Mô hình hóa các bộ chuyển mạch và truy cập TDMA và CDMA

TRƯNG ĐI HC BCH KHOA H NI
VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN V TRUYỀN THÔNG





BO CO BI TẬP LỚN
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG

ĐỀ TÀI 18:
Mô hình hóa các bộ chuyển mạch và truy cập
TDMA và CDMA

Giáo viên hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Linh Giang
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Khánh Hưng 20081279 TTM-K53
Nguyễn Văn Hòa 20081020 TTM-K53
Thân Văn Quang 20082082 TTM-K53


H Ni 11/2012
GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 2


Mục lục

Lời nói đầu 3
1. Tổng quan về thông tin di động 4
1.1. Lịch sử phát triển 4
1.2. Cấu trúc chung của mô hình hệ thống thông tin di đng 5
2. Phương pháp đa truy nhập TDMA 9
2.1. Nguyên lý 9
2.2. Các phương pháp TDMA 10
2.3. Quá trình tạo cụm 12
2.4. Thu cụm 13
2.5. Đồng b 14
2.6. Ưu nhược điểm của TDMA so với FDMA 14
3. Phương pháp đa truy nhập CDMA 15
3.1. Khái niệm 15
3.2. Ưu điểm, nhược điểm 15
3.3. Nguyên lý và kỹ thuật trải phổ 17
3.3.1. Nguyên lý chung 17
3.3.2. Kỹ thuật trải phổ trực tiếp DS/SS 21
3.3.3. Trải phổ tần số (FH/SS) 31
3.3.4. Trải phổ nhảy thời gian (TH/SS) 34
3.4. Ứng dụng 35
4. Chương trình mô phỏng 38
4.1. Kịch bản mô phỏng 38
4.2. Chương trình mô phỏng 39
5. Kết luận 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020

Thân Văn Quang - 20082082 Page 3

Lời nói đầu
Công nghệ viễn thông đã và đang có những bước phảt triển đột phá. Cùng với sự
phát triển của các ngành thông tin khác như: Điện tử, tin học, quang học công
nghệ thông tin… công nghệ thông tin đã mang lại cho con người nhiều lợi Ích về
nhiều lĩnh vực trong cuộc sống xã hội nh: nhu cầu trao đổi thông tin, giáo dục, y
học, thông tin quảng bá kinh tế… Thông tin di động là một trong những mạng
thông tin mang lại nhiều lợi Ích kinh tế, phù hợp với nhu cầu ngày càng tăng của
toàn xã hội. Ngay từ đầu khi ra đời hệ thống thông tin di động đã được hưởng ứng
một cách tích cực với nhu cầu ngày càng tăng. Tốc độ tăng trưởng mật độ thuê bao
tăng nhanh cùng với yêu cầu về dịch vụ đòi hỏi thời gian thực của hệ thống rất
cao. Do vậy, hệ thống hệ thống thông tin di động sử dụng kĩ thuật đa truy nhập
phân chia theo tần số (FDMA) và kĩ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian
(TDMA) gặp rất nhiều khó khăn. Để giải quyết vấn đề này các hãng Viên thông
lớn trên thế giới trong đó có qualcomm đà đề xuất phương án đưa kĩ thuật phân
chia theo mã (CDMA) với kĩ thuật trải phổ vào ứng dụng trong thông tin di động.
Sau một thời gian nghiên cứu và thử nghiệm người ta thấy rằng CDMA có rất
nhiều ưu điểm so với FDMA và TDMA,với ưu điểm không còn nghi ngờ của nó
đã thực sự được các nhà khoa học, các nhà khai thác công nghệ công nhận vị trí
hàng đầu trong tương lai, và hiện tại đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực giành
cho con người, và đã có hàng triệu thuê bao của công nghệ CDMA tá ra rất hài
lòng về chất lượng của nó.Phương thức đa truy nhập phân chia theo mã CDMA có
khả năng đáp ứng tương đối dễ dàng nhiều loại hình dịch vụ và cung cấp dung
lượng cao hơn rất nhiều so với các phương thức đa truy nhập (FDMA) và
(TDMA). Hơn nưa là kĩ thuật trải phổ với ưu điểm là khả năng chông nhiễu và
tính bao mật cao, đó chính là kĩ thuật đặc thù mà chỉ có CDMA mới có. Công
nghệ CDMA đã và đang từng bước được đưa vào nghiên cứu và áp dụng trong
mạng viễn thông Việt Nam.
Các công nghệ ày có nhiều vấn đề phức tạp, để hiểu sâu hơn cần phải có nhiều

thời gian và tài liệu thực tế. Do thời gian có hạn nên phần này chúng em chỉ tập
trung tìm hiểu về hai công nghệ CDMA và TDMA và những ứng dụng trong thực
tế.

GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 4

1. Tổng quan về thông tin di động
1.1. Lịch sử phát triển
Điện thoại di động ra đời từ những năm 1920, khi đó điện thoại di động
được sử dụng như là các phương tiện thông tin giữa các đơn vị cảnh sát ở Mỹ.
Mặc dù các khái niệm tổ ong, các kỹ thuật trải phổ, điều chế số và các công nghệ
vô tuyến hiện đại khác đã được biết đến hơn 50 năm trước đây, dịch vụ điện thoại
di động mãi đến đầu những năm 1960 mới suất hiện ở các dạng sử dụng được và
khi đó nó chỉ là các sửa đổi thích ứng của hệ thống điều vận. Các hệ thông điện
thoại di động đầu tiên này Ýt tiện lợi và dung lượng rất thấp so với các hệ thống
hiện nay. Cuối cùng, các hệ thống điện thoại tổ ong điều tần song công sử dụng kỹ
thuật đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) đã xuất hiện vào những năm
1980. Cuối những năm 1980 người ta nhận thấy rằng các hệ thống tổ ong tương tự
không thể đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng vào thế kỷ sau nếu như không
loại bỏ được các hạn chế cố hữu của các hệ thống này như là:
 Phân bố tần số hạn chế, dung lượng thấp.
 Xảy ra nhiễu trong quá trình truyền.
 Không đáp ứng được các dịch vụ đối với khách hàng.
 Không đảm bảo tính mật của các cuộc gọi
 Không tương thích giữa các hệ thống khác nhau.
Để khăc phục điều này, người ta chuyển sang sử dụng kỹ thuật đa truy nhập

mới. Hệ thống thông tin di động số sử duụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo
thời gian (TDMA) đầu tiên trên thế giới được ra đời ở Châu Âu và có tên gọi là
GSM. Ban đầu hệ thống này được gọi là “Nhóm đặc trách động” theo tên gọi của
nhóm được CEPT – Hội nghị các cơ quan quản lý viễn thông và bưu chính Châu
Âu cử ra để nghiên cứu tiêu chuẩn. Sau đó để tiện cho việc thương mại hoá GSM
được gọi là “Hệ thống thông tin di động toàn cầu. GSM được phát triển từ năm
1982khi các nước bắc ÂU gửi đề nghị đến CEPT để qui định một dịch vụ viễn
thông chung châu ÂU ở băng tần 900 Mhz. Lúc đầu vào những năm 1982-1985
người ta bàn luận về việc nên xây dựng một hệ thống số hay tương tự. Năm 1985
hệ thống số được quyết định. Bước tiếp theo là chọn lùa giữa giải pháp băng rộng
hay băng hẹp. Năm 1986 một cuộc kiểm tra ngoài hiện trường đã được tổ chức tại
Paris, các hãng đã đua tài với giải pháp của mình. Tháng 5 năm 1986 giải pháp
TDMA băng hẹp đã được lùa chọn đồng thời 13 nước đã đăng ký vào biên bản ghi
nhớ thực hiện các quy định, nh vậy đã mở ra một thị trường di động số có tiềm
năng lớn. Tất cả các hãng khai thác ký MoU hứa sẽ có một hệ thống GSM vận
GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 5

hành vào 1/7/1991. Một số nước đã công bố kết quả phủ sóng các vùng rộng lớn
ngay từ đầu, trong khi đó một số nước khác sẽ bắt đầu phục vụ ở bên trong và
xung quanh thủ đô. ở Việt Nam hệ thống thông tin di động số GSM được đưa vào
từ năm 1993, hiện nay đang được công ty VMS và GPC khai thác rất hiệu quả. ở
Mỹ hệ thống AMPS tương tự sử dụng phương thức FDMA được triển khai vào
giữa những năm 1980, các vấn đề về dung lượng đã phát sinh ở các thị trường di
động chính nh: New york, Los Angeles… Mỹ đã có chiến lược nâng cấp hệ thống
này thành hệ thông số: chuyển tới hệ thống TDMA được liên hiệp công nghiệp
viễn thông –TIA ký hiệu là IS-54. Cuối những năm 1980 mọi việc trở lên rõ ràng

là IS-54đã gây thất vọng.Việc khảo sát khách hàng đã cho thấy chất lượng của
AMPS tốt hơn. Rất nhiều hãng của Mỹ lạnh nhạt với TDMA. AT&T là hãng lớn
duy nhất sử dụng TDMA. Hãng này đã phát triển ra một phiên bản mới: IS -136,
còn được gọi là amps sè (D-AMPS). Nhưng không giống nh IS - 54, GSM đã đạt
được các thành công. Có lẽ sự thành công này ở chỗ các nhà phát triển ra hệ thống
GSM đã dám thực hiện một hi sinh lớn là để tìm kiếm các thị trường ở Châu Âu
và Châu á họ không thực hiện tương thích giao diện vô tuyến giữa GSM và
AMPS. Nh vậy các hãng Ericsson và Nokia trở thành các hãng dẫn đầu ở cơ sở hạ
tầng vô tuyến số và bỏ lại các hãng Motorola và Lucent.
Tình trạng trên đã tạo cơ hội cho các nhà nghiên cứu ở mỹ tìm ra một
phương án thông tin di động số mới. Để tìm kiếm thông tin di động số mới người
ta nghiên cứu công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA). Công nghệ này
sử dụng kỹ thuật trải phổ trước đó đã có các ứng dụng chủ yếu trong quân sự.
Được thành lập vào năm 1985, Qualcom, sau đó được gọi là “thông tin Qualcom”
đã phát triển công nghệ CDMA cho thông tin di động và đã nhận được nhiều bằng
phát minh trong lĩnh vực này. Lúc đầu công nghệ này được đón nhận một cách dè
dặt do quan niệm tuyền thông về vô tuyến là mỗi cuộc thoại đòi hỏi một kênh vô
tuyến riêng. Đến nay công nghệ này đã trở thành công nghệ thống trị ở Bắc Mỹ.
Qualcom đã đưa ra phiên bản CDMA đầu tiên được gọi là IS-95 . Sau đây chúng
ta đi vào chi tiết từng phương pháp một.
1.2. Cấu trúc chung của mô hình hệ thống thông tin di động
Một hệ thống thông tin di động bao gồm nhiều phần tử vật lý, chúng có thể
là các phần tử riêng rẽ hay đặt cùng với các phấn tử lôgic khác. Tuy nhiên các
phần tử này phải tương tác với nhau để kết hợp hoạt động. Để tương tác các bản
tin phải được phát đi trên các giao diện giữa hai phần tử. Nếu hai bộ phận chức
năng tách biệt và nếu giao diện được chuẩn hoá thì nhà cung cấp dịch vụ có thể
GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020

Thân Văn Quang - 20082082 Page 6

mua sản phẩm từ các nhà sản xuất khác nhau. Tuy nhiên vẫn chưa đảm bảo hoạt
động tốt vì tiêu chuẩn liên kết này có thể không bao hàm được tất cả các khía cạnh
khai thác. Phần này sẽ trình bày các bộ phận chức năng và các giao diện đã được
chuẩn hoá giữa các bộ phận này. Các phần tử chính cuả mô hình như sau:

Hình 1: Mô hình hệ thống thông tin di động
 Trạm di động MS: MS (Mobile Station)là thiết bị duy nhất mà người sử
dụng có thể thường xuyên nhìn thấy của hệ thống. MS có thể là thiết bị đặt
trong ô tô hay thiết bị sách tay hoặc thiết bị cầm tay. Loại thiết bị nhỏ cầm
tay sẽ là thiết bị trạm di động phổ biến nhất. Ngoài việc chứa các chức năng
vô tuyến chung và xử lý cho giao diện vô tuyến MS còn phải cung cấp các
giao diện cho người sử dụng (như loa, dàn hiển thị, bàn phím để quản lý
cuộc gọi) hoặc giao diện với một số thiết bị khác (máy tính cá nhân,
Fax…). Hiện nay người ta đang cố gắng sản xuất các thiết bị đầu cuối gọn
nhẹ để đấu nối với trạm di động.
 Trạm thu phát gốc BTS: Một trạm BTS (Base Tranceiver Station) bao gồm
các thiết bị phát thu, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến.
Có thể coi BTS là các modem vô tuyến phức tạp có thêm một số các chức
năng khác. Một bộ phận quan trọng của BTS là TRAU (Transcoder/
GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 7

Adapter Rate Unit- khối chuyển đổi mã và tốc độ ). TRAU là thiết bị mà ở
đó quá trình mã hoá và giải mã tiếng đặc thù riêng cho hệ thống thông tin di
động được tiến hành, ở đây cũng được thực hiện thích ứng tốc độ trong

trường hợp chuyển số liệu. TRAU là một bộ phận của BTS, nhưng cũng có
thể đặt nó xa BTS và thậm chí trong nhiều trường hợp nó được đặt giữa
BSC và MSC.
 Bộ điều khiển trạm gốc BSC: BSC (Base Station Controller) có nhiệm vụ
quản lý tất cả các giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa
của BTS và MS. Các lệnh này chủ yếu là lệnh Ên định, giải phóng kênh vô
tuyến và quản lý chuyển giao (Handover). Một phía BSC được nối với BTS
còn phía kia nối với MSC. Trong thực tế BSC là một tổng đài nhá có khả
năng tính toán đáng kể. Vai trò chủ yếu của nó là quản lý kênh ở giao diện
vô tuyếnvà chuyển giao. Mét BSC trung bình có thể quản lý tới vài trăm
chục BTS phụ thuộc vào lưu lượng của các BTS này. BTS cũng có thể kết
hợp chung với BSC vào một trạm gốc.
 Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động MSC: Ở hệ thống thông tin
di dộng chức năng chuyển mạch chính đựơc thực hiện bởi MSC (Mobile
Serveices Switching Center), nhiệm vụ chính của MSC là điều phối việc
thiết lập cuộc gọi đến các người sử dụng mạng thông tin di dộng. Một mặt
MSC giao diện với BSC, mặt khác nó giao diện với mạng ngoài. MSC làm
nhiệm vụ giao diện với mạng ngoài được gọi là MSC cổng (GMSC: Gate
MSC). Việc giao diện với mạng ngoài để đảm bảo thông tin cho các người
sử dụng mạng thông tin di động đòi hỏi cổng thích ứng IWF(IWF: Inter
Working Funtion- Các chức năng tương tác). Để kết nối MSC với một
mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của mạng thông tin
di động với các mạng này. Các thích ứng này được gọi là các chức năng
tương tác(IWF). IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao thức và
truyền dẫn. Nó cho phép kết nối với các mạng: PSPDN (Packet Switched
Piblic Data Network- Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói) hay
CSPDN (Circuit Switched Public Data Network- Mạng số liệu công cộng
chuyển mạch kênh), nó cũng tồn tại khi các mạng khác chỉ đơn thuần là
PSTN (Public Switched Telephone Network- Mạng điện thoại chuyển
mạch công cộng ) hay ISDN (Integrated Services Digital network- mạng số

liên kết đa dịch vụ). IWF có thể được thực hiện trong cùng chức năng MSC
hay có thể ở thiết bị riêng. ở trường hợp 2 giao tếip giữa MSC và IWF được
mở.
GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 8

 Bộ ghi dịch và thường trú HLR(Home Location Register): Ngoài MSc
mạng thông tin di động bao gồm cả các cở sở dữ liệu. Các thông tín liên
quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu giữ ở HLR (Home
Location Register) không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao. HLR
cũng chứa các thông tin liên quan đến vị trí hiện thời của thuê bao. Thường
HLR là một máy tính đứng riêng không có khả năng chuyển mạch và có
khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao. Một chức năng con của HLRlà
nhận dạng trung tâm nhận thực AUC, nhiệm vụ của trung tâm này là quản
lý an toàn số liệu của các thuê bao được phép.
 Bộ định vị tạm trú VLC: VLR (Visitor Location Register) là cơ sở dữ liệu
thứ 2 trong mạng thông tin di động. Nó được nối với một hay nhiều MSC
và có nhiệm vụ lưu giữ tạm thời số lượng thuê bao của các thuê bao đang
nằm trong vùng phục vụ của MSC tương ứng và đồng thời lưu giữ số liệu
về vị trí của thuê bao nói trên ở mức độ chính xác hơn HLR. Các chức năng
VLR thường được liên kết với các chức năng MSC.
 Khai thác và bảo dưỡng mạng: Hệ thống khai thác OS ( Operration
system) thực hiện khai thác bảo dưỡng tập chung trong mạng thông tin di
động. Khai thác là các hoạt động cho phép nhà khai thác mạng theo dõi
hành vi của mạng như: tải của hệ thống, mức độ chặn, số lượng chuyển
giao (hand over) giữa hai ô…, nhờ vậy nhà khai thác có thể giám sát được
toàn bộ chất lượng của dịch vụ mà họ cung cấp cho khách hàng và kịp thời

sử lý các sự cố khai thác cũng bao gồm sự thay đổi cấu hình để giảm những
vẫn đề xuất thiện ở hiện thời.
 Quản lý thuê bao và trung tâm nhận thực AUC: Quản lý thuê bao gồm
các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao. Nhiệm vụ đầu tiên là nhập và xoá
thuê bao khỏi mạng. Đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức tạp, bao gồm
nhiều dịch vụ và các tính năng bổ xung. Nhà khai thác phải truy nhập được
tất cả các thông số nói trên. Một nhiệm vụ quan trọng khác của khai thác là
tính cước các cuộc gọi. Cước phí phải được tính và gửi đến thuê bao. Quản
ký thuê bao ở mạng thông tin di động chỉ liên quan đến HLR và một thiết bị
OS riêng chẳng hạn mạng nối HLR với các thiết bị giao tiếp người máy ở
các trung tâm giao dịch với thuê bao. Việc quản lý thuê bao được thực hiện
thông qua một khoá nhận dạng bí mật duy nhất cho từng thuê bao.
AUC(AUthentication Center) quản lý các thông tin nhận thực và mã liên
quan đến từng cá nhân thuê bao dùa trên khoá bí mật này. Khoá này cũng
được đặt trong HLR hay MSC hay độc lập với cả hai. Khoá này cũng được
GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 9

lưu giữ vĩnh cửu và bí mật trong bộ nhớ MS. ở GSM bộ nhớ này có dạng
SIM-CARD có thể rót ra và cắm lại được.
 Quản lý thiết bị EIR: Quản lý thiêt bị di động được thực hiện bởi bộ đăng
ký nhận dạng thiết bị EIR ( Equyment Identity Regiter). EIR lưu giữ tất cả
các dữ liệu liên quan đến trạm di động MS. EIR được nối đến MSC thông
qua đường báo hiệu để kiểm tra sự được phép của thiết bị. Một thiết bị
không được phép sẽ bi cấm.
 Các mạng ngoài: Mạng thông tin này bao gồm các mạng điện thoại
chuyển mạch công cộng PSTN(Public Switched Telephone Network),

mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN(Intergated Serviece Digital Network)
mạng di động công cộng mặt đất PLMN(public Land Mobile Network) và
mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói PSPDN(Packet Switched Public
Data Network).
2. Phương pháp đa truy nhập TDMA
2.1. Nguyên lý
Như là hàm vị trí thời gian của các năng lượng sóng mang. Máy thu lần
lượt các sóng mang cùng tần số theo thời gian và phân tách chúng bằng cách mở
cổng lần lượt theo thời gian thậm chí cả khi các sóng mang này chiếm cùng một
băng tần số.

Hình 2: Nguyên lý đa truy nhập phân chia theo thời gian
Các máy phát đầu cuối vô tuyến phát không liên tục trong thời gian 

. Sự truyền
dẫn này được gọi là cụm.
Sự phát đi một cụm được đưa vào trong một cấu trúc thời gian dài hơn được gọi là
chu kỳ khung, tất cả các máy đầu cuối vô tuyến phải theo cấu trúc này.
GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 10

Mỗi sóng mang thể hiện một cụm sẽ được chiếm toàn bộ độ rộng của kênh vô
tuyến được mang bởi tần số sóng mang fi.

Hình 3: Nguyên lý TDMA
Kí hiệu :
TSi: Khe thời gian dành cho người sử dụng i.

TB: Thời gian của một cụm.
TF: Thời gian của một khung.
2.2. Các phương pháp TDMA
 TDMA/FDD (FDD: Frequency Division Duplexing) : sử dụng cặp tần số
song công cho TDMA được gọi là đa truy nhập phân chia theo thời gian với
ghép song công theo tần số
 Đường lên (từ máy đầu cuối đến trạm gốc) bao gồm các tín hiệu đa truy
nhập theo thời gian (TDMA) được phát đi từ các máy đầu cuối đến trạm
gốc.
 Đường xuống (từ trạm gốc đến máy đầu cuối) là tín hiệu ghép kênh theo
thời gian (TDM: Time Division Multiplexing) được phát đi từ trạm gốc
cho các máy đầu cuối.
GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 11


Hình 4: Phương pháp TDMA/FDD
 TDMA/TDD (TDD: Time Division Multiplexing) : được sử dụng để phân bổ
tần số thông minh hơn .
 Cả hai đường lên và đường xuống đều sử dụng chung một tần số, tuy
nhiên để phân chia đường phát và đường thu các khe thời gian phát và
thu được phát đi ở các khoảng thời gian khác nhau.

GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020

Thân Văn Quang - 20082082 Page 12

Hình 5: TDMA/TDD
2.3. Quá trình tạo cụm
Máy phát của trạm gốc nhận thông tin ở dạng luồng cơ số hai liên tục có
tốc độ bit 

từ giao tiếp người sử dụng. Thông tin này phải được lưu giữ ở các
bộ nhớ đệm và được ghép thêm thông tin điều khiển bổ sung để tạo thành một
cụm bao gồm thông tin người sử dụng và thông tin điều khiển bổ sung.

Hình 6: Quá trình tạo cụm ở một hệ thống vô tuyến TDMA
Sau đó cụm được đặt vào khe thời gian 

tương ứng ở bộ ghép khung TDMA.
Giữa các cụm có thể có các khoảng trống để tránh việc chồng lấn các cụm lên
nhau khi đồng bộ không được tốt. Đầu ra của bộ ghép khung TDMA ta được
luồng ghép có tốc độ điều chế R đưa đến bộ điều chế.Tốc độ điều chế R điều chế
cho sóng mang được xác định như sau:
R=

(

/

) [bps]
Trong đó : 

là thời gian của cụm.



là thời gian của một khung
Giá trị R lớn khi thời gian của cụm nhỏ và vì thế thời gian chiếm (

/

)
cho một kênh để truyền dẫn thấp.Chẳng hạn nếu 

=10 kbit/s và (

/

)=10, điều
chế xảy ra ở tốc độ 100 kbit/s. Lưu ý rằng R là tổng dung lượng của mạng đo bằng
bps. Từ khảo sát ở trên có thể thấy rằng vì sao dạng truy nhập này luôn luôn liên
GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 13

quan đến truyền dẫn số: nó dễ dàng lưu trữ các bit trong thời gian một khung và
nhanh chóng giải phóng bộ nhớ này trong khoảng thời gian một cụm. Không dễ
dàng thực hiện dạng xử lý này cho các thông tin tương tự.
Mỗi cụm ngoài thông tin lưu lượng còn chứa thông tin bổ sung như:
 Đầu đề chứa:
a. Thông tin để khôi phục sóng mang (CR: Carier Recovery) và để
đồng bộ đồng hồ bit của máy thu (BTR: Bit Timing Recovery).
b. Từ duy nhất (UW: Unique Word) cho phép máy thu xác định khởi

đầu của một cụm.UW cũng cho phép giải quyết được sự không rõ
ràng về pha (khi cần thiết) trong trường hợp giải điều chế nhất
quán.Khi biết được khởi đầu của cụm,tốc độ bit và xảy ra sự không
rõ ràng pha máy thu có thể xác định được các bit đi sau từ duy nhất.
c. Nhận dạng kênh (CI: Channel Identifier)
d. Các thông tin nói trên có thể được đặt riêng rẽ và tập trung ở đầu
cụm hay có thể kết hợp với nhau hay phân bố ở nhiều chỗ trong một
số khung (trường hợp các từ đồng bộ khung phân bố).
 Báo hiệu và điều khiển
 Kiểm tra đường truyền
Trong một số hệ thống các thông tin bổ sung trên có thể được đặt ở các kênh dành
riêng.
2.4. Thu cụm
Phần xử lý khung TDMA sẽ điều khiển việc mở cổng cho cụm cần thu
trong khe thời gian TS3 dành cho máy đầu cuối này.
Máy thu xác định khởi đầu của mỗi cụm (hoặc mỗi khung) bằng cách phát hiện từ
duy nhất,sau đó nó lấy ra lưu lượng dành cho mình từ khung TDMA.(Lưu ý rằng ở
một số hệ thống nhờ đồng bộ chung cho mạng nên máy thu có thể xác định ngay
được khe thời gian dành cho nó mà không cần từ duy nhất).Lưu lượng này được
thu nhận không liên tục với tốc độ bit là R. Để khôi phục lại tốc độ bit ban đầu 


ở dạng một luồng số liên tục,thông tin được lưu giữ ở bộ đệm trong khoảng thời
gian của khung đang xét và được đọc ra từ bộ nhớ đệm này ở tốc độ 

trong
khoảng thời gian của khung sau.
Điều quan trọng để xác định được nội dung của cụm nói trên là trạm thu phải có
khả năng phát hiện được từ duy nhất ở khởi đầu của mỗi cụm (hoặc mỗi khung).
GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 14

Bộ phát hiện từ duy nhất xác định mối tương quan giữa các chuỗi bit ở đầu ra của
bộ phát hiện bit của máy thu,chuỗi này có cùng độ dài như từ duy nhất và là mẫu
của từ duy nhất được lưu giữ ở bộ nhớ của bộ tương quan.Chỉ có các chuỗi thu tạo
ra các đỉnh tương quan lớn hơn một ngưỡng thì được giữ lại như là các từ duy
nhất.

Hình 7: Quá trình xử lý ở máy thu của máy vô tuyến đầu cuối 3.
2.5. Đồng bộ
 Với TDMA vấn đề đồng bộ rất quan trọng.
 Đồng bộ cho phép xác định vị trí của cụm cần lấy ra ở máy thu hay cần
phát đi ở máy phát tương ứng. Nếu các máy đầu cuối là máy di động thì
đồng bộ còn phải xét đến cả vị trí máy này so với trạm gốc.
 Về vấn đề đồng bộ chúng ta sẽ xét ở các hệ thống đa truy nhập vô tuyến
cụ thể.
2.6. Ưu nhược điểm của TDMA so với FDMA
 Ưu điểm :
 So với FDMA,TDMA cho phép tiết kiệm tần số và thiết bị thu phát hơn.
 Tuy nhiên ở nhiều hệ thống nếu chỉ sử dụng một cặp tần số thì không đủ
đảm bảo dung lượng của mạng.Vì thế TDMA thường được sử dụng kết
hợp với FDMA cho các mạng đòi hỏi dung lượng cao.
 Nhược điểm :
 TDMA đòi hỏi đồng bộ tốt .
 Thiết bị phức tạp hơn khi cần dung lượng truyền dẫn cao.
 Ngoài ra do đòi hỏi xử lý số phức tạp nên xảy ra hiện tượng hồi âm.

GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 15

3. Phương pháp đa truy nhập CDMA
3.1. Khái niệm
CDMA (viết đầy đủ là Code Division Multiple Access) nghĩa là đa truy
nhập (đa người dùng) phân chia theo mã. Khác với GSM phân phối tần số thành
những kênh nhỏ, rồi chia sẻ thời gian các kênh ấy cho người sử dụng. Trong khi
đó thuê bao của mạng di động CDMA chia sẻ cùng một giải tần chung. Mọi khách
hàng có thể nói đồng thời và tín hiệu được phát đi trên cùng một giải tần. Các
kênh thuê bao được tách biệt bằng cách sử dụng mã ngẫu nhiên. Các tín hiệu của
nhiều thuê bao khác nhau sẽ được mã hoá bằng các mã ngẫu nhiên khác nhau, sau
đó được trộn lẫn và phát đi trên cùng một giải tần chung và chỉ được phục hồi duy
nhất ở thiết bị thuê bao (máy điện thoại di động) với mã ngẫu nhiên tương ứng. Áp
dụng lý thuyết truyền thông trải phổ, CDMA đưa ra hàng loạt các ưu điểm mà
nhiều công nghệ khác chưa thể đạt được.
3.2. Ưu điểm, nhược điểm
a. Ưu điểm
Hệ thống thông tin di động CDMA là hệ thống thông tin sử dụng kỹ thuật
trải phổ. Trong hệ thống, toàn bộ băng tần được sử dụng chúng cho mọi trạm di
động. Các ưu điểm nổi bật của hệ thống này là: Hiệu quả sử dụng tần số, hoạt
động tốt trong môi trường có nhiễu mạnh, khả năng chống pha đinh đa đường,
chuyển vùng mềm, khả năng đảm bảo thông tin.
 Hiệu quả sử dụng tần số: Trong hệ thống thông tin sử dụng kỹ thuật trải
phổ đa truy nhập phân chia theo mã CDMA thì cho phép mọi trạm di động
sử dụng chung toàn bộ phổ tần số. Tín hiệu được điều chế sóng mạng và
trải phổ tại phía phát đồng thời giải điều chế sóng mang và giải trải phổ tại

phía thu. Trong hệ thống thì mỗi trạm di động chỉ khác nhau mã trải phổ.
Theo nguyên lý đó, hệ số tái sử dụng tần số trong hệ thống CDMA thì luôn
đạt giá trị cao nhất là 1. Toàn bộ phổ tần số được sử dụng cho mọi tế bào và
mọi trạm di động. Đây là một trong những ưu điểm lớn của hệ thống thông
tin di động tế bào số CDMA so với hệ thống khác.
 Khả năng chống nhiễu của hệ thống CDMA: Khả năng chống nhiễu của
hệ thống CDMA là rất tốt. Đối với nhiễu đường truyền băng hẹp thì khi thu
trải phổ chúng không ảnh hưởng lớn tới chất lượng thông tin. Bởi vì công
suất nhiễu băng hẹp đã bị trải phổ đo đó phổ thu được là rất nhỏ so với phổ
tín hiệu mong muốn cho nên ta coi như không đáng kể. Đối với hệ thống là
băng rộng thì mức độ ảnh hưởng của nhiễu lên hệ thống tuỳ thuộc vào từng
GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 16

loại nhiễu băng rộng khác nhau. Nhưng các nguồn nhiễu tác động đến
thông tin của hệ thống thường có phổ thấp hơn nhiều so với tín hiệu mong
muốn. Do đó sự ảnh hưởng của nó trong hệ thống cũng không đáng kể. Để
tăng hiệu quả hoạt động, tăng dung lượng và chất lượng của hệ thống, giảm
tối thiểu nhiễu cho các tế bào khác nhau ở hai ô lân cận nhau như :sử dụng
anten định hướng, giám sát chu kỳ hoạt động tích cực của tín hiệu thoại,
điều khiển công suất.
 Khả năng chống pha đinh đa đường: Fading đa đường do các ảnh hưởng
của kênh truyền có thể gây ra các tổn thất rất lớn đến chế độ của tín hiệu có
ích. Để chống lại fading đa đường ta có thể sử dụng các mã sửa sai hay bộ
thu đa đường thích ứng Rate khi đó tín hiệu sẽ được bù đắp do tổn thất
fading đa đường.
+ Mã sửa sai gồm: Mã tích chập: được sử dụng rất hiệu quả trong việc

chống lại các lỗi kênh truyền ngẫu nhiên bởi khi mã hoá các bít dữ liệu
được tráo trật tự truyền. Mã Reed – Solomon: là một bộ mã hoá khối truyền
khối tuyến tính. Có thể sử dụng kết hợp hai loại mã này để tăng hiệu quả
chống nhiễu.
+ Bộ thu đa đường thích ứng Rake: để thu phân tập tín hiệu nhiễu đường
(đã trình bày ở phần trên).
 Khả năng bảo mật thông tin: Trong hệ thống thông tin CDMA sử dụng kỹ
thuật trải phổ nhờ mã trải phổ cho nên trên đường truyền dẫn thì phổ tín
hiệu thường chìm trong nhiễu. Có nghĩa là phổ của thông tin hữu ích nằm
trong phổ của nhiễu. Do đó, những trạm di động khác khi không có mã trải
phổ hợp lý thi không có khả năng nhận biết và thu được thông tin hưu ích
đó. Nhờ đó mà CDMA có khả năng bảo mật thông tin, chống nghe trộm và
chống truy nhập trái phép tốt.
 Chuyển vùng trong hệ thống thông tin CDMA: rất linh hoạt thực hiện cả
hai quá trình chuyển vùng cứng và chuyển vùng mềm khi nã du chuyển qua
bờ tế bào hay sector mà vẫn đảm bảo chất lượng thông tin không xảy ra
gián đoạn hay mất thông tin đó là một ưu điểm nổi bật của kỹ thuật CDMA.
b. Nhược điểm:
 Hiệu ứng xa là hiệu ứng mà tín hiệu thu được: của máy di động phía xa
của trạm gốc bị tín hiệu thu được của máy di động ở gần trạm gốc có công
suất lớn chèn Ðp cho nên ảnh hưởng tới thông tin đối với thông tin di động
ở xa. Để khắc phục nhược điểm này người ta sử dụng phương pháp điều
GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 17

khiển công suất sao cho tín hiệu thu được tại trạm gốc của tất cả các trạm di
động trong vùng phuc vụ là như nhau. Quá trình này đồng thời tiết kiệm

được nguồn pin cho máy di động, làm tăng thời gian đàm thoại của máy di
động.
 Hiệu ứng tự nhiễn gây bởi dãy mã không trực giao. Tuy nhiên không có
dãy mã nào là hoàn toàn trực giao cả. Các thành phần không trực giao trong
tín hiệu của những người sử dụng khác nhau sẽ xuất hiện như là nhiễu trong
tín hiệu đều mong muốn.
3.3. Nguyên lý và kỹ thuật trải phổ
3.3.1. Nguyên lý chung
a. Khái niệm về kĩ thuật trải phổ
Kỹ thuật trái phổ được sử dụng lần đầu tiên trong các hệ thống thông tin
trong quân đội Mỹ vào những năm 1940, nhằm che dấu những thông tin và nhiễu
cố ý. Gần đây kỹ thuật trải phổ đã được ứng dụng trong lĩnh vực dân sự trong hệ
thống thông tin viễn thông vô tuyến. Ý tưởng của kỹ thuật trải phổ trong các hệ
thống thông tin di động là dựa vào định lý Shannon. Định lí này được phát biểu
như sau : Với một kênh thông tin có tạp âm trắng cộng tính (AWGN) thì tương
quan giữa dung lượng, cộng suất và độ rộng dải tần cho bởi công thức sau:
C = B.log(1+S/N) (1)
Trong đó:
C là dung lượng của kênh truyền.
B là độ rộng dải tần của tín hiệu.
S/N là tỷ số công suất tín hiệu trên công suất nhiễu.
Như vậy với cùng một dung lượng C ta có thể truyền tín hiệu qua kênh với
tỉ số tín hiệu trên tạp âm rất thấp nếu tín hiệu đó có phổ rất rộng. Điểm này có thể
thực hiện được nhờ kỹ thuật trải phổ tín hiệu cần truyền về phía phát và nén phổ
thu được ở phía thu. Hệ thống thông tin dùng kỹ thuật trải phổ cho phép làm việc
tốt ở các điều kiện truyền thông tin trong môi trường có nhiễu mạnh , thậm chí có
thể che giấu được tín hiêu chìm trong nền nhiễu. Nhờ đó không những tín hiệu
được truyền chính xác mà còn làm đối phương rất khó có thể nhận ra được tin tức
mình đang truyền đi . Hơn nữa, nhờ việc sử dung các mã trải phổ ( mã giả ngẫu
nhiên ) trong các kỹ thuật trải phổ nên đối phương không thể giải mã được thông

tin. Hệ thống thông tin trải phổ là hệ thông thông tin có băng tần phát lớn hơn rất
GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 18

nhiêu so với băng tần tín hiệu gốc. Băng tần phát của hệ thống được trải phổ độc
lập với tín hiệu . Tuy vậy, không phải hệ thống thông tin nào có dải rộng đều là hệ
thông thông tin trải phổ. Một hệ thống thông tin được gọi là trải phổ nếu thoả mãn
ba yếu tố sau:
 Tín hiệu sau khi trải phổ có độ rộng băng tần lớn hơn gấp nhiều lần so với
tín hiệu gốc của nó.
 Sự trải phộ thường được thực hiện bởi tín hiệu trải phổ gọi là mã trải phổ.
Mã trải phổ nay thường độc lập với tín hiệu mà nó có tốc độ lớn hơn nhiều
với tốc độ dữ liệu.
 Tại phía thu, giải trải phổ được thực hiện bởi sự tương quan với tín hiệu thu
với bản sao các mã trải phổ đã được sử dụng phía phát.
Chú ý : Một hệ thống thông tin sử dụng các kỹ thuật điều chế và giải điều
chế truyền thông như điều pha, điều tần, điều chế xung mã … Tuy có độ rộng
băng truyền dẫn lớn hơn độ rộng băng truyền của tín hiệu dữ liêu nhưng không
phải là hệ thống trải phổ vì lý do là trong các hệ thống thông thin không thoả mãn
yếu tố 2 và yếu tố 3 của định nghĩa hệ thống thông tin trải phổ.
Mô hình khái quát của hệ thống thông tin trải phổ được biểu diễn trong
hình sau:

Hình 8 : Mô hình khái quát hệ thống thông tin trải phổ
Những thành tựu trong thông tin và truyền thông được đưa trên nền tảng ý
tưởng phát càng nhiều thông tin trên một băng tần hẹp càng tốt. Các hệ thống
thông tin này đươc gọi là hệ thống thông tin băng hẹp (Sn). Trong các hệ thống

thông tin trải phổ hình 8), hoạt động của máy thu và máy phát đươc chia làm 2
bước :
GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 19


GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 20

 Tại máy phát:
+ Bước 1: Chúng ta thể xem như là điều chế cấp 1, khi đó tín hiệu nhị phân b(t)
đầu vào được chuyển vào tín hiệu băng hẹp Sn.
+ Bước 2: chúng ta coi như điều chế cấp 2 là nơi áp dụng kỹ thuật trải phổ kí
hiệu (). Kết quả của điều chế này là mở rộng phổ của băng tần tín hiệu thành
băng tần rộng. Sau khi được trải phổ bằng mã trải phổ thì thu đươc tín hiệu đầu
ra phía phát là Sn.
 Tại phía thu:
+ Bước 1: Là quá trình được nén phổ ký hiệu là (). Thực chất là quá trình nén
phổ là sự tương quan của tín hiệu thu được So với bản sao mã trải phổ được
đồng bộ. Sau khi trải phổ tín hiệu băng rộng Sw được tín hiệu dạng gốc Sn của
tín hiệu băng hẹp .
+ Bước 2: Tín hiệu băng hẹp sau khi qua giải điều chế, tín hiệu băng hẹp được
khôi phục trở lại dang dữ liệu ban đầu b(t). tín hiệu trải phổ áp dụng rất hiệu
quả trong hệ thống thông tin dải rộng do có các ưu điểm lớn: chống nhiễu cải

thiện chất lượng thông tin. Tăng dung lượng, bảo mật.
b. Phân loại kỹ thuật trải phổ.
Để nâng cao chất lượng của hệ thống thông tin dựa vào tỷ số tín hiệu trên
tạp âm (S/N) đối với hệ thống tương tự và tỷ số lỗi bít( BER) đối với hệ thống
thông tin số, chúng ta có thể thực hiện được thông qua kỹ thuật trải phổ. Do các
đặc điểm riêng biệt mà người ta có phổ rộng
W(Hz) và thời gian tồn tại T thì ta có số phân lượng phổ là 2WT.để tăng số
phân lượng phổ ta có thể tăng W hoặc tăng thời gian T nhờ kỹ thuật nhảy thời
gian(Time hopping).
Căn cứ vào cấu trúc và phương pháp điều chế người ta phân ra các loại sau:
+Trải phổ trực tiếp(DS-Direct Sequense): Đây là phương pháp đơn giản nhất
trong kỹ thuật trải phổ và được sử dụng rộng rãi trong hệ thống thông tin di
động, vệ tinh, rada, Tín hiệu bị trải phổ rộng ra nhờ cộng modul 2 của tín hiệu
gốc với mã trải phổ PN.
+Trải phổ tần số ( FH – Frenquency Hopping) : thực chất là sự dịch chuyển tần
GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 21

số được chọn theo mã. thành phần cơ bản của hệ thống là tạo bộ mã PN và bộ
tổng hợp tần số.
+Trải phổ nhảy thời gian (TH- Time Hopping): nguyên lý là bản tin dữ liệu có
tốc độ dòng số Rb được phân bố khoảng thời gian truyền dẫn dài hơn thời gian
cần thiết sử dụng truyền bản tin đó bằng các hệ thống thông thường. Trong
khoảng thời gian này dòng số liệu được gửi đi theo từng loại phù hợp với sự
điều khiển của mã PN. Ngoài ba loại trên còn có các kỹ thuật trải phổ khác là
sự kết hợp giữa chóng như: DS/FH, FH/ TH. DS/FH/TH…
3.3.2. Kỹ thuật trải phổ trực tiếp DS/SS

3.3.2.1. Nguyên tắc triệt nhiễu trong hệ thống thông tin trải phổ trực tiếp.
Tại bộ điều chế tín hiệu cần phát đi sau điều chế là S(t). Tín hiệu này có tốc
độ là R(pbs). Tốc độ trải phổ PN (C(t))có tốc độ lớn hơn nhiều tốc độ giữ liệu cần
truyền đi. Giả sử bề rộng phổ của tín hiệu dữ liệu S(t) là X(w) và bề rộng của tín
hiệu trải phổ là G(w). Tín hiệu nhân đại số của tín hiệu dữ liệu và trải phổ biến đổi
thao thời gian S (t).C(t) tương đương với việc nhân chập độ rông phổ tần số của
hai phổ tần số tín hiệu dữ liệu và mã phổ là X(w) và G(w):
S (t).C(t) X(w). G(w) (2)
Nếu tín hiệu dữ liệu là tín hiệu dữ liệu băng hẹp so với mã trải phổ thì phổ của tín
hiệu dữ liệu là nhỏ so với phổ cuả mã trải phổ.Do đó phổ của tín hiệu tích
S(t).C(t) có độ rộng phổ gần nh độ rộng mã trải phổ. Tại bộ điều chế,tín hiệu nhận
được nhân với bản sao mã rải phổ (mã trải phổ tại máy thu).Giả sủ nhận tín hiệu
là lý tưởng và tín hiệu truyền tới máy thu không có nhiễu. Phổ tín hiệu nén lại.
Nừu có bất kỳ một tín hiệu không mong muốn nào ( nhiễu băng hẹp) thì tại máy
thu do nhân vơí mã trải phổ đã được đồng bộ với máy phát thi phổ của nhiễu sẽ
được trải rộng ra giống như trải phổ tín hiệu dữ liệu phát. Như vậy tín hiệu thu
mong muốn được nén phổ lại sau đó được loc để thu tín hiệu cần thiết. Trong đó
phổ của tín hiệu không mong muốn bị trải rộng phổ ra. Hay nói cách khác mật độ
phổ công suất tín hiệu sau khi nén được tăng lên còn mật độ phổ công suất của các
tín hiệu không mong muốn bị làm giảm đi.
GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 22


Hình 9: Sơ đồ tổng quan
Như vậy, qua quá trình nén phổ nếu so sánh tỉ số tín hiệu trên tạp âm ở đầu vào
máy thu và sau bộ nén phổ ta thấy tỉ số tín hiêụ trên tạp âm (S/N) ở đầu ra tăng lên

rõ rệt. Tóm lại bản chất và khả năng triệt nhiễu của hệ thống trải phổ có thể trình
bày nắn gọn lại như được ,minh hoạ ở hình (10).

Hình 10: Trải phổ nén trong hệ thống trải phổ DS
Tại máy phát việc nhân tín hiệu dữ liệu với mã trải phổ chính và việc trải phổ cuả
tín hiệu dữ liệu trên nền phổ của mã trải phổ (mã trải phổ có độ rộng rất lớn so với
tín hiệu dữ liệu). Tại máy thu tín hiệu thu đựo nén phổ nhờ việc nhân tín hiệu thu
được với bản sao mã trải phổ phía thu đã được đồng bộ.Sau khi nhân với bản sao
mã trải phổ đó thì phổ tín hiậu đã được nén lại. Sau đó nhờ quá trình lọc mà tín
GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 23

hiệu mong muốn được tách ra. Như vậy, tín hiệu mong muốn được phục hồi sau
khi nhân với mã trải phổ lần thứ hai tại máy thu.Trong khi đó các tín hiệu không
maong muốn khác (nhiễu) chỉ được nhân với mã trải phổ có một lần nên phổ bị
trải rộng ra. Do đó, mật độ công suất bị giảm sút. Chính vì vậy, hệ thống thông tin
dùng kỹ thuật trải phổ thì hoạt động tốt hơn trong môi trường có nhiễu mạng.
3.3.2.2. Kỹ thuật trải phổ trực tiếp kiểu BPSK (DS-BPSK)
Dạng cơ bản nhất trong hệ thống thông tin trải phổ trực tiếp là giải thuật
điều chế trải phổ dịch pha nhị phân (DS - BPSK). Thường gọi tắt là kỹ thuật trải
phổ BSPK. Kỹ thuật trải phổ có sơ đồ sau:

Hình 11: Sơ đồ trải phổ trực tiếp BPSK(DS - BPSK)
Tín hiệu đầu ra S
m
(t) tại phía đầu ra của bộ điều chế pha thì có công suất là p, tần
số góc của tín hiệu là w

0
được điều chế pha bởi tín hiệu đầu vào m(t) có dịch pha
là . Tín hiệu S
m
(t) có độ rộng băng thông truyền dẫn tối thiểu là R/n với r là
tốc độ của bít dữ liệu m(t), n là số bít thông tin trong một ký hiệu.
(3)
Tín hiệu S
m
(t) ở phía đầu ra của bộ điều chế pha tiếp tục được trải phổ bằng việc
nhân:
)(t
m

 
)()(cos2)(
0
ttptS
mm


GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 24

(4)
Với mã trải phổ PN(C(t))thì thu được tín hiệu băng rộng S
t

(t). Tín hiệu S
t
(t). có độ
rộng băng tần rất lớn so với độ rộng băng tần của tín hiệu S
m
(t).
Tín hiệu S
t
(t) được mang ra phát và được truyền theo kênh truyền tới máy thu.
Trên kênh truyền, tín hiệu băng thông tín hiệu s
t
(t) không những bị làm trễ mà còn
được cộng thêm nhiễu của tín hiệu không mong muốn. Nừu máy thu,tín hiệu thu
được là r(t) có mang một độ trễ và nhiễu nhất định. Máy thu nhận được tín hiệu
sau một khoảng thời gian trễ T
d
và cộng thêm một lượng nhiễu. Giải phổ tín hiệu
thu được r(t) đươc thực hiện cũng nhờ mã trải phổ PN. Mã trải phổ tại phía thu
được đồng bộ với phía phát. Tín hiệu thu r(t) được nhân với mã phổ PN: C( t –
T
d
). Trong đó T
d
là thời gian truyền dẫn do máy thu đánh giá.
Tín hiệu sau khi trải phổ sẽ là X(t):
(5)
Trong đó là pha ngẫu nhiên gây ra bởi tạp âm và nhiễu. Khi máy thu được đồng
bộ với máy phát thì T
d
= T’

d
, và C(t) là các bít nhị phân ±1 thì:
= =1
Khi đó biểu thức (5) trở thành:
(6)
Do đó, tại đầu ra của bộ điều chế, tín hiệu S
m
(t) được khồi phục sau khi tín hiệu
tổng quát một góc pha ngẫu nhiên . Sau khi tín hiệu S
m
(t) giải điều chế PSK kết
hợp tuyến tính và chọn lọc tín hiệu thu sẽ được tín hiệu m(t)là tín hiệu nhị phân ±1
thì sẽ nhận giá trị là 0 và nên S
m
(t) và S
t
(t) sẽ trở thành:

S
t
(t) =
Trong tín hiệu BPSK được sử dụng cho tất cả điều chế trải phổ và điều chế dữ liệu
trong hình 12a, 12b,12c, 12d là dạng sóng dữ liệu, mã trải phổ S
m
(t), S
t
(t). Hình
 
)()(cos).(.2).()(
0

tttCpCtStS
mtmt


 
 

 TdttdptX
m0
cos).T' -Td).C(t - t C(2)(

)T' -Td).C(t - t C( d
)T -Td).C(t - t C( d
 
 

 TdttptX
m0
cos.2)(

)(t
m


ttmm
0
cos)(.2p (t)S


ttmtcp

0
cos)().(.2

GVHD: PGS.TS Nguyễn Linh Giang

Nguyễn Khánh Hưng - 20081279
Nguyễn Văn Hòa - 20081020
Thân Văn Quang - 20082082 Page 25

12e, 12f minh hoạ tín hiệu trễ truyền dẫn T
d
= 0. Nưng mã trải phổ thu (hình 12e)
không đồng pha với mã trải phổ phát nên tín hiệu sau khi trải phổ (hình 12f) thì ta
không khôi phục lại tín hiệu. Hình (12g) minh hoạ tín hiệu trễ truyền dẫn T
d
= 0 và
mã trải phổ thu được đồng bộ với tín hiệu trải phổ phát nên tín hiệu trải phổ hình
(12g) phục hồi được tín hiệu S
m
(t).

Hình 12: Các dạng sóng trong trải phổ DS- BPSK
Hình 12a: Dữ liệu đầu vào.
Hình 12b: Mã trải phỗ.
Hình 12c: Sóng mang điều chế BPSK S
m
(t).
Hình 12d: Tín hiệu trải phổ S
t
(t), Tín hiệu thu r(t) khi T = 0

Hình 12e: Trường hợp mã trải phổ thu lệnh đồng bộ T
c
/2 C(t-T/2)
Hình 12f: Tín hiệu thu không giải trải phổ do lệnh đồng bộ
Hình 12g: Tín hiệu S
m
(t)= C(t).S(t) được trải phổ với C(t) đồng bộ.
Chú ý: Tại hình (11) trong sơ đồ khối của hệ thống thông tin trải phổ BPSK thì
trình tự trong việc nhân với mã trải phổ PN trước hay sau nhân với quá trình nhân
với tín hiêu sóng mang là không ảnh hưởng gì. Vì trong sơ đồ trải phổ BPSK là