tối ưu các thông số tách sóng thuê bao trong mc-cdma

CHƯƠNG 1: KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN
1.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Các phương tiện thông tin nói chung được chia thành hai phương
pháp thông tin cơ bản, đó là thông tin vô tuyến và thông tin hữu
tuyến.
Trong mạng thông tin vô tuyến ngoài nguồn tin và nhận tin thì
kênh truyền là một trong ba khâu quan trọng nhất, và có cấu trúc
tương đối phức tạp. Nó là môi trường để truyền thông tin từ máy
phát đến máy thu. Vì thế chương này tìm hiểu các thông tin về kênh
truyền.
1.2 NIỆM VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN
1.3 KÊNH VÔ TUYẾN
1.3.1 Giới thiệu
Chất lượng của các hệ thống thông tin phụ thuộc nhiều vào kênh
truyền, nơi mà tín hiệu được truyền từ máy phát đến máy thu. Không
giống như kênh truyền hữu tuyến là ổn định và có thể dự đoán được,
kênh truyền vô tuyến là hoàn toàn ngẫu nhiên và không hề dễ dàng
trong việc phân tích. Tín hiệu được phát đi, qua kênh truyền vô
tuyến, bị cản trở bởi các toà nhà, núi non, cây cối …, bị phản xạ, tán
xạ, nhiễu xạ…, các hiện tượng này được gọi chung là fading. Và kết
quả là ở máy thu, ta thu được rất nhiều phiên bản khác nhau của tín
hiệu phát. Điều này ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống thông tin
vô tuyến.
Trang : 1
Nguồn tin Kênh tin Nhận tin
Hình 1.1: Sơ đồ khối chức năng hệ thống truyền
tin
Hiện tượng fading trong một hệ thống thông tin có thể
được phân thành hai loại:
Fading tầm rộng (large-scale fading) và fading tầm hẹp
(small-scale fading).

Có ba cơ chế chính ảnh hưởng đến sự lan truyền của tín hiệu
trong hệ thống di động:
• Phản xạ xẩy ra khí sóng điện từ va chạm vào một mặt
bằng phẳng với kích thước rất lớn so với bước sóng tín
hiệu RF.
• Nhiễu xạ xẩy ra khi đường truyền sóng giữa phía phát và
thu bị cản trở bởi một nhóm vật cản có mật độ cao và kích
thước lớn so với bước sóng.
• Tán xạ xẩy ra khi sóng điện từ va chạm vào một mặt
phẳng lớn, gồ ghề làm cho năng lượng bị trải ra (tán xạ )
hoặc là phản xạ ra tất cả các hướng.
1.3.2 Các hiện tượng ảnh hưởng đến chất lượng kênh truyền
1.3.2.1 Hiện tượng đa đường (Multipath)
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
xẩy 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).
1.3.3.2 Hiệu ứng Doppler
Hiệu ứng Doppler gây ra do sự chuyển động tương đối giữa máy
phát và máy thu như trình bày ở hình 1.4. Bản chất của hiện tượng
Trang : 2
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.
1.3.2.3 Suy hao trên 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 khác phục bằng các phương pháp điều khiển công

suất.
1.3.2.4 Hiệu ứng bóng râm (Shadowing)
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.
1.3.3 Các dạng kênh truyền
• Kênh truyền chọn lọc tần số và kênh truyền không chọn lọc
tần số
• Kênh truyền chọn lọc thời gian và Kênh truyền không chọn
lọc thời gian
1.3.4 Các mô hình kênh cơ bản
Khi nghiên cứu các kênh vô tuyến di động, thường các phân bố
Trang : 3
Vật
phản
xạ
Tuyến 1
v
α
1
Tuyến 2
)(
2
t
τ
)(
1
t
τ
Trạm phát

Hình 1.4: Hàm truyền đạt của kênh
Rayleigh và Rice được sử dụng để mô tả tính chất thống kê thay đổi
theo thời gian của tín hiệu pha đinh phẳng. Sau đây, chúng ta sẽ xét
các phân bố này và đưa ra các đặc tính cơ bản của chúng.
1.3.4.1 Kênh theo phân bố Rayleigh
Có thể coi phân bố pha đinh Rayleigh là phân bố đường bao của
tổng hai tín hiệu phân bố Gauss vuông góc.
1.3.4.2 Phân bố Pha đinh Rice
Khi tín hiệu thu có thành phần ổn định (không bị pha đinh) vượt
trội, đường truyền trực tiếp (LOS), phân bố đường bao pha đinh
phạm vi hẹp có dạng Rice. Trong phân bố Rice, các thành phần đa
đường ngẫu nhiên đến máy thu theo các góc khác nhau và xếp chồng
lên tín hiệu vượt trội này.
Trang : 4
CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT CDMA
2.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Trong bất kỳ hệ thống thông tin vô tuyến nào, dải băng tần
được cho phép sử dụng là luôn bị giới hạn. Vì vậy, việc chia sẻ
kênh truyền để nhiều người có thể sử dụng đồng thời là một nhu
cầu cấp thiết. Kỹ thuật CDMA đã ra đời, dựa trên nguyên lý trải phổ
và được sử dụng rộng rãi cho thông tin vô tuyến trên toàn thế giới.
2.2 NGUỒN GỐC CDMA
Lý thuyết về CDMA đã được xây dựng từ những năm 1980 và
được áp dụng trong thông tin quân sự từ năm 1960 cùng với sự phát
triển của công nghệ bán dẫn và lý thuyết thông tin vào năm 1980
CDMA đã được thương mại hoá từ phương pháp thu GRS và ommi -
Tracs, phương pháp này được đề xuất trong hệ thống tổ ong của Qual
Comm - Mỹ vào năm 1990.
2.3 NGUYÊN LÝ CỦA KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP PHÂN
CHIA THEO MÃ ( CDMA )

Trong hệ thống CDMA, mỗi người dùng được gán cho một
chuỗi mã xác định, và tất cả các người dùng có thể sử dụng chung
khoảng băng tần trong cùng một khoảng thời gian. Do CDMA dựa
trên nguyên lý trải phổ, do đó ở mỗi trạm phát sẽ sử dụng một chuỗi
trải phổ giả ngẫu nhiên tác động vào tín hiệu tin tức. Khi máy thu
nhận được tín hiệu từ nhiều trạm phát khác nhau, nó sẽ lấy tín hiệu
mong muốn bằng cách giải mã tín hiệu bằng chuỗi mã riêng của
chính tín hiệu đó. Ta có được kết quả này là do tính tự tương quan và
tương quan chéo của các chuỗi mã trải phổ.
2.4 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA CDMA
2.4.1 Tính đa dạng của phẩn tập
Trang : 5
Hình 2.5: Phân bố xác suất Rice với các giá trị K khác nhau
Phân tập là 1 hình thức tốt để làm giảm pha đinh : Có 3 loại phân
tập :
• Phân tập theo thời gian
• Phân tập theo tần số - tín hiệu băng rộng 1,25 Mhz
• Phân tập theo khoảng cách
2.4.2 Điều khiển công suất CDMA
Hệ thống CDMA cung cấp chức năng điều khiển công suất
2chiều (Từ BTS đến máy di động và ng¬ợc lại). Mục đích điều khiển
công suất phát của máy di động để cho tín hiệu phát của tất cả các
máy di động trong một vùng phục vụ có thể thu đ¬ợc với độ nhậy
trung bình tại bộ thu của BS. Bộ thu CDMA của BS chuyển tín hiệu
thu từ máy di động t¬ơng ứng thành thông tin số băng hẹp còn tín
hiệu của các máy di động khác chỉ còn là tín hiệu tạp âm của băng
rộng.
2.4.3 Bộ mã - Giải mã thoại và tốc độ số liệu biến đổi
Do sự tách biệt tần số 45 MHz giữa kênh hướng đi và hướng về
vượt quá dải thông liên kết của các kênh nên máy di động được giả

thiết là các giá trị của tổn hao hai đa đường dẫn giống nhau, do
không có khả năng đo suy hao đường dẫn hướng về mặc dù có
1chênh lệch giữa suy hao đa đường trên kênh hướng đi để đo ở máy
di động và suy hao đa đường của kênh hướng về. Ph¬ương pháp đo
này cung cấp giá trị trung bình chính xác cho công suất phát nh¬ng 1
phương pháp phụ được cần tới để tính toán giao thoa Rayleigh chỉ ra
các tính chất khác nhau trên 2 kênh.
2.4.4 Điều khiển công suất mạch vòng kín trên kênh hướng về
của CDMA
Các tín hiệu công suất phát được điều khiển bởi thông tin điều
Trang : 6
khiển phát đi từ trạm gốc. Khi xảy ra sự suy giảm đáng kể trên kênh
hướng đi trong một vùng nhất định và nếu công suất phát không tăng
lên thì chất lượng thoại của các cuộc gọi qua kênh này giảm xuống
d¬ới tiêu chuẩn chất lượng. Để điều khiển công suất trên kênh h¬ớng
đi trạm gốc giảm theo chu kỳ công suất phát ra tới máy di động,
giảm công suất ra như vậy duy trì cho đến khi các máy di động yêu
cầu công suất ra bổ xung nhờ dò thấy tăng tỷ lệ lỗi khung và trạm
gốc tăng công suất phát ra với số gia 0,5 db. Sự tăng giảm công suất
ra đ¬ợc thực hiện một lần cho mỗi khung mỗi tiếng nói tức là cứ
trung bình 12 đến 20 ms chậm hơn tốc độ tăng hay giảm công suất ra
trên kênh hướng vùng động tăng hay giảm công suất ra có thể điều
khiển tới +6,-6 db xung quanh công suất ra trung bình.
2.4.5 Điều khiển công suất trên kênh hướng đi của CDMA
2.4.6 Bảo mật cuộc gọi
Hệ thống CDMA cung cấp chức năng bảo mật cuộc gọi cao và
về cơ bản tạo ra xuyên âm, việc sử dụng máy thu tìn kiếm và sử dụng
bất hợp pháp kênh RF là khó khăn đối với hệ thống tổ ong số CDMA
vì tín hiệu đã được trộn ( Seranbling ). Về cơ bản thì công nghệ
CDMA cung cấp khả năng bảo mật cuộc gọi và các khả năng bảo vệ

khác, tiêu chuẩn đề xuất gồm khả năng xác nhận và bảo mật cuộc gọi
được định rõ trong CIA/TIA/SI-54-B. Có thể mã hoá kênh thoại số
một cách dễ dàng nhờ sử dụng DES hoặc các công nghệ mã tiêu
chuẩn khác.
2.4.7 Chuyển vùng mềm
2.4.8 Dung lượng, dung lượng mềm
2.5 KỸ THUẬT TRẢI PHỔ
2.5.1 Giới thiệu
Trang : 7
Kỹ thuật trải phổ ra đời từ nhu cầu bảo mật thông tin trong quân
sự. Mục đích của kỹ thuật trải phổ là làm cho tín hiệu được phát
giống như tạp âm đối với các máy thu không mong muốn, làm cho
các máy thu này khó khăn trong việc tách và lấy ra được bản tin.
Một hệ thống thông tin được xem là trải phổ khi thỏa 2 điều kiện:
• Băng thông tín hiệu đã trải phổ lớn hơn rất nhiều so với băng
thông tín hiệu thông tin.
• Mã dùng để trải phổ độc lập với tín hiệu thông tin.
• Ưu điểm của kỹ thuật thông tin trải phổ
• Khả năng đa truy cập
• Tính bảo mật thông tin cao
• Bảo vệ chống nhiễu đa đường
2.5.2 Các kỹ thuật trải phổ cơ bản
2.5.2.1 Kỹ thuật trải phổ bằng cách phân tán phổ trực tiếp (DS –
SS: Direct Sequence Spread Spectrum)
Tín hiệu truyền đi được biểu diễn dưới dạng lưỡng cực, sau đó
nhân trực tiếp với chuỗi giả ngẫu nhiên. Ở máy thu, tín hiệu thu được
nhân với chuỗi trải phổ lần nữa để tạo lại tín hiệu tin tức.
2.5.2.2 Kỹ thuật trải phổ bằng phương pháp nhảy tần số ( FH –
SS: Frequency Hopping Spread Spectrum)
Kỹ thuật FH – SS phát triển dựa trên điều chế BFSK. Trong đó,

tần số sóng mang được thay đổi liên tục theo một quy luật giả ngẫu
nhiên (dựa trên chuỗi mã ngẫu nhiên sử dụng), nhờ vậy mà phổ của
tín hiệu FH – SS được trải rộng trên trục tần số.
2.5.2.3 Kỹ thuật trải phổ bằng phương pháp nhảy thời gian (TH
– SS: Time Hopping Spread Spectrum )
Trang : 8
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 tín
hiệu truyền trong toàn bộ khung nhưng tần số cần thiết để truyền
tăng gấp k lần.
2.5.3 Các chuỗi trải phổ cơ bản
2.5.3.1 Chuỗi tín hiệu nhị phân giả ngẫu nhiên
Chuỗi tín hiệu nhị phân giả ngẫu nhiên là chuỗi tín hiệu nhị phân
tuần hoàn nhưng có chu kỳ lặp lại rất lớn, do đó nếu không được biết
trước quy luật của nó, người quan sát khó nhận biết được quy luật.
Ta gọi đó là chuỗi giả ngẫu nhiên (PRBS: Pseudo Random Binary
Sequence). Chuỗi PRBS được tạo ra từ mạch chuỗi gồm ND-
FlipFlop ghép liên tiếp nhau như hình 2.11.
Hình 2.11: Sơ đồ mạch tạo chuỗi giả ngẫu nhiên
2.5.3.2 Chuỗi Hadamarh Walsh
Các hàm Walsh được tạo ra từ các ma trận vuông đặc biệt N×N
Trang : 9
gọi là các ma trận Hadamard. Các ma trận này chứa một hàng toàn
số 0 và các hàng còn lại có số số 1 và số số 0 bằng nhau. Hàm Walsh
được cấu trúc cho độ dài khối N=2j trong đó j là một số nguyên
dương. Các tổ hợp mã ở các hàng của ma trận là các hàm trực
giao được xác định như theo ma trận Hadamard như sau:

[ ]
,0
1
=H
,
10
00
2






=H
,
0110
1100
1010
0000
4













=H






=
NN
NN
N
HH
HH
H
2
Trong đó là đảo cơ số hai của HN
2.6 HIỆU NĂNG CỦA CÁC HỆ THỐNG DS/SS
2.6.1 Ảnh hưởng của tạp âm trắng
2.6.2 Ảnh hưởng của nhiễu giao thoa
2.6.3 Truyền đa tia
2.7 HỆ THỐNG DS – CDMA ( Direct Spread – Code Division
Multiple Access )
Hệ thống DS – CDMA dựa trên kỹ thuật trải phổ bằng cách phân
tán phổ trực tiếp và các lý thuyết cơ bản về kỹ thuật CDMA. Mô
hình đơn giản của một hệ thống trải phổ gồm K người sử dụng chung
một băng tần với cùng một tần số sóng mang fc và điều chế BPSK
CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT OFDM

3.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Trang : 10
OFDM là kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao,
chia toàn bộ băng tần ra thành nhiều sóng mang nhánh mà các sóng
mang này phải trực giao.
3.2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA OFDM
Trong OFDM chuỗi dữ liệu đầu vào nối tiếp có tốc độ cao (R)
được chia thành N chuỗi con song song (từ chuỗi dữ liệu 1 đến chuỗi
dữ liệu N) có tốc độ thấp hơn (R/N). N chuỗi con này được điều chế
bởi N sóng mang phụ trực giao, sau đó các sóng mang này được
cộng với nhau và được phát lên kênh truyền đồng thời, được mô tả
như hình 3.1. Ở phía quá trình thu tin thì ngược lại.
3.3. MÔ HÌNH TRUYỀN DẪN OFDM
3.3.1. Mô tả toán học tín hiệu OFDM
3.3.2 Sơ đồ hệ thống truyền dẫn OFDM
Trang : 11
Dữ
liệu
Tốc độ
R
Dữ liệu 1
Dữ liệu
N
Dữ liệu 2
Dữ liệu
tổng
Bộ điều chế
Bộ
phân
chuyể

n đổi
nối
tiếp /
song
song

∑
Chèn chuỗi bảo vệ
Tin
Tốc độ
R/N
Hình 3.1: Sơ đồ quá trình phát tin
• Máy phát: Chuyển luồng dữ liệu số phát thành pha và biên
độ sóng mang con. Các sóng mang con được lấy mẫu trong
miền tần số, phổ của chúng là các điểm rời rạc. Sau đó sử
dụng biến đổi Fourier rời rạc ngược (IDFT) chuyển phổ của
các sóng mang con mang dữ liệu vào miền thời gian. Tuy
nhiên các hệ thống trong thực tế dùng biến đổi Fourier
ngược nhanh (IFFT) vì nó tính hiệu của nó. Tín hiệu OFDM
trong miền thời gian được trộn nâng tần lên tần số truyền
dẫn vô tuyến.
• Máy thu: Thực hiện hoạt động ngược lại của phía phát.
3.4 CÁC VẤN ĐỀ KỸ THUẬT TRONG OFDM
• Ước lượng tham số kênh.
• Đồng bộ sóng mang
• Giảm tỉ số công suất tương đối cực đại PAPR ( Peak to
Average Power Ratio)
3.5 TÍNH TRỰC GIAO
3.5.1 Ý tưởng
Ý tưởng OFDM là truyền dẫn song song (đồng thời) nhiều băng

con chồng lấn nhau trên cùng một độ rộng băng tần cấp phát của hệ
thống.
3.5.2 Định nghĩa
3.5.3 Minh hoạ
OFDM đạt tính trực giao trong miền tần số bằng cách phân phối
mỗi tín hiệu thông tin riêng biệt vào các sóng mang con khác nhau.
Các tín hiệu OFDM được tạo ra từ tổng của các hàm sin tương ứng
với mỗi sóng mang. Tần số băng tần cơ sở của mỗi sóng mang con
được chọn là một số nguyên lần của tốc độ ký hiệu, kết quả là toàn
Trang : 12
bộ các sóng mang con sẽ có tần số là số nguyên lần của tốc độ ký
hiệu. Do đó các sóng mang con là trực giao với nhau.
Kiến trúc của một tín hiệu OFDM với 4 sóng mang con được
cho ở Hình 3.5
3.6 NHIỄU GIAO THOA KÝ TỰ VÀ NHIỄU GIAO THOA
SÓNG MANG
3.6.1 Khái niệm
Trong môi trường đa đường, ký tự phát đến đầu vào máy thu với
các khoảng thời gian khác nhau thông qua nhiều đường khác nhau.
Sự mở rộng của chu kỳ ký tự gây ra sự chồng lấn giữa ký tự hiện
Trang : 13
thời với ký tự trước đó và kết quả là có nhiễu liên ký tự (ISI). Trong
OFDM, ISI thường đề cập đến nhiễu của một ký tự OFDM với ký tự
trước đó.
3.6.2 Phương pháp chống nhiễu liên ký hiệu
3.7 CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN
TRÊN CƠ SỞ KẾT HỢP MÃ HOÁ GRAY
3.7.1 Các ảnh hưởng
Tạp âm tồn tại trong toàn bộ hệ thống truyền thông. Nguồn tạp
âm chính là tạp âm nhiệt nền, tạp âm điện trong bộ khuếch đại phía

thu. Ngoài ra tạp âm được tạo ra trong nội bộ hệ thống như ISI, ICI
và IMD. Chúng làm giảm SNR và làm giảm hiệu quả phổ tần của hệ
thống. Vì thế cần phải nghiên cứu ảnh hưởng của tạp âm đối với tỷ lệ
lỗi truyền thông và hoà hợp giữa mức tạp âm và hiệu quả phổ tần.
2.7.2 Giải pháp khắc phục
Mã hoá Gray: là một phương pháp mà các điểm IQ cạnh nhau
trong chòm sao sẽ chỉ khác nhau một bit. Mã hoá Gray cho phép tối
ưu tỷ số lỗi bit và giảm xác suất lỗi nhiều bit xuất hiện trong một ký
hiệu đơn. Thường tiến hành mã hoá Gray khi điều chế M-QAM hay
M-PSK
3.8 ƯU ĐIỂM VÀ KHUYẾT ĐIỂM CỦA OFDM
3.8.1 Ưu điểm
• Tăng hiệu quả sử dụng băng thông.
• Bền vững với fading chọn lọc tần số do các ký hiệu có
băng thông hẹp nên mỗi sóng mang phụ chỉ chịu fading
phẳng.
• Chống được nhiễu liên ký hiệu ISI do chu kỳ ký hiệu dài
hơn cùng với việc chèn thêm khoảng bảo vệ cho mỗi ký hiệu
OFDM.
Trang : 14
Hình 3.5: Dạng sóng của một tín hiệu OFDM trong miền
thời gian và tần số, [sim_ofdm_time_domain.m]
• Sự phức tạp của máy phát và máy thu giảm đáng kể nhờ
sử dụng FFT và IFFT.
• Có thể truyền dữ liệu tốc độ cao.
3.8.2 Khuyết điểm
• Nhạy với offset tần số
+ Chỉ cần một sai lệch nhỏ cũng có thể làm mất tính trực
giao của các sóng mang phụ. Vì vậy OFDM rất nhạy với
hiệu ứng dịch tần Dopler.

+ Các sóng mang phụ chỉ thật sự trực giao khi máy phát
và máy thu sử dụng cùng tập tần số. Vì vậy, máy thu phải
ước lượng và hiệu chỉnh offset tần số sóng mang của tín
hiệu thu được.
• Tại máy thu, sẽ rất khó khăn trong việc quyết định vị trí
định thời tối ưu để giảm ảnh hưởng của ICI và ISI.
• Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình PAPR (Peak
to Average Power Ratio) là lớn vì tín hiệu OFDM là tổng
của N thành phần được điều chế bởi các tần số khác nhau.
Khi các thành phần này đồng pha, chúng tạo ra ở ngõ ra một
tín hiệu có biên độ rất lớn. Ngược lại, khi chúng ngược pha,
chúng lại triệt tiêu nhau làm ngõ ra bằng 0. Chính vì vậy,
PAPR trong hệ thống OFDM là rất lớn.
Trang : 15
CHƯƠNG 4 : KỸ THUẬT MC-CDMA
4.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Bên cạnh việc cung cấp các dịch vụ và ứng dụng mới, thành công
của 4G sẽ phụ thuộc nhiều vào sự lựa chọn các khái niệm và sự đổi
mới công nghệ trong kiến trúc, phân phối phổ, sử dụng và khai thác
phổ. Vì vậy các kỹ thuật đa truy nhập mới rất cần thiết để cung cấp
tốc độ dữ liệu cao với sự phân phối dải tần linh hoạt. Năm 1993, ý
tưởng về sự kết hợp giữa CDMA và OFDM dẫn đến việc ra đời của
mô hình đa truy cập mới. Một trong những mô hình hệ thống này là
MC-CDMA (MultiCarrier CDMA).
4.2 NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA MC – CDMA
Trang : 16
Hình 4.1: Nguyên tắc chung của MC-CDMA và MC-DS-CDMA
MC-CDMA dựa vào sự kết hợp chặt chẽ giữa trải phổ chuỗi trực
tiếp và kỹ thuật điều chế đa sóng mang. Luồng dữ liệu trải phổ DS
tốc độ cao có độ lợi xử lý PG (Processing Gain) được điều chế đa

sóng mang theo cách sau: Các chip của các ký hiệu dữ liệu trải phổ
được truyền song song và các ký hiệu này được truyền đồng thời trên
mỗi sóng mang con (Xem hình 4.1).
4.3 HỆ THỐNG MC-CDMA
4.3.1 Máy phát
Trang : 17
Hình 4.3: Sơ đồ khối mô hình hệ thống MC-CDMA
Dữ liệu
vào
Chuyển
đổi S/P
Trải phổ
IDFT
&
OFDM
Chuyển
đổi P/S
Chèn
khoảng
dự phòng
Dữ liệu
ra
Chuyển
đổi P/S
Nén phổ
DFT
&
OFDM
Chuyển
đổi S/P

Khử
khoảng dự
phòng
Kênh
truyền
AWGN
Máy phát MC-CDMA trải tín hiệu băng gốc trong miền tần số
băng một mã trải cho truớc. Ngoài ra, mỗi phần của ký tự tương ứng
với một chip của mã trải được điều chế bằng một sóng mang phụ
khác nhau. Đối với truyền đa sóng mang, chúng ta cần đạt được
fading không chọn lọc tần số trên mỗi sóng mang. ( hình 4.4 )
4.3.2 Máy thu MC–CDMA
Bộ thu là bộ OFDM thêm vào một công việc kết hợp để tách dữ
liệu được phát đối với mỗi người sử dụng mong muốn. (hình 4.5)
Hình 4.4: Máy phát MC–CDMA
Hình 4.5:
Máy thu
MC-
CDMA
4.3.3
Kênh
truyền
Trong
hệ thống MC-CDMA băng rộng kênh truyền fading Rayleigh chọn
tần số biến đổi chậm là kênh truyền điển hình. Kênh truyền của hệ
thống có băng thông rộng được chia thành N kênh băng hẹp mà mỗi
kênh như vậy chỉ chịu tác động của fading phẳng, nghĩa là chỉ có
Trang : 18
một hệ số độ lợi trên mỗi kênh phụ. Vì mỗi kênh truyền phụ có độ
lợi khác nhau nên khi xét đến kênh truyền của hệ thống thì nó là

kênh truyền có tính chọn lọc tần số.
4.3 NHIỄU MAI VÀ NHIỄU ICI
4.4.1 Nhiễu MAI
Là loại nhiễu đa truy nhập do tín hiệu của các thuê bao khác
đang cùng tham gia hoạt động trong hệ thống tác động lên tín hiệu
của thuê bao đang xét. Nhiễu này sinh ra khi thực hiện tương quan
chéo giữa mã trải phổ đang xét và các mã khác thì giá trị này không
triệt tiêu. Có hai phương pháp giảm nhiễu MAI:
• Trải phổ bằng các mã trực giao có tương quan chéo bằng 0.
• Dùng các bộ triệt nhiễu MAI. Các bộ triệt nhiễu rất hiệu quả
cho đường lên.
4.4.2 Nhiễu ICI
Là một trong các loại nhiễu chính của hệ thống MC-CDMA. Khi
các sóng mang phụ không hoàn toàn trực giao thì thành phần tín hiệu
trên kênh con này sẽ gây nhiễu lên thành phần tín hiệu trên kênh con
khác hay xuất hiện nhiễu ICI.
4.5 KỸ THUẬT TÁCH SÓNG ĐƠN THUÊ BAO
4.5.1 Tách sóng kết hợp khôi phục tính trực giao ORC
4.5.2 Tách sóng kết hợp độ lợi bằng nhau EGC
4.5.3 Tách sóng kết hợp tỷ số cực đại MRC
4.5.4 Tách sóng kết hợp sai số trung bình bình phương tối thiểu
MMSEC
4.6 KỸ THUẬT TÁCH SÓNG ĐA THUÊ BAO
Trang : 19
4.6.1 Tách sóng đa thuê bao SIC
Ngược lại với bộ tách sóng SIC, kỹ thuật PIC thực hiện
tách sóng kết hợp triệt nhiễu MAI cho đồng thời tất cả các thuê
bao. Số lần tách sóng-triệt nhiễu trong hệ thống phụ thuộc vào
độ phức tạp cho phép của hệ thống.
4.6.2 Tách sóng đa thuê bao PIC

Một vấn đề cần quan tâm liên quan đến chất lượng hệ thống MC-
CDMA là dịch tần số sóng mang. Bởi nó làm suy giảm biên độ của
tín hiệu mong muốn và làm mất tính trực giao giữa các sóng mang
phụ dẫn đến nhiễu liên sóng mang ICI. Mà ta biết nguyên nhân chính
gây ra dịch tần số là do:
• Trải Doppler do thiết bị di động ở tốc độ cao.
• Sai lệch giữa bộ tạo dao động cho các sóng mang ở phía máy
phát và ở phía máy thu.
• Vì thế ta cần sử dụng kỹ thuật ước lượng độ dịch tần số và
sau đó tìm cách đồng bộ tần số sóng mang, đồng thời kết hợp một số
kỹ thuật khác. Mục đích là tìm cách cải thiện chất lượng hệ thống.
4.8 MÁY THU RAKE
4.8.1 Mở đầu
Thông thường các hệ thống CDMA được thiết kế để có 1 số
đường phân giải trong trễ đa đường ( 10 lần RDS ). Đồng thời trải trễ
được chọn nhỏ hơn độ rộng Tb của 1 bit. Nếu trải trễ được chọn lớn
hơn thời gian của 1 bit thì tốc độ số liệ cao hơn độ rọng băng tần
nhất quán và điều này dẫn đến nhiễu giữa các kí hiệu, tốc độ số liệu
phải được chọn thấp hơn độ rộng băng tầng nhất quán.
Trang : 20
Máy thu Rake cho bởi hinh 4.7 bao gồm tập hợp các bộ
tương quan, mỗi bộ được sử dụng để tách sóng 1 trong số phần
tử đâ đường mạnh nhất. Về bản chất máy thu này là phân tập
trên cơ sở là các phần tử đa đường trong 1 hệ thống CDMA
không tương quan nếu trẽ tương đối lớn hơn thời gian của 1
chíp.
Vì các tín hiệu nhận được ở máy thu bị dịch theo thời gian,
nên trong máy thu trước khi đưa lên các bộ phận tương quan
các tín hiệu thu được.
4.8.2 Máy thu RAKE

Ta xét K = 1người sử dụng kênh. giả thiết rằng độ trải rộng
của trễ đa đường là ∆ giây. Kai này ta có L = [∆ /T
c
] + 1 tín
hiệu đa đường phân giải được ở máy thu. Từng đường trong số
L đường phân giải sẽ có suy hao ngẫu nhiên độc lập với R
ij
và
pha ngẫu nhiên
ij
θ
, trong đó i = 1,2,3,…,L. Giả thiết rằn
phadinh đủ chậm để có thể đánh giá được các thông số R
ij
và
ij
θ
, chẳng hạn bằng cách sử dụng thông tin nhận được từ các
đoạn bít trước.
Trang : 21
c
k
(t)
α
k1
Bộ tương
quan
Bộ tương
quan
Bộ tương

quan
∑
Mạch quyết
định
r (t)
c
k
(t)
c
k
(t)
α
kL
α
k2
Y
k
b
k
Hình 4.7: Máy thu Rake với L nhánh
4.9 ƯU ĐIỂM VÀ KHUYẾT ĐIỂM CỦA MC-CDMA
4.9.1 Ưu điểm
MC – CDMA thừa hưởng tất cả những ưu điểm của CDMA và
OFDM
• Do mỗi sóng mang phụ chỉ chịu ảnh hưởng của fading phẳng
nên hệ thống bền vững với fading chọn lọc tần số và có thể giảm độ
phức tạp của các bộ cân bằng ở máy thu.
• Do chu kỳ ký hiệu dài hơn nên hệ thống chống được nhiễu
liên ký hiệu ISI và hơn nữa là việc giả đồng bộ trở nên dễ dàng hơn.
• Sự phức tạp của máy phát và máy thu giảm đáng kể nhờ sử

dụng thuật toán FFT và IFFT.
4.9.2 Khuyết điểm
• Rất nhạy với offset tần số
Offset tần số xảy ra do hiệu ứng Dopler hay do sự sai lệch
trong việc tạo dao động cho các sóng mang ở máy phát và
máy thu. Nó làm cho các sóng mang mất tính trực giao và do
đó nhiễu liên sóng mang ICI và nhiễu đa truy cập MAI xuất
hiện, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng kênh truyền.
• Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình PAPR lớn.
Trang : 22
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
 Kết luận:
Đồ án trình bày tổng quan về kênh truyền vô tuyến, ưu
điểm của hệ thống MC-CDMA. Từ những ưu điểm của MC-
CDMA đem lại mà ta chọn nó để cải thiện chất lượng kênh
Trang : 23
truyền. Xây dựng chương trình mô phỏng đánh giá, so sánh tỷ
lệ lỗi bit BER của hệ CDMA và MC_CDMA
 Hướng phát triển:
• Xây dựng hệ thống thông tin kết hợp giữa kỹ thuật MC-
CDMA và anten thông minh để cải thiện chất lượng kênh
truyền tốt hơn
• Trong phần mô phỏng thì xây dựng hệ thống hoàn chỉnh
hơn (như có khối mã hoá…), cho nhiều loại nhiễu tác động đến
hệ thống hơn, trong hệ thống DS-CDMA sử dụng thêm máy
thu Rake còn hệ thống MC-CDMA thì sử dụng các kỹ thuật
tách sóng(ORC, EGC, MRC và MMSEC).
Trang : 24