Nghiê n cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA

SVTH: Ngô Vủ Truyền Trang1
.Mục Lục
Lời nói đầu ..........................................................................................................i
CHƯƠNG I: HỆ THỐNG THÔNG TIN TRẢI PHỔ
1.1 Giới thiệu chung............................................................................................1
1.2 Các loại hệ thống trải phổ.............................................................................2
1.3 Quá trình thực hiện trải phổ..........................................................................3
1.4 Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp (DS/SS)....................................................4
1.4.1 Hệ thống DS/SS-BPSK.........................................................................4
1.4.2 Hệ thống DS/SS-QPSK.........................................................................7
CHƯƠNG II: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TỔ ONG CDMA IS-95
2.1 Giới thiệu sơ lược về hệ thống....................................................................11
2.2 Giao diện vô tuyến và truyền dẫn...............................................................11
2.2.1 Các kênh vật lý...................................................................................11
2.2.2 Các kênh logic.....................................................................................12
2.2.2.1 Kênh lưu lượng ...........................................................................13
2.2.2.2 Kênh hoa tiêu..............................................................................13
2.2.2.3 Kênh đồng bộ..............................................................................14
2.2.2.4 Kênh tìm gọi...............................................................................14
2.2.2.5 Kênh truy nhập...........................................................................15
2.2.3 Cấu trúc kênh CDMA đường xuống...................................................15
2.2.3.1 Cấu trúc kênh lưu lượng đường xuống........................................15
2.2.3.2 Kênh hoa tiêu..............................................................................19
2.2.3.3 Kênh đồng bộ..............................................................................19
2.2.3.3 Kênh tìm gọi...............................................................................19
2.2.4 Cấu trúc kênh CDMA đường lên........................................................20
2.2.4.1 Kênh lưu lượng đường lên..........................................................20
2.2.4.2 Kênh truy nhập...........................................................................22
2.3 Cấu hình mạng thông tin di động số CDMA...............................................22

2.3.1 Máy thuê bao di động MS...................................................................23
2.3.2 Trạm gốc BS........................................................................................23
DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA

SVTH: Ngô Vủ Truyền Trang2
2.3.3 Tổng đài di động MX..........................................................................25
2.3.4 Bộ đăng ký đònh vò thường trú HLR....................................................26
CHƯƠNG III: CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI
ĐỘNG TỔ ONG CDMA
3.1 Sự cần thiết của chuyển giao trong hệ thống thông tin di động..................28
3.2 Tiêu chuẩn khi thực hiện chuyển giao........................................................29
3.3 Khái niệm chung về chuyển giao................................................................29
3.4 Chuyển giao mềm và mềm hơn..................................................................30
3.4.1 Chuyển giao mềm...............................................................................30
3.4.2 Chuyển giao mềm hơn........................................................................31
3.4.3 Chuyển giao mềm-mềm hơn...............................................................32
3.4.4 Chuyển giao cứng................................................................................32
3.5 Các tập kênh hoa tiêu..................................................................................33
3.5.1 Tập tích cực.........................................................................................33
3.5.2 Tập ứng cử...........................................................................................33
3.5.3 Tập gần................................................................................................33
3.5.4 Tập còn lại...........................................................................................33
3.6 Báo hiệu trong chuyển giao.........................................................................33
3.6.1 Bản tin đo cường độ trường của pilot..................................................34
3.6.2 Bản tin hướng dẫn chuyển giao...........................................................35
3.6.3 Bản tin hoàn thành chuyển giao..........................................................36
3.6.4 Duy trì các tập.....................................................................................36
3.7 Các yêu cầu trong chuyển giao...................................................................39

3.8 Báo hiệu trong quá trình chuyển giao.........................................................41
3.9 nh hưởng của chuyển giao mềm và mềm hơn đến dung lượng hệ thống
CDMA...............................................................................................................42
3.9.1 Giới thiệu.............................................................................................42
3.9.2 Chuyển giao mềm trong các cell không sector hoá............................43
3.9.2.1 Giảm dung lượng đường xuống...................................................44
3.9.2.2 Độ lợi dung lượng đường xuống.................................................46
DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA

SVTH: Ngô Vủ Truyền Trang3
3.9.3 Chuyển giao mềm trong các cell được sector hoá..............................53
3.9.3.1 Suy giảm dung lượng đường xuống............................................54
3.9.3.2 Độ lợi dung lượng đường xuống.................................................55
3.9.4 Kết luận...............................................................................................60
3.10 Thuật toán điều khiển công suất trong chuyển giao mềm........................61
3.10.1 Giới thiệu...........................................................................................61
3.10.2 Cải tiến phương pháp điều khiển công suất trong chuyển giao........62
CHƯƠNG IV: CHUYỂN GIAO MỀM TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN
DI ĐỘNG CDMA IS-95
4.1 Giới thiệu.....................................................................................................66
4.2 Quá trình quyết đònh chuyển giao...............................................................66
4.3 Cửa sổ tìm....................................................................................................67
4.4 Đo cường độ trường.....................................................................................68
4.5 Các tham số chuyển giao.............................................................................68
4.6 Các bản tin chuyển giao..............................................................................69
4.7 Các thủ tục chuyển giao..............................................................................71
4.7.1 Thủ tục hỗ trợ chuyển giao mềm của MS(MASHO)..........................71
4.7.2 Ngưỡng động trong chuyển giao.........................................................72

4.8 Xử lý kênh lưu lượng...................................................................................74
4.8.1 Xử lý kênh lưu lượng đường xuống.....................................................74
4.8.2 Xử lý kênh lưu lượng đường lên (Chuyển giao giữa các ô)................75
4.8.3 Xử lý kênh lưu lượng đường lên (Chuyển giao giữa các đoạn ô).......75
4.9 Báo hiệu trong chuyển giao ở hệ thống CDMA IS-95................................76
CHƯƠNG V: ĐÁNH GIÁ ƯU NHƯC ĐIỂM CỦA CHUYỂN GIAO MỀM
5.1 Ưu nhược điểm của chuyển giao mềm........................................................83
5.2 nh hưởng của trễ và hiện tượng ping-pong trong chuyển giao cứng........84
5.3 Điều khiển công suất và chuyển giao mềm................................................86
5.4 Xu hùng phát triển của thuật toán chuyển giao mềm...............................87
Tài liệu tham khảo
DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 4
CHƯƠNG
1
HỆ THỐNG THÔNG TIN TRẢI PHỔ

1.1 Giới Thiệu Chung
Trong hầu hết các hệ thống thông tin thì phổ tần được xem là một tài nguyên thiên
nhiên vô cùng quan trọng. Việc bảo vệ và sử dụng tài nguyên này đã trở thành một
hoạt động quan trọng vì trước hết phổ tần vô tuyến có hạn nhưng nó lại có thể tái sử
dụng. Ý nghóa của việc tái sử dụng là ở chỗ là khi một người ngừng sử dụng thì người
khác có thể bắt đầu sử dụng. Phổ tần vô tuyến có hạn bởi vì đối với một công nghệ
cho trước thì ta chỉ có thể sử dụng một dãi tần nhất đònh. Dãi tần này phải tuân thủ
đầy đủ các khuyến nghò của ITU. Do đó với xu hướng phát triển của các ngành khoa
học kỹ thuật nói chung, ngành Viễn Thông nói riêng thì các công nghệ luôn không
ngừng mở rộng dãi tần sử dụng, các thuộc tính truyền sóng cơ bản làm cho một số tần
số trở nên hữu dụng hơn và vì thế chúng có giá trò hơn các tần số khác. Các đặc trưng

của sóng điện từ trong dãi tần 0.5-3 Ghz đặc biệt có giá trò đối với nhiều dòch vụ cố
đònh và di động.
Vấn đề là ở chỗ càng có nhiều công nghệ và các dòch vụ thông tin tranh nhau
chiếm đoạt từng phần của phổ tần vô tuyến giá trò này, đặc biệt từ khi nhu cầu về phổ
tần vô tuyến tăng nhanh, chủ yếu cho các dòch vụ mới như các thông tin cá nhân PCS
(Personal Communication Services) và điện thoại tổ ong.
Do đó việc quản lý phổ tần là một nhiệm vụ hết sức phức tạp bởi vì nó có liên
quan tới các dòch vụ và công nghệ. Trước đây vấn đề này được giải quyết bằng cách
cấp phát các băng hay các khối phổ tần cho các dòch vụ khác nhau như: thông tin
quảng bá, di động, các dòch vụ vệ tinh, điểm đến điểm cố đònh và thông tin hàng
không. Gần đây xuất hiện một phương pháp khác để giải quyết vấn đề này. Phương
pháp này dựa trên khả năng một số phương pháp điều chế có thể sử dụng chung tần
số mà không gây ra mức độ nhiễu đáng kể. Phương pháp này gọi là điều chế trải phổ
SS (Spread Spectrum), đặc biệt khi được sử dụng kết hợp với kỹ thuật đa thâm nhập
phân chia theo mã CDMA (Code Divided Multi Access) còn được gọi là kỹ thuật đa
thâm nhập trải phổ SS-CDMA
Điều chế trải phổ có rất nhiều tính năng hấp dẫn, các tính năng quan trọng nhất là:
§ Chống lại các nhiễu cố tình hoặc vô tình, đây là một tính năng quan trọng cho
thông tin ở các vùng bò ứ nghẽn như ở các thành phố.
DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 5
§ Có khả năng loại trừ hay giảm bớt ảnh hưởng của truyền sóng nhiều tia gây trở
ngại rất lớn trong thông tin đô thò.
§ Có khả năng dùng chung băng tần với người sử dụng khác nhờ các đặc trưng
tín hiệu giống tạp âm của nó.
§ Được phép hoạt động không cần giấy phép ở ba lónh vực: khoa học, công
nghiệp và y tế với công suất đến 1W ở các băng tần sau: 902-928 Mhz; 2.4-
2.483 Ghz và 5.725-5.85 Ghz (theo tiêu chuẩn của FCC).

§ Đảm bảo mức độ tư hữu nhất đònh nhờ sử dụng các mã trải phổ giả ngẫu nhiên
nên khó bắt trộm tín hiệu.
1.2 Các loại hệ thống trải phổ
Một hệ thống thông tin số được coi là SS (Spread-Spectrum) nếu:
§ Tín hiệu được phát chiếm độ rộng băng tần lớn hơn độ rộng băng tần tối thiểu
cần thiết để phát thông tin.
§ Trải phổ được thực hiện bằng một mã độc lập với số liệu.
Có ba kiểu hệ thống SS cơ bản:
§ Chuỗi trực tiếp (DS-Direct Sequence).
§ Nhảy tần (FH-Frequency Hopping).
§ Nhảy thời gian (TH-Time Hopping).
Ngoài ra còn có các hệ thống lai ghép từ các hệ thống nói trên.
1.2.1 Trải phổ trực tiếp
Hệ thống DS ( nói chính xác là sự điều chế các dảy mã đả được điều chế thành
dạng sóng điều chế trực tiếp ) là hệ thống được biết nhiều nhất trong các hệ thống
thông tin trải phổ . Chúng có dạng tương đối đơn giản vì chúng không có yêu cầu tính
ổn đònh nhanh hoặc tốc độ tổng hợp tần số cao . Hệ thống DS đả được áp dụng đối
với cosmetic space đa dạng như đo khoảng cách JPL bởi golomb ( thông tin số với
ứng dụng khoảng cách ),…
Ngày nay kỷ thuật này được áp dụng cho các thiết bò đo có nhiều chọn lựa và nhiều
phép tính của dảy mã trong hệ thống thông tin , trong đo lường hoặc trong phòng thí
nghiệm . Chi tiết hơn về DS sẻ trình bày ở chương sau
1.2.2 Trải phổ nhảy tần
Nói một cách chính xác thì điều chế FH là “ sự chuyển dòch tần số của nhiều tần
số được chọn theo mả ” . Nó gần giống như FSK ngoài việc dải chọn lọc tần số tăng
DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 6
lên . FSK đơn giản sử dụng 2 tần số và phát tín hiệu là

1
f khi có ký hiệu và
2
f khi
không có ký hiệu .Mặt khác thì FH có thể sử dụng vài nghìn tần số . Trong các hệ
thống thực tế thì sự chọn lọc ngẩu nhiên trong
20
2 tần số được phân bổ có thể được
chọn nhờ tổ hợp mả theo mổi thông tin chuyển dòch tần số .Trong FH khoảng dòch
giửa các tần số và số lượng các tần số có thể chọn được, được xác đònh phụ thuộc vào
các yêu cầu vò trí đối với việc lắp đặt cho mục đích đặc biệt
+ Đặc tính của tín hiệu
Hệ thống FM cơ bản gồm có bộ tạo mả và bộ tổ hợp tần số sao cho có thể đáp
ứng được cho đầu ra mả hoá của bộ tạo mả . Dạng của bộ tổ hợp tần số có các đáp
ứng nhanh được sử dụng cho hệ thống trải phổ . Nếu lý tưởng thì tần số ra từ bộ dòch
tần cố đònh phải là tần số đơn nhưng thực tế thì tần số không mong muốn như là tần
số băng bên củng được tạo ra cộng thêm vào tần số dự đònh . Hình 1.1 là phổ tần số
của bộ dòch tần .

Phổ FH lý tưởng trong một chu kỳ có dạng hình vuông hoàn toàn và phân bố đồng
đều trong các kênh tần số truyền dẩn . Các máy phát trong điều kiện thực tế cần phải
được thiết kế sao cho công suất phân bố đồng đều trong tất cả các kênh

Tín hiệu FH thu được tổ hợp với tín hiệu giống như vậy được tạo ra tại chổ và đựơc
quy đònh bởi một bộ lệch tần nhất đònh f
if
của {f
1
+ f
2

, ... f
n
} x {f
1
+ f
IF
+ f
2
+ f
IF
, ...,
f
m
+ f
IF
} được tạo ra trước trạng thái đồng bộ của mả cố đònh của
Máy phát và máy thu . Trong trường hợp tín hiệu không trùng khớp với tín hiệu tạo ra
tại chổ như là hệ thống DS thì tín hiệu tạo ra tại chổ và độ rộng băng không cần thiết
sau khi nhân tần số được chuyển đổi thành tín hiệu đúng với tín hiệu tạo ra tại chổ
như là hệ thống DS thì tín hiệu tạo ra tại chổ và độ rộng băng không cần thiết sau khi
nhân tần số được chuyển đổi thành tín hiệu đúng với tín hiệu tạo ra tại chổ nhờ việc
cùng thay đổi giửa tín hiệu tạo ra tại chổ và tín hiệu không mong muốn . Tín hiệu
không đồng bộ với băng tần như tín hiệu tạo ra tại chổ có độ rộng băng gấp đôi tại
tần số trung tâm . Toàn bộ công suất tín hiệu không mong muốn ngoài băng được xoá
khỏi tín hiệu tần số trung tâm nhờ bộ tương quan . Dường như là toàn bộ công suất tín
hiệu không mong muốn bò xoá đi vì tín hiệu tần số trung tân đó bao gồm một phần
băng tần tín hiệu tạo ra tại chổ

Hình 1.1 : Phổ tín hiệu FH lý tưởng
Kênh sử dụng tại thời điểm T
Kênh chuyển dòch
DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 7
Như đả miêu tả trong hệ thống DS , hoạt động của hệ thống DS là lý tưởng theo quan
điểm là xoá bỏ tín hiệu giả và tái tạo tín hiệu mong muốn . Nhưng có nhiều sự khác
nhau trong các hoạt động cụ thể của hệ thống .

Độ lợi xử lý của hệ thống FH của kênh bên cạnh là :
(1-1)
Nó giống như hệ thống DS . Nếu không có kênh bên cạnh thì độ xử lý như sau :

G = Tổng sự lựa chọn tần số có thể = N

Điều này củng áp dụng cho độ lợi xử lý đối với kênh bên cạnh . Ví dụ , hệ thống FH
với 1000 sự lựa chọn tần số có độ lợi xử lý là 30 dB . Giới hạn trong việc tính toán
đơn giản độ lợi xử lý là sự xuyên âm giửa các kênh không dự đònh . Nguồn lổi làm
giảm độ lợi xử lý này sẻ được xem xét một cách đầy đủ trong trường hợp khó tổ chức
kênh chính xác do khuyếch đại
+ Tốc độ dòch tần
Tốc độ chuyển đổi tần số tối thiểu được áp dụng cho hệ thống FH được xác đònh
nhờ một vài tham số như sau :
(1) Loại thông tin truyền đi và tốc độ truyền dẩn thông tin .
(2) Tổng số độ dư được áp dụng
(3) Khoảng cách tới nguồn giao thoa gần nhất

Việc truyền thông tin qua hệ thống FH có thể sử dụng các phương pháp khác nhau
trong các hệ thống khác nhau . Dạng tín hiệu số được sử dụng thậm chí với các thông
tin bình thường là các tín hiệu analog hoặc số liệu được mả hoá . Trong trường hợp đó
, giả sử rằng tốc độ số được xác đònh trước và FH được chọn là môi trường truyền dẩn
.
Hệ thống FH cung cấp một số lượng lớn các tần số và số lượng yêu cầu phụ
thuộc vào tốc độ lổi của hệ thống . Ví dụ , một hệ thống có 1000 tần số sẻ hoạt động
tốt khi giao thoa hoặc các tạp âm khác phân bố đồng đều trên toàn bộ các tần số .
Công suất tạp âm với giao thoa thông tin có thể lớn gấp 1000 lần so với công suất tần
số dự đònh vì tạp âm được phân bố đồng đều trong tất cả các kênh ( Nghóa là , giới
hạn giao thoa là 30 dB ). Trong trường hợp độ dư liên quan đến việc quyết đònh bít
khi thiết bò đo giao thoa bằng tần số đơn hẹp được sử dụng đối với một hoặc nhiều
tần số tạo ra tốc độ lổi là 1.10
-3
Thì nó có thể được chấp nhận như giá trò số liệu số . Tốc độ lổi mong muốn đối với
hệ thống FH đơn giản không truyền độ dư số liệu là J/N .Ở đây , J biểu thò công suất
giao thoa bằng hoặc lớn hơn công suất tín hiệu và N biểu thò tổng các tần số có thể
DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 8
trong hệ thống . Vì hệ thống FH nhò phân đơn giản vốn có tốc độ lổi cao khi giao thoa
nhỏ nên yêu cầu phải có các hệ thống truyền dẩn khác .

Tốc độ lổi của hệ thống FH có độ dư nhò phân FSK (fa : có ký hiệu , fb : không có ký
hiệu ) có thể được coi như là một tổng nhò thức triển khai sau :

đây :
P – Xác suất lổi trong một lần thực hiện = J/N

J – Tổng các kênh méo do gián đoạn
N – Tổng các kênh trong FH
Q – Xác suất không lổi
C – Tổng số chíp ( tần số truyền dẩn trên một bít thông tin )
R – Tổng số chíp lổi yêu cầu để quyết đònh lổi bít

Quyết đònh chíp được đònh nghỉa là “e” , khi công suất gián tiếp của kênh khoảng
trống trội hơn công suất của kênh có ký hiệu thì nó là tổng đầy đủ để tạo ra quyết
đònh không mong muốn

Nếu 3 hoặc nhiều tần số hơn ( chip) được sử dụng cho mổi bít truyền dẩn thông tin thì
hoạt có giao thoa tăng rất lớn . Trong trường hợp quyết đònh bít ở đầu thu được xác
đònh là No thì 2 phần 3 tốc độ xác suất lổi kênh mong muốn (J/N) của thiết bò đo giao
thoa kênh đơn là :

khi q = 1 - p , 3p
2
q = 3(p
2
- p
3
) lỗi
Trong 1000 kênh thì p= 1/1000 và q=1-1/1000 = 0,999 . Do đó tốc độ lổi giảm xuống
tới :

Tốc độ lổi sẻ tốt hơn so với hệ thống đơn giản 1 chip trên một bit . Khả năng tăng độ
dư để giảm tốc độ lổi bít phụ thuộc vào tham số của hệ thống . Tốc độ lổi bit giảm
khi nhiều chip được truyền đi trên một bit . Tốc độ dòch tần yêu cầu là tỷ lệ với độ
rộng băng xác đònh hoặc sự tương quan của bộ tổng hợp tần số cho trước thì trade –
off giửa sự tăng tổng số chip/bit và sự giảm khả năng ấn đònh tần số có thể được xác

đònh
Các thảo luận trước đây chỉ đề cập đến tần số bên cạnh trong hệ thống FH mà không
nói đến sự chồng lấn của khoảng tần số . Nhưng thực tế không có giới hạn nào chính
DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 9
xác như vậy và khoảng tần số thu có thể chồng lấn do các bộ thu sử dụng đối với
nhiêu thống kê . Sự chồng lấn như vậy có thể làm giảm độ rộng băng . Hình 1.2(b)
miêu tả số lượng kênh thích nghi với việc tăng gấp đôi độ rộng . Trung tâm của một
kênh được đònh vò tạ điểm 0 của kênh bên cạnh ( giả sử với việc thu sóng mang
không đồng bộ ) . Một ví dụ về giới hạn độ rộng băng RF khi giử tốc độ chíp thấp là
một kỷ thuật đựơc chấp nhận đối với hệ thống FH

. Một vấn đề cần xem xét trong tốc độ chip là các ảnh hưởng đối với tín hiệu có
khác pha với cùng tần số . Các tín hiệu như vậy được tạo ra bởi giao thoa đa đường
hoặc giao thoa dự kiến . Trong đa số trường hợp thì tín hiệu đa đường thu được tại đầu
thu không được sử dụng một cách liên tục vì nó quá nhỏ so với yêu cầu . Nhưng nếu
tín hiệu thu được từ bộ phát tần số do sóng giao thoa và được khuyếc đại , được điều
chế cùng với tạp âm (phần tử bù sẻ được truyền đi nếu dảy mã được biết ) , nó có
công suất truyền dẩn tương đương với tín hiệu gốc và ảnh hưởng giao thoa của nó sẻ
tăng lên


, Hình 1.2 : Sự giảm băng thơng do chồng lấn kênh
Để tránh được vấn đề này thì FH nên có một tốc độ dòch tần sao cho có thể
chuyển đổi thành tần số khác trong thời gian đáp ứng của thiết bò đo giao thoa và tốc
độ dòch tần yêu cầu nên lớn hơn (T
r
- T

d
)
-1
. Ở đây
r
T biểu thò thời gian đi từ bộ phát
FH tới bộ phát dự kiến qua máy đo giao thoa và
d
T biểu thò thời gian trể theo đường
thẳng mối liên quan của chúng được chỉ ra trên hình 1.3

DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 10

Hình 1.3 : Sơ đồ khối giao thoa khi có trạm lặp
1.2.3 Hệ thống trải phổ dòch thời gian:
Dòch thời gian tương tự như điều chế xung . nghỉa là , dảy mả đóng/mở bộ phát ,
thời gian đóng mở bộ phát được chuyển đổi thành dạng tín hiệu giả ngẩu nhiên theo
mả và đạt được 50% yếu tố tác động truyền dẩn trung bình . Sự khác nhau nhỏ so với
hệ thống FH đơn gian là trong khi tần số truyền dẩn biến đổi theo mổi thời gian chip
mã trong hệ thống FH thì sự dòch chuyển tần số chỉ xảy ra trong trạng thái dòch
chuyển dảy mả trong hệ thống TH . Ta thấy rằng bộ đều chế rất đơn giản và bất kỳ
dạng sóng cho phép điều chế xung theo mả đều có thể sử dụng đối với bộ điều chế
TH

TH có thể làm giảm giao diện giửa các hệ thống trong hệ thống ghép kênh theo
thời gian và vì mục đích này mà sự chính xác về thời gian được yêu cầu trong hệ
thống nhằm tối thiểu hoá độ dư giửa các máy phát . Mả hoá nên được sử dụng một

cách cẩn thận vì sự tương đồng các đặc tính nếu sử dụng cùng một phương pháp như
hệ thống thông tin mả hoá khác .

Do hệ thống TH có thể bò ảnh hưởng dể dàng bởi giao thoa nên cần sử dụng hệ
thống tổ hợp giửa hệ thống này với hệ thống FH để loại trừ giao thoa có khả năng
gây nên suy giảm lớn đối với tần số đơn

Hình 1.4 : Hệ thống TH đơn giản
DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 11














1.2.4 Hệ thống lai ( hybrid )
+ FH/DS
Hệ thống FH/DS sử dụng điều chế DS với tần số trung tâm được chuyển dòch
một cách đònh kỳ . Phổ tần của bộ điều chế được minh hoạ trên hình 1.5 . Một tín

hiệu DS xuất hiện một cách tức thời với độ rộng băng là một phần trong độ rộng
băng của rất nhiều các tín hiệu chồng lấn và tín hiệu toàn bộ xuất hiện như là sự
chuyển động của tín hiệu DS tới độ rộng băng khác nhờ các mẩu tín hiệu FH . Hệ
thống tổng hợp FH/DS được sử dung vì lý do sau đây :
1. Dung lượng trải phổ
2. Đa truy nhập và thiết bò đòa chỉ phân tán
3. Ghép kênh


Hình 1.5 : Phổ tần số của hệ thống tổng hợp FH/DS
. Hệ thống điều chế tổng hợp có ý nghỉa đặc bệt khi tốc độ nhòp của bộ tạo mả DS đạt
tới giá trò cực đại và giới hạn của kênh FH . Ví dụ , trong trường hợp độ rộng băng RF
yêu cầu là 1 GHz thì hệ thống yêu cầu một bộ tạo tức thời có tốc độ nhòp là 1136
Mc/s và khi sử dụng hệ thống FH thì yêu cầu một bộ trộn tần để tạo ra tần số có
khoảng cách 5 KHz . Tuy nhiên , khi sử dụng hệ thống tổng hợp thì yêu cầu một bộ
tạo mả tức thời 114 Mc/s và bộ trộn tần để tạo ra 20 tần số
Bộ phát tổng hợp FH/DS như trên hình 1.6 thực hiện chức năng điều chế DS nhờ
biến đổi tần số sóng mang ( sóng mang FH là tín hiệu DS được điều chế ) không
Tạo mã
Bộ phát xung
đả điều chế
Cổng 1
Tạo mã
Cổng “0”
Tách sóng
Tách xung
Quyết đònh Thông tin đầu ra
Thông tin đầu vào
DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 12
giống như bộ điều chế DS đơn giản . Nghỉa là , có bộ tạo mả để cung cấp các mả với
bộ trộn tần được sử dụng để cung cấp các dạng nhảy tần số và một bộ điều chế cân
bằng để điều chế DS


Hình 1.6 : Bộ điều chế tổng hợp FH/DS
Sự đồng bộ thực hiện giửa các mẩu mả FH/DS biểu thò rằng phần mẩu DS đả cho
được xác đònh tại cùng một vò trí tần số lúc nào củng được truyền qua tần số nhất đònh
Nhìn chung thì tốc độ mả của DS phải nhanh hơn tốc độ dòch tần . Do số lượng các
kênh tần số được sử dụng hơn nhiều so với số lượng các chíp mả nên tất cả các kênh
tần số nắm trong tổng chiều dài mả sẻ được sử dụng nhiều lần . Các kênh được sử
dụng ở dạng tín hiệu giả ngẩu nhiên như trong trường hợp các mã

Bộ tương quan được sử dụng để giải điều chế tín hiệu đả được mả hoá trước khi
thực hiện giải điều chế băng tần gốc tại đầu thu . Bộ tương quan FH có một bộ tương
quan DS và tín hiệu dao động nội được nhân với tất cả các tín hiệu thu được . Hình
1.7 miêu tả một bộ thu FH/DS điển hình . Bộ tạo tín hiệu dao động nội trong bộ tương
quan giống như bộ điều chế phát trừ hai điểm sau :

1. Tần số trung tâm của tín hiệu dao động nội được cố đònh bằng độ lệch tần số
trung gian (IF)
2. Mã DS không bò biến đổi với đầu vào băng gốc

DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 13

Hình 1.7 : Bộ thu tổng hợp FH/DS
Giá trò độ lợi xử lý dB của hệ thống tổng hợp FH/DS có thể được tính bằng tổng của
độ lợi xử lý của hai loại điều chế trải phổ đó .
G
p(FH/DS)
= G
p(FH)
+ G
p(DS)
= 10log (số lượng các kênh ) + 10log (BW
DS
/R
info
)
Do đó , giới hạn giao thoa trở nên lớn hơn so với hệ thống FH hoặc hệ thống DS đơn
giản

+ TH/FH
Hệ thống điều chế TH/FH được áp dụng rộng rãi khi muốn sử dụng nhiều th bao có
khoảng cách và cơng suất khác nhau tại cùng một thời điểm. Với số lượng việc xác định
địa chỉ là trung bình thì nên sử dụng một hệ thống mã đơn giản hơn là một hệ thống trải
phổ đặc biệt. Khuynh hướng chung là tạo ra một hệ thống chuyển mạch điện thoại vơ
tuyến có thể chấp nhận các hoạt động cơ bản của hệ thống như là sự truy nhập ngẫu
nhiên hoặc sự định vị các địa chỉ phân tán. Đó cũng là một hệ thống có thể giải quyết các
vấn đề liên quan đến khoảng cách. Như trên hình 1.8 ta thấy hai đầu phát và thu đã được
xác định và máy phát ở đường thơng khác hoạt động như là một nguồn giao thoa khi
đường thơng đó được thiết lập. Hơn nữa, sự khác nhau về khoảng cách giữa máy phát
bên cạnh và máy phát thực hiện thơng tin có thể gây ra nhiều vấn đề.
Hệ thống này làm giảm ảnh hưởng giao thoa chấp nhận được của hệ thống thơng tin trải
phổ xuống tới vài độ.

DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 14

Hình 1.8 : Hệ thống thơng tin 2 đường với các vấn đề liên quan đến khoảng cách
Do ảnh hưởng của khoảng cách gây ra cho tín hiệu thu khơng thể loại trừ được chỉ với việc
sử lý tín hiệu đơn giản mà một khoảng thời gian truyền dẫn nhất định nên được xác định
để tránh hiện tượng chồng lấn các tín hiệu tại một thời điểm.
+TH/DS
Nếu phương pháp ghép kênh theo mã khơng đáp ứng các u cầu giao diện đường
truyền khi sử dụng hệ thống DS thì hệ thống TH được sử dụng thay thế để cung cấp một
hệ thống TDM cho khả năng điều khiển tín hiệu. u cầu sự đồng bộ nhanh đối với sự
tương quan mã giữa các đầu cuối của hệ thống DS, hệ thống TH được giải quyết cho
trường hợp này. Nghĩa là, đầu cuối thu của hệ thống DS nên có một thời gian chính xác để
kích hoạt TDM, để đồng bộ chính xác mã tạo ra tại chỗ trong thời gian chip của mã PN.
Hơn nữa, thiết bị điều khiển đóng/mở chuyển mạch được u cầu để thêm TH-TDM
vào hệ thống DS. Trong trường hợp này thì kết cuối đóng/mở chuyển mạch có thể được
trích ra một cách dễ dàng từ bộ tạo mã sử dụng để tạo ra các mã trải phổ và hơn nữa thiết
bị điều khiển đóng/mở được sử dụng để tách các trạng thái ghi dịch cấu thành bộ tạo mã
và dựa trên các kết quả, số lượng n cổng được sử dụng để kích hoạt bộ phát có thể được
thiết lập một cách đơn giản. Hình 1.9 minh hoạ bộ phát và bộ thu TH/DS. Bộ thu rất giống
như bộ phát ngoại trừ phần phía trước và một phần của bộ tạo tín hiệu điều khiển được sử
dụng để kích hoạt trạng thái đóng/mở của tín hiệu để nó truyền đi. Điều đó nhận được nhờ
chọn trạng thái bộ ghi dịch sao cho bộ ghi dịch này được tạo một cách lặp lại trong q
trình chọn mã đối với điều khiển thời gian. Trong bộ tạo mã dài nhất bậc n thì điều kiện thứ
nhất tồn tại và điều này được lặp lại với chu kỳ là m. Khi chọn bậc (n-r) và tách tất cả các
trạng thái của nó thì bộ tạo mã có tạo tín hiệu giả ngẫu nhiên phân bố dài gấp hai lần chu
kỳ mã. Như ở trên thì n biểu thị độ dài bộ ghi dịch và r nghĩa là bậc ghi dịch khơng tách
được

DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 15
Cũng vậy, việc tạo đầu ra và chu kỳ tạo trung bình có khoảng cách giả ngẫu nhiên có thể
được chọn nhờ mã trong chu kỳ giả ngẫu nhiên. Loại phân chia thực hiện trong q trình
chu kỳ giả ngẫu nhiên này có thể có nhiều người sử dụng kênh để có nhiều truy nhập và
có chức năng tiến bộ hơn so với giao diện ghép kênh theo mã đơn giản.

Hình 1.9 : Sơ đồ khối của hệ thống TH/DS
Nói chung hệ thống DS/SS đạt được trải phổ bằng cách nhân tín hiệu nguồn với một
tín hiệu giả ngẫu nhiên. Hệ thống FH/SS đạt được trải phổ bằng cách nhảy tần số
sóng mang trên một tập các tần số. Mẫu nhảy tần có dạng giả ngẫu nhiên. Ở hệ
thống TH/SS một khối bit số liệu được nén và được phát ngắt quãng trong một hay
nhiều khe thời gian trong một khung chứa một số lượng lớn các khe thời gian. Một
mẫu nhảy thời gian sẽ xác đònh các khe thời gian nào được sử dụng để truyền dẫn
trong mỗi khung.
Kỹ thuật SS là làm cho tín hiệu phát giống như tạp âm đối với các máy thu không
mong muốn bằng cách gây khó khăn cho các máy thu này trong việc tách và lấy ra
DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 16
được bản tin. Để biến đổi bản tin vào tín hiệu tựa tạp âm, ta sử dụng một mã được coi
là ngẫu nhiên để mã hoá cho bản tin. Ta muốn mã này giống ngẫu nhiên nhất. Tuy
nhiên máy thu chủ đích phải biết được mã này, vì nó cần tạo ra chính mã này một
cách chính xác và đồng bộ với mã được phát để lấy ra bản tin (giải mã). Vì thế mã
giả đònh giả ngẫu nhiên phải là xác đònh nên ta phải sử dụng mã giả ngẫu nhiên. Mã
ngẫu nhiên phải được thiết kế để có độ rộng băng tần lớn hơn nhiều so với độ rộng
băng tần của bản tin. Bản tin trên được biến đổi bởi mã sao cho tín hiệu nhận được có

độ rộng phổ gần bằng độ rộng phổ của tín hiệu giả ngẫu nhiên, có thể coi sự biến đổi
này như một quá trình mã hoá. Quá trình này được gọi là quá trình trải phổ. Ta nói
rằng ở máy phát bản tin được trải phổ bởi mã giả ngẫu nhiên. Máy thu giải trải phổ
cuả tín hiệu thu được để trả lại độ rộng phổ của bản tin.
Hiện nay phần lớn các quan tâm về các hệ thống SS là các ứng dụng đa thâm nhập
mà ở đó nhiều người sử dụng cùng chia xẽ một độ rộng băng tần truyền dẫn. Ở hệ
thống DS/SS nhiều người sử dụng cùng dùng chung một băng tần và phát tín hiệu của
họ đồng thời. Máy thu sử dụng tín hiệu giả ngẫu nhiên chính xác để lấy ra tín hiệu
mong muốn bằng cách giải trải phổ. Các tín hiệu khác xuất hiện ở dạng các nhiễu
phổ rộng công suất thấp tựa tạp âm. Ở các hệ thống FH/SS và TH/SS. Mỗi người sử
dụng được ấn đònh một mã giả ngẫu nhiên sao cho không có cặp máy phát nào sử
dụng cùng tần số hay cùng khe thời gian, như vậy các máy phát sẽ tránh được xung
đột.
Như vậy FH vàTH là các kiểu hệ thống tránh xung đột, trong khi đó DS là kiểu hệ
thống lấy trung bình.
1.3 Quá trình thực hiện trải phổ
Giả sử tín hiệu tại máy thu có dạng như sau:

∑
=
++=
k
n
nnnn
tnwttdtAtPntr
1
)()cos()()()()( θ (1.3)
Trong đó mỗi thành phần tương ứng với mỗi n sẽ tương ứng với một người sử dụng,
máy thu tìm lại tin tức bằng cách nén phổ tín hiệu thu được, điều này được thực hiện
tại bộ tương quan với chuỗi PN tương ứng, chuỗi này là duy nhất đối với một người sử

dụng và khác tất cả những người sử dụng khác. Kết quả các tín hiệu của người sử
dụng khác xuất hiện như một dạng tạp âm.
Xét lượng tạp âm tại máy thu xét tại bộ tương quan là:

∑
−
=
+=
1
1
0
k
n
nt
WNSN (1.4)
Tất cả các loại nhiễu còn lại được gọi là nhiễu trắng, đặc trưng là mật độ phổ tạp
âm công suất.
DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 17
S
n
: công suất thu được từ N người sử dụng
Khi k ≈ k-1, WN
0
<< S
n
, S
n

= const thì

nt
kSN = (1.4) , trong đó k là số người dùng
Từ kết quả trên ta cần chú ý:
§ Nhiễu trong hệ thống trải phổ tăng tuyến tính với người sử dụng.
§ Quá trình hoạt động của hệ thống sẽ chòu ảnh hưởng khi có bất kỳ một
người nào đó tăng công suất.
Trong các hệ thống thông tin vô tuyến thì S
n
=S/N và trong hệ thống thông tin thì
S
n
có liên hệ trực tiếp với tỷ số E
b
/N
0
.
R
S
E
n
b
= (1.6)
trong đó: E
b
là năng lượng mỗi bit.
N
0
là mật độ phổ công suất tạp âm.

S
n
: công suất tín hiệu thu được.
R: tốc độ bit.
W
kS
N
n
=
0
(1.7)
Do đó
n
nb
kS
W
R
S
N
E
=
0
(1.8)

R
W
N
E
K
b

0
1
=
(1.7) với const
R
W
G ==
E
b
/N
0
: giá trò cực tiểu cần thiết để có được mức tín hiệu có thể chấp nhận được tại
máy thu và được cho bởi tỷ lệ lỗi bit BER. Biểu thức trên chỉ ra rằng dung lượng của
hệ thống CDMA phụ thuộc vào chính hệ số trải phổ G và quá trình tại máy thu dung
lượng này bò ràng buộc bởi một đại lượng linh hoạt là công suất.
1.4 Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp (DS/SS)
1.4.1 Hệ thống DS/SS-BPSK
1.4.1.1 Máy phát DS/SS BPSK


DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 18

Ta có thể biểu diễn số liệu hay bản tin nhận các giá trò ±1 như sau :

∑
∏
∞
−∞=
−=
k
T
k
kTtbtb )()( (1.9)
trong đó :
b
k
= ±1 là bit số liệu thứ k và T là độ rộng của một bit số liệu (tốc độ số liệu là
1/T bit/s). Tín hiệu b(t) được trải phổ bằng các tín hiệu PN, c(t) bằng cách nhân hai tín
hiệu này với nhau. Tín hiệu nhận được b(t)c(t) sau đó sẽ điều chế cho sóng mang sử
dụng BPSK, cho ta tín hiệu DS/SS-BPSK xác đònh theo công thức sau :
)2cos()()()( θπ += tftctAbts
c
(1.10)
trong đó:
A : biên độ
f
c
: tần số sóng mang
θ : pha của sóng mang
Trong rất nhiều ứng dụng một bản tin bằng một chu kỳ của tín hiệu PN, nghóa là T

= NT
c
. Ta sử dụng giả thiết cho các hệ thống DS/SS, ta có thể thấy rằng tích của
b(t)c(t) cũng là một tín hiệu cơ số hai có biên độ ±1, có cùng tần số với tín hiệu PN.
1.4.1.2 Máy thu DS/SS-BPSK
Mục đích của máy thu này là lấy ra bản tin b(t) (số liệu {b
i
}) từ tín hiệu thu được
bao gồm tín hiệu được phát cộng với tạp âm. Do tồn tại trễ truyền lan τ nên tín hiệu
thu là:
)(])(2cos[)()()()(
'
tntftctAbtnts
c
++−−−=+− θτπτττ (1.11)
trong đó
Bản tin cơ số
hai b(t)
Tín hiệu DS/SS-BPSK
S(t)=Ab(t)c(t)cos(2πf
c
t + θ)
Tín hiệu PN cơ số hai
c(t)
Sóng mang
Acos(2πf
c
t + θ)
Bộ điều chế (BPSK)
Hình 1.10 Sơ đồ máy phát DS/SS-BPSK

DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 19
n(t) : tạp âm của kênh và đầu vào máy thu. Để giải thích quá trình khôi phục lại
bản tin ta giả thiết rằng không có tạp âm. Trước hết tín hiệu thu được trải phổ để
giảm băng tần rộng vào băng tần hẹp. Sau đó nó được giải điều chế để nhận được tín
hiệu băng gốc. Để giải trải phổ tín hiệu thu được nhân với tín hiệu (đồng bộ) PN c(t-
τ) được tạo ra ở máy thu, ta được :
)2cos()()()(
'2
θπττ +−−= tftctAbtW
c

)2cos()(
'
θπτ +−= tftAb
c
(1.12)










Vì c(t) bằng ±1, trong đó θ’ = θ - 2πf

c
τ. Tín hiệu nhận được là một tín hiệu băng hẹp
với độ rộng băng tần là 2/T. Để giải điều chế ta giả thiết rằng máy thu biết được pha
θ’ (và tần số f
c
) cũng như điểm khởi đầu của từng bit. Một bộ giải điều chế bao gồm
một bộ tương quan (Correlator) đi sau là một thiết bò đánh giá ngưỡng. Để tách ra bit
số liệu thứ I, bộ tương quan tính toán:
∫
+
+=
Tt
t
ci
i
i
dttftwZ )'2cos()( θπ
dttftbA
c
Tt
t
i
i
)'2(2cos)( θπτ +−=
∫
+


∫
+

++−=
Tt
t
c
i
i
dttftb
A
)]'24cos(1)[(
2
θπτ (1.13)
trong đó :
t
i
= iT + τ là thời điểm đầu của bit thứ i. Vì b(t-τ) là +1 hoặc -1 trong thời gian một
bit. Thành phần thứ nhất của tích phân sẽ cho ta T hoặc –T. Thành phần thứ hai là
S(t)=Ab(t-τ)
c(t-τ)cos(2πf
c
t + θ
’
)
Cos(2πf
c
t + θ
’
)
∫
+Tbti
ti

dt(.)
Bộ tạo t/h
PN nội
Đồng hồ
t/h PN
Khôi phục SM
1 hay -1
W(t)
t
i
c(t-τ)
Hình 1.11 Sơ đồ máy thu DS/SS-BPSK
Khôi phục
ĐHKH
DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 20
thành phần nhân đôi tần số nên sau tích phân gần bằng 0. Vậy kết quả cho z
i
= AT/2
hay –AT/2. Cho kết quả này qua thiết bò đánh giá ngưỡng (hay bộ so sánh) với
ngõng 0, ta được đầu ra cơ số hai 1 (logic ”1”) hay (logic “0”). Ngoài thành phần tín
hiệu ±AT/2, đầu ra của bộ tích phân cũng có thành phần tạp âm có thể gây ra lỗi.
Tín hiệu PN đóng vai trò như một “mã” được biết trước cả ở máy phát lẫn máy
thu. Vì máy thu chủ đích biết trước mã nên nó có thể giải trải phổ tín hiệu SS để nhận
được bản tin. Mặt khác một máy thu không chủ đích không biết được mã, vì thế ở các
điều kiện bình thường nó không thể “giải mã” bản tin.
Ta đã giả thiết rằng máy thu biết trước một số thông số sau: τ, t
i

, θ’ và f
c
. Thông
thường máy thu biết được tần số sóng mang f
c
, nên nó có thể được tạo ra bằng cách
sử dụng một bộ dao động nội. Nếu có một khác biệt nào đó giữa tần số của bộ dao
động nội và tần số sóng mang, thì tần số gần với f
c
có thể được tạo ra và có thể theo
dõi được tần số chính xác bằng một mạch vòng hồi tiếp, vòng khoá pha chẳng hạn.
Máy thu phải nhận được các thông số khác như τ, t
i
và θ’ từ tín hiệu thu được. Quá
trình nhận được τ được gọi là quá trình đồng bộ, thường được thực hiện ở hai bùc:
bắt và bám. Quá trình nhận được t
i
được gọi là quá trình khôi phục đồng hồ (đònh
thời) ký hiệu STR (Symbol Timing Recovery). Còn quá trình nhận được θ’ (cũng như
f
c
) được gọi là quá trình khôi phục sóng mang. Việc khôi phục sóng mang và đồng hồ
là cần thiết ở mọi máy thu thông tin số liệu đồng bộ. Khi T/T
c
= N (chu kỳ của chuỗi
PN), có thể nhận được đònh thời của ký hiệu t
i
một khi đã biết τ.
Ta hãy khảo sát một cách ngắn gọn ảnh hưởng của sai pha sóng mang và sai pha
mã ở máy thu. Giả thiết rằng máy thu sử dụng cos(2πf

c
t+θ’+γ) thay cho cos(2πf
c
t +
θ’) cho bộ giải điều chế và sử dụng c(t-τ’) làm tín hiệu PN nội, nghóa là sóng mang
có sai pha γ và tín hiệu PN có sai pha t-τ’, khi đó Z
i
sẽ là:

∫
+
+++−−−=
Tt
t
cci
i
i
dttftftctctbAZ )'2cos()'2cos()'()()( γθπθπτττ

∫
+
−−−=
Tt
t
i
i
dttctctb
A
)cos()'()()(
2

γτττ

∫
+
−−±=
Tt
t
i
i
dttctc
T
AT
)'()(
1
)cos(
2
ττγ
)'()cos(
2
ττφγ −±=
c
AT
(1.14)
trong đó: dòng thứ hai được rút ra tự lập luận là tích phân của thành phần tần số
nhân đôi bằng 0. Vì thế z
i
cực đại khi γ =0 và τ-τ’=0. Nếu τ-τ’>T hay γ=π/2 thì
z
i
=0 và máy thu vô dụng. Khiτ-τ’<T và γ<π/2 thì z

i
 giảm đại lượng, như vậy tỷ
DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 21
số tín hiệu trên tạp âm sẽ nhỏ hơn gây ra xác xuất lỗi cao hơn. Tuy nhiên nó vẫn có
thể hoạt động đúng khi các sai pha τ-τ’ vàγ nhỏ.
1.4.2 Hệ thống DS/SS-QPSK
Các kiểu điều chế khác như: khóa chuyển pha vuông góc (QPSK-Quadrature
Phase Shift Keying) và khóa chuyển cực tiễu (MSK-Minimum Shift Keying) thường
được sử dụng ở các hệ thống SS.
1.4.2.1 Máy phát DS/SS-QPSK










Sơ đồ trên bao gồm hai nhánh : một nhánh đồng pha và một nhánh vuông góc.
Trong sơ đồ này với cùng một đầu vào số liệu điều chế các tín hiệu PN c
1
(t) và c
2
(t) ở
cả hai nhánh. Tín hiệu DS/SS-QPSK có dạng:

)()()(
21
tststs +=
)2cos()()()2sin()()(
21
θπθπ +++−= tftctAbtftctAb
cc

))(2cos(2 ttfA
c
γθπ ++= (1.15)
trong đó:






=
−
)()(
)()(
tan)(
2
1
1
tbtc
tbtc
tγ

Vậy tín hiệu s(t) có thể nhận bốn trạng thái pha khác nhau: θ+π/4, θ+3π/4, θ+5π/4,
θ+7π/4.
1.4.2.2 Máy thu DS/SS-QPSK

-Asin(2πf
c
t + θ)
b(t)
Tín hiệu DS/SS-QPSK
S(t)= S
1
(t) + S
2
(t)
Acos(2πf
c
t + θ)
Hình 1.12 Sơ đồ máy phát DS/SS - QPSK
Bộ tạo PN1
Bộ tạo PN2
Bộ điều chế
(BPSK)
Bộ điều chế
(BPSK)
Dòch pha π/2
S
1
(t)
S
2

(t)
DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 22








Trong đó các thành phần đồng pha và vuông góc được giải trải phổ độc lập với
nhau bởi c
1
(t) và c
2
(t).
Giả thiết rằng trễ là τ, tín hiệu vào sẽ là(nếu bỏ qua tạp âm):
)2cos()()()2sin()()()(
'
2
'
1
θπττθπτττ +−−++−−−=− tftctAbtftctAbts
cc
(1.16)
trong đó θ’ = θ - 2πf
c

τ. Các tín hiệu trước bộ cộng là:
)2cos()2sin()()()()2(sin)(
''
21
'2
1
θπθπτττθπτ ++−−−−+−= tftftctctAbtftAbu
ccc

)24sin()()()(
2
)]24cos(1)[(
2
'
21
'
θπτττθπτ +−−−−+−−= tftctctb
A
tftb
A
cc
(1.17)
)2cos()2sin()()()()2(cos)(
''
21
'2
2
θπθπτττθπτ ++−−−−+−= tftftctctAbtftAbu
ccc

)24sin()()()(
2
)]24cos(1)[(
2
'
21
'
θπτττθπτ +−−−−++−= tftctctb
A
tftb
A
cc
(1.18)
Tổng của các tín hiệu trên được lấy tích phân ở khoảng thời gian một bit. Kết quả
cho ta: z
i
= AT nếu bit bản tin tương ứng bằng +1 hay z
i
= -AT nếu bit bản tin tương
ứng bằng –1 vì tất cả các thành phần tần số 2f
c
có giá trò trung bình bằng 0. Vì thế
đầu ra của bộ so sánh là +1 ( hay logic “1”) khi bit bản tin là +1 và –1 (hay logic “0”)
nếu bit bản tin là –1.
Hai tín hiệu PN c
1
(t) và c
2
(t) có thể là hai tín hiệu PN độc lập với nhau hay chúng
có thể lấy từ cùng một tín hiệu PN, chẳng hạn c(t). Để minh hoạ cho trøng hợp thứ

hai ta lấy tín hiệu c
1
(t) và c
2
(t) bằng cách tách tín hiệu c(t) thành hai tín hiệu: c
1
(t) sử
dụng các chip lẽ của c(t) và c
2
(t) sử dụng các chip chẵn của c(t), trong đó độ lâu của
chip c
1
(t) và c
2
(t) gấp đôi độ lâu chip của c(t). Để minh hoạ thêm ta giả thiết c
1
(t) =
c(t) và c
2
(t) bò trễ. Giả sử T
c
là thời gian chip của c
1
(t) và c
2
(t). Độ rộng băng của các
tín hiệu được điều chế s
1
(t) và s
2

(t) của hai nhánh sẽ như nhau và bằng 2/T
c
. Lưu ý
rằng s
1
(t) và s
2
(t) là trực giao và cũng chiếm cùng độ rộng băng tần. Vì thế độ rộng
S(t-t)
∫
+Tbti
ti
dt(.)

1 hay -1
C
1
(t-τ)
Hình 1.13 Sơ đồ máy thu DS/SS - QPSK
-Sin(2πf
c
t + θ
’
)
U
1
(t)
U(t)
Bộ giải đ/c QPSK
W

1
(t)
Cos(2πf
c
t + θ
’
)
W
2
(t)
C
2
(t-τ)
U
2
(t)
DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 23
băng tần của s(t) cũng giống như độ rộng băng tần của các tín hiệu s
1
(t) và s
2
(t) và
bằng 2/T
c
. Đối với tốc độ số liệu 1/T độ lợi xử lý PG (progress Gian) bằng T/T
c
.

Các hệ thống DS/SS có thể được sử dụng ở các cấu hình khác nhau. Các hệ thống
ở trên được sử dụng để phát một tín hiệu có tốc độ bit 1/T bit/s. PG và độ rộng băng
tần bò chiếm bởi tín hiệu DS/SS-QPSK phụ thuộc vào các tốc độ chip của c
1
(t) và
c
2
(t). Ta cũng có thể sử dụng một hệ thống DS/SS-QPSK để phát hai tín hiệu số 1/T
bit/s bằng cách để mỗi tín hiệu điều chế một nhánh. Một dạng khác ta có thể sử dụng
một hệ thống DS/SS-QPSK để phát một tín hiệu số có tốc độ bit gấp đôi: 2/T bit/s
bằng cách chia tín hiệu số thành hai tín hiệu có tốc độ bit 1/T bit/s và để chúng điều
chế một trong hai nhánh.
Tồn tại các nhân tố đặc trưng cho hiệu quả hoạt động của DS/SS-QPSK như: độ
rộng băng tần được sử dụng, PG tổng và tỷ số tín hiệu trên tạp âm SNR (Signal to
Noise Ratio) (thường được xác đònh bằng xác xuất lỗi bit). Khi so sánh DS/SS-QPSK
với DS/SS-BPSK ta cần giữ một trong các thông số trên như nhau trong cả hai hệ
thống và so sánh các thông số còn lại. Chẳng hạn một tín hiệu có thể được phát đi ở
hệ thống DS/SS-QPSK chỉ sử dụng một nữa độ rộng băng tần so với độ rộng băng tần
mà hệ thống DS/SS-BPSK đòi hỏi khi có cùng PG và SNR. Tuy nhiên nếu cùng một
số liệu được phát đi bởi hệ thống DS/SS-QPSK có cùng độ rộng băng tần và PG như
hệ thống DS/SS-QPSK, thì hệ thống DS/SS-QPSK có ưu việt về SNR dẫn đến xác
xuất lỗi thấp hơn. Mặt khác một hệ thống DS/SS-QPSK có thể phát gấp hai lần số
liệu so với hệ thống DS/SS-BPSK khi sử dụng cùng độ rộng băng tần và có cùng PG
và SNR.
Ưu điểm của các hệ thống DS/SS-QPSK so với các hệ thống DS/SS-BPSK được đề
cập ở trên đạt được là nhờ tính trực giao của các sóng mang sin(2πf
c
t+θ) và
cos(2πf
c

t+θ) ở các nhánh đồng pha và vuông góc. Nhược điểm của hệ thống
DS/SS-QPSK là phức tạp hơn hệ thống DS/SS-BPSK. Ngoài ra, nếu các sóng mang
được sử dụng để giải điều chế ở máy thu không thực sự trực giao thì sẽ xảy ra xuyên
âm giữa hai nhánh và sẽ gây thêm sự giảm chất lượng của hệ thống. DS/SS-QPSK
được sử dụng ở hệ thống thông tin di động IS-95 CDMA và hệ thống đònh vò toàn cầu
GPS (Global Positioning System).



DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 24
Máy phát
)(tr
rf
)(tr
d



Cos(
c
w t )



m(t)

P(t) cos(
c
w t)
User’s
data
Baseband
dened
Máy Thu
Kênh RF
CHƯƠNG
2
HỆ THỐNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG DS/CDMA

2.1 Giới thiệu sơ lược về hệ thống
Hệ thống trải phổ DSSS là một trong nhửng công nghệ của hệ thống trải phổ
CDMA dựa trên trải phổ trực tiếp bằng mả PN . Là hệ thống được biết nhiều nhất
trong hệ thống thông tin trải phổ . Chúng là loại tương đối đơn giản vì không yêu cầu
tính ổn đònh nhanh và tốc độ tổng hợp tần số cao . Ở hệ thống DS/SS nhiều người sử
dụng cùng dùng chung một băng tần và phát tín hiệu của họ đồng thời. Máy thu sử
dụng tín hiệu giả ngẫu nhiên chính xác để lấy ra tín hiệu mong muốn bằng cách giải
trải phổ. Các tín hiệu khác xuất hiện ở dạng các nhiễu phổ rộng công suất thấp tựa
tạp âm . Hệ thống trải phổ DS/SS được ứng dụng nhiều trong các công nghệ CDMA
IS-95 , CDMA one , W-CDMA và các loại CDMA 3G khác
2.2 Hệ thống DS-CDMA

Hình 2.1 thể hiện sơ đồ khối của một hệ thống DS-CDMA . Số liệu người sử dụng
chưa điều chế )(td
u

có thể là một dòng bít nhò phân nối tiếp ( trong trường hợp một
người sử dụng ) . Dòng số liệu này được điều chế bởi mả p(t) có tốc độ cao hơn . Quá
trình điều chế sẻ tăng độ rộng băng tần của tín hiệu băng gốc . Tín hiệu trải phổ băng
gốc )(td
m
cuối cùng được điều chế với sóng mang vô tuyến
c
w trước khi truyền trên
kênh truyền dẩn vô tuyến


)(td
rf
)(tr
rf






Hình 2.1 : Sơ đồ khối của hệ thống DS-CDMA

Trong quá trình truyền trên kênh truyền , tín hiệu bò gián doạn bởi nhiểu đa đường
, nhiểu ngẩu nhiên và các tín hiệu can nhiểu khác của kênh truyền , ký hiệu là n(t) .
DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM

Đề tài: Nghiên cứu phương pháp chuyển giao mềm trong hệ thống TTDĐ DS/CDMA
SVTH : Ngô Vũ Truyền Trang 25
Tín hiệu thu )(tr

rf
sau đó được giải điều chế để thu được tín hiệu trải phổ băng gốc
)(tr
m
. Khâu xử lý cuối cùng là khôi phục lại tín hiệu trải phổ ban đầu )(tr
d
.
Tín hiệu băng gốc )(tr
m
thu được có thể chia làm ba loại theo các bộ giải điều
chế tín hiệu trải phổ chúng .Loại tín hiệu thứ nhất là tín hiệu của người sử dụng cần
thu . Loại thứ hai là tín hiệu của người sử dụng khác ( trong trường hợp nhiều người
sử dụng ) , nhưng tín hiệu này bò bộ giải điều chế loại bỏ ,đây là nhửng tín hiệu trực
giao với tín hiệu của người sử dụng cần thu . Loại tín hiệu cuối cùng là tất cả các tín
hiệu khác như : tạp âm , can nhiểu … Nhửng tín hiệu này làm gián đoạn tín hiệu cần
thu

2.3 Trải phổ
Trải phổ là quá trình điều chế với mục đích phân bố năng lượng tín hiệu trên
băng tần rộng ( rộng hơn nhiều so với tín hiệu chưa điều chế ) . Trong hệ thống trải
phổ trực tiếp , chuổi giả ngẩu nhiên – PN được sử dụng để điều chế trực tiếp tín hiệu
nhằm đạt được tín hiệu có băng tần rộng như trên hình 2. 2.
Đặc tính ngẩu nhiên của chuổi PN tạo cho tín hiệu trải phổ có dạng gần giống
tạp âm trắng . Với băng tần rộng ,tín hiệu trải phổ có ưu điểm như sau :
• Khả năng chống can nhiểu bên ngoài và tổn hao đa đường
• Khả năng chống nhiểu băng tần hẹp
• Khả năng tái sử dụng phổ tần

)(td
u

)(td
m





Hình 2.2 : Trải phổ trực tiếp


Các nhiễu băng hẹp, các nhiễu xung và các can nhiễu khác chỉ có thể làm gián
đoạn một phần của tín hiệu trải phổ. Do đó, những can nhiễu này chỉ làm giảm không
đáng kể tỷ số hiệu trên nhiễu – SNR. Tín hiệu trong hệ thống trải phổ trực tiếp có
dạng như nhiểu nền đối với những người sử dụng khác trong cùng băng tần. Do vậy
nhiều người sử dụng có thể cùng chia sẻ một phổ tần và họ phân biệt với nhau bởi
một mã xác đònh.

2.4 Các chuỗi mã giả ngẫu nhiên
Các chuỗi PN được sử dụng trong quá trình tạo tín hiệu ngẫu nhiên, mã hoá số
liệu và trải phổ. Viêc tạo chuỗi PN được sử dụng một thanh ghi M bit vơiù các đường
hồi tiếp như trên hình 2.3 (trường hợp M=5)
PN
Gen
| )( fD
m
|
DH Giao Thong Van Tai CS2 - 450 Le Van Viet - Quan 9 - tp.HCM