nố liïn quan chùåt chệ vúái mẩng àố lâ trẩm di
àưång MS thåc ngûúâi sûã dng.
Trong mưỵi mưåt BSS cố mưåt bưå àiïìu khiïín trẩm gưëc BSC àiïìu khiïín mưåt
nhốm BTS vïì cấc chûác nùng nhû chuín giao vâ àiïìu khiïín cưng sët.
Trong mưỵi SS, mưåt trung têm chuín mẩch ca PLMN, gổi tùỉt lâ tưíng àâi
di àưång MSC phc v nhiïìu BSC hònh thânh cêëp quẫn l vng lậnh thưí gổi lâ
vng phc v MSC bao gưìm nhiïìu vng àõnh võ.
Do u cêìu quẫn l vïì nhiïìu mùåt àưëi vúái MS ca mẩng di àưång Cellular
dêỵn àïën cú súã dûä liïåu lúán. Bưå ghi àõnh võ thûúâng tr HLR chûáa cấc thưng tin vïì
thụ bao nhû cấc dõch v mâ thụ bao lûåa chổn vâ cấc thưng sưë nhêån thûåc. Võ trđ
hiïån thúâi ca MS àûúåc cêåp nhêåt qua bưå ghi àõnh võ tam tr VLR cng àûúåc
chuín àïën HLR.
Trung têm nhêån thûåc AUC cố chûác nùng cung cêëp cho HLR cấc thưng sưë
nhêån thûåc vâ cấc khoấ mêåt mậ. Mưỵi MSC cố mưåt VLR.
Khi MS di àưång vâo mưåt vng phc v MSC múái thò VLR u cêìu HLR
cung cêëp cấc sưë liïåu vïì MS nây àưìng thúâi VLR cng thưng bấo cho HLR biïët
MS nối trïn àang úã vng phc v nâo. VLR cố àêìy à cấc thưng tin àïí thiïët lêåp
cåc gổi theo u cêìu ca ngûúâi sûã dng. Mưåt MSC àùåc biïåt (gổi lâ MSC cưíng)
àûúåc PLMN giao cho chûác nùng kïët nưëi giûäa PLMN vúái cấc mẩng cưë àõnh.

1.3 - Sûå phất triïín ca hïå thưëng thưng tin Cellular

Hïå thưëng àiïån thoẩi di àưång thûúng mẩi àêìu tiïn àûúåc àûa vâo dng sûã
dng bùng têìn 150 MHz tẩi Saint Louis - M vâo nùm 1946 vúái khoẫng cấch
kïnh lâ 60 KHz vâ sưë lûúång kïnh bõ hẩn chïë chó àïën 3.

TRÕNH QËC BẪO 8


Nùm 1948, mưåt hïå thưëng àiïån thoẩi di àưång hoân toân tûå àưång àêìu tiïn ra
àúâi úã Richmond Indiana.
Tûâ nhûäng nùm sấu mûúi kïnh thưng tin di àưång cố dẫi thưng têìn sưë 30
kHz vúái k thåt FM úã bùng têìn 450MHz àûa hiïåu sët sûã dng phưí têìn lïn gêëp
4 lêìn so vúái cëi thïë chiïën II.
Quan niïåm Cellular ra àúâi tûâ cëi nhûäng nùm bưën mûúi vúái Bell. Thay
cho mư hònh phất quẫng bấ vúái cưng sët lúán vâ ùng ten cao lâ nhûäng cell cố
diïån tđch bế cố mấy phất BTS cưng sët nhỗ. Khi cấc cell úã cấch nhau mưåt
khoẫng cấch à xa thò cố thïí sûã dng lẩi têìn sưë. Tûâ nhûäng nùm bẫy mûúi, hïå
thưëng Cellular k thåt tûúng tûå ra àúâi, têìn sưë àiïìu chïë lâ 850MHz, FM. Tûúng
ûáng lâ sẫn phêím thûúng mẩi AMPS ra àúâi nùm 1983. Àïën àêìu nhûäng nùm chđn
mûúi mưåt loẩt cấc hïå thưëng ra àúâi nhû TACS, NMTS, NAMTS,
Tuy nhiïn, do nhu cêìu phất triïín cấc hïå thưëng c khưng àấp ûáng àûúåc cấc
u cêìu ngây câng tùng do àố thưng tin di àưång thïë hïå thûá hai ra àúâi sûã dng k
thåt sưë vúái nhûäng ûu àiïím vûúåt trưåi. Hïå thưëng thưng tin di àưång Cellular thïë hïå
thûá hai cố 3 tiïu chín chđnh: GSM, IS-5, JDC.
Thïë hïå ba bùỉt àêìu tûâ nhûäng nùm sau thêåp k chđn mûúi lâ k thåt sưë vúái
CDMA vâ TDMA cẫi tiïën.

1.4 - Cấc phûúng phấp truy cêåp trong mẩng thưng tin di àưång sưë

ÚÃ giao diïån vư tuën MS vâ BTS liïn lẩc vúái nhau bùçng sống vư tuën.
Do tâi ngun vïì têìn sưë cố hẩn mâ sưë lûúång thụ bao lẩi khưng ngûâng tùng lïn
nïn ngoâi viïåc sûã dng lẩi têìn sưë, trong mưỵi cell sưë kïnh têìn sưë àûúåc dng chung
theo kiïíu trung kïë.
Hïå thưëng trung kïë vư tuën lâ hïå thưëng vư tuën cố sưë kïnh sùén sâng phc
v đt hún sưë ngûúâi dng khẫ dơ. Xûã lđ trung kïë cho phếp têët cẫ ngûúâi dng sûã

dng chung mưåt cấch trêåt tûå sưë kïnh cố hẩn vò chng ta biïët chùỉc rùçng xấc sët
mổi thụ bao cng lc cêìn kïnh lâ thêëp. Phûúng thûác àïí sûã dng chung cấc kïnh
gổi lâ àa truy nhêåp.
TRÕNH QËC BẪO 9


Hiïån nay, ngûúâi ta sûã dng 5 phûúng phấp truy cêåp kïnh vêåt l:
+ FDMA: Àa truy cêåp phên chia theo têìn sưë. Phc v cấc cåc gổi theo
cấc kïnh têìn sưë khấc nhau.
+ TDMA: Àa truy cêåp phên chia theo thúâi gian. Phc v cấc cåc gổi theo
cấc khe thúâi gian khấc nhau.
+ CDMA: Àa truy cêåp phên chia theo mậ. Phc v cấc cåc gổi theo cấc
chỵi mậ khấc nhau.
+ PDMA: Àa truy cêåp phên chia theo cûåc tđnh. Phc v cấc cåc gổi theo
cấc sûå phên cûåc khấc nhau ca sống vư tuën.
+ SDMA: Àa truy cêåp phên chia theo khưng gian. Phc v cấc cåc gổi
theo cấc cấc anten àõnh hûúáng bp sống hểp.

TRÕNH QËC BẪO 10




CHÛÚNG II
K thåt trẫi phưí

2.1 - Múã àêìu

ÚÃ cấc hïå thưëng thưng tin thưng thûúâng, àưå rưång bùng têìn lâ vêën àïì quan
têm chđnh vâ cấc hïå thưëng nây àûúåc thiïët kïë àïí sûã dng câng đt àưå rưång bùng têìn
câng tưët. Tuy nhiïn, úã hïå thưëng thưng tin trẫi phưí, àưå rưång bùng têìn ca tđn hiïåu
àûúåc múã rưång, thưng thûúâng hâng trùm lêìn trûúác khi phất. Khi chó cố mưåt ngûúâi
sûã dng trong bùng têìn SS, sûã dng bùng têìn nhû vêåy khưng hiïåu quẫ. Nhûng úã
mưi trûúâng nhiïìu ngûúâi sûã dng, hổ cố thïí sûã dng chung mưåt bùng têìn SS
(Spread Spectrum - Trẫi Phưí) vâ hïå thưëng trúã nïn sûã dng bùng têìn cố hiïåu sët
mâ vêỵn duy trò àûúåc cấc ûu àiïím ca trẫi phưí.
Tốm lẩi, mưåt hïå thưëng thưng tin sưë àûúåc coi lâ trẫi phưí nïëu:
+ Tđn hiïåu àûúåc phất chiïëm àưå rưång bùng têìn lúán hún àưå rưång bùng têìn tưëi
thiïíu cêìn thiïët.
+ Trẫi phưí àûúåc thûåc hiïån bùçng mưåt mậ àưåc lêåp vúái sưë liïåu.
Cố ba kiïíu hïå thưëng thưng tin trẫi phưí cú bẫn:
+ Trẫi phưí chỵi trûåc tiïëp (DS/SS - Direct Sequence Spread Spectrum)
+ Trẫi phưí nhẫy têìn (FH/SS - Frequency Hopping Spread Spectrum)
+ Trẫi phưí dõch thúâi gian (TH/SS - Time Hopping Spread Spectrum)

2.2 - Hïå thưëng trẫi phưí trûåc tiïëp (DS/SS)

Hïå thưëng DS/SS àẩt àûúåc trẫi phưí bùçng cấch nhên tđn hiïåu ngìn vúái tđn
hiïåu giẫ ngêỵu nhiïn. úã hïå thưëng DS/SS nhiïìu ngûúâi sûã dng cng dng chung
mưåt bùng têìn vâ phất tđn hiïåu ca hổ àưìng thúâi. Mấy thu sûã dng tđn hiïåu giẫ
ngêỵu nhiïn chđnh xấc àïí lêëy tđn hiïåu mong mën bùçng cấch giẫi trẫi phưí. Àêy lâ
TRÕNH QËC BẪO 11

hïå thưëng àûúåc biïët àïën nhiïìu nhêët trong cấc hïå thưëng thưng tin trẫi phưí. Chng
cố dẩng tûúng àưëi àún giẫn vò chng khưng u cêìu tđnh ưín àõnh nhanh hóåc tưëc
àưå tưíng húåp têìn sưë cao.

2.2.1. Cấc hïå thưëng DS/SS - BPSK
a/ Mấy phất DS/SS - BPSK
Ta cố thïí biïíu diïỵn cấc bẫn tin nhêån cấc giấ trõ (1 nhû sau:

trong àố bk = ( 1 lâ bit sưë liïåu thûá k vâ T lâ àưå rưång xung (tưëc àưå sưë liïåu lâ 1/T
bit/s). Tđn hiïåu b(t) àûúåc trẫi phưí bùçng tđn hiïåu PN c(t) bùçng cấch nhên hai tđn
hiïåu nây vúái nhau. Tđn hiïåu nhêån àûúåc b(t).c(t) sau àố sệ àûúåc àiïìu chïë cho sống
mang sûã dng BPSK, cho ta tđn hiïåu DS/SS - BPSK xấc àõnh theo cưng thûác:
s(t) = Ab(t).c(t)cos(2
Π
f
c
t +
θ
) (2.2)
trong àố A lâ biïn àưå, fc têìn sưë sống mang, ( lâ pha ca sống mang.
Trong rêët nhiïìu ûáng dng mưåt bẫn tin bùçng mưåt chu k ca tđn hiïåu PN,
nghơa lâ T = NTc. Trong trûúâng húåp hònh 2.1 ta sûã dng N = 7.Ta cố thïí thêëy

rùçng tđch ca b(t).c(t) cng lâ mưåt tđn hiïåu cú sưë hai cố biïn àưå lâ (1, cố cng têìn
sưë vúái tđn hiïåu PN.
)1.2()kTt(b)t(b
k
Tk∑
∞
−∞=
−= Π
TRÕNH QËC BẪO 12


b/ Mấy thu DS/SS - BPSK
Mc àđch ca mấy thu lâ lêëy ra ra bẫn tin b(t) (sưë liïåu {bi} tûâ tđn hiïåu thu
àûúåc bao gưìm cẫ tđn hiïåu àûúåc phất cưång vúái tẩp êm). Do tưìn tẩi trïỵ truìn lan (
nïn tđn hiïåu thu àûúåc lâ:
s(t -
τ
) = Ab(t -
τ
).c(t -
τ
)cos[2
Π
f
c
(t -
τ
) +
θ
'

] + n(t) (2.3)
trong àố n(t) lâ tẩp êm ca kïnh vâ àêìu vâo mấy thu. Àïí mư tẫ lẩi quấ trònh khưi
phc lẩi bẫn tin ta giẫ thiïët khưng cố tẩp êm. Trûúác hïët tđn hiïåu àûúåc giẫi trẫi
phưí àïí àûa tûâ bùng têìn rưång vïì bùng têìn hểp sau àố nố àûúåc giẫi àiïìu chïë àïí
nhêån àûúåc tđn hiïåu bùng gưëc. Àïí giẫi trẫi phưí, tđn hiïåu thu àûúåc nhên vúái tđn hiïåu
(àưìng bưå) PN(t - () àûúåc tẩo ra úã mấy thu. Ta àûúåc:
w(t) = Ab(t -
τ
)c
2
(t -
τ
)cos(2
Π
f
c
t+
θ
'
) = Ab(t -
τ
)cos(2
Π
f
c
+
θ
'
) (2.4)
TRÕNH QËC BẪO 13

Vò c(t) = (1 trong àố (' = ( - 2(fc( . Tđn hiïåu nhêån àûúåc lâ mưåt tđn hiïåu
bùng hểp vúái àưå rưång bùng têìn lâ 2/T. Àïí giẫi àiïìu chïë ta giẫ thiïët rùçng mấy thu
biïët àûúåc pha (' vâ têìn sưë fc cng nhû àiïím khúãi àêìu ca tûâng bit. Mưåt bưå giẫi
àiïìu chïë bao gưìm mưåt bưå tûúng quan, ài sau lâ mưåt thiết bõ àấnh giấ ngûúäng. Àïí
tấch ra bit sưë liïåu thûá i, bưå tûúng quan phẫi tđnh toấn
TRÕNH QËC BẪO 14


trong àố ti = iT + ( lâ thúâi àiïím bùỉt àêìu ca bit thûá i. Vò b(t - () lâ +1 hóåc -1
trong thúâi gian mưåt bit. Thânh phêìn thûá nhêët tđch phên sệ cho ta T hóåc -T.
Thânh phêìn thûá hai lâ thânh phêìn nhên àưi têìn sưë nïn sau tđch phên bùçng 0. Vêåy
kïët quẫ cho lâ AT/2 hóåc -AT/2. Cho kïët quẫ nây qua thiïët bõ àấnh giấ ngûúäng
ta àûúåc àêìu ra lâ cú sưë hai. Ngoâi thânh phêìn tđn hiïåu (AT/2, àêìu ra ca bưå tđch
phên cng cố tẩp êm nïn cố thïí gêy ra lưỵi.
Tđn hiïåu PN àống vai trô nhû mưåt mậ àậ biïët trûúác úã mấy thu ch àõnh do
àố nố cố thïí khưi phc bẫn tin, côn vúái cấc mấy thu khấc thò nhòn thêëy mưåt tđn
hiïåu ngêỵu nhiïn (1).
Àïí mấy thu cố thïí khưi phc àûúåc bẫn tin thò mấy thu phẫi àưìng bưå vúái
tđn hiïåu thu àûúåc. Quấ trònh xấc àõnh àûúåc (lâ quấ trònh àưìng bưå, thûúâng àûúåc
thûåc hiïån hai bûúác bùỉt vâ bấm. Quấ trònh nhêån àûúåc ti àûúåc gổi lâ quấ trònh khưi
phc àưìng hưì (àõnh thúâi) (STR Symbol Timing Recovery). Quấ trònh nhêån àûúåc
(' (cng nhû fc) lâ quấ trònh khưi phc sống mang.

c/ Mêåt àưå phưí cưng sët
Xết mêåt àưå phưí cưng sët PSD (Power Spectral Density) ca cấc tđn hiïåu
úã cấc àiïím khấc nhau trong mấy phất vâ mấy thu.
( )
( )

( )
( )
( )
( )
[ ]
)5.2(dt2tf4cos1tb
2
A
dttf2costbA
dttf2costwz
'
c
'
c
2
'
ci
∫
∫
∫
++−=
+−=
+=
θΠτ
θΠτ
θΠ
TRÕNH QËC BẪO 15


Giẫ sûã mư hònh bẫn tin vâ tđn hiïåu PN nhû lâ cấc tđn hiïåu cú sưë hai ngêỵu

nhiïn (mưỵi bit hay chip nhêån cấc giấ trõ +1 hóåc -1 vúái xấc sët nhû nhau). Bẫn
tin (vúái biïn àưå (1) cố tưëc àưå bit 1/T bit/s vâ PSD:
Φ
b
(f) = TSinc
2
(fT) (2.6)
cố àưå rưång bùng têìn 1/T Hz; côn tđn hiïåu PN (vúái biïn àưå lâ (1) cố tưëc àưå chip
1/Tc vâ PSD lâ:
Φ
c
(f) = T
c
Sinc
2
(fT
c
) (2.7)
vúái àưå rưång bùng têìn 1/T Hz. Vò T/Tc lâ mưåt sưë ngun vâ vò khúãi àêìu ca mưỵi
bit b(t) trng vúái khúãi àêìu ca chip c(t) nïn tđch b(t)c(t) cố PSD nhû sau:
Φ
bc
(f) = T
c
Sinc
2
(fT
c
) (2.8)
cố àưå rưång bùng têìn lâ 1/Tc Hz giưëng nhû àưå rưång bùng têìn ca c(t). Vò thïë quấ

trònh trẫi phưí sệ tùng àưå rưång bùng têìn lïn Tc/T = N lêìn, thưng thûúâng giấ trõ nây
thûúâng rêët lúán. Àiïìu chïë sống mang chuín àưíi tđn hiïåu bùng gưëc b(t)c(t) vâo tđn
hiïåu bùng thưng s(t) cố PSD lâ :

( ) ( )( ) ( )( )
{ }
)9.2(TffSincTffSinc
4
TA
f
cc
2
cc
2
c
2
s
++−=Φ
TRÕNH QËC BẪO 16


Hònh 2.3. PSD ca bẫn tin, tđn hiïåu PN vâ tđn hiïåu DS/SS - BPSK

ÚÃ mấy thu tđn hiïåu s(t - () lâ phiïn bẫn ca tđn hiïåu DS s(t). Nïn PSD ca
nố cng giưëng nhû PSD ca tđn hiïåu s(t) vò trïỵ khưng lâm thay àưíi phên bưë cưng
sët úã vng têìn sưë. Ngoâi ra PSD ca c(t - () cng giưëng PSD ca c(t). Sau khi
trẫi phưí ta àûúåc tđn hiïåu w(t) vúái PSD àûúåc xấc àõnh búãi:
Ta thêëy rùçng (w(f) bêy giúâ cố PSD bùng hểp vúái cng dẩng phưí nhû b(t)
nhûng dõch trấi vâ phẫi fc. Àưå rưång bùng têìn ca w(t) lâ 2/T, gêëp hai lêìn
b(t). Àiïìu nây giưëng nhû dûå tđnh vò w(t) giưëng hïåt nhû phiïn bẫn àûúåc àiïìu chïë

ca b(t).
Tûâ PSD ca cấc tđn hiïåu khấc nhau ta thêëy rùçng PSD ca b(t) àûúåc trẫi
phưí búãi c(t) vâ sau àố àûúåc giẫi trẫi phưí bùçng c(t - () úã mấy thu.

d/ Àưå lúåi xûã l (PG)
Àưå lúåi xûã l àûúåc àõnh nghơa lâ
PG = Àưå rưång bùng têìn ca tđn hiïåu SS / 2(Àưå rưång bùng têìn ca bẫn tin)
Àưå lúåi xûã l cho thêëy tđn hiïåu bẫn tin phất àûúåc trẫi phưí bao nhiïu lêìn.
Àêy lâ mưåt thưng sưë chêët lûúång quan trổng ca mưåt hïå thưëng SS, vò PG cao cố
nghơa lâ khẫ nùng chưëng nhiïỵu tưët hún.
Àưëi vúái hïå thưëng DS/SS - BPSK, àưå lúåi xûã l lâ (2/Tc)/(2/T) = Tc/T = N.
Chùèng hẩn N =1023, àưå rưång bẫn tin ca bẫn tin àiïìu chïë tùng 1023 lêìn búãi quấ
trònh trẫi phưí vâ PG lâ 1023 hay 30,1dB.

2.2.2. Cấc hïå thưëng DS/SS - QPSK
Ngoâi kiïíu àiïìu chïë BPSK ngûúâi ta côn sûã dung cấc kiïíu àiïìu chïë khấc
nhû QPSK hóåc MSK trong cấc hïå thưëng SS.

( ) ( )
( )
( )
( ){ }
)10.2(TffSincTffSinc
4
TA
f
c
2
c
2

c
2
w
++−=Φ
TRÕNH QËC BẪO 17


a/ Mấy phất
Sú àưì trïn gưìm hai nhấnh àưìng pha vâ mưåt nhấnh vng gốc. (hònh vệ)
Tđn hiïåu DS/SS - QPSK cố dẩng:

((t) = ( /4 nïëu c1(t)b(t) = 1, c2(t)b(t) = 1
((t) = 3( /4 nïëu c1(t)b(t) = 1, c2(t)b(t) = -1
((t) = 5( /4 nïëu c1(t)b(t) = -1, c2(t)b(t) = -1
((t) = 7( /4 nïëu c1(t)b(t) = -1, c2(t)b(t) = 1

Vêåy tđn hiïåu s(t) cố thïí nhêån 4 trẩng thấi pha khấc nhau: (+(/4, (+3(/4,
θ+5Π/4, θ+7Π/4.
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)

(
)
(
)
(
)
( )( )
)11.2(ttf2cosA2
tf2sintctAbtf2sintctAbtststs
c
c2c121
γθΠ
θΠθΠ
++=
+++−=+=
TRÕNH QËC BẪO 18



b/ Mấy thu
Cấc thânh phêìn àưìng pha vâ vng gốc àûúåc trẫi phưí àưåc lêåp vúái nhau búãi
c1(t) vâ c2(t). Giẫ thiïët ( lâ thúâi gian trïỵ, tđn hiïåu vâo sệ lâ (nïëu bỗ qua tẩp êm):
s(t -
τ
) = -Ab(t -
τ
)c
1
(t -
τ

)sin(2
Π
f
c
t +
θ
') + Ab(t -
τ
)c
2
(t -
τ
)cos(2
Π
f
c
t +
θ
') (2.12)
trong àố (' = ( - 2(fct. Cấc tđn hiïåu trûúác bưå cưång lâ:
TRÕNH QËC BẪO 19


u
1
(t) = Ab(t-
τ
)sin
2
(2

Π
f
c
t+
θ
') - Ab(t-
τ
)c
1
(t-
τ
)c
2
(t-
τ
)sin(2
Π
f
c
t+
θ
')cos(2
Π
f
c
t+
θ
')(2.13)
u
2

(t) = Ab(t-
τ
)cos
2
(2
Π
f
c
t+
θ
') - Ab(t-
τ
)c
1
(t-
τ
)c
2
(t-
τ
)sin(2
Π
f
c
t+
θ
')cos(2
Π
f
c

t+
θ
')(2.14)
Tưíng ca cấc tđn hiïåu trïn àûúåc lêëy tđch phên úã khoẫng thúâi gian mưåt bit.
Kïët quẫ cho ta : zi = (AT nïëu bẫn tin tûúng ûáng bùçng (1 vò têët cẫ cấc thânh phêìn
têìn sưë 2fc cố giấ trõ trung bònh bùçng 0. Vò thïë àêìu ra bưå so sấnh lâ (1 (mûác logic).
Hai tđn hiïåu PN cố thïí lâ hai tđn hiïåu àưåc lêåp hay cố thïí àûúåc lêëy tûâ cng
mưåt tđn hiïåu PN.
Cấc hïå thưëng DS/SS cố thïí àûúåc sûã dng úã cấc cêëu hònh khấc nhau. Cấc
hïå thưëng xết trïn àûúåc sûã dng àïí phất mưåt tđn hiïåu cố tưëc àưå bit 1/T bit/s. PG
vâ àưå rưång bùng têìn bõ chiïëm búãi tđn hiïåu DS/SS - QPSK ph thåc vâo cấc tưëc
àưå chip ca c1(t) vâ c2(t). Ta cng cố thïí sûã dng mưåt hïå thưëng DS/SS - QPSK
àïí phất hai tđn hiïåu sưë 1/T bit/s bùçng cấch àïí mưỵi tđn hiïåu àiïìu chïë mưåt nhấnh .
Mưåt dẩng khấc cố thïí sûã dng mưåt hïå thưëng DS/SS - QPSK àïí phất mưåt tđn hiïåu
sưë cố tưëc àưå bit gêëp àưi 2/T bit/s bùçng cấch chia tđn hiïåu sưë thânh hai tđn hiïåu cố
tưëc àưå bit 1/T bit/s vâ àïí chng àiïìu chïë mưåt trong hai nhấnh.
Tưìn tẩi nhên tưë àùåc trûng cho hiïåu quẫ hoẩt àưång ca DS/SS - QPSK nhû:
àưå rưång bùng têìn àûúåc sûã dng, PG tưíng vâ SNR. Khi so sấnh DS/SS - QPSK
vúái DS/SS - BPSK ta cêìn giûä mưåt sưë thưng sưë trïn nhû nhau úã cẫ hai hïå thưëng vâ
so sấnh cấc thưng sưë khấc. Chùèng hẩn mưåt tđn hiïåu sưë àûúåc phất ài trong hïå
thưëng DS/SS - QPSK chó sûã dng àưå rưång bùng têìn bùçng mưåt nûãa àưå rưång bùng
têìn ca hïå thưëng DS/SS - BPSK khi cố cng PG vâ SNR. Tuy nhiïn nïëu cẫ hai
hïå thưëng àïìu sûã dng bùng têìn nhû nhau vâ PG bùçng nhau thò hïå thưëng DS/SS -
QPSK cố t lưỵi thêëp hún. Mùåt khấc mưåt hïå thưëng DS/SS - QPSK cố thïí phất gêëp
TRÕNH QËC BẪO 20

hai lêìn sưë liïåu so vúái hïå thưëng DS/SS - BPSK khi sûã dng cng àưå rưång bùng têìn
vâ cố cng PG vâ SNR.
Ûu àiïím ca hïå thưëng DS/SS - QPSK cố àûúåc lâ nhúâ tđnh trûåc giao ca
cấc sống mang sin(2(fct + () vâ cos(2(fct + () úã cấc thânh phêìn àưìng pha vâ

vng gốc. Nhûúåc àiïím ca hïå thưëng DS/SS - QPSK lâ phûác tẩp hún hïå thưëng
DS/SS - BPSK. Ngoâi ra nïëu cấc sống mang sûã dng àïí giẫi àiïìu chïë úã mấy thu
khưng thûåc sûå trûåc giao thò sệ xẫy ra xun êm giûäa hai nhấnh vâ sệ gêy thïm sûå
giẫm chêët lûúång ca hïå thưëng. DS/SS - QPSK àûúåc sûã dng trong hïå thưëng
thưng tin di àưång IS - 95 CDMA vâ hïå thưëng àõnh võ toân cêìu (GPS).

2.3 - Hïå thưëng nhẫy têìn (FH/ss)

Dẩng hïå thưëng trẫi phưí thûá hai lâ hïå thưëng trẫi phưí nhẫy têìn FH/SS. Hïå
thưëng nây cố nghơa lâ chuín àưíi sống mang úã mưåt têåp húåp cấc têìn sưë theo mêỵu
àûúåc xấc àõnh bùçng mưåt chỵi mậ PN. Chỵi mậ úã àêy chó cố tấc dng xấc àõnh
mêỵu nhẫy têìn. Tưëc àưå nhẫy têìn cố thïí nhanh hún hay chêåm hún tưëc àưå sưë liïåu.
Trong trûúâng húåp thûá nhêët gổi lâ nhẫy têìn nhanh, trong trûúâng húåp hai gổi lâ
nhẫy têìn chêåm.
TRếNH QUệậC BAO 21


Ta kyỏ hiùồu Th cho thỳõi gian mửồt oaồn nhaóy, vaõ T laõ thỳõi gian cuóa mửồt bit
sửở liùồu. iùỡu chùở FSK thỷỳõng ỷỳồc sỷó duồng cho caỏc hùồ thửởng naõy. Do viùồc thay
ửới tờỡn sửở mang nùn giaói iùỡu chùở khửng nhờởt thiùởt phaói hỳồp vaõ vũ thùở giaói iùỡu
chùở khửng nhờởt quaỏn thỷỳõng ỷỳồc sỷó duồng. Caỏc hùồ thửởng ỷỳồc trũnh baõy vỳỏi giaó
thiùởt giaói iùỡu chùở khửng nhờởt quaỏn.
2.3.1. Caỏc hùồ thửởng FH/SS nhanh
TRÕNH QËC BẪO 22

úã hïå thưëng FH/SS nhanh cố đt nhêët mưåt lêìn nhẫy úã mưåt bit sưë liïåu, nghơa lâ
T/Th >1. Trong khoẫng thúâi gian Th giêy ca mưỵi lêìn nhẫy têìn, mưåt trong sưë J
têìn sưë àûúåc phất.

Khi dõch chuín theo phûúng ngang ca biïíu àưì ta thêëy cûá Th giêy têìn sưë

phất lẩi thay àưíi. úã hònh 2.7 tưëc àưå nhẫy têìn bùçng 3 lêìn tưëc àưå sưë liïåu. Mùåc d tđn
hiïåu phất úã mưỵi bûúác nhẫy lâ hâm sin cố têìn sưë lâ f0 + i(f, do àưå rưång cố hẩn Th
giêy, phưí ca nnố chiïëm khoẫng 2/Th Hz.
Khoẫng cấch (f thûúâng àûúåc chổn bùçng 1/Th. Chổn nhû vêåy vò cấc tđn
hiïåu cos(2(f0t + (), cos[2((f0 + (f)t + (1], , cos[2((f0 + (J - 1)(f)t +
θ
J-1] trûåc giao úã khoẫng
nhẫy, nghơa lâ:


úã cấc hïå thưëng khưng nhêët quấn, viïåc sûã dng cấc hâm trûåc giao cho hiïåu
quẫ tưët hún (úã nghơa xấc sët lưỵi bit) lâ khưng trûåc giao.

( )
[ ]
( )
[ ]
)15.2(ki,0dttfkf2costfif2cos
h
T
0
k0i0
∫
≠=++++ θ∆Πθ∆Π
TRÕNH QËC BẪO 23


Phûúng trònh trïn àng cho (f = m/Th vúái m khấc 0. Àïí àẩt àûúåc hiïåu quẫ
sûã dng phưí têìn ta cho m = 1.

a/ Mấy phất
ÚÃã mấy phất , tđn hiïåu FSK cú sưë hai x(t) trûúác hïët àûúåc tẩo ra tûâ lìng sưë
liïåu. Trong khoẫng thúâi gian mưỵi bit x(t) cố mưåt trong hai têìn sưë f' vâ f' + (f,
tûúng ûáng vúái cấc bit sưë liïåu 0 vâ 1.
Tđn hiïåu nây àûúåc trưån vúái tđn hiïåu y(t) tûâ bưå tưíng húåp têìn sưë. Cûá mưỵi Th

giêy, têìn sưë ca y(t) lẩi thay àưíi theo cấc giấ trõ ca J bit nhêån àûúåc tûâ bưå tẩo
chỵi PN. Do cố 2j tưí húåp j bit nïn ta cố thïí cố túái 2j têìn sưë àûúåc tẩo ra búãi bưå
tưíng húåp têìn sưë. Bưå trưån tẩo ra têìn sưë ca tưíng vâ hiïåu, mưåt trong hai têìn sưë nây
àûúåc lổc ra úã bưå lổc bùng thưng BPF. Tđn hiïåu ra ca bưå tưíng húåp têìn sưë trong
àoẩn nhẫy nhû sau:
y(t) = 2Acos[2((fg + il(f)t + (l] vúái lTh<t<(l+1)Th (2.16)
trong àố il ( { 0, 2, , 2(2J - 1)} lâ mưåt sưë ngun chùén, fg lâ mưåt têìn sưë khưng
àưíi vâ (l lâ pha. Giấ trõ ca il àûúåc xấc àõnh búãi j bit nhêån àûúåc tûâ bưå tẩo chỵi
giẫ tẩp êm. Giẫ thiït srùçng bưå lổc BPF lêëy ra têìn sưë tưíng úã àêìu ra bưå trưån. Khi
nây tđn hiïåu úã àêìu ra bưå lổc BPF trong bûúác nhẫy l:
s(t) = 2Acos[2((f0 + il(f + bl(f)t + (l] vúái lTh<t<(l+1)Th (2.17)

trong àố bl ( {0, 1} lâ giấ trõ sưë liïåu úã lTh<t<(l+1)Th vâ f0 = f' + fg. Ta thêëy
rùçng têìn sưë phất cố thïí lâ {f0, f0 + (f, , f0 + (J - 1)(f}, trong àố J = 2j + 1, àïí cố
tưíng têìn sưë nhẫy lâ J. Pha (l cố thïí thay àưíi tûâ bûúác nhẫy nây sang bûúác nhẫy
kia. Ta cố thïí viïët tđn hiïåu FH/SS nhû sau:

trong àố (T(t) lâ xung chûä nhêåt.
Bưå nhên têìn vúái mc àđch trẫi rưång thïm bùng têìn ca FH/SS. Lc nây tđn
hiïåu FH/SS thânh:
( ) ( )
[ ]
( )
)18.2(lT1tfbfif2costs

t
hTlll0
h
∑
∞
−∞=
−+++= Πθ∆∆Π
TRÕNH QËC BẪO 24


s'(t) = 2Acos[2(((f0 + il(f + bl(f)t + ((l] vúái lTh<t<(l+1)Th (2.19)

Vúái mưåt bưå nhên têìn thûâa sưë (, khoẫng cấch giûäa hai têìn sưë lên cêån trúã
thânh ((f vâ cấc têìn sưë nhẫy lâ: {(f0, (f0 + (f, , (f0 + (J - 1)(f}.

b/ Àưå rưång bùng têìn
Têìn sưë ca tđn hiïåu FH/SS khưng thay àưíi trong àoẩn nhẫy. Trong toân bưå
khoẫng thúâi gian, tđn hiïåu phất nhẫy úã têët cẫ J têìn sưë, vò vêåy nố chiïëm àưå rưång
bùng têìn lâ:
B
FFH
≈ J∆f (Hz)
Àưå lúåi xûã l àûúåc tđnh:
PG = Àưå rưång bùng têìn tđn hiïåu / 2(Àưå rưång bùng gưëc bẫn tin)

Giẫ thiïët phên cấch têìn sưë bùçng 1/Th. Nïëu ta sûã dng bưå nhên têìn cố thûâa
sưë lâ (, thò phưí ca tđn hiïåu FH/SS múã rưång ( lêìn. Vò thïë àưå rưång bùng têìn tưíng
húåp ca tđn hiïåu FH/SS lâ (J(f Hz vâ PG lâ:
βJ∆fT/2 = βJT/2T
h

c/ Mấy thu
Tđn hiïåu thu trûúác hïët àûúåc lổc bùçng mưåt bưå lổc BPF cố àưå rưång bùng
bùçng àưå rưång bùng ca tđn hiïåu FH/SS. Chng ta khưng cêìn khưi phc sống
mang vò ta sûã dng giẫi àiïìu chïë khưng nhêët quấn. Súã dơ ta khưng dng giẫi àiïìu
chïë nhêët quấn vò úã tưëc àưå nhẫy têìn nhanh mấy thu rêët khố theo dội àûúåc pha ca
sống mang khi pha nây thay àưíi úã mưỵi àoẩn nhẫy. Bưå tẩo chỵi PN tẩo ra mưåt
chỵi PN àưìng bưå vúái chỵi thu. úã àoẩn nhẫy l àêìu ra ca bưå tưíng húåp têìn sưë lâ:

g(t) = cos[2((fg + i(f)t + ('l] vúái lTh<t<(l+1)Th (2.21)
Bỗ qua tẩp êm, àêìu vâo BPF lâ
)20.2(
T2
JT
T/2
fJ
PG
h
==
∆
TRÕNH QËC BẪO 25


g(t)s(t) = Acos[2
Π
(f
g
+ i
l

∆
f)t +
θ
'
l
]cos[2
Π
(f
0
+ i
l
∆
f + b
l
∆
f)t +
θ
l
] (2.22)
vúái lTh<t<(l+1)Th
Thânh phêìn têìn sưë cao bõ bưå lổc BPF bùng hểp loẩi bỗ vâ chó côn thânh
phêìn têìn sưë thêëp. K hiïåu f0 = fg + f'. Vêåy àêìu vâo bưå giẫi àiïìu chïë FSK lâ:
w(t) = 0,5Acos(2(f't + (l - ('l), nïëu bl = 0 (2.23)
w(t) = 0,5Acos(2((f + (f)'t + (l - ('l), nïëu bl = 1 (2.24)

Àêìu nây chûáa hóåc têìn sưë f' Hz hóåc f' + (f Hz. Vò bl khưng àưíi trong thúâi
gian ca mưåt bit nïn trong khoẫng thúâi gian nây tđn hiïåu w(t) cố têìn sưë khưng
àưíi. Nhû vêåy trong khoẫng thúâi gian T giêy bưå giẫi àiïìu chïë FSK tấch ra têìn sưë
nây vâ tẩo ra mûác logic "0" vâ "1". Mưåt cấch khấc ta cố thïí tấch ra têìn sưë chûáa
trong w(t) cho tûâng àoẩn nhẫy àïí nhêån àûúåc T/Th cấc giấ trõ cho tûâng bûúác

nhẫy. Tûâ giấ trõ T/Th, sûã dng ngun tùỉc àa sưë àïí quët àõnh bit dûä liïåu lâ "0"
hay "1".

d/ FH/SS nhanh vúái àiïìu chïë FSK M trẩng thấi (M-FSK)