Nâng cao dung lượng hệ thống CDMA bằng phương pháp điều khiển mù trong dàn anten thích ngh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ




Vũ Thị Nhài








NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG CDMA BẰNG
PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MÙ TRONG
DÀN ANTEN THÍCH NGHI






LUẬN VĂN THẠC SỸ

HÀ NỘI - 2005








ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ




Vũ Thị Nhài

NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG CDMA BẰNG
PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MÙ TRONG
DÀN ANTEN THÍCH NGHI





Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử và thông tin liên lạc
Mã số: 2. 07. 00



LUẬN VĂN THẠC SỸ






Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS Phan Hữu Huân





HÀ NỘI - 2005

MỤC LỤC

Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục bảng biểu, hình vẽ, đồ thị
Mở đầu
Chương 1: Dung lượng của các hệ thống vô tuyến CDMA trải phổ và các yếu
tố ảnh hưởng
1.1 Giới thiệu về hệ thống thông tin trải phổ
1.2 Trải phổ dãy trực tiếp
1.3 Can nhiễu trong hệ thống đa truy nhập
1.3.1 Các nguyên tắc cơ bản của hệ thông vô tuyến tổ ong
1.3.2 Hệ thống vô tuyến tổ ong CDMA
1.4 Dung lượng của hệ thống vô tuyến CDMA trải phổ đa truy nhập
1.4.1 Dung lượng kênh trong điều kiện nhiễu cộng
1.4.2 Dung lượng hệ thống CDMA trong thông tin di động tổ ong
1.4.2.1 Dung lượng đường lên một ô của CDMA
1.4.2.2 Dung lượng đường xuống một ô của CDMA
1.4.2.3 Dung lượng nhiều ô đường lên của CDMA
1.4.2.4 Dung lượng nhiều ô đường xuống của CDMA
1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến dung lượng hệ thống CDMA
1.5.1 Đối với đường lên
1.5.1.1 Nét đặc trưng của CDMA và việc tăng dung lượng hệ thống
1.5.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng
1.5.2 Đối với đường xuống
1.5.2.1 Biểu thức dung lượng
1.5.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng
1.6 Kết luận
Chương 2: Một số thuật toán thích nghi sử dụng để giảm can nhiễu trong hệ

thống thông tin số di động
2.1 Đặt vấn đề
2.2 Bài toán lọc
2.3 Các bộ lọc thích nghi
2.4 Các bộ lọc tuyến tính
2.5 Khuynh hướng phát triển các thuật toán thích nghi tuyến tính
2.5.1 Xấp xỉ Gradient thống kê
2.5.2 Ước lượng bình phương bé nhất





1
1
2
3
3
5
8
8
12
12
12
13
14
14
14
14
15

16
16
16
17

18
18
18
19
21
22
22
23
2.5.3 Chọn bộ lọc thích nghi
2.6 Các dạng thực và phức của bộ lọc thích nghi
2.7 Các bộ lọc thích nghi không tuyến tính
2.7.1 Bộ lọc thích nghi tuyến tính Volterra
2.7.2 Các mạng Noron
2.8 Các ứng dụng
2.8.1 Cân bằng thích nghi
2.8.2 Cân bằng mù
2.8.3 Gạt tạp âm thích nghi
2.8.4 Tạo tia thích nghi
2.9 Kết luận
Chương 3 Tăng dung lượng hệ thống CDMA bằng dàn anten thích nghi
3.1 Giới thiệu
3.2 Khái niệm dàn anten tự thích nghi
3.3 Tạo tia trong dàn anten thích nghi
3.4 Đặc tính chọn lọc của bộ tạo tia
3.5 Dàn anten thích nghi

3.6 Dàn anten thích nghi sử dụng bộ tạo tia mù
3.6.1 Bộ tạo tia trong dàn anten thích nghi theo đánh giá DoA của tín
hiệu thu được
3.6.2 Dàn anten thích nghi dựa vào kỹ thuật khôi phục đặc tính
3.7 Tăng dung lượng hệ thống bằng dàn anten mù
3.7.1 Dàn anten tạo chùm số một đầu ra
3.7.2 Dàn anten tạo chùm số trực tiếp nhiều đầu ra
3.7.3 Dàn anten tạo chùm số gián tiếp nhiều đầu ra
3.8 Bộ tạo tia thích nghi mù Godard
3.9 Bộ tạo tia thích nghi trung bình bình phương bé nhất đa mục tiêu LMS-MT
3.10 Bộ tạo tia mù theo thông tin trải phổ đa mục tiêu trung bình bình phương
bé nhất LMS- DMT
3.11 Bộ tạo tia mù theo thông tin trải phổ đa mục tiêu trung bình bình phương
bé nhất biên độ không đổi LMS-DMT-CMA
3.12 Dàn anten thích nghi mù công suất ra không đổi
3.12.1 Mô tả hệ thống
3.12.2 Nhận dạng ma trận phân tách FIR
3.12.3 Thuật toán phân tách của bộ tạo tia
3.13 Bộ tạo tia mù có đường chéo ma trận tương quan không đổi
25
25
26
27
28
29
32
35
36
38
39

41
41
42
45
47
48
49

50
50
50
51
52
53
54
56

60

67
72
72
73
75
78
3.14 Cải tiến thuật toán mù công suất ra không đổi
3.15 Kết luận
Chương 4 Đặc tính của hệ thống vô tuyến CDMA trải phổ sau khi sử dụng
dàn anten mù
4.1 Tăng khả năng chống nhiễu

4.2 Tăng dung lượng của hệ thống
4.3 Ví dụ tính toán bằng số về dung lượng của hệ thống CDMA
4.4 Kết luận
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Phụ lục- Kết quả mô phỏng

81
85

87
87
89
94
95
96


Luận văn thạc sĩ



Vũ Thị Nhài

CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ

ADC
Analog Digital Converter
Bộ biến đổi tương tự sang số
AWGN

Additive White Gausssian Noise
Tạp âm Gauss trắng cộng
BER
Bit Error Rate
Tỷ lệ lỗi bít
BPSK
Binary Phase – Shift key
Điều chế khóa dịch pha nhị phân
C/I
Carrier to Interference
Tỷ số sóng mang trên nhiễu
CDMA
Code Division Multiple Access
Đa truy nhập theo mã
CMA
Constant Modulus Algorithm
Thuật toán modul không đổi
DoA
Direction-of- Arrival
Hướng của tia tới
DS
Direct Sequence
(Trải phổ) dãy trực tiếp
FDD
Frequence Division Duplex
Phân chia đầu cuối song công
FDMA
Frequence Division Multiple
Acces
Đa truy nhập theo tần số

FFT
Fast Fourier Transform
Biến đổi Fourier nhanh
FIR
Finite Impulse Respone
Đáp ứng xung thời gian hữu hạn
GAL
Gradient Adaptive Lattice
Lưới thích nghi Gradient
HOS
Higher – Order Statistics
Các thống kê bậc cao hơn
I
In- phase
Trùng pha (thành phàn thực)
IF
Intermediate Frequency
Tần số trung gian
IIR
Infinite Impulse Response
Đáp ứng xung thời gian vô hạn
ISI
Intersymbol Interference
Nhiễu giữa các ký tự
LMS
Least- Mean- Square
Bình phương trung bình bé nhất
LMS-
DMT
Least- Mean- Square-Despead-

Multitarget
Thuật toán giải trải đa mục tiêu
bình phương trung bình bé nhất
LMS-
DMT-
CMA
Least- Mean- Square-Despead-
Multitarget- Constant Modulus
Algorithm
(Thuật toán) giải trải đa mục tiêu
bình phương trung bình bé nhất
biên độ không đổi
LMS-
MT
Least- Mean- Square-Multitarget
(Thuật toán) bình phương trung
bình bé nhất đa mục tiêu
LS-CMA
Least Square Constant Modulus
Algorithm
Thuật toán modul không đổi bình
phương bé nhất
MAI
Multiple Access Interference
Nhiễu đa truy nhập
Luận văn thạc sĩ



Vũ Thị Nhài

ML
Maximum Likelihood
Hợp lý nhất
MT-DD
Multitarget Decision-Directed
(Thuật toán) quyết định trực tiếp
đa mục tiêu
MT-
LSCMA
Multitarget Least-Square
Constant Modulus Algorithm
Thuật toán modul không đổi bình
phương bé nhất đa mục tiêu
MT-
LSDD
Multitarget Least-Square
Decision-Directed
(Thuật toán) quyết định trực tiếp
bình phương bé nhất đa mục tiêu
NRZ
None- Return to Zero
Dòng dữ liệu nhị phân NRZ
PAM
Pulse Amplitute Modulation
Điều chế xung mã nhị phân
PN
Pseudo-random Noise
(Dãy tín hiệu) giả ngẫu nhiên
PSD

Power Spectral Density
Mật độ phổ công suất
PSK
Phase Shift Keying
Điều chế khóa dịch pha
Q
Quardrature
Vuông pha (thành phần ảo)
QAM
Quardrature Amplitude
Modulation
Điều chế biên độ cầu phương
QPSK
Quardrature Phase Shift Keying
(Điều chế) pha cầu phương
QR
QR Algorithm
Thuật toán QR
RF
Radio Frequence
Tần số vô tuyến
RLS
Recursive Least Squares
Bình phương bé nhất đệ quy
SINR
Signal-to- Interference-plus
Noise Radio
Tỷ số tín hiệu trên can nhiễu cộng
với tạp âm
SNR

Signal – to - Noise Radio
Tỷ số tín hiệu trên tạp âm
SIR
Signal-to- Interference Radio
Tỷ số tín hiệu trên can nhiễu
VAD
Voice Activity Detection
Hệ số hoạt động của giọng nói
VLSI
Very Large Scale Intergration
(Vi mạch) độ tích hợp cao nhất
WCDMA
Wide Code Division Multiple
Access
Đa truy nhập theo mã băng rộng

Luận văn thạc sĩ



Vũ Thị Nhài

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU




1
2.1
Các ứng dụng của bộ lọc thích nghi

32
2
PL1
Các tham số tín hiệu của 8 người dùng ở những hướng khác
nhau

ii

Luận văn thạc sĩ



Vũ Thị Nhài

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
STT
Số
Tên hình vẽ
Trang
1
1.1
Dạng sóng số liệu, PN, và tích d(t)g(t)
2
2
1.2
Hệ thống thông tin BPSK
3
3
2.1
Bộ lọc thích nghi không tuyến tính

28
4
2.2
Bốn loại ứng dụng cơ bản của bộ lọc thích nghi
31
5
2.3
Sơ đồ khối hệ thống truyền dẫn sô liệu băng gốc
33
6
2.4
Gạt tạp âm thích nghi
36
7
2.5
Bộ tạo tia trễ cộng
39
8
3.1
Sóng phẳng tới dàn tuyến tính khoảng cách đều
42
9
3.2
Bộ tạo tia đơn giản
45
10
3.3
Bộ tạo tia băng rộng lấy mẫu cả không gian và thời gian
46
11

3.4
Cơ cấu cơ bản của dàn anten thích nghi
49
12
3.5
Bộ tạo tia trong dàn anten
51
13
3.6
Dàn anten tạo chùm số trực tiếp nhiều đầu ra
53
14
3.7
Dàn anten tạo chùm số gián tiếp nhiều đầu ra
54
15
3.8
Bộ tạo tia thích ngh mù LMS-MT
58
16
3.9
Cấu trúc bộ tạo tia mù theo thông tin trải phổ đa mục tiêu
trung bình bình phương bé nhất
61
17
3.10
Sơ đồ khối thuật toán điều khiển bộ tạo tia mù theo thông
tin trải phổ đa mục tiêu trung bình bình phương bé nhất
62
18

3.11
Lưu đồ thuật toán mù theo thông tin trải phổ đa mục tiêu
bình phương bé nhất
65
19
3.12
Cấu trúc dàn anten có bộ tạo tia sử dụng thuật toán LMS-
DMT-CMT
68
20
3.13
Sơ đồ khối thuật toán điều khiển bộ tạo tia mù LMS-DMT-
CMA
69
21
3.14
Lưu đồ thuật toán LMS-DMT-CMA
71
22
PL1
Giản đồ tăng ích của dàn anten sử dụng trong hệ thống
i
23
PL2
Giản đồ tăng ích của dàn anten sử dụng trong hệ thống
biểu diễn trong tọa độ cực

ii
24
PL3

Đặc tính bộ tạo tia sử dụng thuật toán LMS-DMT-CMA
của 8 người dùng khác nhau.

iii
Luận văn thạc sĩ



Vũ Thị Nhài

25
PL4
Tỷ lệ BER của máy thu truyền thống và máy thu có sử dụng
thuật toán LMS-DMT-CMA

iv
26
PL5
Tỷ lệ BER của máy thu truyền thống và máy thu có sử dụng
thuật toán LMS-DMT; LMS-DMT-CMA

v

MỞ ĐẦU

Do nhu cầu sử dụng các dịch vụ thông tin di động ngày càng tăng nên cần phải
tìm mọi biện pháp để nâng cao dung lượng của hệ thống nhưng không tăng độ rộng
băng tần sử dụng. Một trong những biện pháp đó là làm giảm can nhiễu trong các hệ
thông thông tin này. Để giảm can nhiễu trong hệ thống thông tin di động có nhiều
giải pháp như cân bằng, phân tập, tạo các dãy PN có độ lợi cao, hoặc dùng anten

thích nghi…Trong đó có thể nói giải pháp dùng dàn anten thích nghi là bài toán đặc
trưng nhất cho các hệ thống thông tin di động tổ ong đa truy nhập phân chia theo
mã băng rộng. Vì can nhiễu trong hệ thống CDMA là nguyên nhân chính giới hạn
chất lượng, dung lượng của hệ thống. Số người dùng trong hệ thống nhiều thì can
nhiễu càng nhiều, chất lượng của hệ thống mà đặc trưng là BER càng kém. Để tăng
dung lượng hệ thống mà vẫn duy trì BER trong phạm vi giới hạn cho phép thì phải
gạt can nhiễu.
Muốn gạt can nhiễu trong hệ thống thông tin di động tổ ong CDMA thì việc sử
dụng các biện pháp nêu trên rất hữu hiệu. Tuy nhiên mỗi biện pháp đều có ưu và
nhược điểm riêng của nó. Với các đặc điểm nổi bật của môi trường CDMA là can
nhiễu lớn, băng rộng thì kênh biểu hiện tính phi tuyến rõ rệt, môi trường truyền dẫn
biến đổi nhanh, các đặc trưng tín hiệu đầu vào máy thu là không dừng,… Trong
những năm gần đây, cùng với việc nghiên cứu hệ thống thông tin di động 3G, thì
việc nghiên cứu để tạo ra các dàn anten có bộ tạo tia thích nghi để giảm bớt can
nhiễu từ các hướng không mong muốn được quan tâm rất nhiều. Một trong những
hướng nghiên cứu được chú trọng đó là sử dụng dàn anten thích nghi mù để vừa gạt
can nhiễu sinh ra do quá trình truyền lan nhiều tia, can nhiễu do đa truy nhập, can
nhiễu giữa các ô kế cận, vừa tiết kiệm băng tần truyền dẫn do sử dụng bộ tạo tia
không cần dãy huấn luyện. Đó là các bộ tạo tia hoạt động theo nguyên lý mù.
Dàn anten thích nghi có khả năng tự động tạo ra các tia theo hướng của tín
hiệu mong muốn và triệt tiêu các hướng gây can nhiễu. Trong hệ thống CDMA, do
sử dụng dàn anten thích nghi, tại trạm gốc chúng ta có thể giảm lượng can nhiễu
cùng kênh của các người dùng khác nhau trong cùng ô và từ các ô kế cận do đó,
tăng được dung lượng hệ thống.
Luận văn thạc sĩ Điện tử Viễn Thông



Vũ Thị Nhài Lớp K9D1

Hiện nay có nhiều thuật toán có thể sử dụng cho dàn anten thích nghi như
thuật toán LMS, RLS… Tuy nhiên, đối với dàn anten thích nghi trong hệ thống
CDMA, trong đó nhiều người dùng cùng chiếm một băng tần, thì thuật toán thích
nghi phải có khả năng phân biệt và tách đồng thời tín hiệu của từng người dùng.
Mặt khác đồi với hệ thống thông tin băng rộng, tốc độ cao thì tiết kiệm băng tần là
một vấn đề hết sức quan trọng. Để đáp ứng được hai yêu cầu trên thì thích hợp nhất
là sử dụng thuật toán mù để điều khiển các bộ tạo tia trong dàn anten thích nghi.
Trong lĩnh vực CDMA băng rộng thuật toán mù hết sức hữu hiệu nhưng cũng hết
sức phức tạp bởi độ phức tạp tính toán và tốc độ hội tụ của thuật toán.
Kế thừa các kết quả nghiên cứu trước đây luận văn tập trung tìm thuật toán
thích hợp để đạt được mục tiêu gạt can nhiễu, tăng dung lượng hệ thống nhưng phải
tương đối đơn giản, nâng cao tốc độ hội tụ để đáp ứng được sự biến đổi tham số của
kênh truyền. Như vậy, có thể khẳng định nghiên cứu vấn đề tăng dung lượng của hệ
thống thông tin trải phổ CDMA bằng dàn anten thích nghi là một vấn đề có ý nghĩa
khoa học, có giá trị thực tiễn và cấp bách hiện nay.
3. Cấu trúc của luận văn:
Luận văn chia làm 4 chương và 1 phụ lục. Nội dung của từng chương như sau:
Chương 1- Dung lượng của hệ thống vô tuyến CDMA trải phổ và các yếu tố
ảnh hưởng. Mục đích của chương này là giới thiệu các yếu tố ảnh hưởng đến dung
lượng kênh, qua đó nhận biết được những yếu tố nào ảnh hưởng đến dung lượng hệ
thống, và khi muốn nâng cao dung lượng hệ thống thì cần xử lý vần đề gì.
Chương 2- Một số thuật toán thích nghi sử dụng để giảm can nhiễu: Đây là cơ
sở lý thuyết giới thiệu các thuật toán gạt can nhiễu cùng với các ưu và nhược điểm
của từng thuật toán. Từ đó lựa chọn được thuật toán để giải quyết bài toán đặt ra là
thuật toán mù thích nghi để đáp ứng 3 yêu cầu chính:
- Không cần biết trước đặc tính thống kê của kênh
- Kênh có biểu hiện đặc tính phi tuyến mạnh.
- Không cần sử dụng dãy huấn luyện để tiết kiệm băng tần truyền dẫn.
Chương 3- Tăng dung lượng hệ thống CDMA băng dàn anten thích nghi: Đây
là chương trọng tâm của luận văn. Để giải quyết bài toán nâng cao dung lượng dung

lượng hệ thống CDMA, luận văn đã lựa chọn thuật toán mù điều khiển bộ tạo tia
cho dàn anten thích nghi. Thuật toán này đạt được mục tiêu là:
- Chất lượng điều khiển tốt hơn so với các thuật toán đã có trước đây. Điều đó
thể hiện ở phần kết quả mô phỏng bài toán.
Luận văn thạc sĩ Điện tử Viễn Thông



Vũ Thị Nhài Lớp K9D1

- Thuật toán đơn giản, không cần tính các memen bậc cao.
- Nâng cao thêm được dung lượng truyền dẫn vì hệ thống không cần sử dụng
dãy huấn luyện.
Chương 4 - Đặc tính của hệ thống CDMA trải phổ sau khi sử dụng dàn anten
thích nghi. Chương này khảo sát đặc tính đạt được của hệ thống sau khi sử dụng
dàn anten thích nghi mù.
Phụ lục- Mô phỏng dàn anten thích nghi mù: Sử dụng chương trình Matlap để mô
phỏng, chứng minh kết quả đạt được khi sử dụng dàn anten mù với máy thu trạm
gốc. Để làm được điều đó, trong luận văn đã tiến hành tính toán so sánh đặc tính
BER của hệ thống sử dụng thuật toán đã có với việc sử dụng dàn anten thích nghi
mù. Các kết quả được biểu thị bằng các đồ thị, hình vẽ.




Luận văn thạc sĩ



Vũ Thị Nhài

1

CHƢƠNG 1
DUNG LƢỢNG CỦA HỆ THỐNG VÔ TUYẾN CDMA TRẢI PHỔ VÀ
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG

Chƣơng này sẽ giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin trải phổ ứng dụng
trong lĩnh vực thông tin vô tuyến di động với công nghệ đa truy nhập theo mã
(CDMA). Có nhiều hệ thống thông tin trải phổ, nhƣng ở đây luận văn chỉ đề cập
đến các đặc điểm chính của hệ thống trải phổ dãy trực tiếp (DS) và các đặc điểm
ứng dụng trong thông tin di động tổ ong số CDMA. Phần chủ yếu của chƣơng sẽ tập
trung vào việc phân tích dung lƣợng của hệ thống vô tuyến CDMA trải phổ đối với
cả đƣờng lên và đƣờng xuống, trên cơ sở đó xây dựng biểu thức dung lƣợng của hệ
thống. Từ biểu thức dung lƣợng xây dựng đƣợc ta sẽ chỉ ra các yếu tố ảnh hƣởng
đến dung lƣợng hệ thống làm nền tảng cho các phƣơng pháp giảm ảnh hƣởng, tức là
nâng cao dung lƣợng của hệ thống.
1.1 Giới thiệu về hệ thống thông tin trải phổ
Xuất phát từ nhu cầu thông tin quân sự, kĩ thuật trải phổ đƣợc đề cập đến ở
hai góc độ: tăng độ chống nhiễu trong môi trƣờng truyền dẫn có nhiễu loạn vô ý, cố
ý và tìm các thuật toán để tăng hiệu quả chống can nhiễu cho các hệ thống thông tin
xung quanh. Cuối thập kỉ 90, các hệ thống thông tin vô tuyến phát triển một cách
mạnh mẽ, các băng tần vô tuyến hầu nhƣ bị quá tải, từ đó dẫn đến can nhiễu mạnh
giữa các hệ thống, ngƣời ta thƣờng gọi đó là nhiễu giao thoa giữa các hệ thống.
Với các dịch vụ viễn thông mới ra đời, tốc độ truyền dẫn không ngừng tăng
lên, trong lúc các tham số của môi trƣờng vật lí biến đổi ngẫu nhiên do các tác động
bên ngoài gây ra hiện tƣợng truyền lan nhiều tia, hiện tƣợng che khuất,…ảnh hƣởng
của chúng đối với truyền tín hiệu gọi là hiện tƣợng fading. Hạn chế các hiện tƣợng
đó là một trong những bài toán cơ bản của các công trình nghiên cứu lý thuyết: điều
chế, mã hóa, cân bằng…Một trong những kết quả quan trọng là ứng dụng công
nghệ trải phổ trong thông tin thƣơng mại, mở ra hƣớng phát triển mới, đặc biệt

trong thông tin di động tổ ong.
Có thể nói “trải phổ” là một kĩ thuật thực hiện điều chế lại tín hiệu đã điều
chế, tạo ra tín hiệu giao thoa với các tín hiệu đang cùng hoạt động trong cùng một
băng tần nhƣng máy thu vẫn tách đƣợc tín hiệu mong muốn với đặc tính chất lƣợng
Luận văn thạc sĩ



Vũ Thị Nhài
2

lỗi cho phép. Để đạt đƣợc điều đó, điều chế trải phổ phải giảm mật độ công xuất
phát xuống dƣới mức nhiễu nhiệt của bất kỳ máy thu nào.
Kỹ thuật trải phổ không những chỉ đƣợc ứng dụng trong thông tin quân sự,
rađa mà nay đã và đang phát triển mạnh mẽ trong thông tin thƣơng mại: viba, di
động, đa truy nhập, vệ tinh…
1.2 Trải phổ dãy trực tiếp
Tín hiệu trải phổ dãy trực tiếp (DS) là tín hiệu trong đó biên độ của tín hiệu
đã điều chế đƣợc điều biên với một dòng số liệu nhị phân NRZ tốc độ rất cao. Nhƣ
vậy, nếu tín hiệu ban đầu là s(t) có dạng BPSK:

ttdPts
s 0
cos)(2)(


(1.1)
Thì tín hiệu trải phổ DS là:

ttdtgPtstgt

s 0
cos)()(2)()()(


(1.2)
ở đây g(t) là dãy nhị phân giả ngẫu nhiên (PN) có các giá trị ± 1, có chu kì rất dài.
Dãy PN có chu kì lý tƣởng phải thực sự ngẫu nhiên, không tƣơng quan, tốc độ kí
hiệu của g(t) thƣờng lớn hơn nhiều so với tốc độ bit f
b
của d(t), chúng ta nói rằng
g(t) đã băm nhỏ các bit số liệu thành các chíp và gọi tốc độ của g(t) là tốc độ chíp f
c
.








Việc điều chế (nhân) dãy BPSK s(t) với g(t) sẽ làm trải phổ dãy s(t) nhƣ trên
hình 1.1. Các sƣờn của g(t) và d(t) đƣợc đồng chỉnh, nghĩa là mỗi thời điểm chuyển
tiếp của d(t) trùng với thời điểm chuyển tiếp của g(t). Dãy tích gần đúng với g(t),
nếu g(t) thực sự là ngẫu nhiên thì dãy tích sẽ là một dãy giả ngẫu nhiên khác g’(t) có
cùng tốc độ chip f
c
của g(t). Độ rộng băng của tín hiệu BPSK s(t) bằng 2f
b
, độ rộng

băng của tín hiệu trải phổ BPSK (t) là 2f
c
và phổ đƣợc trải với hệ số f
c
/f
b
. Vì công
suất của s(t) và (t) là giống nhau và bằng P
s
nên mật độ phổ công suất giảm đi một
lƣợng f
c
/f
b
.
d(t)

g(t)

d(t)g(t)

…
… …
Hình 1 .1:Dạng sóng số liệu, PN, và tích d(t)g(t)
Luận văn thạc sĩ



Vũ Thị Nhài
3


Để khôi phục lại tín hiệu trải phổ DS, đầu tiên máy thu (xem hình 1.2) nhân
tín hiệu vào với dạng sóng g(t), và nhân với sóng mang
t
0
cos2

, sau đó đƣa qua
bộ tích phân với khoảng thời gian 1 bit và đầu ra đƣợc lấy mẫu cho ta số liệu
d(kT
b
). Và để khôi phục đƣợc chính xác số liệu băng tần gốc, đầu thu cần tái tạo lại
sóng mang hình sin tần số
0

và dạng sóng PN là g(t).












1.3 Can nhiễu trong hệ thống đa truy nhập

1.3.1 Các nguyên tắc cơ bản của hệ thống vô tuyến tổ ong
Các hệ thống vô tuyến tổ ong - lớn hay nhỏ, tƣơng tự hay số, thông thƣờng
hay CDMA đều có một số các đặc tính cơ bản sau:
1 Vùng địa lý đƣợc chia thành các vùng nhỏ hơn. Để đơn giản hoá cho phân
tích, các vùng nhỏ đồng dạng này đƣợc coi nhƣ các đa giác phẳng (tức là bao
phủ hết các vùng mà không chồng lấn lên nhau) và đƣợc coi là các ô. Các
trạm gốc đƣợc định vị tại trung tâm của các ô (“độ rọi trung tâm”) hoặc tại
góc của ô (“độ rọi góc”).
2 Thông tin tới một máy di động trong một ô cho trƣớc đƣợc thực hiện bởi
trạm gốc phục vụ ô đó. Nghĩa là cƣờng độ tín hiệu của ô phục vụ lớn hơn
cƣờng độ tín hiệu tín hiệu của trạm gốc trong các ô xung quanh gây ra trên ô
đó. Công xuất máy phát của trạm gốc và máy phát di động đƣợc giới hạn
trƣớc để thoả mãn yêu cầu thông tin trong khu vực ô đó. Không cho phép
thông tin trực tiếp từ máy di động tới máy di động trong hệ thống.
tP
s 0
cos2


x
x
x
x
x

TP


d(t)
tP

s 0
cos2


g(t)
kênh
nhiễu
n(t)
g(t)
Lấy mẫu T
b
Đầu ra

Máy phát
Máy thu
Hình 1.2: Hệ thống thông tin BPSK trải phổ
Luận văn thạc sĩ



Vũ Thị Nhài
4

3 Vì sự giới hạn công suất và đặc tính trƣyền dẫn của sóng vô tuyến nên có thể
sử dụng lại các tần số trong toàn bộ vùng địa hình. Do đó, hiệu quả phổ của
hệ thống tăng lên bằng số lần các tần số có thể sử dụng lại trong một vùng
địa hình. Để tối thiểu hoá giao thoa cùng kênh thì tổng các kênh có thể bố trí
đƣợc chia thành N nhóm nhỏ mà mỗi nhóm ấn định trong một ô. Số N này là
hệ số sử dụng lại tần số của hệ thống tổ ong và phụ thuộc vào mức độ loại trừ
giao thoa cùng kênh của các phƣơng pháp điều chế, phân tập và mã hoá đã

sử dụng, đặc tính anten, đặc tính truyền lan vô tuyến trong khu vực đó.
4 Khi một máy di động di chuyển từ một ô này sang một ô khác trong quá trình
cuộc gọi thì bộ điều khiển trung tâm sẽ định tuyến tự động để cuộc gọi
chuyển từ ô cũ sang ô mới mà không có gián đoạn, quá trình này đƣợc gọi là
chuyển vùng.
5 Khi nhu cầu kênh vô tuyến trong một ô cho trƣớc tăng hơn dung lƣợng của ô
đó, xét tới cả điều kiện số lƣợng các cuộc gọi xảy ra đồng thời mà ô có thể
phục vụ đƣợc, lúc đó ô bị quá tải và sẽ “phân chia” thành các ô nhỏ hơn mà
mỗi ô nhỏ có trạm gốc và trạm điều khiển trung tâm riêng. Tần số vô tuyến
ấn định của hệ thống tổ ong ban đầu khi đó sẽ đƣợc ấn định lại tính theo các
ô nhỏ hơn.
6 Đối với hệ thống tổ ong thì các đƣờng thông tin từ trạm gốc tới máy di động
và từ máy di động tới các trạm gốc đƣợc ấn định bằng một cặp tần số riêng
với băng tần cố định.Cách này đƣợc gọi là phân chia tần số song công
(FDD).
Một đặc tính phụ thƣờng đƣợc sử dụng là khái niệm vùng (sector) trong một
ô. Thay vì sử dụng các anten đa hƣớng tại trạm gốc thì một ô có thể chia thành các
vùng diện tích bằng nhau nhờ sử dụng các anten định hƣớng. Anten định hƣớng
thƣờng cho phép sử dụng hệ số tái sử dụng tần số thấp hơn và do đo giảm đƣợc sự
phân tách địa hình giữa các vị trí. Ví dụ, một mẫu lặp 12 ô sử dụng anten đa hƣớng
có thể tƣơng đƣơng với một mẫu 7 ô sử dụng các vùng 120° theo nghĩa đặc tính
chất lƣợng gạt trùng kênh. Đối với một hệ thống trải phổ thì việc chia các mẫu ô có
thể làm tăng đáng kể dung lƣợng hệ thống.
Một khái niệm khác là điều khiển công suất máy phát ở đƣờng lên và đƣờng
xuống. Điều khiển công suất đƣờng lên nhằm mục đích làm tối thiểu hoá giao thoa
cùng kênh trong hệ thống tổ ong. Vì việc điều khiển công suất phát sao cho nhỏ
Luận văn thạc sĩ

Vũ Thị Nhài
5

nhất mà chất lƣợng trạm gốc phục vụ chấp nhận đƣợc làm cho giao thoa tới các ô
bên cạnh là nhỏ nhất là rất khó khăn và là một trong những vấn đề cần quan tâm của
các loại hệ thống tổ ong số CDMA.
1.3.2 Hệ thống tổ ong số CDMA
Các hệ thống tổ ong số CDMA có hầu hết các thuộc tính của hệ thống tổ ong
tƣơng tự và số băng hẹp, nghĩa là chúng bị chi phối bởi cùng các nguyên lý cơ bản
của hệ thống tổ ong (6 đặc tính đã trình bày ở trên). Do đó các phƣơng pháp điều
chế /mã /phân tập đƣợc sử dụng sẽ quyết định đến khả năng loại trừ giao thoa của
hệ thống và các cấu hình của hệ thống, mô hình truyền sóng, chia vùng sẽ ảnh
hƣởng đến dung lƣợng của hệ thống. Trong phạm vi phƣơng pháp điều chế tổ hợp
với mã hoá và phân tập có thể khắc phục đƣợc nhiễu cùng kênh có trong hệ thống ô,
do điều kiện hoạt động trên ngƣỡng, và có khả năng thông tin trong hệ thống tổ ong
số CDMA.
Hệ thống tổ ong số CDMA cũng có một số đặc tính riêng. Ngay từ đầu, hệ
thống tổ ong số CDMA đƣợc tính toán để nâng cao các đặc tính chất lƣợng so với
các hệ thống tổ ong tƣơng tự ở các đặc điểm sau: Nâng cao dung lƣợng/hiệu quả
phổ so với hệ thống tổ ong tƣơng tự, nâng cao chất lƣợng cuộc gọi và độ tin cậy hệ
thống, khả năng loại bỏ giao thoa…
Hệ số phổ tương đối: Hệ số phổ tƣơng đối η của hệ thống vô tuyến tổ ong đƣợc
định nghĩa là:

W
.
F
r
fU 



(1.3)
với U là số ngƣời dùng trung bình trên một ô, W là băng thông yêu cầu cho truyền
dẫn một chiều, f là khoảng cách kênh tính bằng kHz, F
r
là hệ số tái sử dụng tần số
chính là N trong phần trƣớc. Hệ số phổ tƣơng đối cho biết số lƣợng ngƣời dùng trên
một ô với độ rộng băng f kHz.
Dung lượng hệ thống CDMA: Trong các hệ thống tổ ong số CDMA, ta xét tới hai
đặc tính liên quan là:
 Sử dụng điều khiển công suất sao cho mọi tín hiệu đƣờng lên đƣợc thu tại
cùng một mức công suất.
 Tín hiệu của mọi ngƣời dùng đƣợc trải (nhờ cả trải phổ nhảy tần hoặc dãy
trực tiếp) trên một băng thông là W.
Luận văn thạc sĩ



Vũ Thị Nhài
6

Từ những trình bày ở trên, ta xây dựng biểu thức đơn giản về dung lƣợng
nhƣ sau: Giả sử rằng một ô có tổng ngƣời dùng máy di động là N, tín hiệu mong
muốn thu đƣợc từ đƣờng lên hợp lại tại trạm gốc với công suất của một ngƣời dùng
là P và (N-1) giao thoa ngƣời dùng mà mỗi tín hiệu giao thoa này cũng có công suất
P (do tác dụng của điều khiển công suất). Khi đó ta có:
Tỷ số công suất tín hiệu trên công suất giao thoa tại trạm gốc P/I là:

 
1

1
1 



NNP
P
I
P
(1.4)
Năng lƣợng trên một bit
b
E
chính là công suất tín hiệu P chia cho tốc độ bit thông
tin
b
R
, tức là:

b
b
R
P
E 
(1.5)
Mật độ phổ công suất giao thoa
0
I
chính là công suất giao thoa chia cho băng thông
trải W:

W
)1(
0


NP
I
(1.6)
Do đó, tỷ số năng lƣợng trên bit đối với mật độ phổ công suất giao thoa E
b
/ I
0
là:
b
0
/ W/R
( 1) / W N-1
bb
E P R
I N P


(1.7)
với I
0
là mật độ phổ công suất giao thoa từ (N-1) ngƣời sử dụng trong ô, chƣa tính
đến các thành phần nhiễu khác.
Giải (1.6) đối với N và gọi N là dung lƣợng của ô và bằng số lƣợng các kênh ngƣời
dùng trên băng thông W:
0b

b
/E
W/R
1
I
N 
(1.8)
Khi W/R
b
lớn thì:
0b
b
/E
W/R
I
N 
(1.9)
Số lƣợng ngƣời dùng N trên băng thông W có đƣợc ở trên với giả sử rằng
mỗi nguồn giao thoa đƣợc phát đi liên tục. Thực tế với các nguồn thông tin thoại
(đôi khi cả số liệu) trong thông tin song công thì phần trăm thời gian có tiếng nói
(có thông tin) nằm trong khoảng 35 – 50 % thời gian chiếm kênh. Khi tính đến cả
Luận văn thạc sĩ



Vũ Thị Nhài
7

yếu tố này thì nguồn giao thoa sẽ bị giảm một lƣợng là d, gọi là hệ số hoạt động
đàm thoại. Ngoài ra, nhờ việc sử dụng phƣơng pháp phân vùng trong ô, tức là một ô

có thể thành g ô nhỏ nên số lƣợng ngƣời dùng trong (1.10) có thể tăng bởi hệ số
chia vùng g. Mặt khác, trong thực tế thì giao thoa giữa các ngƣời dùng tại trạm gốc
đến từ cả trong ô và ngoài ô dẫn đến sự tăng công suất giao thoa do giao thoa ngƣời
dùng bên ngoài ô, và sẽ biểu thị bằng một hệ số f trong biểu thức dung lƣợng. Khi
đó biểu thức dung lƣợng sẽ có dạng:
gf
dI
N
b







1
/E
W/R
0
0
(1.10)
với E
b
/I
0
là năng lƣợng trên bit yêu cầu đối với mật độ phổ giao thoa cần thiết để đạt
đƣợc mức đặc tính chất lƣợng cho trƣớc.
Phƣơng trình (1.9) dành cho đƣờng lên, cũng tính toán nhƣ vậy cho đƣờng
xuống chúng ta sẽ có kết quả tƣơng tự.

Điều khiển công suất: Xuất phát từ phƣơng trình dung lƣợng (1.10) giả sử rằng
công suất bộ phát máy di động đƣợc điều khiển để công suất thu đƣợc tại trạm gốc
từ mỗi ngƣời sử dụng là nhƣ nhau. Nếu điều khiển công suất không tốt trong hệ
thống tổ ong số CDMA dãy trực tiếp thì có thể làm xấu chất lƣợng thông tin đa truy
nhập thậm chí làm mất thông tin. Ví dụ, giả sử rằng một hệ thống tổ ong có hai máy
di động đang thông tin tới trạm gốc với cùng một công suất phát. Một máy ở gần
trạm gốc, một máy khác ở gần đƣờng biên của ô, độ lệch công suất tín hiệu tại trạm
gốc giữa hai máy di động khoảng 60 dB hoặc lớn hơn. Tại trạm gốc, máy di động ở
gần xuất hiện nhƣ một bộ tạo nhiễu băng rộng có công suất lớn hơn tới 60 dB so với
bộ tạo nhiễu từ xa. Trừ trƣờng hợp là sử dụng trải phổ rất rộng nếu không thì trạm
gốc sẽ không bao giờ thu đƣợc tín hiệu máy di động ở xa. Đây là hiệu ứng gần xa
thông thƣờng của các hệ thống thông tin đa truy nhập trải phổ. Giải pháp để giải
quyết hiệu ứng gần xa này là sử dụng điều khiển công suất chặt chẽ trong các đƣờng
lên. Và đây là một vấn đề thách thức kĩ thuật.
Điều khiển công suất cũng có thể đƣợc sử dụng trong đƣờng xuống. Trong
trƣờng hợp này, điều khiển công suất thƣờng đƣợc sử dụng để phân chia công suất
cho ngƣời dùng trong các khu vực rìa (gần đƣờng biên của ô). Điều khiển công suất
đƣờng xuống yêu cầu một dải động nhỏ hơn nhiều so với yêu cầu trong đƣờng lên.
Hệ số hoạt động của thoại: Phƣơng trình cải tiến đối với dung lƣợng ở trên gồm
một số hạng (1/d) để thích ứng với hệ số hoạt động của thoại. Phƣơng trình này là
Luận văn thạc sĩ



Vũ Thị Nhài
8

đúng nếu giả sử rằng mọi giao thoa tới từ một bộ tạo giao thoa đơn với hệ số hoạt
động của thoại là d. Thực tế thì giao thoa do các ngƣời dùng khác nhau là một biến
số ngẫu nhiên đƣợc phân bổ theo hai chiều. Trong hệ thống tổ ong số CDMA có

(N+1) ngƣời dùng, mỗi ngƣời dùng có một hệ số hoạt động thoại là d thì một đƣờng
truyền đã cho sẽ phải chịu giao thoa từ n kênh khác tại một thời điểm tức thời đã
cho với n đƣợc phân bố theo:

 
nN
dd
n
N
n










 )1(Pr
''
n = 0,1,2…N (1.11)
với giá trị trung bình
{}E n dN
.
Việc phân vùng trong ô: Phƣơng trình cải tiến đối với dung lƣợng ở trên bao gồm
một phép nhân với hệ số hiệu chỉnh để tính dung lƣợng khi có chia vùng trong ô.
Do giao thoa từ các ô lân cận đƣợc tính trong phƣơng trình dung lƣợng nên giao
thoa từ các vùng lân cận trong ô cũng phải đƣợc tính đối với phƣơng trình dung

lƣợng này. Giao thoa từ các vùng lân cận trong ô là do:
 Truyền sóng vô tuyến từ các ô lân cận;
 Các anten vùng trong ô không lý tƣởng. Các mẫu anten vùng trong ô đƣợc
tính nhờ định nghĩa độ rộng búp sóng đồng dạng tƣơng đƣơng của anten là
độ rộng búp sóng của một hàm vuông góc trong cùng một diện tích nhƣ đối
với anten gốc.
Đối với phƣơng trình dung lƣợng đơn giản ở trên thì có thể tính đƣợc suy hao từ
vùng trong ô lý tƣởng bằng cách giảm đi một giá trị g (hay f).
1.4 Dung lƣợng hệ thống vô tuyến CDMA trải phổ đa truy nhập
1.4.1 Dung lƣợng kênh trong điều kiện nhiễu cộng
Trƣớc hết, chúng ta thảo luận về một định lý cơ bản nhất trong lý thuyết
thông tin, tức là khả năng đạt đƣợc về dung lƣợng kênh. Một vấn đề đặt ra là nếu
kênh có các lỗi là ngẫu nhiên thì làm thế nào để sửa các lỗi này. Shannon đã sử
dụng các khái niệm quan trọng để chứng minh rằng thông tin có thể đƣợc gửi đi một
cách tin cậy (không lỗi) trên một kênh tại mọi tốc độ nhỏ hơn một tốc độ giới hạn
gọi là dung lƣợng kênh [12].
Shannon chỉ ra rằng mọi nguồn thông tin nhƣ giọng nói, camera truyền hình,
bàn phím máy điện báo,…, đều có một tốc độ ( r
c
) của nó và đƣợc đo bằng bit/sec .
Các kênh thông tin có dung lƣợng (
c
N
C
) có thể đƣợc đo bằng cùng đơn vị này.
Luận văn thạc sĩ



Vũ Thị Nhài

9

Định lý Shannon chỉ ra rằng thông tin có thể đƣợc truyền về cơ bản là không có lỗi
trên kênh (băng tần gốc hay IF) nếu và chỉ nếu tốc độ không lớn hơn dung lƣợng
kênh. Nghĩa là đối với kênh AWGN theo Shannon thì:
)/21(log
2
1
02
NErCr
bcNc
c

(1.12)
Hay đƣợc viết dƣới dạng:

sec)/()1(log
0
2
bit
BN
P
B
T
C
C
c
N
c


(1.13)
Với C là dung lƣợng băng thông, B là độ rộng băng của tín hiệu. Khi băng thông
đơn biên B =1/2T
c
Hz tiến tới vô cùng thì T
c
 0. Khi đó:

sec/
2ln
1
log
1
1loglimlim
0
2
0
2
0
bit
N
P
e
BN
P
CC
NP
B
BB













(1.14)
Tham số C

đƣợc gọi là giới hạn dụng lƣợng Shannon băng thông vô cùng đối với
kênh AWGN. Hơn nữa, tổng lƣợng thông tin lớn nhất có thể truyền không lỗi trong
T giây là :

bit
N
E
TCI
2ln
1
0


(1.15)
Tham số I


đƣợc gọi là giới hạn truyền tải thông tin Shannon băng thông vô cùng.
Dung lƣợng kênh trong thông tin trải phổ
Giả sử chúng ta truyền một tín hiệu có tốc độ bit thông tin R
b
, công suất P
trong điều kiện có nhiễu công suất là J Watts, mật công suất tạp âm nhiễu đơn biên
trung bình tƣơng ứng là N
j
:

HzWats/
B
J
N
j


với W = 2BHz là băng thông trải phổ. Công suất nhiễu này cộng thêm vào với tạp
âm N
0

của kênh. Do nhiễu kênh N
j
>>N
0
, nên lấy gần đúng hiệu suất thông tin trải
phổ:
j
b
j

b
N
E
NN
E


0

Do E
b
= PT
b
= P/R
b
, nên chúng ta có mối liên hệ :
Luận văn thạc sĩ



Vũ Thị Nhài
10


jb
b
jb
b
NE
PG

NE
RB
P
J
/2/
/


Số J/P biểu thị tỷ số công suất nhiễu trên công suất tín hiệu thu đƣợc. Trong các hệ
thống chống nhiễu ngƣời ta mong muốn rằng tỷ số này càng lớn càng tốt để giảm
ảnh hƣởng xấu của nhiễu. Để có J/P lớn, có thể đạt đƣợc bằng hai cách:
 Thứ nhất là tăng độ lợi xử lý:
b
b
R
W
WT 
b
PG

 Thứ hai là giảm tỷ số E
b
/N
j
yêu cầu đối với một xác suất lỗi bít nhất định.
Quay trở lại khái niệm dung lƣợng kênh và liên hệ nó trong điều kiện thông
tin trải phổ có nhiễu. Từ (1.12) có:

bit
J

P
B
C






 1log
2
(1.16)
Dung lƣợng kênh trong CDMA [ 7]
Mỗi ngƣời sử dụng phát một tín hiệu giả ngẫu nhiên với băng thông W và
công suất trung bình P, thì dung lƣợng của hệ thống phụ thuộc vào mức độ kết hợp
giữa K ngƣời sử dụng.
Trong trường hợp CDMA không kết hợp: Máy thu tín hiệu của mỗi ngƣời dùng
không biết đƣợc dạng sóng trải của ngƣời khác hoặc bỏ qua chúng trong quá trình
giải điều chế. Do đó, các tín hiệu của ngƣời sử dụng khác xuất hiện nhƣ là nhiễu tại
máy thu của mỗi ngƣời sử dụng. Trong trƣờng hợp này, máy thu của mỗi ngƣời
dùng là tổ hợp của K máy thu đơn. Nếu giả sử dạng tín hiệu giả ngẫu nhiên của mỗi
ngƣời dùng là Gauss thì tín hiệu của mỗi máy thu sẽ bị tác động của nhiễu Gauss
công suất (K-1)P và tạp âm Gauss cộng công suất WN
0
. Vì vậy, dung lƣợng mỗi
ngƣời dùng là:










PK
P
C
K
)1(WN
1Wlog
0
2
(1.17)
hay tƣơng đƣơng với:









0b
0
2
/W)E/)(1(1
/
W

1log
W NCK
NE
CC
K
b
KK
(1.18)
Khi số lƣợng ngƣời dùng lớn, sử dụng phép gần đúng ln(1+x)  x ta có:

e
TCK
NECC
bk
bkk
2
0
0
log
)N/)(W/(1
/
WW 

(1.19)
Luận văn thạc sĩ



Vũ Thị Nhài
11

hay tƣơng đƣơng với:

2ln
1
/
1
2ln
1
/
1
log
0
0
2


NE
NE
eC
b
b
n
(1.20)
Trong trường hợp CDMA kết hợp: Giả sử K ngƣời dùng kết hợp truyền đồng
bộ theo thời gian và máy thu đa ngƣời dùng biết đƣợc dạng sóng trải của mọi ngƣời
dùng và cùng tham gia điều chế và giải điều chế tất cả các tín hiệu ngƣời sử dụng.
Do đó, mỗi ngƣời dùng có tốc độ R
i,
với 1 i K và số mã sẽ bao gồm một tập 2

nRi

từ mã với công suất P. Trong mỗi khoảng tín hiệu, mỗi ngƣời dùng sẽ chọn một từ
mã thích hợp trong bộ mã của mọi ngƣời dùng khác đƣợc truyền đến đồng thời. Do
đó, bộ giải mã trong máy thu có:

ZXY
K
i
i


1

với Z là một vectơ tạp âm cộng. Bộ giải mã tối ƣu sẽ xét trong K từ mã và chọn ra
một từ mã có tổng vectơ gần nhất so với vectơ Y thu đƣợc theo khoảng cách Ơ-clít.
Giả sử tốc độ truyền tin của kênh i là R
i
thì trong kênh AWGN sẽ có:
Ki
p
WR
i










 1
WN
1log
0
2
(1.21)
Kji
P
WRR
ji









 ,1
WN
2
1log
0
2
(1.22)












0
2
1
WN
1logW
KP
R
K
i
i
(1.23)
Trong trƣờng hợp đặc biệt khi mọi tốc độ là giống nhau thì bất đẳng thức (1.23) có
ƣu thế hơn so với K- 1 bất đẳng khác. Vì vậy, nếu các tốc độ R
i
, 1 iK của K
ngƣời dùng đồng bộ, kết hợp đƣợc chọn trong miền dung lƣợng xác định bởi các bất
đẳng thức ở trên thì sác xuất lỗi đối với K ngƣời dùng có khuynh hƣớng tiến tới 0
khi chiều dài khối mã tiến tới vô cùng.
Thấy rằng, tốc độ của K ngƣời sử dụng tiến tới vô cùng cùng với K. Và nếu
mọi tốc độ trong hệ thống CDMA đều đƣợc chọn giống nhau là R
b

thì (1.23) rút gọn
thành:
Luận văn thạc sĩ



Vũ Thị Nhài
12











0
2
WN
1log
K
W KP
R
b
(1.24)
1.4.2 Dung lƣợng hệ thống CDMA trong thông tin di động tổ ong
Phần này sẽ tính dung lƣợng của hệ thống một ô của CDMA. Các phân tích

này sẽ mở rộng cho môi trƣờng nhiều ô và sự phụ thuộc của dung lƣợng hệ thống
CDMA đối với điều kiện truyền dẫn 8. Đã có nhiều tài liệu phân tích về dung
lƣợng hệ thống CDMA trong thông tin di động tổ ong dƣới các góc độ khác nhau
13. Trong phần này cũng giả thiết rằng một hệ thống vô tuyến tổ ong trong một
khu vực địa lý nhất định đƣợc chia thành các ô khác nhau, trong mỗi ô có một trạm
gốc cố định. Mỗi ngƣời dùng trong phạm vi ô sẽ thông tin với mạng cố định qua
một đƣờng vô tuyến đến trạm gốc.
1.4.2.1 Dung lƣợng đƣờng lên một ô của CDMA
Để có dung lƣợng ngƣời dùng cho phép của hệ thống CDMA là lớn nhất,
phải có một số giả thiết đơn giản: thứ nhất, kênh vô tuyến giả thiết là biến đổi theo
thời gian và không có nhiễu đa đƣờng; thứ hai, máy thu giả thiết có bộ lọc kết hợp
hoàn hảo có thể lọc đƣợc cả thời gian và pha của tín hiệu mong muốn; thứ ba, tƣơng
quan chéo giữa hai mã trải bất kỳ giả thiết là nhỏ nhƣ nhau so với năng lƣợng thông
thƣờng của chúng.
Giả thiết rằng điều khiển công suất là lý tƣởng, số lƣợng ngƣời dùng hệ
thống tƣơng ứng là cao, không sử dụng các đặc tính tăng dung lƣợng nhƣ hệ số hoạt
động của tiếng nói (VAD) và phân vùng trong ô. Khi đó, số lƣợng ngƣời dùng (n
u
)
có thể trong đƣờng lên của hệ thống CDMA một ô xấp xỉ bằng 13].
reqb
cu
NE
mn
)/(
1
R
W
0b


(1.25)
với R
b
là tốc độ bit băng gốc, m
c
là hiệu suất điều chế của hệ thống CDMA,
(E
b
/N
0
)
req
là tỷ số tín hiệu trên tạp âm (SNR) hay cụ thể hơn là tỷ số năng lƣợng bit
tín hiệu đối với mật độ phổ công suất (PSD) nhiễu một biên yêu cầu để một ngƣời
dùng có thể đạt đƣợc một mức đặc tính tốc độ lỗi chấp nhận đƣợc. Giá trị này thể
hiện SNR sau khi tách từ bộ lọc phối hợp.
1.4.2.2 Dung lƣợng đƣờng xuống một ô của CDMA
Trong hệ thống CDMA một ô, đƣờng xuống không giống nhƣ đƣờng lên ở
chỗ điều khiển công suất là không cần thiết (giả thiết với một hệ thống có giới hạn
tổng nhiễu). Do đó, nếu công suất phát của trạm gốc tới mỗi máy di động là bằng