tổng quan về đa truy cập phân chia theo mã và đa sóng mang

Tiểu luận Kỹ thuật trải phổ và CDMA
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG
o0o
Tiểu luận môn học
KỸ THUẬT TRẢI PHỔ VÀ CDMA
Đề tài:
“TỔNG QUAN VỀ ĐA TRUY CẬP PHÂN CHIA THEO MÃ VÀ ĐA
SÓNG MANG”
GVHD : TS - TRẦN THỊ HƯƠNG
HVTH : NGUYỄN HUY ANH - LÊ PHƯỚC CHUNG
LỚP : CAO HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ- K26
NIÊN KHÓA : 2012 - 2014
HVTH: Nguyễn Huy Anh - Lê Phước Chung Trang 1
Tiểu luận Kỹ thuật trải phổ và CDMA
TỔNG QUAN VỀ ĐA TRUY CẬP PHÂN CHIA THEO MÃ VÀ ĐA SÓNG MANG
Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA) là một kỹ thuật ghép kênh trong đó một số
người dùng truy cập đồng thời và bất đồng bộ vào một kênh bằng cách điều chế và lan
truyền các tín hiệu mang thông tin với chuỗi chữ ký hiệu được gán trước.
Gần đây, kỹ thuật CDMA đã được coi là một kỹ thuật để hỗ trợ các dịch vụ đa
phương tiện trong liên lạc vô tuyến di động[1], bởi vì nó có khả năng riêng của mình để
ứng phó với tính chất không đồng bộ của lưu lượng truy cập dữ liệu đa phương tiện, để
cung cấp công suất cao hơn so với các kỹ thuật truy cập thông thường như truy cập phân
chia theo thời gian (TDMA) và truy cập phân chia theo tần số (FDMA), và để chống lại
sự chọn lọc tần số các kênh có hại. Kỹ thuật CDMA chuỗi trực tiếp (DS-) và nhảy tần
(FH) được đưa ra nghiên cứu rộng rãi.
Mặt khác, phương pháp điều chế đa sóng mang thường được gọi là ghép kênh phân
chia tần số trực giao (OFDM) đã thu hút được nhiều sự chú ý trong lĩnh vực thông tin vô
tuyến. Điều này chủ yếu là do nhu cầu truyền dữ liệu tốc độ cao trong một môi trường
điện thoại di động gây ra một kênh vô tuyến có mức độ nguy hại cao. Để chống lại các
vấn đề đó, OFDM cũng là một giải pháp.

Vào năm 1993, một kỷ nguyên của ứng dụng công nghệ CDMA, có ba loại
phương pháp đa truy nhập mới dựa trên sự kết hợp của kỹ thuật phân chia theo mã và kỹ
thuật OFDM đã được đề xuất, đó là "đa sóng mang Multicarrier (MC-) CDMA", "đa sóng
mang DS-CDMA," và "multitone (MT-) CDMA." Các phương pháp này được phát triển
bởi các nhà nghiên cứu khác nhau, cụ thể là, MC-CDMA bởi N. Yee, JP. Linnartz và G.
Fettweis [2], K. Fazel và L. Papke [3], và A. Chouly, A. Brajal và S. Jourdan [4];
Multicarrier DS-CDMA bởi V. DaSilva and E. S. Sousa [5]; và MT-CDMA bởi L.
Vandendorpe [6], những tín hiệu này có thể dễ dàng truyền đi và nhận bằng cách sử dụng
thiết bị biến đổi Fourier nhanh (FFT) mà không làm tăng độ phức tạp bên phát và bên thu,
và có hiệu suất phổ cao do khoảng cách giữa các sóng mang con có mật độ tối thiểu. Bài
viết này sẽ xét ba kỹ thuật Multicarrier CDMA, và thảo luận về ưu và nhược điểm của
chúng đối với bên phát và bên thu, hiệu quả quang phổ và tỷ lệ lỗi bit (BER) đường
xuống trong một kênh fading Rayleigh chậm có chọn lọc tần số.
Kỹ thuật Muticarrier CDMA và các cấu trúc bên phát
Kỹ thuật OFDM mạnh đối với fading lựa chọn tần số, nó có nhược điểm lớn là khó
khăn trong việc đồng bộ hóa sóng mang con và nhạy cảm với bù tần số và khuếch đại
không tuyến tính, mà kết quả từ thực tế là nó bao gồm rất nhiều sóng mang con với năng
lượng quang phổ chồng chập và thể hiện một tính chất thay đổi trong đường bao của nó.
HVTH: Nguyễn Huy Anh - Lê Phước Chung Trang 2
Tiểu luận Kỹ thuật trải phổ và CDMA
Do đó, các kỹ thuật Multicarrier CDMA không tránh khỏi có những hạn chế tương tự.
Tuy nhiên, sự kết hợp của tín hiệu OFDM và kỹ thuật CDMA có một lợi thế lớn là nó có
thể làm giảm tỷ lệ symbol trong mỗi sóng mang con nhằm mục đích một symbol dài hơn
dễ dàng truyền bán đồng bộ hơn.
Các kỹ thuật Multicarrier CDMA được phân loại chủ yếu thành hai nhóm. Một là
lan truyền các dòng dữ liệu ban đầu bằng cách sử dụng mã trải phổ được cho trước, và
sau đó điều chế một sóng mang con khác nhau với mỗi chip (theo một nghĩa nào đó, hoạt
động lan truyền trong miền tần số) [2-4], và các lan truyền nối tiếp-to-song song (S/P)
khác chuyển đổi dòng dữ liệu sử dụng một mã trải phổ được cho trước, và sau đó điều chế
sóng mang con khác nhau với mỗi dòng dữ liệu (các hoạt động lan truyền trong miền thời

gian) [5, 6], tương tự như một kỹ thuật DS-CDMA bình thường. Để tập trung về sự khác
biệt giữa các chương trình, trước hết chúng ta giải thích một kỹ thuật DS-CDMA cơ bản.
Kỹ thuật DS-CDMA
Bên phát DS-CDMA lan truyền các dòng dữ liệu ban đầu bằng cách sử dụng mã
trải phổ được cho trước trong miền thời gian. Khả năng khử sự nhiễu multi-user được xác
định bởi đặc tính tương quan chéo của các mã lan truyền. Ngoài ra, một kênh fading lựa
chọn tần số được đặc trưng bởi sự chồng lấn của một số tín hiệu khác nhau với độ trễ
khác nhau trong miền thời gian [1]. Do đó, khả năng phân biệt một thành phần từ các
thành phần khác trong các tín hiệu tổng hợp nhận được được xác định bởi đặc tính tự
động tương quan của các mã lan truyền.
HVTH: Nguyễn Huy Anh - Lê Phước Chung Trang 3
Tiểu luận Kỹ thuật trải phổ và CDMA
Hình 1a và 1b biểu diễn DS-CDMA bên phát của user thứ j cho kỹ thuật khóa dịch
pha nhị phân / phát hiện kết hợp (CBPSK) và phổ năng lượng của tín hiệu truyền, tương
ứng, với G
DS
biểu thị độ lợi xử lý và C
j
(t) = [C
j
1
C
j
2
C
j
GDS
] mã trải phổ của user thứ j.
Kết hợp lan truyền trong miền tần số và điều chế đa sóng mang – Kỹ thuật
MC-CDMA

Bên phát MC-CDMA lây truyền các dòng dữ liệu ban đầu trên các sóng mang con
khác nhau bằng cách sử dụng mã trải phổ được cho trước trong miền tần số [2-4]. Nói
cách khác, một phần nhỏ của symbol tương ứng với một chip của mã trải phổ được truyền
qua một sóng mang con khác nhau. Trong một kênh thông tin vô tuyến di động đường
xuống, chúng ta có thể sử dụng các mã Hadamard Walsh là một tập trực giao tối ưu, bởi
vì chúng tôi không cần phải chú ý đến các đặc điểm tự động tương quan của các mã trải
phổ.
Hình 2 a và b biểu diễn bên phát MC-CDMA của user thứ j cho chương trình
CBPSK và phổ năng lượng của tín hiệu truyền, tương ứng, trong đó G
MC
biểu thị độ lợi xử
lí, N
C
là số lượng sóng mang con, C
j
(t) = [C
j
1
C
j
2
C
j
GMC
] mã trải phổ của user thứ j.
Trong [2], một kỹ thuật MC-CDMA được thảo luận với giả định rằng số lượng các sóng
mang con và độ lợi xử lý đều là như nhau. Vì vậy, trong hình này, ta giả định Nc = G
MC
.
HVTH: Nguyễn Huy Anh - Lê Phước Chung Trang 4

Tiểu luận Kỹ thuật trải phổ và CDMA
HVTH: Nguyễn Huy Anh - Lê Phước Chung Trang 5
Tiểu luận Kỹ thuật trải phổ và CDMA
Tuy nhiên, ta không lựa chọn N
C
= G
MC
, và thực chất, nếu tỷ lệ symbol ban đầu là
đủ cao để trở thành fading lựa chọn tần số, tín hiệu cần phải được chuyển đổi S/P đầu tiên
trước khi lan truyền trên miền tần số. Điều này là bởi vì nó là rất quan trọng đối với
truyền đa sóng mang để có fading không lựa chọn tần số trên mỗi sóng mang con [7].
Hình 3 cho thấy việc sửa đổi để đảm bảo fading không lựa chọn tần số, trong đó Ts biểu
thị độ dài symbol ban đầu, và các chuỗi dữ liệu ban đầu chuyển đổi trước tiên thành chuỗi
P song song, và sau đó mỗi chuỗi được ánh xạ lên G
MC
sóng mang con (N
C
= P x G
MC
).
Ngoài ra, lựa chọn đúng đắn số sóng mang con và khoảng bảo vệ rất quan trọng để
tăng sự vững mạnh chống lại fading lựa chọn tần số. Cho đặc tính của một kênh fading đa
đường nhanh có chọn lọc tần số, tồn tại giá trị tối ưu để giảm thiểu BER trong số sóng
mang con và chiều dài của khoảng bảo vệ [8].
HVTH: Nguyễn Huy Anh - Lê Phước Chung Trang 6
Tiểu luận Kỹ thuật trải phổ và CDMA
Kết hợp của lan truyền trong miền thời gian và điều chế đa sóng mang
Có hai kỹ thuật tương ứng với phương pháp này. Trong cả hai kỹ thuật, khi thiết lập số
lượng sóng mang con là một, chúng trở nên tương đương với một kỹ thuật DS-CDMA
bình thường.

Kỹ thuật DS-CDMA đa sóng mang
Máy phát Multicarrier DS-CDMA lan truyền dòng dữ liệu đã chuyển đổi S/P sử dụng một
mã trải phổ được cho trước trong miền thời gian để kết quả phổ của mỗi sóng mang con
có thể đáp ứng các điều kiện trực giao với sự rời rạc tần số tối thiểu [5].
Kỹ thuật này ban đầu được đề xuất cho đường uplink của kênh truyền thông, bởi vì sự ra
đời của tín hiệu OFDM trong kỹ thuật DS-CDMA là hiệu quả cho việc thiết lập một kênh
bán đồng bộ.
Hình 4a và b biểu diễn DS-CDMA đa sóng mang bên phát của user thứ j và phổ năng
lượng của tín hiệu truyền, tương ứng, với G
MD
biểu thị độ lợi xử lý, N
C
là số lượng sóng
mang con, C
j
(t) = [C
j
1
C
j
2
C
j
GMD
] mã trải phổ của user thứ j.
Trong [9], một kỹ thuật đa sóng mang dựa vào DS-CDMA với khoảng cách các sóng
mang con lớn hơn được đề xuất để mang lại cả sự cải thiện về đa dạng tần số và khử
HVTH: Nguyễn Huy Anh - Lê Phước Chung Trang 7
Tiểu luận Kỹ thuật trải phổ và CDMA
nhiễu băng hẹp. Thêm vào đó, một kỹ thuật đa sóng mang dựa vào DS-CDMA để truyền

tải cùng một dữ liệu sử dụng nhiều sóng mang con, được đề xuất trong [10].
Kỹ thuật MT-CDMA
HVTH: Nguyễn Huy Anh - Lê Phước Chung Trang 8
Tiểu luận Kỹ thuật trải phổ và CDMA
Bên phát MT-CDMA lan truyền dòng dữ liệu đã chuyển đổi S/P sử dụng mã trải
phổ được cho trước trong miền thời gian nhằm mục đích phổ của mỗi sóng mang con
trước đó để hoạt động lan truyền thỏa mãn điều kiện trực giao với khoảng cách tần số nhỏ
nhất [6]. Do đó, kết quả phổ của mỗi sóng mang con không còn đáp ứng các điều kiện
trực giao. Kỹ thuật MT-CDMA sử dụng mã trải phổ tương ứng với số lượng sóng mang
con, so với kỹ thuật DS-CDMA bình thường (đơn sóng mang), vì vậy, hệ thống có thể
phục vụ nhiều người dùng hơn các kỹ thuật DS-CDMA.
Hình 5a và b biểu thị bên phát MT-CDMA của user thứ j đối với kỹ thuật CBPSK
và phổ năng lượng của tín hiệu truyền đi tương ứng, với G
MT
biểu thị độ lợi xử lý, N
C
là số
sóng mang con, và C
j
(t) = [C
j
1
C
j
2
C
j
GMT
] là mã trải phổ của user thứ j.
So sánh các tính năng hệ thống

Bảng 1 biểu thị sự so sánh các tính năng hệ thống. Khi một xung hình chữ nhật
được sử dụng trong kỹ thuật DS-CDMA, tương tự như các kỹ thuật khác, băng thông cần
thiết của MC-CDMA và Multicarrier DS-CDMA hầu như rộng gần bằng một nửa của kỹ
thuật DS-CDMA, và kỹ thuật MT-CDMA hầu như cùng một băng thông như kỹ thuật
DS-CDMA. Tuy nhiên, khi bộ lọc Nyquist với một yếu tố rolloff nhỏ được sử dụng trong
kỹ thuật DS-CDMA, băng thông cần thiết của MC-CDMA và kỹ thuật Multicarrier DS-
CDMA có thể so sánh được với kỹ thuật DS-CDMA.
CẤU TRÚC BÊN THU
Kỹ thuật DS-CDMA
Bên thu DS-CDMA người dùng đơn Rake chứa các bộ đa tương quan, mỗi bộ
được đồng bộ hóa với một đường phân giải khác nhau trong các tín hiệu tổng hợp thu
được (hình 1c). Khả năng tỷ lệ lỗi bit BER phụ thuộc vào có bao nhiêu finger bên thu
Rake sử dụng. Thông thường, 1,2,4,4-finger bên thu Rake sử dụng tùy thuộc vào giới hạn
phần cứng. Ngoài ra, khi các bộ lọc Nyquist được giới thiệu trong các máy phát và thu
cho định hình xung băng tần cơ sở, máy thu Rake có thể kết hợp sai đường dẫn. Điều này
là do nhiễu gây ra biến dạng trong một đặc tính tự động tương quan thường dẫn đến sai
tương quan. Trong một hệ thống DS-CDMA dựa trên cấu trúc Rake, công suất hệ thống
được giới hạn bởi nhiễu tự kích (SI) và nhiễu đa truy nhập (MAI), mà là kết quả của đặc
tính tự động tương quan không hoàn hảo và đặc tính tương quan chéo không hoàn hảo của
mã trải phổ tương ứng.
Một máy thu đơn người dùng xử lý các tín hiệu thu được do người dùng khác kích hoạt
như sự nhiễu trạm, trong khi một bộ phát hiện đa người dùng (MUD), người nhận cùng
HVTH: Nguyễn Huy Anh - Lê Phước Chung Trang 9
Tiểu luận Kỹ thuật trải phổ và CDMA
nhau phát hiện những tín hiệu để giảm thiểu các thuộc tính không trực giao của các tín
hiệu nhận được. Kết quả là, hiệu suất được cải thiện nhiều. Tuy nhiên, có thể kết luận
rằng đó là khó khăn cho máy thu DS-CDMA để tận dụng năng lượng tín hiệu nhận được
rải rác trong miền thời gian.
Kỹ thuật MC-CDMA
Trong một máy thu MC-CDMA tín hiệu nhận thu được cộng kết hợp trong miền

tần số, do đó, người nhận có thể luôn luôn sử dụng tất cả năng lượng tín hiệu nhận được
rải rác trong miền tần số. Chúng tôi tin rằng đây là lợi thế chính của kỹ thuật MC-CDMA
với các kỹ thuật khác. Tuy nhiên, thông qua một kênh fading lựa chọn tần số, tất cả các
sóng mang con có các mức biên độ và dịch pha khác nhau (mặc dù chúng có mối tương
quan cao giữa các sóng mang con), nó cho kết quả là sự biến dạng của tính trực giao giữa
các người dùng.
Hình 2c cho thấy máy thu MC-CDMA của người dùng thứ j’, sau khi chuyển đổi nối tiếp-
song song, các sóng mang con m-thứ được nhân lên với độ lợi qmj¢ để kết hợp năng
lượng tín hiệu thu được rải rác trong miền tần số. Biến quyết định được đưa ra bởi:
với
Ở đây, y
m
và n
m
là thành phần baseband phức hợp của các tín hiệu nhận được sau khi
chuyển đổi xuống với sự đồng bộ tần số sóng mang con và nhiễu Gaussian cộng phức hợp
tại các sóng mang con thứ m tương ứng, z
m
j
và a
j
là những đường bao phức hợp của sóng
mang con thứ m và symbol phát cho người dùng thứ j tương ứng, và J là số lượng người
dùng tích cực. Ta có thể giả định z
m
j
= zm (j=1,2….J) trong kênh đường xuống.
Trực giao khôi phục kết hợp (ORC)
Trong đường downlink, chọn độ lợi q
m

j’
= c
m
j’
z
m
*
/|z
m
|
2
, máy thu có thể loại bỏ hoàn toàn
nhiễu đa người dùng [4,7]:
Tuy nhiên, các sóng mang con ở mức thấp có xu hướng được nhân tăng cao, và các thành
phần nhiễu được khuếch đại tại sóng mang con yếu hơn. Ảnh hưởng của sự khuếch đại
nhiễu này làm giảm hiệu suất BER, mặc dù không có lỗi nền trong phương pháp này.
Kiểm soát cân bằng (CE-control equalization)
HVTH: Nguyễn Huy Anh - Lê Phước Chung Trang 10
Tiểu luận Kỹ thuật trải phổ và CDMA
Phương pháp này ngăn chặn ảnh hưởng khuếch đại nhiễu quá nhiều trong việc phát
hiện khôi phục lại tính trực giao. Các quyết định được thực hiện dựa trên tổng các thành
phần băng tần cơ sở của các sóng mang con có biên độ lớn hơn một ngưỡng phát hiện:
Ở đây, và u(.) là ngưỡng phát hiện và hàm bước nhảy đơn vị. Đối với một tỷ lệ năng
lượng tín hiệu trên nhiễu cho mỗi bit (E
b
/ N
0
), tồn tại một ngưỡng tối ưu để giảm thiểu
BER.
Phương pháp kết hợp độ lợi bằng nhau EGC (Equal Gain Combining) và

phương pháp kết hợp tỷ số cực đại MRC (Maximal Ratio Combining)
Độ lợi đối với phương pháp kết hợp độ lợi bằng nhau và phương pháp kết hợp tỷ
số cực đại được cho bởi
(EGC) và bởi (MRC), tương ứng [2], trong trường hợp một người sử dụng, phương
pháp kết hợp tỷ số cực đại có thể giảm thiểu BER
Phương pháp kết hợp sai số trung bình bình phương tối thiểu MMSE
(Minimun Mean Square Error Combining)
HVTH: Nguyễn Huy Anh - Lê Phước Chung Trang 11
Tiểu luận Kỹ thuật trải phổ và CDMA
Trong một kênh tải xuống, phương pháp này ước lượng biểu tượng

bởi tổng tuyến tính
[4]:

Dựa trên phương pháp kết hợp sai số trung bình bình phương tối thiểu (MMSE) tiêu
chuẩn, các lỗi phải trực giao với tất cả các thành phần baseband của sóng mang phụ đã
nhận: . Độ lơi được cho bởi: . Tại đó, N
0
là công suất nhiễu. Chú ý rằng để nhỏ , độ lợi sẽ
trở lên nhỏ để tránh sự khuếch đại nhiễu quá mức trong khi để lớn , nó tỷ lệ nghịch với
đường bao sóng mang phụ để phục hồi tính trực giao giữa các người dùng. Trong [4],
phương pháp dựa trên kết hợp sai số trung bình bình phương tối thiểu (MMSE) tiêu chuẩn
đã được đề xuất, mà thích ứng những ước lượng độ lợi tối ưu có tính đến mối tương quan
giữa các sóng mang phụ
Khả năng tối đa phát hiện đa user (ML MUD)
Khi tất cả các người sử dụng biết và cho j = 1, 2,…, J và m = 1, 2,…, G
MC
, phương
pháp này tìm thấy một tập hợp

, để tối thiểu hàm likelihood theo [3]:
Phương pháp này được áp dụng cho cả những kênh tải lên và tải, nhưng độ phức tạp của
phương pháp phát hiện này tăng theo cấp số nhân khi số lượng người dùng tăng lên
Phát hiện đa user EGC – EGC (EGC – EGC MUD)
Trong một kênh tải xuống, phương pháp này đầu tiên ước lượng một tập hợp các

bằng
công thức kết hợp độ lợi:

và sau đó ước lượng bằng công thức kết hợp độ lợi sau khi loại bỏ các thành phần nhiễu
đa user từ tín hiệu thu:
j ≠ j’
Phương pháp này yêu cầu hiểu biết của các mã lan truyền được gán cho tất cả các người
dùng hoạt động
Phát hiện đa user ORC – MRC (ORC – MRC MUD)
HVTH: Nguyễn Huy Anh - Lê Phước Chung Trang 12
Tiểu luận Kỹ thuật trải phổ và CDMA
Trong kênh tải xuống, phương pháp này đầu tiên ước lượng tập hợp các , bởi phát
hiện phục hồi trực giao, và sau đó ước lượng phục

bởi phương pháp kết hợp tỷ số cực đại
MRC sau khi loại bỏ thành phần nhiễu đa user từ tín hiệu thu [7]. Nếu các quyết định cho
người dùng khác là đúng, phương pháp có thể tối thiểu BER. Phương pháp này cũng yêu
cầu hiểu biết của các mã lan truyền được gán cho tất cả các người dùng hoạt động
Phát hiện đa user CE – ML (CE – ML MUD)
Trong kênh tải xuống, đầu tiên phương pháp này ước lượng , bởi cân bằng được
điều khiển, và sau đó ước lượng tập hợp khác của dựa trên tiêu chuẩn khả năng xảy ra tối
đa. Phương pháp này cần phải biết mã lan truyền được gán cho tất cả các người dùng hoạt
động, và yêu cầu ước lượng của z
m

Decorrelating và nhiễu cancelers MMSE (DIC và MMSEIC)
Các phương pháp này hủy bỏ MAI bởi ước lượng thích nghi nó dựa trên các tiêu
chí decorrelation và MMSE, tương ứng. Các DIC cố gắng decorrelate mỗi đầu ra
Canceler từ ước lượng bit tất cả các người dùng khác, trong khi MMSEIC để giảm thiểu
lỗi bình phương trung bình. Chúng có thể áp dụng cho cả kênh tải lên và tải xuống
Kỹ thuật DS-CDMS đa sóng mang
Hình 4c biểu thị bên thu DS-CDMA đa sóng mang. Thông thường, nó bao gồm
Nc máy thu ( không phải kiểu Rake) thống nhất, vì đó là điều quan trọng để có fading
không lựa chọn tần số trên mỗi sóng mang con[5]. Do đó, không có sửa lỗi (FEC) giữa
các sóng mang con, kỹ thuật này có thể không đạt được sự đa dạng tần số.

Kỹ thuật MT-CDMA
Hình 5c cho thấy bộ thu MT-CDMA gồm Nc bộ cộng Rake, mỗi bộ trong số đó
có cấu trúc tương tự như bộ thu Rake DS-CDMA (Hình l c). Đây là một máy thu tối ưu
cho một kênh AWGN [6].
Kỹ thuật MT-CDMA chịu ảnh hưởng của nhiễu intersubcarrier interference, trong khi khả
năng sử dụng các kết quả các mã trải phổ lớn hơn trong việc giảm SI và MAI, so với các
mã trải phổ của kỹ thuật DS-CDMA thông thường. Kỹ thuật MT-CDMA có thể làm tốt
hơn kỹ thuật DS-CDMA trong một kênh sử dụng kỹ thuật này.
HVTH: Nguyễn Huy Anh - Lê Phước Chung Trang 13
Tiểu luận Kỹ thuật trải phổ và CDMA
Một bộ cân bằng phản hồi quyết định (DFE), một bộ cân bằng tuyến tính (LE), và một bộ
triệt/cân bằng nhiễu đa truy nhập tuyến tính (JEIC) phù hợp với tần số kênh fading nhanh
có lựa chọn tần số cũng được đề xuất, tất cả đều có nhiều đầu vào-đầu ra nhiều (MIMO )
loại cấu trúc dựa trên các tiêu chí MMSE.
So sánh các phương pháp phát hiện
Bảng 2 cho thấy so sánh các phương pháp phát hiện. Đối với kỹ thuật MC-
CDMA, rất nhiều phương pháp đã được đề xuất và phân tích cho các kênh đường xuống,
vì dễ dàng ước lượng và đồng bộ sóng mang con. Kỹ thuật phát hiện đa người dùng là cần
thiết cho các kênh đường lên MC-CDMA ngay cả khi không có ảnh hưởng gần / xa, bởi

vì tính trực giao giữa các người dùng là hoàn toàn bị biến dạng.
So sánh tỷ lệ lỗi bit
Cho đến nay, một số báo cáo đã được dành riêng để so sánh BER giữa chương
trình DS-CDMA và chương trình MC-CDMA [1, 7]. Trong bài viết này, chúng tôi cho
thấy kết quả mô phỏng máy tính về hiệu suất BER của DS-CDMA, MC-CDMA,
Multicarrier DS-CDMA, và các chương trình MT-CDMA trong một (đồng bộ) thông tin
liên lạc kênh tải xuống [11, 12].
Chúng tôi giả định một kênh fading Rayleigh chậm lựa chọn tần số, nơi có hai đường dẫn
trong cấu hình trễ nhiễu đa đường và mỗi đường có công suất trung bình như nhau và
đường dẫn chậm trễ đồng nhất trong khoảng từ 0 đến T
S
. Để thực hiện một so sánh công
bằng, chúng tôi giả định các lợi ích xử lý G
DS
= 31 (Mã Gold), G
MC
= 32. (Mã Hadamard
Walsh), G
MD
= 31 (Mã Gold), G
MT
= 63 (N
C
= 2) và 127 (N
C
= 4) (Mã Gold). Ngoài ra,
chúng tôi giả định đồng bộ sóng mang con hoàn hảo và ước lượng trạng thái sóng mang
con. Đưa ra một kênh fading lựa chọn tần số, chúng tôi có thể tính toán hàm tần số tương
quan xác định là biến đổi Fourier của cấu hình trễ nhiễu đa đường, mà quyết định sự
tương quan giữa các tần số sóng mang con. Nó cũng được biết rằng hiệu suất BER phụ

thuộc vào ma trận hiệp biến của các kênh, nói cách khác, nó được xác định duy nhất bởi
các giá trị riêng. Do đó, BER của chương trình DS-CDMA được xác định bởi giá trị đặc
trưng của ma trận hiệp biến miền thời gian, trong khi đó chương trình MC-CDMA được
xác định bởi các giá trị riêng của ma trận hiệp biến miền tần số. Chúng tôi cho thấy rằng
ma trận hiệp biến miền tần số có tất cả các giá trị riêng giống như ma trận hiệp biến miền
thời gian [7].
HVTH: Nguyễn Huy Anh - Lê Phước Chung Trang 14
Tiểu luận Kỹ thuật trải phổ và CDMA
Do đó, đưa ra một kênh chọn lọc tần số, hiệu suất tốt nhất của chương trình DS-CDMA
(cho một người dùng duy nhất với một đặc trưng tự tương quan hoàn hảo của mã trải phổ)
là tương tự như của chương trình MC-CDMA (cho một người dùng duy nhất) . Nó cũng
có nghĩa là chúng ta không thể giả định một đặc tính độc lập tại mỗi sóng mang con ngay
cả khi chúng ta sử dụng một tần số lý tưởng và chèn vào, xem xét các thao tác FFT, các
kết quả giả định trong một tần số fading lựa chọn tại mỗi sóng mang con. BER biên thấp
hơn [13] được cho bởi (một trong 2 nhánh kết hợp tỷ lệ tối đa).
HVTH: Nguyễn Huy Anh - Lê Phước Chung Trang 15
Tiểu luận Kỹ thuật trải phổ và CDMA
Với
Hình 6 thể hiện BER của chương trình DS-CDMA cho 1- finger Non-Rake (kết hợp lựa
chọn) và máy thu 2-finger Rake. Ngay cả đối với trường hợp của một người sử dụng, có
một sự khác biệt nhỏ giữa máy thu 2-finger Rake và biên thấp hơn vì SI, và khi số lượng
người dùng tăng lên, dần dần làm giảm BER vì MAI. Máy thu 1-finger Non-Rake, mà
chọn một đường truyền lớn hơn, luôn luôn nhớ một phần của năng lượng tín hiệu nhận
được, do đó, hiệu suất là tồi tệ hơn so với máy thu 2 finger.
Hình 7 cho thấy BER của chương trình MC-CDMA cho ORC, EGC, MRC và MMSEC,
tương ứng, nơi mà 1024 sóng mang con và 1 phần trăm khoảng bảo vệ được sử dụng để
có tần số fading không lựa chọn trên mỗi sóng mang con [7], Ngoài ra, trong hình này,
hiệu suất của chương trình MC-FDMA, trong đó năm 1024 sóng mang con được sử dụng
là tốt nhất và một tập hợp khác của 32 sóng mang con được gán cho một người dùng khác
nhau, được chỉ ra. Hiệu suất BER của chương trình MC-FDMA [13] được cho bởi:

Công thức này giống với biểu thức BER cho một kênh fading Rayleigh chậm không lựa
chọn tần số. So với MC-FDMA, kỹ thuật MC-CDMA với ORC thực hiện tệ hơn. Vì vậy,
chúng ta không nên sử dụng ORC ngay cả khi ta hoàn toàn có thể ước tính thông tin trạng
thái sóng mang con. Tuy nhiên, MRC có thể giảm thiểu BER đối với trường hợp của một
user, bởi vì khi số lượng user tăng lên, BER nhanh chóng giảm. Các EGC chỉ đòi hỏi
HVTH: Nguyễn Huy Anh - Lê Phước Chung Trang 16
Tiểu luận Kỹ thuật trải phổ và CDMA
đồng bộ sóng mang con, có thể giữ một hiệu suất BER tốt. Hơn nữa, các MMSEC thực
hiện tốt hơn so với EGC.
Hình 8 cho thấy BER của kỹ thuật Multicarrier DS-CDMA, với 1024 sóng mang con và 1
phần trăm khoảng bảo vệ được giới thiệu là tốt. Khi chúng ta không tính đến kỹ thuật
FEC và kỹ thuật chèn, hiệu suất BER thấp hơn được giới hạn bởi cùng biểu thức cho kỹ
thuật MC-FDMA, bởi vì nó không thể đạt được tần số và hiệu ứng đa dạng thời gian.
Hình 9 cho thấy BER của kỹ th MT-CDMA với máy thu Rake 2 finger, tương ứng với Nc
= 2 và Nc = 4. Kỹ thuật MT-CDMA với Nc = 4 biểu diễn tốt hơn với Nc = 2, bởi vì, trong
các kênh được sử dụng trong mô phỏng máy tính này, nhiễu xuyên sóng mang con tăng tỷ
lệ thuận với số lượng sóng mang con, ít ảnh hưởng đến quá trình phát hiện, như so với
hiệu quả cải thiện BER do sử dụng mã trải phổ dài hơn.
Hình 10 cho thấy so sánh BER của máy thu Rake 2 finger dùng kỹ thuật DS-CDMA, kỹ
thuật MC-CDMA với MMSEC, kỹ thuật Multicarrier DS-CDMA và máy thu Rake 2
finger dùng kỹ thuật MT-CDMA với 2 sóng mang con. Từ kết quả cho thấy, kỹ thuật
MC-CDMA với MMSEC nhanh hơn so với tất cả các kỹ thuật khác, mặc dù nó đòi hỏi
việc ước lượng thông tin trạng thái sóng mang con và năng lượng nhiễu, và thông tin về
số lượng user hoạt động.
HVTH: Nguyễn Huy Anh - Lê Phước Chung Trang 17
Tiểu luận Kỹ thuật trải phổ và CDMA
Kết luận
Bài viết này đánh giá các kỹ thuật Multi-Carrier CDMA cơ bản như MC-CDMA,
Multicarrier DS-CDMA và Multione CDMA, và thảo luận về những ưu nhược điểm của
chúng với kỹ thuật DS-CDMA thông thường. Kết quả mô phỏng bằng máy tính đã chỉ ra

rằng kỹ thuật MC-CDMA với MMSEC là một giao thức đầy hứa hẹn đối với kênh fading
Rayleigh lựa chọn tần số 2 đường. Tuy nhiên, vẫn còn đòi hỏi các thảo luận và phân tích
chi tiết hơn sử dụng trễ đa đường khác nhau.
HVTH: Nguyễn Huy Anh - Lê Phước Chung Trang 18