Bài giảng về Đa truy cập vô tuyến

8/18/2014
1
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Email:
Tel: ***
Bộ môn: Vô tuyến
Khoa: Viễn Thông 1
Học kỳ/Năm biên soạn: I/2014-2015
BÀI GIẢNG
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
2
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
Giới thiệu môn học
•
Tên học phần:
•
Đa truy nhập vô tuyến (Radio Multiple Access)
•
Tổng lượng kiến thức:
•
45 tiết:
•
Mục tiêu học phần:
•
Về kiến thức: Trang bị cho sinh viên các kiến thức căn bản nhất về các phương pháp
đa truy nhập vô tuyến để có thể tiếp cận các công nghệ thông tin vô tuyến di động và
các mạng không dây đang và sẽ phát triển rất nhanh. Môn này là cơ sở để sinh viên
học tiếp các: Thông tin di động, thu phát vô tuyến, các mạng thông tin vô tuyến:

WiMAX, WLAN và thông tin vệ tinh.
•
Về kỹ năng: Phân tích, tính toán các tham số hệ thống đa truy nhập.
•
Về thái độ, chuyên cần: Tham gia đầy đủ các giờ lý thuyết, bài tập, thảo luận nhóm,
thực hành. Hoàn thành đầy đủ, đúng hạn các bài tập được giao.
• Lý thuyết: 32 tiết
• Bài tập/Kiểm tra: 8 tiết
• Thực hành: 4 tiết
• Tự học/Thảo luận nhóm:
1 tiết
8/18/2014
2
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
3
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
Giới thiệu môn học
•
Nội dung học phần:
• Chương 1: Các giao thức đa truy nhập
•
Tổng quan các các giao thức đa truy nhập áp dụng trong thông tin di động và
thông tin vô tuyến
•
Cách chia sẻ hiệu quả tài nguyên vô tuyến trong các hệ thống thông tin di động
và vô tuyến khi sử dụng các giao thức đa truy nhập
•
Chương 2: Tạo mã trải phổ

•
Các cách tạo ra các chuỗi Pseudo-Noise (PN)
•
Cách sử dụng các dạng chuỗi mã khác nhau cho các hệ thống CDMA
•
Chương 3: Các hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp
• Nguyên lý làm việc của các máy phát và máy thu DSSS-BPSK và QPSK
•
Hiệu năng của hệ thống DSSS
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
4
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
Giới thiệu môn học
•
Nội dung học phần:
•
Chương 4: Mô hình kênh đa truy nhập phân chia theo mã và hiệu
năng của nó
•
Xác suất lỗi bit của các phương pháp điều chế khác nhau áp dụng cho CDMA
•
Mô hình máy thu tối ưu
• Chương 5: Đa truy nhập vô tuyến trong môi trường phadinh di
động và phân tập
•
Nguyên lý của một số dạng phân tập điển hình
•
Tính toán các thông số kênh

• Chương 6: Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao
•
Nguyên lý OFDM, DFTS-OFDM
•
Tính toán thông số OFDM theo thông số kênh
•
Phương pháp đa truy nhập OFDMA/SC-FDMA
•
Chương 7: Quản lý tài nguyên vô tuyến 4G LTE
•
Chương 8: Định cỡ ô cho các hệ thống thông tin di động
8/18/2014
3
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
5
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
Giới thiệu môn học
•
Tài liệu tham khảo
•
Học liệu bắt buộc
•
1. Bài giảng: Đa truy nhập vô tuyến, Nguyễn Phạm Anh Dũng, T11/2012
• 2. Giáo trình: Lý thuyết trải phổ và đa truy nhập vô tuyến, Nguyễn Phạm Anh
Dũng, NXB Bưu Điện 9/2004
•
Học liệu tham khảo
•

3. Theory and applications of spread spectrum systems, Dr. Alex, W. Lam and Dr.
Saward, IEEE 1994
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
6
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
Giới thiệu môn học
•
Đánh giá học phần
Hình thức đánh giá Tỷ lệ đánh giá
Chuyên cần
(Nghỉ 10 tiết trở lên không được dự thi hết môn)
10%
Bài tập 10%
Thực hành môn học
(Vắng thực hành không được dự thi hết môn)
10%
Kiểm tra giữa kỳ 10%
Kiểm tra cuối kỳ 60%
8/18/2014
4
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
7
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐA TRUY
NHẬP VÔ TUYẾN
CHƯƠNG 1:
www.ptit.edu.vn

Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
8
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
1.1 Giới thiệu
•
1.2 Đa truy nhập phân chia theo tần số, FDMA
•
1.3 Đa truy nhập phân chia theo thời gian, TDMA
•
1.4 Đa truy nhập phân chia theo mã, CDMA
•
1.5 Đa truy nhập phân chia theo không gian, SDMA
•
1.6 Câu hỏi và bài tập
NỘI DUNG
8/18/2014
5
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
9
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
1.1 Giới thiệu
•
1.2 Đa truy nhập phân chia theo tần số, FDMA
•
1.3 Đa truy nhập phân chia theo thời gian, TDMA

•
1.4 Đa truy nhập phân chia theo mã, CDMA
•
1.5 Đa truy nhập phân chia theo không gian, SDMA
•
1.6 Câu hỏi và bài tập
NỘI DUNG
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
10
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Khái niệm
•
Đa truy nhập là sự phân chia tài nguyên chung giữa các người dùng một
cách hiệu quả (không gây nhiễu cho nhau)
•
Tài nguyên vô tuyến là băng tần của kênh vô tuyến. Kênh vô tuyến là sóng
mang có phổ nằm trong băng tần xác định
•
Vai trò
•
Nền tảng công nghệ của các hệ thống truyền dẫn vô tuyến đa điểm – điểm
(thông tin di động, thông tin vệ tinh)
•
Tăng dung lượng của hệ thống thông tin vô tuyến
•
Phát triển hệ thống thông tin đa truy nhập vô tuyến băng rộng đa phương tiện,
thông tin di động thế hệ sau

1.1 Giới thiệu
8/18/2014
6
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
11
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Mô hình hệ thống đa truy nhập
1.1 Giới thiệu
Hình 1.1. Các hệ thống đa truy nhập: a) các đầu cuối mặt
đất và bộ phát đáp, b) các trạm di động và các trạm gốc.
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
12
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
FDMA
TDMA
CDMA
SDMA
: Frequency Division Multiple Access
: Time Division Multiple Access
: Code Division Multiple Access
: Space Division Access
Các phương pháp đa truy nhập được xây dựng trên cơ sở
phân chia tài nguyên vô tuyến cho các nguồn sử dụng
(kênh truyền dẫn) khác nhau
Tài nguyên vô tuyến = f (tần số, thời gian, mã, không gian)

1.1 Giới thiệu
Kết hợp với nhau
tạo ra các phương
pháp đa truy nhập
mới
8/18/2014
7
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
13
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Phân loại
•
Đa truy nhập phân chia theo tần số, FDMA
•
Frequency Division Multiple Access
•
Đa truy nhập phân chia theo thời gian, TDMA
•
Time Division Multiple Access
•
Đa truy nhập phân chia theo mã, CDMA
•
Code Division Multiple Access
•
Đa truy nhập phân chia theo không gian, SDMA
•
Space Division Multiple Access

1.1 Giới thiệu
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
14
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Mô tả FDMA
Hình 1.2. Nguyên lý đa truy nhập: a) Đa truy nhập phân chia theo tần số
(FDMA);
1.1 Giới thiệu
8/18/2014
8
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
15
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Mô tả TDMA và CDMA
1.1 Giới thiệu
Hình 1.2. Nguyên lý đa truy nhập: b) Đa truy nhập phân chia theo thời gian
(TDMA); c) Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA)
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
16
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Nguyên lý đa truy nhập kết hợp

Hình 1.3.
Kết hợp
ba dạng
đa truy
nhập cơ
sở thành
các dạng
đa truy
nhập lai
ghép
1.1 Giới thiệu
8/18/2014
9
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
17
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
1.1 Giới thiệu
•
1.2 Đa truy nhập phân chia theo tần số, FDMA
•
1.3 Đa truy nhập phân chia theo thời gian, TDMA
•
1.4 Đa truy nhập phân chia theo mã, CDMA
•
1.5 Đa truy nhập phân chia theo không gian, SDMA
•
1.6 Câu hỏi và bài tập

NỘI DUNG
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
18
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Nguyên lý FDMA
•
Mỗi kênh vô tuyến được cấp phát một tần số cố định
•
Đặc điểm
•
Băng tần làm việc được chia thành các băng tần con
•
Mỗi băng tần con được ấn định cho một kênh. Các kênh làm việc đồng thời
với các tần số khác nhau
•
Giữa các kênh cần khoảng bảo vệ, tránh ảnh hưởng lẫn nhau
•
Máy thu lựa chọn sóng mang cần thu theo tần số phù hợp
•
Cần quy hoạch tần số thống nhất trên phạm vi quốc gia, thế giới
1.2 FDMA
8/18/2014
10
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
19

ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Nguyên lý FDMA
1.2 FDMA
….
Hình 1.2. Nguyên lý đa truy nhậpphân chia theo tần số (FDMA)
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
20
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Nhiễu giao thoa kênh lân cận, ACI (Adjacent Channel
Interferrence)
•
KN: Là phần công suất của sóng mang kênh lân cận nằm trong băng tần thu
của kênh công tác
•
Nguyên nhân
•
Sai số của bộ dao động phát
•
Không hoàn thiện của bộ lọc thu
•
Khắc phục
• Sử dụng khoảng bảo vệ giữa các kênh vô tuyến
(Làm giảm hiệu suất sử dụng tần số)
1.2 FDMA
Hình 1.4. FDMA và nhiễu
giao thoa kênh lân cận

8/18/2014
11
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
21
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Thực hiện thông tin song công
•
FDD (Frequency Division Duplex)
•
Kênh phát và thu được thực hiện ở hai tần số khách nhau
•
Mỗi kênh vô tuyến gồm một cặp tần số có khoảng cách đủ lớn để không gây ảnh
hưởng giữa thu và phát
•
TDD (Time Division Duplex)
•
Kênh phát và thu làm việc ở cùng tần số nhưng phân chia theo thời gian
•
Mỗi kênh vô tuyến chỉ sử dụng một tần số
(hiệu quả sử dụng tần số cao)
1.2 FDMA
§é réng b¨ng
tÇn X
§é réng b¨ng
tÇn X
t
f

Ph©n c¸ch sãng
c«ng Y
Kho¶ng
b¶o vÖ
§é réng b¨ng
tÇn X
t
f
§êng
lªn
§êng
xuèng
§êng xuèng
§êng lªn
FDD
TDD

 

Hình 1.5. FDD và TDD
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
22
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Mô hình FDMA/FDD
1.2 FDMA
f
1

f
2
f
3
f
n-1
f
n
f
0
f’
1
f’
2
f’
3
f’
n-1
f’
n
x
y
B
Nửa băng thấp
Nửa băng cao
Trạm gốc
f’
1
f
1

f’
2
f2
f’
3
f
3
a)
b)
Ký hiệu
x: Khoảng cách tần số giữa hai kênh lân cận
y: Khoảng cách tần số thu phát
B: Băng thông cấp phát cho hệ thống
f
0
: Tần số trung tâm
f’
i
: Tần số đường xuống
f
i
: Tần số đường lên
MS1
MS2
MS3
Hình 1.6.
Phân bố tần
số và
phương
pháp

FDMA/FDD
8/18/2014
12
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
23
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Mô hình FDMA/TDD
1.2 FDMA
Hình 1.7. Phân bố tần số và phương pháp FDMA/TDD
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
24
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Đặc điểm
•
Ưu điểm
•
Đơn giản, dễ thực hiện
•
Ít nhậy cảm với quá trình phân tán thời gian do truyền lan sóng
•
Nhược điểm
•
Hiệu suất sử dụng tần số không cao
•

Cần tổ chức tần số thống nhất
•
Mỗi kênh cần một bộ thu phát độc lập
•
Dung lượng hệ thống
1.2 FDMA
 
max
M
K
2 C
3 I

Trong đó:
K
max
là số người sử dụng cực đại trong một ô
M=B
t
/B
c
tổng số kênh tần số hay số kênh tương đương
B
t
là tổng băng tần được cấp phát
B
c
là kênh vô tuyến tương đương cho một người sử dụng
(đối với hê thống FDMA thì B
c

= băng thông kênh vô tuyến)
C/I : tỉ số tín hiệu trên nhiễu
C: Công suất trung bình sóng mang
I: Công suất nhiễu

(1.1)
8/18/2014
13
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
25
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
1.1 Giới thiệu
•
1.2 Đa truy nhập phân chia theo tần số, FDMA
•
1.3 Đa truy nhập phân chia theo thời gian, TDMA
•
1.4 Đa truy nhập phân chia theo mã, CDMA
•
1.5 Đa truy nhập phân chia theo không gian, SDMA
•
1.6 Câu hỏi và bài tập
NỘI DUNG
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
26

ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Nguyên lý TDMA
•
Mỗi kênh vô tuyến được cấp phát một khe thời gian trên một tần số nhất định
•
Đặc điểm
•
Các máy đầu cuối phát không liên tục, chỉ làm việc trong khoảng thời gian
được phép (truyền dẫn cụm)
•
Cụm phát được đặt trong một khe thời gian của cấu trúc khung
•
Mỗi đầu cuối sẽ chiếm toàn bộ độ rộng băng tần kênh vô tuyến trong khoảng
thời gian dành cho mình
1.3 TDMA
8/18/2014
14
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
27
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Nguyên lý TDMA
1.3 TDMA
Hình 1.8. Nguyên lý TDMA
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1

28
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Thực hiện thông tin song công
•
TDMA/FDD: Tại một trạm đầu cuối, việc phát/thu sử dụng 2 tần số riêng biệt
•
TDMA/TDD: Đường lên và đường xuống sử dụng chung một tần số với sự
luân phiên của khung phát và khung thu
1.3 TDMA
8/18/2014
15
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
29
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Mô hình TDMA/FDD
1.3 TDMA
Hình 1.9. Các phương pháp đa truy nhập: a) TDMA/FDD;
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
30
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Mô hình TDMA/TDD
1.3 TDMA
Hình 1.10. Các phương pháp đa truy nhập: b) TDMA/TDD

8/18/2014
16
www.ptit.edu.vn
Ging viờn: Nguyn Vit Hng
B mụn: Vụ Tuyn Khoa Vin Thụng 1
31
A TRUY NHP Vễ TUYN

To cm

Mi cm bao gm:

Thụng tin ca ngi s dng (lu lng)

Thụng tin b xung cho iu khin
Thụng tin cho khụi phc súng mang Carier recovery - CR, nh thi, Bit timing recovery- BTR
Nhn dng cm (khi u ca cm) Unique Word (UW)
Nhn dng kờnh Chanel Identification - CI
Thụng tin cho nghip v

Cỏc cm c t vo khe thi gian tng ng ca khung TDMA
1.3 TDMA
www.ptit.edu.vn
Ging viờn: Nguyn Vit Hng
B mụn: Vụ Tuyn Khoa Vin Thụng 1
32
A TRUY NHP Vễ TUYN

Quỏ trỡnh to cm TDMA
1.3 TDMA

Ghép
kênh
(TDMA)
và điều
chế
Luồng số của các
ngời sử dung
b
R
Cấu trúc cụm
(tốc độ R)
t
Các bộ
đệm
Bộ điều
chế
Định thời
TDMA
Tốc độ Rb
Tốc độ Rb
Tốc độ Rb
1 2 3
1
2
3
B
T
B
T
B

T
TSn TS2TS3 TS1
Tốc độ truyền dẫn ký hiệu R
F
T
Luồng số cần phát đến ngời sử dụng
Z
1
2
3
Ký hiệu
Ri= Tốc độ bit của ngời sử dụng (bps)
R= Tốc độ ký hiệu điều chế cho sóng mang
TS= Độ rộng khe thời gian Tb= Độ rộng cụm, = Độ dài khung
= Khoảng trống bảo vệ, = Thông tin bổ sung
F
T
R
Bộ ghép
khung
TDMA
Hỡnh 1.11.
Quỏ trỡnh
to cm
mt h
thng vụ
tuyn
TDMA
8/18/2014
17

www.ptit.edu.vn
Ging viờn: Nguyn Vit Hng
B mụn: Vụ Tuyn Khoa Vin Thụng 1
33
A TRUY NHP Vễ TUYN

Quỏ trỡnh thu cm TDMA
1.3 TDMA
Z
3 2 1
3
T ố c đ ộ R b
G iả i đ iề u
c h ế
C ử a m ở
tạ i T S 3
Đ ịn h t h ờ i
T D M A
B ộ đ ệ m
M áy đ ầu c uố i 3
t
Hỡnh 1.12. Quỏ trỡnh thu cm trong TDMA
www.ptit.edu.vn
Ging viờn: Nguyn Vit Hng
B mụn: Vụ Tuyn Khoa Vin Thụng 1
34
A TRUY NHP Vễ TUYN

c im

u im

S dng hiu qu tn s v thit b thu phỏt

Nhc im

Yờu cu ng b thi gian chớnh xỏc trong quỏ trỡnh thu/phỏt

Thit b x lý phc tp
Dung lng h thng
1.3 TDMA

max
M
K
2 C
3 I

Trong ú:
K
max
l s ngi s dng cc i trong mt ụ
M=B
t
/B
c
tng s kờnh tn s hay s kờnh tng ng
B
t
l tng bng tn c cp phỏt

B
c
l kờnh vụ tuyn tng ng cho mt ngi s dng
(
TDMA thỡ B
c
= bng thụng kờnh vụ tuyn/s khe thi gian
)
C/I: T s tớn hiu trờn nhiu
C: Cụng sut trung bỡnh súng mang
I: Cụng sut nhiu
(1.2)
8/18/2014
18
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
35
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
1.1 Giới thiệu
•
1.2 Đa truy nhập phân chia theo tần số, FDMA
•
1.3 Đa truy nhập phân chia theo thời gian, TDMA
•
1.4 Đa truy nhập phân chia theo mã, CDMA
•
1.5 Đa truy nhập phân chia theo không gian, SDMA
•

1.6 Câu hỏi và bài tập
NỘI DUNG
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
36
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Nguyên lý CDMA
•
Mỗi kênh được cấp một cặp tần số và một mã duy nhất
•
Đặc điểm
•
Tín hiệu phát có băng tần được mở rộng nhiều lần so với độ rộng băng tần
tối thiểu cần để phát thông tin
•
Việc trải phổ được thực hiện bằng một mã độc lập với số liệu
1.4 CDMA
8/18/2014
19
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
37
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Nguyên lý CDMA
1.4 CDMA
Hình 1.13. Nguyên lý đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA)

www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
38
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Phân loại hệ thống trải phổ
•
Trải phổ chuỗi trực tiếp, DSSS (Direct Sequence Spreading Spectrum)
•
Trải phổ nhẩy tần, FHSS (Frequency – Hopping Spreading Spectrum)
•
Trải phổ nhẩy thời gian, THSS (Time – Hopping Spreading Spectrum)
1.4 CDMA
8/18/2014
20
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
39
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Phân loại hệ thống trải phổ
•
Trải phổ chuỗi trực tiếp, DSSS (Direct Sequence Spreading Spectrum)
•
Nhân trực tiếp tín hiệu cần trải phổ với tín hiệu giả ngẫu nhiên, PN
•
Tín hiệu PN có tốc độ chip cao hơn nhiều tốc độ bít
•

Máy thu dùng mã PN để giải trải phổ lấy ra tín hiệu mong muốn
1.4 CDMA
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
40
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Biểu diễn DSSS
1.4 CDMA
TT =T
b n
T =T
b n
c
t
Ký hiệu:

 T
b
= thời gian một bit của luồng số cần phát
 T
n
= Chu kỳ của mã giả ngẫu nhiên dùng cho trải phổ
 T
c
= Thời gian một chip của mã trải phổ
Hình 1.12. Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)
8/18/2014
21

www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
41
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Biểu diễn DSSS
1.4 CDMA
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
42
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Phân loại hệ thống trải phổ
•
Trải phổ nhẩy tần, FHSS (Frequency – Hopping Spreading Spectrum)
•
Nhẩy tần số sóng mang trên một tập lớn các tần số
•
Mẫu nhẩy tần có dạng giả ngẫu nhiên
•
Máy thu sử dụng mã PN để thu đúng tần số cần thu
1.4 CDMA
8/18/2014
22
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
43

ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Biểu diễn FHSS
1.4 CDMA
f
n
f
n -1
f
n -2
f
3
f
2
f
1
T
c
2T
c
T Çn sè
t
Hình 1.14. Trải phổ nhẩy tần (FHSS)
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
44
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Phân loại hệ thống trải phổ

•
Trải phổ nhẩy thời gian, THSS (Time – Hopping Spreading Spectrum)
•
Các bít số liệu được nén và phát ngắt quãng trong một hay nhiều khe thời gian. Một
khung nhảy thời gian chứa một lượng lớn các khe thời gian
•
Mẫu nhảy thời gian có dạng giả ngẫu nhiên
•
Máy thu sử dụng mã PN để thu đúng khe thời gian cần thu
1.4 CDMA
8/18/2014
23
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
45
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Biểu diễn THSS
1.4 CDMA
Mét khung
Khe thêi gian ph¸t
(k bit)
T
2T
f
3T
f
T
f

t
T=T /M, trong ®ã M lµ sè khe thêi gian trong mét khung
f
Hình 1.15. Trải phổ nhẩy thời gian (THSS)
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
46
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Biểu diễn DSSS
1.4 CDMA
8/18/2014
24
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
47
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Mô hình hệ thống DSSS
1.4 CDMA
11
10


)tf2cos(
T
E2
c

b
b

Bé t¹o
m· PN
d(t)
{0,1}
b
T
1
b
R 
{+1,-1}
b
T
1
b
R 
{+1,-1}
c
T
1
c
R 
Bé chuyÓn
®æi møc
Tr¶i phæ
§iÒu chÕ
Bé t¹o
m· PN

)tf2cos(
T
2
c
b


b
0
T
dt(.)
M¹ch quyÕt
®Þnh
{0.1}
)t(c
1
)t(c
1
{+1,-1}
c
T
1
c
R 
b
T
1
b
R 
Tx1

Rx1
)t(b
1
)t(b
1
Tx2
TxK
Rx2
RxK
)t(c),t(b
22
)t(c),t(b
KK
)t(b),t(c
KK
)t(b),t(c
22
Gi¶i ®iÒu
chÕ
Gi¶i tr¶i
phæ
Hình 1.16. Mô hình đơn giản của một hệ thống DSSS gồm K người sử dụng
chung một bằng tần với cùng một sóng mang f
c
và điều chế BPSK.
b(t): chuỗi bít phát
Tb: chu kì bít
Rb: tốc độ bít phát
Rc: tốc độ chip
Tc = N.Tb : chu kì chip

Eb: năng lượng bít
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
48
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Biểu diễn phổ tín hiệu trước và sau trải phổ
1.4 CDMA
b
T
1
b
T
2
b
T
3
b
T
4
b
T
5
b
T
6
b
T
7

b
T
8
b
T
9
b
T
10
c
T
1
c
T
2
b
T2
Tc2
)f(
d

)f(
dc

PSD, W/Hz
f, Hz
c
T5
b
T 

0
Hình 1.17. Mật độ phổ công suất của luồng bit lưỡng cực

d
(f)
và luồng số sau trải phổ

dc
(f) khi T
b
=5T
c
.
2
2
( ) 2 ( )
( ) 2 ( )
d b b
dc c c
f T Sinc fT
f T Sinc fT
 
 
8/18/2014
25
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
49
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN

•
Tín hiệu thu sau giải trải phổ
1.4 CDMA
b
T
1
b
T
2
b
T
3
b
T
1

b
T
2

b
T
3

c
T
1

c
T

1
c
ff 
b
R
kr
P
)f(
k

)f(
k




)f(
k

)f(
k



c
R
jr
P
c
NT

b
T

Hình 1.18 Mật độ phổ công suất thu từ máy phát k:

k
(f) và từ tất
cả các máy phát trừ máy k:


-k
(f).
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
50
ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN
•
Phổ tín hiệu thu sau lọc
1.4 CDMA
b
T
1
b
T
2
b
T
3
b

T
1

b
T
2

b
T
3

c
T
1

c
T
1
c
ff 
, Hz
PSD, W/Hz
c
R
jr
P

)f(
k




)f(
k

b
R
kr
P
Phæ tÝn hiÖu sau bé läc b¨ng
th«ng cã ®é réng
Hz,R
T
1
B
b
b
W

0
Hình 1.19. Phổ tín hiệu nhận được sau bộ lọc băng thông