Các phương pháp tối ưu hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới giải pháp công nghệ và ứng dụng thực tế

bộ giáo dục và đào tạo
trờng đại học bách khoa hà nội
-----------------------------------

Hà Đức Hùng

Các phơng pháp tối u hóa hệ thống
thông tin di động thế hệ mới: GiảI pháp
công nghệ và ứng dụng thực tế

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện tử

luận văn thạc sĩ Kỹ thuật điện tử

ngời hớng dẫn khoa học:
TS. Nguyễn Viết Nguyên

Hà Nội - 2009


1

MC LC
MC LC.................................................................................................................. 1
DANH MC CC BNG ........................................................................................ 4
DANH MC CC HèNH V .................................................................................. 6
CC CH VIT TT.............................................................................................. 8
LI NểI U ......................................................................................................... 11
PHN I. TNG QUAN V CễNG NGH CDMA ............................................ 13
CHNG 1. CC PHNG THC A TRUY NHP TRONG THễNG TIN
DI NG.............................................................................................................. 13

1.1 a truy nhp phõn chia theo tn s FDMA................................................13
1.2 a truy nhp phõn chia theo thi gian TDMA...........................................14
1.3 a truy nhp phõn chia theo mó CDMA ....................................................14
CHNG 2. K THUT TRI PH V CễNG NGH CDMA .................... 16
2.1 Gii thiu v h thng thụng tin tri ph ...................................................16
2.2 K thut tri ph trong CDMA ..................................................................20
2.3 Cỏc h thng thụng tin tri ph ..................................................................28
PHN II. CC PHNG PHP TI U HểA H THNG THễNG TIN DI
NG WCDMA ..................................................................................................... 43
2.1. t vn ...................................................................................................... 43
2.2. Vn m rng vựng ph dch v................................................................. 44
2.2.1. Hn ch vựng ph c ng lờn v ng xung ..................................45
2.2.2. Phõn tớch qu ng truyn....................................................................46
2.3. Vn ci thin dung lng .......................................................................... 48
2.3.1. Hin tng dung lng b hn ch .........................................................49
2.3.2. Phng phỏp nghiờn cu, tớnh toỏn dung lng h thng .....................50
2.3.3. Nhn dng ng truyn gii hn ..........................................................52
2.4. Vai trũ ca ti t bo ng lờn v cụng sut phỏt trm gc trong vic ci
thin dung lng v vựng ph .............................................................................. 54
2.4.1. Tỏc ng ca ti t bo ng lờn.......................................................54
2.4.2. Tỏc ng ca cụng sut trm gc ...........................................................56
2.5. Phng phỏp dựng súng mang ph v mó trn tng dung lng v m
rng vựng ph ....................................................................................................... 58

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


2

2.5.1. Tỏc ng ca cỏc súng mang ph...........................................................58

2.5.2. Tỏc ng ca cỏc mó trn.......................................................................61
2.6. K thut ci thin vựng ph dch v dựng b khuch i nh ct v anten
tớch cc.................................................................................................................. 63
2.6.1. C s toỏn hc ........................................................................................64
2.6.2. Tỏc ng ca khuych i nh ct v anten tớch cc lờn dung lng v
vựng ph ...........................................................................................................66
2.6.3. p dng thc t ......................................................................................67
2.7. K thut s dng khuch i nh RF t xa .................................................. 68
2.7.1. C s toỏn hc ........................................................................................69
2.7.2. Tỏc ng ca khuch i nh RF t xa lờn dung lng v vựng ph...69
2.8. K thut s dng phõn tp thu mc cao ........................................................ 71
2.8.1. Tỏc ng ca phõn tp thu mc cao lờn dung lng v vựng ph .........72
2.8.2. p dng thc t ......................................................................................74
2.9. K thut s dng phõn tp hng phỏt .......................................................... 76
2.9.1 C s tớnh toỏn.........................................................................................76
2.9.2. Tỏc ng ca k thut phõn tp hng phỏt lờn dung lng v vựng ph ... 79
2.10. K thut s dng anten thay i bỳp súng................................................... 82
2.10.1. C s toỏn hc ......................................................................................82
2.10.2. Hiu qu ca k thut anten chnh bỳp súng........................................84
2.11. Gii phỏp s dng cu hỡnh chia s ti u ................................................... 87
2.12.1. Nguyờn lý .............................................................................................92
2.12.2. Tỏc ng ca vic Sector húa lờn dung lng v vựng ph.................93
2.12.3. p dng thc t ....................................................................................95
2.13. Gii phỏp dựng cỏc b lp............................................................................ 96
2.13.1. Tỏc ng ca b lp lờn dung lng v vựng ph ...............................98
2.13.2 p dng thc t ...................................................................................101
2.14 Gii phỏp trin khai t bo micro................................................................ 101
2.14.1. Trin khai cỏc t bo micro ................................................................101
2.14.2. Tỏc ng ca trin khai cỏc t bo micro lờn dung lng v vựng ph.... 105
2.15. Phõn tớch, ỏnh giỏ cỏc k thut ci thin dung lng v vựng ph ......... 106

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


3

PHN III. K THUT IU CH A SểNG MANG NG DNG TRONG
H THNG THễNG TIN DI NG MC-CDMA ........................................... 111
3.1 K thut OFDM ........................................................................................... 111
3.1.1 Cỏc u im v nhc im ca h thng OFDM................................112
3.1.2 T iu ch a súng mang FDM n OFDM........................................113
3.1.3 Lý thuyt v iu ch OFDM................................................................114
3.1.4 Lý thuyt v gii iu ch OFDM.........................................................120
3.2 K thut MCCDMA v MC-DS-CDMA.................................................... 125
3.2.1 Gii thiu MC-CDMA ..........................................................................125
3.2.2 Nguyờn lý MC-CDMA v MC-DS-CDMA..........................................127
KT LUN ............................................................................................................ 130
TI LIU THAM KHO .................................................................................... 131

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


4

DANH MC CC BNG
Bng 1.1.1: So sỏnh u nhc im 3 mụ hỡnh a truy nhp FDMA, TDMA v
CDMA....................................................................................................................... 16
Bng 1.2.1: Trng thỏi cỏc thanh ghi dch ca b to dóy mó gi ngu nhiờn.......... 22
Bng 2.1: Mt vớ d qu ng truyn cho s liu khụng i xng ........................ 46
Bng 2.2: Vớ d qu ng truyn ng lờn minh ha nh hng ca tc s

liu dch v ................................................................................................................ 47
Bng 2.3: Túm tt cỏc c im ca cỏc trng hp hn ch dung lng ............... 50
Bng 2.4: S thay i v thụng lng ca cỏc t bo ng lờn theo dng dch v ....51
Bng 2.5: So sỏnh ti cỏc t bo ng lờn v ng xung ................................ 52
Bng 2.6: Qu ng truyn ng xung c s dng tớnh toỏn yờu cu cụng
sut phỏt trm gc ..................................................................................................... 53
Bng 2.7: Tỏc ng ca vic tng mc ti t bo ng lờn................................. 56
Bng 2.8: Mt s cu hỡnh cụng sut phỏt trm gc in hỡnh................................. 56
Bng 2.9: Cỏc thụng s dung lng in hỡnh cho mt t bo b hn ch dung lng
ng xung vi cu hỡnh cụng sut phỏt v súng mang khỏc nhau........................ 60
Bng 2.10: Dung lng vụ tuyn trong trng hp t bo micro cú v khụng cú
phõn tp ng truyn, da trờn suy hao truyn lan cho phộp l 144,7 dB (qu
ng truyn cho ng lờn 64 kbit/s vi 70% ti) ................................................. 62
Bng 2.11: Gii hn kờnh lu lng ca mt cõy mó húa OVSF na ................... 63
Bng 2.12: Tham s c bn thit lp cho phõn h thu MHA.................................... 65
Bng 2.13: li thu c t vic s dng MHA l hm s ca suy hao phi ... 66
Bng 2.14: Suy gim dung lng khi s dng MHA cho h thng b hn ch dung
lng ng xung ................................................................................................... 67
Bng 2.15: So sỏnh cỏc b lp v cỏc b khuch i RF t xa................................. 69
Bng 2.16: ỏnh giỏ li dung lng khi s dng khuch i nh RF t xa ...... 70
Bng 2.17: S gim yờu cu Eb/N0 ting liờn quan n phõn tp thu mc cao so vi
phõn tp thu 02 nhỏnh ............................................................................................... 72
Bng 2.18: So sỏnh dung lng ng lờn gia mt t bo phõn tp thu mc cao 04
nhỏnh v mt t bo phõn tp thu 02 nhỏnh (gii hn ti ng lờn l 30%) .......... 73
Bng 2.19: So sỏnh suy hao dung lng ng xung ng vi vic s dng MHA
v phõn tp thu 04 nhỏnh .......................................................................................... 74
Bng 2.20: So sỏnh Eb/N0 yờu cu ca phõn tp phỏt vũng kớn dng 1 v ch
vũng h vi cỏc trm s dng anten n ( li trung bỡnh cho cỏc dch v 12,2
kbit/s vi 144 kbit/s, ch tiờu BLER 1%).................................................................. 80

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


5

Bng 2.21: Tp hp cỏc mc li dung lng tiờu biu cho c hai trng hp
t bo macro v micro ............................................................................................... 81
Bng 2.22: Dch pha m cho ma trn Butler 4x4 ...................................................... 83
Bng 2.23: Kt qu mụ phng li hot ng ca ng lờn cho mt lot cỏc cu
hỡnh anten .................................................................................................................. 84
Bng 2.24: li ca vic gim Eb/N0 yờu cu trờn ng xung nu s dng
Anten nhiu bỳp súng so vi t bo s dng mt anten duy nht. ........................... 85
Bng 2.25: So sỏnh dung lng gia cu hỡnh trm gc thụng thng vi cu hỡnh
trm gc ROC, trờn c s suy hao truyn lan cho phộp l 154,4 dB........................ 90
Bng 2.26: So sỏnh dung lng gia cu hỡnh trm gc thụng thng vi cu hỡnh
trm gc ROC, trờn c s suy hao truyn lan cho phộp l 156,6 dB........................ 91
Bng 2.27. ng dng ca cỏc mc Sector húa khỏc nhau........................................ 93
Bng 2.28. Ch s nhiu gia cỏc t bo, anten c trng v tn hao chuyn giao
mm cho cỏc mc Sector húa khỏc nhau .................................................................. 93
Bng 2.29: Tỏc ng ca Sector húa lờn dung lng trm, trờn c s suy hao truyn
lan cho phộp l 154,4 dB tng ng vi s liu ng lờn 64 kbit/s cho cu hỡnh
1+1+1 ........................................................................................................................ 94
Bng 2.30: Tỏc ng ca Sector húa lờn dung lng trm, trờn c s suy hao truyn
lan cho phộp l 149,6 dB tng ng vi s liu ng lờn 384 kbit/s cho cu hỡnh
1+1+1 ........................................................................................................................ 95
Bng 2.31: Thụng s c trng ca b lp WCDMA............................................... 98
Bng 2.32. S khỏc nhau gia qu ng truyn ng lờn ca t bo gc v trm
lp .............................................................................................................................. 99
Bng 2.33: Tỏc ng lờn dung lng ng lờn v mt ngi dựng ting khi mt
trm lp c chốn vo mt t bo c tớnh toỏn vi 30% ti ng lờn. ........... 100

Bng 2.34: So sỏnh cỏc gii phỏp t bo micro ...................................................... 101
Bng 2.35: So sỏnh cỏc tham s liờn quan n dung lng cỏc t bo macro v
micro........................................................................................................................ 102
Bng 2.36: So sỏnh gia dung lng t bo macro vi t bo micro vi gi thit c
hai c lp t cỏc khi khuch i cụng sut 20W ............................................. 103
Bng 2.37: Dung lng t bo micro khi c cp 5W cụng sut phỏt ................. 104
Bng 2.38: Hn ch ca mt cõy mó húa kờnh n dn kờnh lu lng ca t bo
microa ...................................................................................................................... 105
Bng 2.39: So sỏnh cỏc tham s cú liờn quan vựng ph cỏc t bo macro v micro105
Bng 3.1.1: So sỏnh MC-CDMA v MC-DS-CDMA ............................................ 129

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


6

DANH MC CC HèNH V
Hỡnh 1.1.1: So sỏnh 3 mụ hỡnh a truy nhp FDMA, TDMA v CDMA................. 13
Hỡnh 1.2.1: Hiu qu ca tri ph chng nhiu ........................................................ 19
Hỡnh 1.2.2: B ghi dch hi tip tuyn tớnh............................................................... 21
Hỡnh 1.2.3: th hm t tng quan thụng thng i vi dóy cú di ti a
Rx() .......................................................................................................................... 23
Hỡnh 1.2.4: S mch to dóy Gold....................................................................... 25
Hỡnh 1.2.5: Hm t tng quan ca mt dóy Gold................................................... 25
Hỡnh 1.2.6: Mụ hỡnh tri ph trit nhiu. .................................................................. 26
Hỡnh 1.2.7: Tỏc dng trit nhiu ca h thng tri ph. ........................................... 28
Hỡnh 1.2.9: S phớa thu theo k thut tri ph dóy trc tip................................. 29
Hỡnh 1.2.10: S khi h thng DS-CDMA.......................................................... 31
Hỡnh 1.2.11: Ph ca tớn hiu thu v tp õm sau b nhõn......................................... 32
Hỡnh 1.2.12: S khi mỏy phỏt DSSS s dng BIT/SK ...................................... 32

Hỡnh 1.2.13: Gin dng súng cỏc tớn hiu ti cỏc u ra ca mỏy phỏt DSSSBPSK (gi thit N = 7) .............................................................................................. 33
Hỡnh 1.2.14: S khi mỏy thu DSSS-BIT/SK v dng súng cỏc tớn hiu............ 35
Hỡnh 1.2.15: Ph tớn hiu FH lớ tng....................................................................... 38
Hỡnh 1.2.16: S mỏy phỏt tri ph nhy tn ........................................................ 38
Hỡnh 1.2.17: S mỏy thu tri ph nhy tn .......................................................... 39
Hỡnh 1.2.19: Phng phỏp tri ph nhy thi gian................................................... 41
Hỡnh 2.1: Cỏc phõn h thu trm gc in hỡnh WCDMA riờng bit v
GSM/WCDMA tớch hp ........................................................................................... 65
Hỡnh 2.2: Cu trỳc mt trm gc khuch i nh RF t xa ..................................... 68
Hỡnh 2.3: Kớch thc anten in hỡnh tng ng vi phõn tp thu bn nhỏnh ........ 75
Hỡnh 2.4: Nguyờn lý ỏp dng phõn tp phỏt vũng kớn trong WCDMA. ................... 77
Hỡnh 2.5: Nguyờn lý mó húa phõn tp phỏt khụng gian thi gian trong WCDMA78
Hỡnh 2.6: Dng hỡnh hc ca dn anten thng ng nht cho súng phng vi hng
n .......................................................................................................................... 83
Hỡnh 2.7: Cu trỳc mt trm gc cu hỡnh ROC....................................................... 88
Hỡnh 2.8: Mụ hỡnh chia s cụng sut phỏt ng xung ca cu hỡnh chia s ti u89
Hỡnh 2.9: Gii phỏp s dng b lp .......................................................................... 97
Hỡnh 2.10: So sỏnh cỏc b lp WCDMA, s v tng t ......................................... 97

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


7

Hỡnh 3.1.1: Tng quan mt h thng OFDM.......................................................... 111
Hỡnh 3.1.2: Mt ph nng lng ca tớn hiu iu ch a súng mang OFDM.. 113
Hỡnh 3.1.3a : Ph tớn hiu ca mt kờnh con ......................................................... 114
Hỡnh 3.1.3b : Ph tớn hiu ca mt h thng 4 kờnh con ........................................ 114
Hỡnh 3.1.4: B iu ch OFDM .............................................................................. 115
Hỡnh 3.1.5: Mụ t thi gian/tn s ca mt ký hiu OFDM v khung OFDM....... 116

Hỡnh 3.1.6: Mụ t khỏi nim v chui bo v ......................................................... 117
Hỡnh 2.1.7: Mụ t ng dng ca chui bo v trong vic chng nhiu ISI ............ 118
Hỡnh 3.1.8: Xung c s ........................................................................................... 119
Hỡnh 3.1.9: S b iu ch OFDM s dng IFFT ............................................. 120
Hỡnh 3.1.10: Mụ hỡnh kờnh truyn dn ................................................................... 121
Hỡnh 3.1.11: S khi b gii iu ch OFDM ................................................... 121
Hỡnh 3.1.12: Mụ t s tỏch chui bo v gii iu ch OFDM ........................... 122
Hỡnh 3.1.13: S khi b gii iu ch OFDM s dng thut toỏn FFT ............ 125
Hỡnh 2.1.14: Bn cht MC-CDMA ......................................................................... 126
Hỡnh 3.1.15: Nguyờn lý MC-CDMA v MC-DS-CDMA ...................................... 127
Hỡnh 3.1.16: Nguyờn lý MC-CDMA ...................................................................... 128
Hỡnh 3.1.17: Ph tớn hiu MC-CDMA tri ph trong min tn s ......................... 128
Hỡnh 3.1.18: Nguyờn lý MC-DS-CDMA................................................................ 128
Hỡnh 3.1.19: Ph tớn hiu MC-DS-CDMA tri ph trong min thi gian .............. 129

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


8

CC CH VIT TT
3G

Third Generation

Th h th 3

4G

Fourth Generation

Th h th 4

ADC

Analog Digital Converter

Bin i tng t - s

AMPS

Advanced Mobile Phone
System

H thng in thoi di ng ci
tin

AWGN

Additive White Gaussian Noise

Tp õm Gaussian trng cng

BER

Bit Error Rate

T l li Bit

BIT/SK

(BPSK)

Binary Phase Shift Keying

Khoỏ dch pha nh phõn

BS

Base Station

Trm gc

BTS

Base Tranceiver Station

Trm thu phỏt gc

CDMA

Code Division Multiple Access

a truy nhp phõn chia theo mó

CLK

Clock

Xung ng h

DAB

Digital Audio Broadcasting

Truyn thanh k thut s

DAC

Digital Analog Converter

Bin i S - Tng t

DC

Down Converter

i tn xung

DFT

Discrete Fourier Transform

Bin i Fourier ri rc

DPSK

Differential hase Shift Key

Khoỏ dch pha vi phõn

DS-CDMA

Direct Sequence - CDMA

CDMA tri ph dóy trc tip

DSP

Digital Signal Processor

B x lý tớn hiu s

DSSS

Direct Sequense Spreading
Spectrum

Tri ph dóy trc tip

DSSS-BPSK

DSSS- Binary Phase Shift Key

Tri ph dóy trc tip vi iu
ch nh phõn

DVB-T

Terrestrial Digital Video
Broadcasting

Truyn hỡnh s mt t

EGC

Equal Gain Combining

Kt hp h s cõn bng

FDM

Frequency Division
Multiplexing

Ghộp kờnh phõn chia theo tn s

FDMA

Frequency Division Multiple
Access

a truy nhp phõn chia theo tn
s

FFH

Fast Frequency Hopping

Nhy tn nhanh

FFT

Fast Fourier Transform

Bin i Fourier nhanh

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


9

FHSS

Frequency Hopping Spreading
Spectrum

Tri ph nhy tn

FSK

Frequency Shift Key

Khoỏ dch tn

GSM

Global System for Mobile
Communication

H thng thụng tin di ng ton

cu

IDFT

Inverse Discrete Fourier
Transform

Bin i Fourier ri rc ngc

IC

Interference Cancellation

Kh (hu) nhiu

ICI

Inter Channel Interference

Nhiu liờn kờnh

IF

Intermediary Frequency

Trung tn

IFFT

Inverse Fast Fourier Transform

Bin i Fourier nhanh ngc

ISI

InterSymbol Interference

Nhiu xuyờn tớn hiu

LAN

Local Area Network

Mng cc b

LNA

Low Noise Amplifier

B khuych i tp õm thp

MAI

Multiple Access Interference

Nhiu a truy nhp

MAP

Maximum A Posteriori

Xỏc sut hu nghim ln nht

MC-CDMA

MultiCarrier CDMA

a truy nhp phõn chia theo mó
a súng mang

MF

Match Filtering

Lc tng thớch

MIMO

Multiple Input - Multiple
Output

a cng vo - a cng ra

MLD

Maximum Likehood Detection

Tỏch súng (phỏt hin) kh nng
ging nhau ln nht

ML-MUD

Maximum Likehood - MUD

Tỏch súng a ngi dựng kh
nng ging nhau ln nht

MLSE

Maximum Likehood Sequence
Estimation

c nh chui kh nng ging
nhau ln nht

MLSSE

Maximum Likehood Symbol by
Symbol Estimation

c nh kh nng ging nhau
ln nht tng ký t mt

MMAC

Multimedia Mobile Access
Communication

Mng thụng tin truy nhp di
ng a phng tin

MMSE

Minimum Mean Square Error

Sai s trung bỡnh bỡnh phng
cc tiu

MRC

Maximum Ratio Combining

Kt hp t s ln nht

MS

Mobile Station

Mỏy di ng

MUD

Multi-User Detection

Tỏch súng a ngi dựng

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


10

MUI

Multi-User Interference

Nhiu a ngi dựng

OFCDM

Orthogonal Frequency and Code
Division Multiplexing

Ghộp kờnh phõn chia theo tn s
v mó trc giao

OFDM

Othogonal Frequency Division
Multiplexing

Ghộp kờnh phõn chia theo tn s
trc giao

PA

Power Amplifier

Khuych i cụng sut

PAPR

Peak to Average Power Ratio

T s cụng sut nh trờn trung
bỡnh

PIC

Parallel Interference
Cancellation

Kh nhiu song song

PN

Pseudo Noise

Chui (mó) gi tp õm

PSK

Phase Shift Key

Khoỏ dch pha

QAM

Quadrature Amplitude
Modulation

iu ch biờn vuụng gúc

QPSK

Quadrature Phase Shift Keying

Khúa dch pha cu phng

SC

Scambling

Mó tri ph di

SF

Spectrum Factor

H s tri ph

SFH

Slow Frequency Hopping

Nhy tn chm

SIC

Successive Interference
Cancellation

Kh nhiu ln lt

SIR

Signal Interference Ratio

T s tớn hiu trờn nhiu

SNR

Signal to Noise Ratio

T s tớn hiu trờn tp õm

SS

Spreading Spectrum

Tri ph

SUD

Single User Detection

Tỏch súng n ngi dựng

TDMA

Time Division Multiple Access

a truy nhp phõn chia theo thi
gian

THSS

Time Hopping

Tri ph nhy thi gian

UC

Upper Converter

i tn lờn

WCDMA

Wideband CDMA

CDMA bng rng

ZF

Zero Forcing

Cng bc Zero

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới

11

LI NểI U
Thụng tin di ng ra i u tiờn vo cui nm 1940 v cú mt tc phỏt trin
rt nhanh chúng. Hin nay th h th 3 ó c a vo s dng v th h th 4
cng ang c nghiờn cu v phỏt trin.
H thng thụng tin di ng CDMA s dng k thut tri ph cú th coi l mt
bc phỏt trin ln trong thụng tin di ng nh nhng c tớnh u vit ca nú nh
tỏi s dng tn s, chng nhiu v bo mt tt. Qua thi gian h thng ny khụng
ngng c nõng cp v ci tin. Th h th 3 h thng CDMA phỏt trin lờn bng
rng (WCDMA, CDMA 2000) vi gii thụng ln, tc lờn n 2Mb/s, qua ú
nhng u im trờn ngy cng c ci thin. Tuy nhiờn, nhu cu ca cỏc dch v
a phng tin nh video, hỡnh nh v d liu ngy cng tng theo thi gian cựng
s ũi hi tớch hp gia cỏc mng di ng vi cỏc mng vụ tuyn tc cao khỏc
(vớ d cỏc mng LAN khụng dõy nh IEE802.11a, HIPERLAN/2 v MMAC) . Do
ú mt ũi hi c t ra l phi tng hiu nng bng thụng ỏp ng tt cỏc
dch v dung lng v tc cao ú.
a truy nhp phõn chia theo mó a súng mang (MC-CDMA) kt hp cỏc u
im ca OFDM v CDMA ng thi hn ch mt s nhc im ca 2 k thut
ny. MC-CDMA cú tc lờn n 20Mb/s, chng pha inh a ng v pha inh
la chn tn s, mỏy thu phc tp thp, hiu nng ph cao do s dng cỏc kờnh trc
giao. MC-CDMA c xem l ng c viờn tim nng cho h thng thụng tin di
ng 4G.
Mc ớch chớnh ca lun vn ny tỡm hiu, nghiờn cu cỏc bin phỏp nhm ti
u mng truy nhp vụ tuyn cho mng WCDMA (3G) v tỡm hiu v cụng ngh
OFDM ca mng MC-CDMA (4G trong tng lai).

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới

12

Lun vn bao gm nhng ni dung chớnh sau:
Phn I. TNG QUAN V CễNG NGH CDMA
Phn ny gii thiu v cụng ngh CDMA v k thut tri ph trong
CDMA trong ú tri ph dóy trc tip l k thut tri ph chớnh c s
dng.
Phn II. CC PHNG PHP TI U HểA H THNG THễNG TIN DI
NG WCDMA
Phn ny trỡnh by c s toỏn hc, cỏc tỏc ng v ỏp dng thc t ca
cỏc k thut ci thin dung lng v vựng ph trong mng di ng th h th
3-3G/WCDMA.
Phn III. K THUT IU CH A SểNG MANG NG DNG TRONG
H THNG THễNG TIN DI NG MC-CDMA
Phn ny gii thiu v k thut iu ch a súng mang, trong ú tp trung
nghiờn cu, tỡm hiu v k thut OFDM, u im, nhc im ca OFDM,
lý thuyt iu ch v gii iu ch OFDM.
Tụi xin chõn thnh cm n thy giỏo TS. Nguyn Vit Nguyờn cựng cỏc thy cụ
giỏo khoa in T Vin Thụng ó tn tỡnh hng dn, giỳp tụi hon thnh lun
vn ca mỡnh.
Do thi gian cú hn v tớnh cht rng ln ca ti nờn khụng th trỏnh khi
nhng thiu sút, tụi rt mong nhn c s cm thụng cựng ý kin úng gúp ca
cỏc thy cụ v bn bố.

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


13

PHN I. TNG QUAN V CễNG NGH CDMA
CHNG 1. CC PHNG THC A TRUY NHP TRONG
THễNG TIN DI NG
Vic phõn chia cỏc kờnh liờn kt cho mi mỏy di ng c gi l k thut a
truy nhp. Trong thụng tin di ng cú 3 phng thc a truy nhp c bn l a truy
nhp phõn chia theo tn s (FDMA: Frequency Division Multiple Access), a truy
nhp phõn chia theo thi gian (TDMA: Time Division Multiple Access) v a truy
nhp phõn chia theo mó (Code Division Multiple Access). Ta cú th so sỏnh mt
cỏch trc quan v nguyờn lớ ca 3 phng phỏp ú thụng qua hỡnh 1.1.1 sau:

t

f

FDMA

t

f

TDMA

t

f

CDMA
Hỡnh 1.1.1: So sỏnh 3 mụ hỡnh a truy nhp FDMA, TDMA v CDMA

1.1 a truy nhp phõn chia theo tn s FDMA

Ph tn s quy nh cho liờn lc di ng c chia thnh 2N di tn s k tip,
cỏch nhau mt di tn phũng v. Mi di tn s c gỏn cho mt kờnh liờn lc, N
di tn u tiờn dnh cho kờnh liờn lc hng lờn, sau mt di tn phõn cỏch l N
di k tip dnh cho liờn lc hng xung. c im l mi mỏy di ng c cp
phỏt mt ụi kờnh liờn lc sut thi gian thụng tuyn. Nhiu giao thoa do tn s cỏc
kờnh lõn cn nhau l rt ỏng k. BTS phi cú b thu phỏt riờng lm vic vi mi

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


14

MS trong Cell. H thng FDMA in hỡnh l AMPS (Advanced Mobile Phone
System).

1.2 a truy nhp phõn chia theo thi gian TDMA
Ph tn s quy nh cho liờn lc di ng c chia thụ thnh cỏc di tn liờn lc,
mi di tn liờn lc ny c dựng chung cho N kờnh liờn lc, mi kờnh liờn lc l
mt khe thi gian trong chu kỡ mt khung. Tin tc c t chc di dng gúi, mi
gúi cú bit ch th u gúi, bit ch th cui gúi, cỏc bit ng b, cỏc bit bo v v cỏc
bit d liu. c im l tớn hiu ca thuờ bao c truyn dn s. Liờn lc song
cụng mi hng thuc cỏc di tn liờn lc khỏc nhau. Do vic thu v phỏt khụng
ng thi nờn khụng cn chuyn mch thu phỏt. u im ca phng phỏp ny l
gim nhiu giao thoa, gim s mỏy thu phỏt BTS so vi h thng FDMA. H
thng TDMA in hỡnh l h thng GSM (Global System for Mobile
Communication).

1.3 a truy nhp phõn chia theo mó CDMA
Mi MS c gỏn mt mó riờng bit v k thut tri ph tớn hiu giỳp cho cỏc
MS khụng gõy nhiu cho nhau khi tt c cú th cựng mt lỳc dựng chung di tn s.

c im: S dng k thut CDMA di tn tớn hiu rng hng MHz. S dng k
thut tri ph phc tp. K thut tri ph cho phộp tớn hiu vụ tuyn s dng cú
cng trng rt nh v chng pha inh hiu qu hn FDMA, TDMA. Vic cỏc
thuờ bao MS trong cell dựng chung tn s khin cho thit b truyn dn vụ tuyn
n gin, vic thay i k hoch tn s khụng cũn l vn khú khn, h thng ny
cú kh nng chuyn giao mm, iu khin dung lng trong cell rt linh hot.
* Cỏc u im ca h thng thụng tin di ng CDMA:
Kh nng chng nhiu v bo mt cao: Do mi mỏy di ng cú mt mó PN c
trng riờng, bờn nghe trm s khụng th thc hin c nu khụng cú mó PN ng
b vi phớa phỏt. Do c tớnh tri ph nờn nhiu c gim ỏng k, d tr chng
nhiu ch cn thp nờn h thng tri ph va tit kim c cụng sut va ci thin
c phm vi hot ng ca mỡnh so vi cỏc h thng s dng cỏc phng phỏp
iu ch thụng thng cú cựng cụng sut phỏt. Thit b chng nhiu cng n gin
vớ d nh i vi nh hng ca can nhiu sang nhau ca cỏc dóy tớn hiu, h thng
CDMA ch cn cỏc b tng quan cú cu trỳc v yờu cu n gin hn nhiu so vi
b cõn bng ca h thng chng nhiu trong FDMA v TDMA.
Cụng ngh CDMA khụng nhng ớt b nh hng bi pha inh nh bng tn ln
m cũn tng c mc tớn hiu thu nh cỏc ng truyn tớn hiu khỏc nhau vỡ vy
nú rt phự hp vi cỏc a hỡnh cú rt nhiu vt phn x nh khu vc thnh ph.

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


15

Ngoi thit b chng nhiu thỡ cỏc thit b vụ tuyn ca h thng CDMA nh v
d lp t hn nhiu do h thng CDMA ch cn mt kờnh vụ tuyn duy nht trong
khi ú cỏc h thng FDMA v TDMA cn nhiu kờnh vụ tuyn cho mi cell.
Khai thỏc c c tớnh ca m thoi ú l thi gian m kờnh truyn dn thc
s ti ting núi thc t ch chim 40% thi gian m thoi. i vi h thng FDMA

v TDMA, khi mt cuc m thoi c thit lp thỡ mi cuc m thoi c dnh
riờng mt bng tn hay khe thi gian khụng ph thuc vo vic ngi m thoi cú
núi hay khụng. Trong h thng CDMA tt c cỏc thuờ bao u s dng chung mt
kờnh vụ tuyn, vỡ vy mi khi mt thuờ bao ngng núi thỡ tt c cỏc thuờ bao khỏc
s ớt b can nhiu hn, iu ú cng cú ngha l vi mt ch tiờu can nhiu cho trc
thỡ dung lng ca h thng CDMA ln hn cỏc h thng khỏc.
Dung lng: bờn cnh vn can nhiu gim lm cho dung lng tng ta cũn
thy trong trng hp mng cú nhiu cell, khi mi cell chia nh ra hay kớch thc
bỏn kớnh ca cell quỏ ti nh li, mt s thuờ bao vựng biờn ca cell tr thnh thuờ
bao ca cell lõn cn cú s lng thuờ bao ớt hn, khi ú dung lng ca h thng
tng lờn ỏng k, v cng cú ngha l dung lng mm. Dung lng mm l u th
ca k thut CDMA so vi cỏc k thut FDMA v TDMA. Vic tng dung lng
trong trng hp cn thit cng khụng lm gim ỏng k cht lng thoi.
Vn chuyn giao l chuyn giao mm (kt ni trc khi chuyn giao) do ú
trỏnh c vic ngt quóng thi gian thụng tin cng nh tp õm khi thuờ bao di
chuyn gia cỏc cell.
Tc truyn dn: B mó hoỏ thoi cú tc truyn dn thay i theo hot
ng ca ting núi. Khi tc truyn dn gim dn n gim nhiu v lm tng
dung lng ca h thng.
Cụng ngh CDMA lm gim cụng sut tiờu th ca mỏy di ng nh cỏc k
thut iu khin cụng sut nhn cỏc kờnh nhn tin theo ch phõn khe. Cụng sut
phỏt ln ớt nh hng n ngi dựng nh iu khin khuych i cụng sut,
trit nhiu tt dn n t s S/N ln nờn cụng sut phỏt ch cn nh. H thng
CDMA cú tng ớch x lớ ln.
Vn quy hoch tn s: H thng CDMA do ch s dng chung mt kờnh vụ
tuyn nờn khụng phi tớnh n vic phõn b tn s nh i vi FDMA v TDMA.
FDMA v TDMA khi tng s cell ca mng phi thay i hon ton quy hoch tn
s trong khi CDMA khụng cn n iu ny.
Túm li ta cú th so sỏnh cỏc u nhc im c bn ca 3 phng thc a truy
nhp ny thụng qua bng 1.1.1 sau:

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


16

Bng 1.1.1: So sỏnh u nhc im 3 mụ hỡnh a truy nhp
FDMA, TDMA v CDMA
H thng

u im
- Th tc thõm nhp n gin

FDMA

- Cu hỡnh n gin

Nhc im
- Thiu linh hot trong vic thay i
thit lp tuyn

- t b nh hng bi s phõn tỏn thi - Hiu qu thp khi s lng súng
gian
mang tng
- Dung lng thp
- Hiu qu s dng tuyn cao
TDMA

- Tit kim tn s v thit b thu phỏt
- Linh hot cao trong thay i thit

lp tuyn

- Cụng sut phỏt trm cao

- Chng nhiu, mộo tt

- rng bng tn truyn dn yờu
cu ln

- Bo mt thụng tin cao
CDMA

- Yờu cu ng b cm cao, cõn
bng tt

- Thớch nghi tt vi mụi trng
truyn dn thay i
- Hiu qu s dng bng tn cao

- H thng khỏ phc tp

- H thng phc tp
- Yờu cu iu khin cụng sut kht
khe, nhanh

CHNG 2. K THUT TRI PH V CễNG NGH CDMA
2.1 Gii thiu v h thng thụng tin tri ph
2.1.1 Khỏi nim v h thng thụng tin tri ph
H thng thụng tin tri ph l h thng thụng tin cú bng tn phỏt ln hn nhiu
ln so vi bng tn tớn hiu gc thụng qua vic s dng iu ch tớn hiu gc vi mó

tri ph cú b rng ln hn rt nhiu ln b rng ph ca tớn hiu gc. Mó tri ph
trong k thut tri ph c lp vi tớn hiu.
Nhng ng dng tri ph nm trong mt s loi ph bin nh sau:
c S chu ng (dung sai) cao i vi can nhiu cú ch nh(gõy nhiu) hoc
can nhiu khụng cú ch nh thụng qua vic trit b nú bng mt lng t l
vi h s dón ph.
d Xỏc nh v trớ v c tớnh tc vi chớnh xỏc tng t l thun vi di
thụng dón ph.
e Kh nng phỏt hin tớn hiu phỏt rt thp i vi mt mỏy thu khụng ch
nh, kh nng ny cng gim xung khi h s dón ph tng lờn.

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


17

f Thụng tin a truy nhp ca mt s lng ln cỏc khỏch hng tng i tn
mn c phõn b mt ph tn chung cựng mt vựng v cỏc vựng lõn cn
nhau. S lng khỏch hng liờn lc vi nhau cựng mt lỳc t l thun vi h
s gión ph.

2.1.2 Yờu cu i vi h thng thụng tin tri ph
Mt h thng thụng tin s c gi l tri ph nu nú tho món cỏc yờu cu sau
õy:
Tớn hiu sau tri ph chim rng bng tn ln gp nhiu ln rng bng
tn ti thiu cn thit truyn thụng tin i.
S tri ph c thc hin bi tớn hiu tri ph thng c gi l mó tri
ph, mó tri ph ny c lp vi tớn hiu.
Ti phớa thu vic nộn ph khụi phc li tớn hiu ban u c thc hin
bi s tng quan gia tớn hiu thu c vi bn sao c ng b ca tớn hiu

tri ph ó c ng b phớa phỏt.
Mt s k thut iu ch v gii iu ch s dng bng truyn dn ln hn
rng bng ti thiu cn thit truyn d liu nhng khụng tho món 2 yờu cu
cui trờn thỡ khụng phi l iu ch tri ph

2.1.3 C s ca vic ra i h thng thụng tin tri ph
2.1.3.1 Nhng hn ch ca k thut thụng thng
Tuy khụng ph nhn hai k thut a truy nhp phõn chia theo thi gian v a
truy nhp phõn chia theo tn s nhng ta cú th nhn thy nhng im hn ch ca
cỏc h thng ny. ú l khi mi thuờ bao ca cỏc h thng a truy nhp ny c
cung cp cỏc ti nguyờn kờnh nh tn s hoc khe thi gian, khi ú chỳng khụng kt
ni vi tn s hoc khe thi gian ca cỏc thuờ bao khỏc. Cỏc kờnh a truy nhp tr
thnh vụ s cỏc kờnh n im ni im c nh.
Dung lng ca mi kờnh b gii hn bi di thụng v thi gian c gỏn cho
nú, c bit l nhiu v suy hao do cỏc hin tng che khut v pha inh.
Khụng tn dng c thi gian ngh trong lỳc m thoi do cỏc khe thi gian
hoc tn s trong mt chu kỡ ngn khụng th chuyn mch quỏ nhanh gia cỏc thuờ
bao.
Mt nguyờn nhõn na lm gim cht lng cho cỏc h thng a truy nhp ny l
s mt pha gia cỏc ng truyn lan khỏc nhau trong tớnh cht a ng cú th
gõy ra pha inh nghiờm trng.

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


18

2.1.3.2 Cỏc u im ca h thng tri ph s dng trong cụng ngh
CDMA
a, u im trit nhiu

Xột vi tp õm trng Gauss, tp õm ny cú ph nng lng phõn b u vụ hn
tt c cỏc tn s. Tuy nhiờn ch cú cỏc thnh phn tp õm trong khụng gian tớn
hiu mi thc s l nhiu, tc ch cú cỏc thnh phn tp õm trong b rng ph ca
tớn hiu mi gõy ra cỏc nh hng cú hi lm gim c tớnh ca h thng.
Sau õy ta s kho sỏt k hn ti sao h thng tri ph li chng nhiu tt:
Gi s tớn hiu cú b rng ph l W, thi gian tn ti l T => S phõn lng ph
2WT. Nu xột riờng vi mt loi tớn hiu cho trc thỡ c tớnh li ca h thng
c xỏc nh bi t s Eb/N0. Vi tp õm trng Gauss cú nng lng vụ hn thỡ tri
ph tớn hiu vi bng tn >>2WT vn khụng ci thin c c tớnh ca h thng.
Tuy nhiờn i vi tp õm trng Gauss cú cụng sut c nh v phiỏ gõy nhiu khụng
bit to ph tớn hiu ớch thỡ vic tri ph l ci thin ỏng k c tớnh ca h
thng (chng nhiu) bi vỡ phớa gõy nhiu ch cú th la chn 1 trong 2 gii phỏp
sau gõy nhiu v c 2 gii phỏp ú u b hn ch nh hng do ó cú h thng
tri ph.
* Gii phỏp 1:
Phớa gõy nhiu gõy nhiu tt c cỏc to tớn hiu ca h thng vi nng lng
nhiu gõy ra nh nhau ti tt c cỏc to tớn hiu, nh vy thỡ mi to tớn hiu
ch b nhiu vi cụng sut rt nh.
*Gii phỏp 2:
Phớa gõy nhiu d oỏn mt s ớt cỏc to no ú ca ta gõy nhiu, phng
ỏn ny tuy nng lng nhiu cao nhng ch cú kh nng tp trung mt ph nh
ca ta.
Vic tri ph i vi tp õm Gauss v nhiu c ý c th hin trờn hỡnh 1.2.1
Gi G(f) l mt ph nng lng ca tớn hiu trc khi tri ph, Gss(f) l mt
ph nng lng ca tớn hiu sau khi tri ph. Nh hỡnh 1.2.1 a) mụ t ta thy i
vi tp õm trng, khi tri ph tớn hiu t di thụng W ban u sang di thụng mi
Wss thỡ mt ph nng lng ca tp õm trng luụn bng N0 vn khụng thay i
do ph ca tp õm trng l vụ cựng, s tri ph khụng cho phộp ci thin c tớnh
ca h thng.

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


19

Trờn hỡnh 1.2.1 b) gi s cụng sut nhiu l J, trc khi tri ph b rng ph ca
tớn hiu l W, do ú mt ph cụng sut ca nhiu l J0=J/W. Quay li 2 gii phỏp
m phớa gõy nhiu cú th thc hin ta thy:
Vi gii phỏp 1, dự mt ph cụng sut ca nhiu ph ton b gii thụng ca
tớn hiu nhng do tri ph vi b rng ph l Wss do ú mt ph ca nhiu bõy
gi l J0=J/Wss=J0.W/Wss. T ú ta thy vi Wss cng ln thỡ mt ph ca nhiu
cng nh.
Vi gii phỏp 2, phớa gõy nhiu s gim s to tớn hiu cn gõy nhiu. Do vy
phớa gõy nhiu cú th tng mt ph tp õm nhiu t J0 lờn J0/p vi p l t s gia
mt phn rng bng tn tri ph ó c phớa gõy nhiu la chn gõy nhiu
v rng bng tri ph Wss (0 p 1). Nh vy nu phớa gõy nhiu la chn cỏc
to tớn hiu gõy nhiu khụng hp lý thỡ hiu qu ca vic gõy nhiu theo phng
ỏn ny s rt kộm.
a, Trng hp tp õm trng

b, Trng hp nhiu c ý

N0

W

W

Trc khi tri ph

Trc khi tri ph
N0
J0 = J/Wss

Wss

Wss

Sau khi tri ph

Sau khi tri ph
(Phớa gõy nhiu chn gii phỏp 1)
J0/p

Wss
Sau khi tri ph
(Phớa gõy nhiu chn gii phỏp 2)

Hỡnh 1.2.1: Hiu qu ca tri ph chng nhiu

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


20

Núi túm li, chng li nhiu c ý ta phi la chn s phõn b tớn hiu sao cho
phớa gõy nhiu khú cú th thit lp c t s cụng sut nhiu tp õm trờn tớn hiu
cú giỏ tr ln trong s phõn b tớn hiu ny.
b, Tớnh bo mt cao
Do quỏ trỡnh tri ph c thc hin bng mt mó tri ph, phớa thu ch cú th

gii mó c tớn hiu t phớa phỏt khi nú cú c mó PN ng b vi phớa phỏt.
c, H thng thụng tin s dng k thut tri ph cú c cỏc tớnh cht quan trng
nh tỏi s dng tn s, iu khin cụng sut nhanh chúng v chớnh xỏc, bo m
truyn dn cht lng cao, gim pha inh ng truyn v cho phộp chuyn giao
mm gia cỏc trm gc.

2.2 K thut tri ph trong CDMA
2.2.1 Mó tri ph
Trong h thng CDMA b to mó gi tp õm l thnh phn quan trng nht v l
yu t quyt nh s nh dng cho nhng ngi s dng khỏc nhau trong h thng.
Dóy gi ngu nhiờn khỏc vi tớn hiu thc s ngu nhiờn. Tớn hiu ngu nhiờn
khụng th xỏc nh c, s bin i tip theo ca nú ch cú th mụ t c bng
bng thng kờ. Tuy nhiờn tớn hiu gi ngu nhiờn thỡ khụng hon ton ngu nhiờn,
nú l tớn hiu cú chu kỡ nht nh v cú th c d oỏn trc c phớa thu v phớa
phỏt. Mc dự l tớn hiu xỏc nh, s xut hin ca nú cú tớnh cht thng kờ ca tp
õm trng c ly mu. Vi cỏc i tng trỏi phộp s xut hin ca nú thc s l
ngu nhiờn.

2.2.1.1 Cỏc ch tiờu ngu nhiờn
Cú 3 ch tiờu c bn cú th c ỏp dng cho cỏc dóy nh phõn tun hon nh
ch tiờu ca s xut hin ngu nhiờn. ú l cỏc ch tiờu: Tớnh cõn i, Tớnh chy v
tớnh tng quan.
+ Tớnh tng i:
cõn i tt yờu cu trong mi mt chu kỡ ca dóy, s con s nh phõn 1
v s con s nh phõn 0 khỏc nhau nhiu nht mt n v.
+ Tớnh chy:
Mt bc chy c nh ngha l dóy cỏc bit cựng loi. S xut hin ca bit
khỏc loi cú ngha l bt u mt bc chy mi. di ca bc chy l s bit
trong bc chy. Trong s cỏc bc chy ca mt chu kỡ nu cú mt na s
bc chy loi di l 1, 1/4 loi di l 2, 1/8 loi di l 3, .... thỡ dóy ú

gi l cú tớnh chy.
+ Tớnh tng quan:

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


21

T mt dóy gi tp õm to ra, ta cú mt dóy khỏc c suy ra t dóy ny
bng cỏch dch i ln lt tng v trớ bit, bit gi nht dch v v trớ bit tr tip
theo v bit tr nht dch v v trớ bit gi nht hay ngc li. Cỏc bit cựng v trớ so
sỏnh vi nhau, nu ging nhau l phự hp c kớ hiu l a v khỏc nhau l
khụng phự hp c kớ hiu l d. Tớnh tng quan tho món nu s hng phự
hp v s hng khụng phự hp ch sai khỏc nhau 1 n v.

2.2.1.2 To dóy ghi dch
Xột b ghi dch hi tip tuyn tớnh sau:

X1

X2

X3

X4

u ra

B cng modul 2
Hỡnh 1.2.2: B ghi dch hi tip tuyn tớnh

B ghi dch gm cú 4 phn t nh v dch, b cng modul 2 v ng hi tip
t b cng tr v u vo ca b ghi dch. Hot ng ca b ghi dch c iu
khin bi dóy cỏc xung nhp. Khi cú mt xung nhp tỏc ng, ni dung ca mi
phn t nh ca b ghi dch b dch sang phn t nh bờn phi. Cng nh th mi
khi cú xung nhp ni dung X3 v X4 c cng modul 2 v kt qu nhn c hi
tip v phn t X1. Trong vớ d ny chui ghi dch c nh ngha l chui thu
c ti u ra X4. Gi s trng thỏi ban u ca b ghi dch l 1000. Khi ú cỏc
trng thỏi kt tip ca thanh ghi dch nh trong bng 1.2.1 sau:

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


22

Bng 1.2.1: Trng thỏi cỏc thanh ghi dch ca b to dóy mó gi ngu nhiờn
Xung nhp
tỏc ng

Trng thỏi ca b to

T0

1

0

0

0

T1

0

1

0

0

T2

0

0

1

0

T3

1

0

0

1

T4

1

1

0

0

T5

0

1

1

0

T6

1

0

1

1

T7

0

1

0

1

T8

1

0

1

0

T9

1

1

0

1

T10

1

1

1

0

T11

1

1

1

1

T12

0

1

1

1

T13

0

0

1

1

T14

1

0

0

0

Sau 15 xung nhp b to quay v trng thỏi ban u l 1000. Dóy tớn hiu thu
c ti u ra ca phn t X4 sau 15 xung nhp l: 000100110101111. Chỳng ta
th kim tra cỏc tớnh cht trờn xỏc nh xem dóy ny cú tho món ch tiờu ngu
nhiờn khụng.
Xột tớnh cõn i: Trong dóy cú tt c 7 con s 0 v 8 con s 1, do ú chờnh
lch v s lng hai loi ny l 1. Nh vy tớnh cõn i ó tho món
Xột tớnh chy: Tng cng cú 8 bc chy, cú bn bc chy di 1, hai bc
chy di 2, v mt bc chy di 3. Nh vy tớnh chy ó tho mn.
B ghi dch to ra cỏc m tu thuc vo s phn t nh, cỏch a hi tip v
cỏc iu kin u. Dóy u ra ca b ghi dch c phõn loi nh: dóy cú di

ti a hoc dóy cú di khụng ti a. Cỏc dóy cú di ti a l dóy m nu a
vo dóy b ghi dch hi tip tuyn tớnh cú n phn t nh, s lp li ca dóy xut
hin sau p xung nhp, trong ú p = 2n - 1. Nh vy ta cú th thy rng dóy to ra vớ

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới


23

d trờn l dóy cú di ti a. Nu dóy cú di nh hn 2n - 1 thỡ dóy ú gi l
dóy cú di khụng ti a.

2.2.1.3 Hm tng quan gi tp õm
Hm tng quan gi tp õm Rx() ca giao ng x(t) tun hon vi chu kỡ T0
c xỏc nh nh sau:
T /2

R x ( ) =

1 1 0
. . x(t ).x(t + )dt
K T T0 / 2

(1.2.1)

Vi - < t <
T /2

K=

1 0 2
. x ( t )dt
T T0 / 2

Khi x(t) cú dng xung tun hon biu din dóy gi tp õm, chỳng ta xem mi
xung c bn nh mt kớ hiu mó gi ngu nhiờn hay cũn gi l mt chip. Vi mt
chu kỡ vú p chip, hm t tng quan cú th biu din nh sau:
Rx() = (-1/p).(S s hng phự hp tr i s s hng khụng phự hp khi so sỏnh
mt chu kỡ ca dóy ú nhng b dch i mt khong thi gian l ).
Hm t tng quan thụng thng i vi dóy cú di ti a (dóy m) Rx()
c trỡnh by trong hỡnh 1.2.3 di õy:
Rx()

p =2n - 1
+1

1/p



0

Khong thi gian tn ti
mt chớp thng =1

Hỡnh 1.2.3: th hm t tng quan thụng thng i
vi dóy cú di ti a Rx()

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới

24

Vi = 0, ú l khi x(t) v bn sao ca nú trung nhau hon ton v lỳc ú Rx()
= 1. Tuy nhiờn vi bt kỡ vic dch chu kỡ no gia x(t) v x(t+) vi 1 p Hm t
tng quan Rx() = -1/p.
Bõy gi ta kim tra dóy gi ngu nhiờn ti u ra b ghi dch ó trỡnh by vớ d
trờn xem cú tho món tớnh tng quan hay khụng:
. u ra b ghi dch: 000100110101111
. Dch i mt nhp:

100010011010111

. Tớnh phự hp:

daaddadaddddaaa

Cỏc con s phự hp gỏn nhón a v cỏc con s khụng phự hp gỏn nhón d.
Theo phng trỡnh tớnh Rx() trờn i vi dóy gi tp õm, giỏ tr hm t tng
quan i vi vic dch mt chip n l:
R ( = 1) =

1
1
1
(7 8) = =
15
15
p

Bt c s dch chu kỡ no cng dn n cựng mt giỏ tr hm tng quan l (1/p). Do vy dóy xột trờn tho món ch tiờu ngu nhiờn.
Ngoi dóy cú chiu di ti a (dóy m) ngi ta cũn s dng dóy Gold lm mó
tri ph. Dóy Gold l mó tri ph dựng trong CDMA, hm tng quan chộo gia hai
dóy Gold bt k l khỏ nh v ly mt trong ba gia tr sau:
1
r ( n)
L
1

L
1
+ [r (n) 2]
L


() =

(1.2.2)

1+ 2

n +1
2

vi n l

vi (n) =
1+ 2

n+2

2

vi n chn

Trong ú L l s chip ct v L = 2n - 1, n l s tng ca b ghi dch hi tip.
Dóy Gold l kt qu cng modul-2 i vi hai dóy m c nh thi bng cựng
tc chip fc. Xột vớ d mch to dóy Gold bng hai b ghi dch hi tip tuyn tớnh
(hai b to dóy m). S mch to dóy Gold n gin v to ra c s lng ln
dóy Gold cung cp cho cỏc MS trong mng CDMA nh hỡnh 1.2.4 di õy:

Luận văn thạc sĩ khoa học - Các phơng pháp tối u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới