MÔ HÌNH lớp vật lý CDMA2000 KÊNH XUỐNG KHOÁ LUẬN tốt NGHIỆP đại học CHÍNH QUY

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Lê Đình Hưng

MÔ HÌNH LỚP VẬT LÝ CDMA2000
KÊNH XUỐNG

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
Ngành: Viễn Thông

HÀ NỘI - 2005


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Lê Đình Hưng

MÔ HÌNH LỚP VẬT LÝ CDMA2000
KÊNH XUỐNG

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Ngành:

Viễn Thông

Cán bộ hướng dẫn:

TS Trịnh Anh Vũ

Cán bộ đồng hướng dẫn:

ThS Hà Nam Trung

HÀ NỘI-2005


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống
MỤC LỤC
Tóm tắt nội dung ...................................................................................................... iv
Mở đầu....................................................................................................................... 2
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 (3G)3
1.1. Lịch sử phát triển của thông tin di động và một số yêu cầu đối với hệ thống
3G .......................................................................................................................... 3
1.1.1. Lịch sử phát triển..................................................................................... 3
1.1.2. Những yêu cầu đối với hệ thống 3G. ...................................................... 4
1.2. CDMA IS-95 (CDMA One) nâng cấp lên 3G ............................................... 8
1.2.1. CDMA IS-95B ........................................................................................ 9
1.2.2. CDMA2000 1X EV-DO,EV-DV .......................................................... 10
1.3. Giới thiệu CDMA2000................................................................................. 11
1.3.1. Cấu trúc mạng ....................................................................................... 11
1.3.2. Chức năng các phần tử trong mạng: ..................................................... 12
1.3.3. Thủ tục truyền dữ liệu gói trong mạng CDMA2000 ............................ 15
1.4. Các kĩ thuật sử dụng trong hệ thống 3G ..................................................... 16
1.4.1. Giới thiệu về CDMA............................................................................. 16
1.4.2. DS- CDMA ........................................................................................... 17
1.4.3. MC –CDMA.......................................................................................... 18
CHƯƠNG II : MÔ HÌNH LỚP VẬT LÝ CDMA2000- KÊNH XUỐNG ............. 23
2.1. Quá trình mã hoá và điều chế cho kênh lưu lượng ...................................... 23

2.1.1. Mã hoá CRC.......................................................................................... 23
2.1.2. Mã xoắn................................................................................................. 23

i


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống
2.1.3. Lặp kí hiệu mã....................................................................................... 25
2.1.5. Đan xen khối trong CDMA2000: ......................................................... 26
2.2. Kĩ thuật điều chế và trải phổ ....................................................................... 27
2.2.1. Kĩ thuật điều chế ................................................................................... 27
2.2.2. Kĩ thuật trải phổ trực tiếp sử dụng phương pháp điều chế QPSK ........ 29
2.3. Mã giả tạp âm và mã Walsh......................................................................... 32
2.3.1. Tìm hiểu dãy mã PN: ............................................................................ 32
2.2.3. Mã Walsh .............................................................................................. 33
2.4. Các kênh trong CDMA2000 ........................................................................ 33
2.4.1. Lớp vật lý .............................................................................................. 33
2.4.2. Quy ước đặt tên kênh ............................................................................ 36
2.4.3. Các kênh vật lý liên kết đường xuống .................................................. 37
2.5. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐƯỜNG XUỐNG ......................................... 48
2.5.1. Truyền dẫn đơn và đa sóng mang ......................................................... 48
2.5.2. Phân tập phát ......................................................................................... 49
2.5.3. Điều chế trực giao ................................................................................. 50
2.5.4. Điều khiển công suất............................................................................. 50
2.5.5. Điều chế và trải phổ .............................................................................. 51
2.5.6. Các đặc tính quan trọng của đường xuống............................................ 51
CHƯƠNG III. SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CDMA2000-1xRTT VÀ KẾT
QUẢ CHẠY THỬ NGHIỆM ................................................................................. 53
3.1. Khối phát chuỗi dữ liệu............................................................................... 53
3.2. Khối mã hoá ................................................................................................. 53

3.2.1. Khối Chèn mã vòng CRC ..................................................................... 54

ii


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống
3.2.2. Khối chèn bit đuôi................................................................................. 54
3.2.3. Khối mã xoắn ........................................................................................ 55
3.2.4. Khối lặp ................................................................................................. 55
3.2.6. Khối ghép xen ....................................................................................... 56
3.3. Khối phát ...................................................................................................... 57
3.3.1. Khối xáo trộn mã dài và ghép bit điều khiển công suất........................ 57
3.3.2. Khối trải phổ.......................................................................................... 58
3.4. Khối kênh truyền.......................................................................................... 59
3.4.1. Khối đa đường Fading........................................................................... 59
3.4.2. Khối Cộng tạp âm trắng ........................................................................ 60
3.5. Khối thu........................................................................................................ 61
3.5.1. Khối lọc ................................................................................................. 61
3.5.2. Bộ thu Rake:.......................................................................................... 62
3.5.3. Khối ánh xạ tín hiệu .............................................................................. 62
3.5.4 Khối giải xáo trộn và tách bit điều khiển công suất............................... 63
3.6. Khối giải mã ................................................................................................. 63
3.6.2. Khối giải đục lỗ ..................................................................................... 64
3.6.3. Khối giải lặp .......................................................................................... 64
3.6.5. Khối tách bit chèn đuôi ............................................................................. 65
3.6.6. Khối tách bit mã CRC ........................................................................... 65
3.7. Các khối khác ............................................................................................... 65
3.7.1. Khối tính toán chỉ thị lỗi ........................................................................... 65
3.7.2. Khối quyết định cứng................................................................................ 66
3.8. kết quả mô phỏng trên kênh truyền.............................................................. 66

iii


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống

Danh mục từ viết tắt
1G

Hệ thống thông tin di động thế thế hệ 1

First Generation

1X-EV-DO CDMA 2000 1x Evolution

Hệ thống CDMA 2000 1x chỉ nâng cấp

1X-EV-DV CDMA 2000 1x Data and

Hệ thống CDMA2000

2G

Second Generation

Hệ thống thông tin di động thế thế hệ 2

3G

Third Generation

Hệ thống thông tin di động thế thế hệ 3

AMC

Adaptive Modulation Coding

Mã hoá và điều chế thích nghi

AMPS

Advanced Mobile Phone

Dịch vụ điện thoại di động tiên

AAA

Authorisation, Authentication

Nhận thực, trao quyền và

and Accounting

thanh toán

Automatic Repeat Request

Yêu cầu lặp lại tự động

ARQ

Association
ATDPICH

Auxiliary Transmision Diversity Kênh hoa tiêu phân tập phát

B-ISDN

Broacast ISDN

ISDN băng rộng

BPSK

Binary Phase Shift Keying

Khoá dịch pha nhị phân

BSC

Base Station Controler

Bộ điều khiển trạm gốc

BTS

Base Tranceiver Station

Trạm vô tuyến gốc

CDMA

Code Division Multi Accsess

Đa truy Cập theo Mã

CPCH

Common Pilot Channel

Kênh hoa tiêu chung

CRC

Cyclic Redundancy Check

Mã kiểm tra dư thừa

D-AMPS

Digital AMPS

AMPS số dẫn

DHCP

Dynamic Host Configuration

Giao thức cấu hình động

Protocol

Máy chủ

DPDCH

Dedicated Phisycal Data Channel Kênh vật lý dữ liệu dành

iv


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống
DPLICF

Phisical Layer Dependent
Convergence Function

Chức năng hội tụ phụ
Thuộc lớp vật lý

DS-CDMA Direct Sequence Spread

CDMA chuỗi trực tiếp

DS-SS

Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp

F-BCH

Forward Broacast Channel

F-CACH

Common Assignment Channel Kênh ấn định chung

F-CCCH

Common Control Channel

F-CPCCH

Common Power Control Channel Kênh điều khiển công suất

Kênh quảng bá

Kênh điều khiển chung

F-DAPICH Dedicated Auxixiliary Pilot

Kênh hoa tiêu phụ dành

F-DCCH

Dedicated Control Channel

Kênh điều khiển dành riêng

FDD

Frequency Division Duplex

Song công phân chia theo tần số

FDMA

Frequency Division Multi Access Đa truy cập theo tần số

FER

Frame Error Rate

Tỉ lệ lỗi khung

F-FCH

Forward Fundamental Channel

Kênh cơ bản đường xuống

FH-CDMA Frequency Hopping CDMA

CDMA trải phổ nhảy tần

F-PCH

Forward Paging Channel

Kênh nhắn tin đường xuống

F-PICH

Forward Pilot Channel

Kênh hoa tiêu đường xuống

F-QPCH

Forward Quick Paging Channel

Kênh nhắn tin nhanh đường

F-SCH

Forward Supplemental Channel

Kênh bổ xung đường xuống

F-SYNC

Forward Sync Channel

Kênh đồng bộ đường xuống

F-TDPICH

Transmision Diversity Pilot

Kênh hoa tiêu phân tập phát

Channel

GSM

Global System for Mobile

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

HA

Home Agent

Trạm chủ thường trú

IMT-2000

International Mobile

Tiêu chuẩn viễn thông di động quốc tế

v


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống
IP

Internet Protocol

Giao thức internet

IS-95

North American Version

Một phiên bản CDMA Bắc Mĩ

ISDN

Intergrated Service Digital

Mạng số liệu đa dịch vụ

Network
ITU

International

Liên đoàn viễn thông Quốc tế

LAC

Location Area Code

Mã định vị

MAC

Medium Access Control

Điều khiển truy nhập trung gian

MC

Multi Carrier

Đa sóng mang

MC-CDMA Multi Carrier CDMA

CDMA đa sóng mang

MC-SS

Multi Carrier Spread Spectrum

Trải phổ đa sóng mang

MS

Mobile Station

Máy di động

MSC

Mobile Switching Centre

Trung tâm chuyển mạch di động

MUD

Multi-User Detection

Multiplexing

Phát hiện nhiều người sử dụng
số trực giao

NMT

Nordic Mobile Telephone

Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu

NTT

Nippon Telegraph and

Hệ thống do NTT phát triển

of the CDMA standard
OFDM

Orthogonal Frequency Division

OTD

Orthogonal Transmit Diversity Phân tập phát trực giao

PCS

Personal Communications

Hệ thống thông tin cá nhân

PDC

Pacific Digital Communication

Hệ thống thông tin di động của Nhật

PDSN

Packet Data Serving Node

Nút dịch vụ dữ liệu gói

PCH

Pilot Channel

Kênh hoa tiêu

PLDCF

Physical Layer Independent

Chức năng hội tụ phụ thuộc lớp

PPP

Point to Point Protocol

Giao thức điểm đến điểm

vi

Ghép kênh phân chia tần


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống
PSTN

Public Switched Telephone

Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng

QoS

Quanlity of Service

Chất lượng dịch vụ

QPSK

Quadrature Phase Shift Keying

Khoá dịch pha cầu phương

RBP

Radio Burst Protocol

Giao thức cụm vô tuyến

RC

Radio Configuration

Cấu hình vô tuyến

RLAC

Radio Link Access Control

Điều khiển truy nhập liên kết

RLP

Radio Link Protocol

Giao thức liên kết vô tuyến

SMS

Short Message Service

Dịch vụ bản tin ngắn

SR

Spread Rate

Tốc độ trải phổ

SRBP `

Signalling Radio Burst Protocol Giao thức cụm vô tuyến báo

SRLP

Signalling Radio Link Protocol

Giao thức liên kết vô tuyến báo hiệu

TACS

Total Access Communication

Hệ thống thông tin truy nhập

TCP

Transmision Control Protocol

Thủ tục điều khiển truyền

TDD
TDMA

Time Division Duplex
Time Division Multi Access

Song công phân chia theo thời gian
Đa truy nhập theo thời gian

TH-CDMA Time Hopping CDMA

CDMA nhảy thời gian

TIA

Telecommunications Industry

Hiệp hội viễn thông công nghiệp

UDP

User Datagram Protocol

Giao thức gói dữ liệu người sử dụng

UE

User Equipment

Thiết bị người sử dụng

VLR

Visitor Location Resister

Thanh ghi định vị tạm trú

vii


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống

Tóm tắt nội dung
Nội dung của khoá luận này nghiên cứu và tìm hiểu về mô hình lớp vật lý của hệ
thống thông tin di động CDMA2000- Kênh xuống, và thực hiện mô phỏng kết quả thu
được trên phần mềm Matlab.
Trong phần cơ sở lý thuyết giới thiệu chung về công nghệ CDMA và quá trình nâng
cấp từ CDMA One lên CDMA 2000, mô hình của hệ thống thông tin di động
CDMA2000. Cơ sở lý thuyết của lớp vật lý với các quá trình tổ chức các bit thành khung
và biến đổi thành sóng để truyền, với các thông số của lý thuyết.
Trong phần thực nghiệm mô phỏng, khoá luận tìm hiểu nghiên cứu về sơ đồ mô phỏng
của hệ thống CDMA2000 với các thông số của sơ đồ mô phỏng đã cho (mã kênh, mã
CRC, ghép xen…..) và đưa ra một số kết quả thu được về tốc độ kênh cơ bản đường
xuống, nhằm đánh giá đường truyền của CDMA2000

1


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống

Mở đầu
Từ khi ra đời đến nay, mạng thông tin di động CDMA đã góp phần đáng kể trong việc
thúc đẩy sự phát triển của thị trường thông tin di động trên thế giới. Tuy nhiên sau hơn 10
năm phát triển mạng thông tin di động thế hệ 2 này bắt đầu bộc lộ những hạn chế của nó
so với nhu cầu về dịch vụ tốc độ cao và băng thông rộng đang ngày một tăng.
Bộ phận tiêu chuẩn của ITU-R đã xây dựng các tiêu chuẩn cho IMT-2000 cho thông

tin di động thế hệ 3. IMT-2000 được chia thành các nhóm trên cơ sở TDMA và CDMA.
Và CDMA2000 là một bộ phận của CDMA2000 trải phổ trực tiếp và CDMA đa sóng
mang.
CDMA 2000 1x RTT là một trong những hướng đi quan trọng nhưng nó cũng mang
đầy đủ các đặc tính của công nghệ 3G và khắc phục những nhược điểm của công nghệ
2G. Mạng CDMA 2000 1x RTT sẽ có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn và có khả năng đáp
ứng những dịch vụ thông tin tiên tiến.
CDMA là công nghệ mới và những kiến thức về nó là khá lớn đòi hỏi phải có nhiều
thời gian để nghiên cứu tìm hiểu. Trong khoá luận này chỉ đề cập đến mô hình lớp vật lý
của CDMA2000-kênh xuống thông qua phần mềm mô phỏng trên matlab với các thông
số đã cho nhằm đánh giá về kênh truyền xuống.
Khoá luận này gồm 3 chương: Chương 1 nêu lên khái niệm chung về công nghệ 3G.
Chương 2 nêu lên mô hình lớp vật lý của CDMA2000 về mặt lý thuyết và Chương 3 thực
hiện mô phỏng trên sơ đồ. Cuối cùng là kết luận.
Do hạn chế về mặt thời gian và tài liệu tham khảo, cũng như mô phỏng hệ thống khoá
luận này chỉ đề cập tới một khía cạnh trong mạng CDMA2000 đó là mô hình lớp vật lý
kênh xuống và một số kết quả mô phỏng trên sơ đồ. Những thiếu sót và hạn chế là không
thể tránh khỏi. Mong nhận được những ý kiến đóng góp để bản khoá luận này được hoàn
thiện hơn.

2


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 (3G)
1.1. Lịch sử phát triển của thông tin di động và một số yêu cầu đối với hệ
thống 3G
1.1.1. Lịch sử phát triển
Như chúng ta đã biết, tính đến nay, thông tin di động đã phát triển qua các thế hệ khác

nhau. Thế hệ thứ nhất –1G là hệ thống thông tin tương tự hoặc bán tương tự. Hệ thống
này được xây dựng vào những năm 80 của thế kỉ trước, ví dụ như NMT và AMPS. Những
hệ thống thông tin di động 1G cung cấp chủ yếu là thoại cũng như các dịch vụ liên quan
đến thoại. Các hệ thống thông tin thế hệ thứ nhất phát triển trong phạm vi quốc gia, những
yêu cầu kĩ thuật của hệ thống này chủ yếu được xây dựng trên cơ sở thoả thuận các nhà
điều hành viễn thông của chính phủ với các công ty cung cấp dịch vụ viễn thông mà
không có chuẩn phổ biến rộng rãi. Do vậy, các hệ thống thông tin di động 1G không có
khả năng tương thích lẫn nhau.
Do yêu cầu thông tin di động ngày càng tăng, đặc biệt là nhu cầu cần xây dựng một hệ
thống thông tin di động toàn cầu. Các tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế bắt đầu xây dựng hệ
thống thông tin di động thế hệ thứ 2- 2G. Mục tiêu của hệ thống 2G là khả năng tương
thích và đồng nhất trong môi trường quốc tế. Hệ thống phải có khả năng phục vụ trong
một khu vực (ví dụ như Châu Âu) mọi người sử dụng phải có khả năng truy nhập hệ
thống tại bất kì nơi nào trong khu vực đó. Theo quan điểm người sử dụng hệ thống 2G
hấp dẫn hơn hệ thống 1G bởi vì ngoài dịch vụ thoại truyền thống, hệ thống này còn có
khả năng cung cấp một số dịch vụ truyền dữ liệu và các dịch vụ bổ xung khác. Do các
tiêu chuẩn này chỉ thực hiện trong khu vực, nên khái niệm thông tin di động toàn cầu
không thực hiện được và trên thị trường tồn tại một số hệ thống 2G, tiêu biểu như hệ
thống: GSM, IS-95 và PDC. Trong số đó hệ thống GSM là sử dụng phổ biến rộng rãi
nhất�c
độ [2x1]. Cũng có thể chuyển đổi thành khung nhỏ hơn hoặc khung lớn hơn bằng các để
chúng gối nên nhau.

57


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống
3.3.2. Khối trải phổ

hình : Sơ đồ khối trải phổ

Hoàn thiện quá trình trải phổ gốc, sử dụng một số thực để đánh giá giống như hàm gốc
và trải phổ cầu phương sử dụng một giá trị phức để đánh gía chuỗi PN liên tiếp.
Trong Demo dữ liệu được đưa vào với khung là [2x1] được tách thành hai khung có
độ dài là [1x1] sau đó được lặp lại 64x sau đó được trải phổ trực giao với mã Walsh 64
(được dùng cho 64 kênh khác nhau) khung dữ liệu ra là [64x1] sau đó được trải phổ cầu
phương với mã PN. Sau đó ghép các bit hoa tiêu cũng được lặp lại là [64x1] được trải phổ
cầu phương với các chuỗi PN. Sau khi hai chuỗi này trải phổ cầu phương tín hiệu được
tổng hợp lại. Khung của tín hiệu ra [64x1].

Dạng tín hiệu ra chỉ là những điểm trên giản đồ chòm sao. Tín hiệu ra chỉ là những
chuỗi I và Q tổ hợp lại với nhau.
3.3.3. Khối lọc

Hình : Sơ đồ khối lọc

58


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống
Bộ lọc nội suy, nâng mẫu tín hiệu vào bởi hệ số giá trị nguyên. Sau đó được cho qua
bộ lọc FIR. Bộ lọc được thực hiện sử dụng một cấu trúc nội suy đa pha. Bậc của bộ lọc
được tính bằng hệ số nội suy. Nhưng có những thông số được dấu đi khi khối này hoạt
động ở đa tốc độ, cũng như đa nhiệm vụ. Trong trường hợp này điều kiện ban đầu có thể
được chỉ rõ ở bộ nhớ đệm ra.
Trong Demo thì kích cỡ của khung vào có giá trị là [64x1] sau khi đi qua bộ lọc tín
hiệu được [256x1]. Demo này đã tạo tín hiệu ra tại dòng chèn bằng cách sử dụng một
khung có kích cỡ lớn hơn. Phép nội suy này sử dụng một hệ số là L, kích cỡ khung ra sẽ
lớn hơn L lần khung lối vào (M0 = Mi*L). Nhưng tốc độ khung ra và vào là bằng nhau.

Tín hiệu sau bộ lọc

Tín hiệu trước bộ lọc

Ta thấy tín hiệu sau bộ lọc bị trải ra rộng và bị nhiễu do tín hiệu này đi qua bộ lọc và
phát vào trong không gian, còn tín hiệu trước khi qua bộ lọc là dạng tín hiệu điều chế
QPSK.

3.4. Khối kênh truyền
3.4.1. Khối đa đường Fading
Hiện tượng đa đường dẫn Rayleigh do các tín hiệu khi được truyền đi qua nhiều con
đường khác nhau. Tín hiệu vào có thể là một giá trị vô hướng hoặc một vector khung cơ
sở. Nhưng là một tín hiệu phức tạp.
Mối quan hệ giữa tín hiệu phát và tín hiệu thu gây ra bởi hiệu ứng dịch Doppler trong
tần số tín hiệu. Phổ tín hiệu Jakes PSD xác định phổ của hiệu ứng Releigh.
Từ một kênh đa đường phản xạ tín hiệu liên tiếp tại nhiều điểm, tín hiệu từ nơi phát
đến nơi nhận theo các con đường khác nhau, có độ dài khác nhau. Kết quả là chúng cũng
có thời gian trễ khác nhau. Fading xuất hiện khi tín hiệu đi qua nhiều đường truyền khác

59


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống
nhau và có nhiễu của các kênh khác. Trong tham số của block, vector trễ chỉ ra thời gian
trễ cho mỗi đường khác nhau.

Kết quả chạy trong Demo có đầu vào là khung cơ sở [256x1] đầu ra cũng là vector
khung cơ sở [256x1].

3.4.2. Khối Cộng tạp âm trắng

Hình : Kênh nhiễu tạp âm trắng cộng
Chức năng của khối này sẽ cộng nhiễu tạp âm trắng vào trong tín hiệu vào. Tín hiệu vào
và tín hiệu ra có thể là số thực hoặc là số phức. Nếu tín hiệu vào là thực thì khối này sẽ
cộng nhiễu Gausse thực và tạo một tín hiệu thực ở lối ra. Khi tín hiệu vào là phức khối này
sẽ cộng tín hiệu ồn Gausse phức và sinh tín hiệu phức ở lối ra. Khối này nhận các mẫu theo
thời gian từ tín hiệu lối vào.

Trong Demo đầu vào tín hiệu là các khung cơ sở [256x1] đầu ra của tín hiệu cũng là các
khung cơ sở có kích cỡ là [256x1]. Nhưng tín hiệu qua Demo ta chỉ thấy trên màn hình mô
phỏng là các điểm nhiễu. Trong đó 256 là tốc độ trải phổ trên một khung.

60


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống
Với tín hiêụ đầu vào ta có thể thay đổi thông số chế độ phát như SNR hoặc Eb/No và
các tỉ số này hoàn toàn có thể thay đổi được.

3.5. Khối thu
3.5.1. Khối lọc

Bộ lọc nội suy FIR: Lấy mẫu giá trị vào bằng hệ số giá trị nguyên, sau đó cho qua bộ
lọc FIR. Bộ lọc này là dụng cụ dùng một cấu trúc nội suy đa pha. Các bậc của hệ số lọc cho
bởi hệ số nội suy. Nhưng có những thông số được dấu đi khi khối này đang chạy, trong đa
tốc độ cũng như trong chế độ đa nhiệm vụ. Trong trường hợp này một điều kiện ban đầu có
thể được chỉ rõ trong bộ nhớ đệm ra.
Khối lọc FIR nội suy này sẽ lấy mẫu thời gian riêng biệt lối vào tại một tốc độ nhanh
hơn tốc độ lấy mẫu vào L lần. Trong đó L được chỉ rõ bởi tham số hệ số nội suy. Quá trình
này bao gồm hai bước:
*Khối này sẽ nâng các mẫu ở lối vào tới một tốc độ cao bằng cách chèn thêm L-1 bit 0

giữa các mẫu
*Khối này sẽ lọc các mẫu tín hiệu tăng nên này một cách trực tiếp-Dạng lọc FIR
Trường hợp lối vào là khung cơ sở:
Đầu vào là một ma trận dạng khung cơ sở có đầu vào là MxN được tạo rạ như là N kênh
độc lập. Khối này sẽ loại bỏ các kênh quá thời hạn. Tham số đóng khung sẽ xác định tốc độ
hoạt động của khối như thế nào tại đầu ra để điều tiết các mẫu được cộng thêm.

Hình :Tín hiêụ trước và sau bộ lọc

61


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống
Trong hình vẽ trên kích thước khối là [256x1] do hệ số nội suy là 1 kích thước của khối
ra là[256x1] các tham số có trong parameter là:
3.5.2. Bộ thu Rake:

Đây là bộ thu phân tập theo thời gian, bộ thu Rake làm từ bốn đường dẫn khác
nhau, đặt lệch nhau một thời gian trễ thích hợp. Các mẫu xuống của mỗi đường và
decorrelates bit hoa tiêu và dữ liệu sử dụng sự nối tiếp tương ứng.
Các bít hoa tiêu được gửi đi tới kênh đánh giá của đầu ra sau đó dùng để dừng tín hiệu
dữ liệu nhận được. Dữ liệu giải điều chế xử lý bằng mỗi đường dẫn tương ứng cuối cùng
chúng được tổng hợp lại.

Tín hiệu sau Derotation
Trên hình vẽ tín hiệu đi từ bộ lọc là [256x1] sau khi đi qua bộ thu Rake

Hình 39 :Tín hiệu sau bộ thu Rake
Tín hiệu sau bộ thu Rake có dạng như hình trên đã gần giống với tín hiệu thu trải phổ
cầu phương nhưng tín hiệu có vẻ nhiễu hơn so với dạng ban đầu, Từ đây ta có thể khôi

phục lại tín hiệu một cách dễ dàng.

3.5.3. Khối ánh xạ tín hiệu

Hình 40 :Sơ đồ khối Demapping

62


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống
Trong khối này có hai khối con: Complex to Real imag: Thành phần của lối ra
là tín hiệu thực hoặc là tín hiệu ảo là tổng hợp của tín hiệu lối vào.
Khối “ Matrix concatenation” hòan thiện quá trình ghép theo chiều ngang hoặc theo
chiều đứng. Vector tín hiệu vào được coi như là một vector cột. Ví dụ như có M hàng vào
thì lối ra sẽ sắp xếp thành 1 ma trận cột [Mx1]. Lối ra luôn là một ma trận.
Tham số trong parameter: Số lối vào: 2
Sắp xếp mắt xich: Chiều thẳng đứng
Trong demo tín hiệu đưa từ bộ thu Rake có dạng như sau:

Tín hiệu lối vào là các điểm như hình trên sau khi qua khối này nó sắp xếp các
tín hiệu này thành các ma trận ra như sau [2x1].
3.5.4 Khối giải xáo trộn và tách bit điều khiển công suất
Hoàn thiện quá trình giải xáo trộn và tách bit điều khiển công suất ra khỏi kênh lưu
lượng.
Khối này sẽ làm nhiệm vụ tách các bit điều khiển công suất và tách các tín hiệu điều
chế khỏi. để đưa sang khối giải điều chế. Lối vào của khung dữ liệu là khung đầu vào
gồm 256 vector thực được ghép xen. Lối ra là một vector gồm 4 bit điều khiển công suất
và 768bit/khung dữ liệu ra. Từ các khung này ta đưa ra khung có quyết định cứng trong
thông tin liên lạc.

3.6. Khối giải mã
3.6.1 Khối giải ghép xen
Chức năng của khối này là sắp xếp lại các phần tử lối vào theo một chiều ngược lại
y(elements) = u, chiều dài của những phần tử này phải hợp với lối vào.

63


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống
Trong demo ta thấy tín hiệu đưa từ khối giải xáo trộn sang có kích cỡ là [768x1]
sau khi cho qua khối trải phổ tín hiệu ra là [768x1], khối này có tác dụng sắp xếp lại
cho đúng với thứ tự.
3.6.2. Khối giải đục lố

Chức năng của khối này phân phối các phần tử lối vào thành các vector lối ra.
Dãy nhị phân này sẽ chèn vector 0. Để chỉ ra sự sắp xếp các phần tử 0 và các phần
tử lối vào
Cho lối vào là mẫu cơ sở, độ dài của lối vào phải bằng với độ dài của vector
chèn 0
Cho lối vào là khung cơ sở. Nếu number of 1’s trong vector chèn 0 là nhỏ hơn
độ dài của tín hiệu lối vào, khối này sẽ lặp lại sự chèn 0 tại lối ra tất cả các phần tử
của lối vào.
3.6.3. Khối giải lặp
Chức năng của khối này là giải lặp bởi một hệ số nguyên. Giá trị của mỗi mẫu
lối ra là giá trị trung bình của N liên tiếp các mẫu lối vào.
Trong Demo mẫu lối vào là khung [768x1] sau khi qua khối Derepeat với hệ số
chia là 1 các khung ở lối ra có giá trị [768x1], ở đó giá trị N = 1, Các mẫu lối ra có
giá trị như trong lối vào.
3.6.4. Khối giải mã Viterbi.

Hình 45 Sơ đồ khối giải mã Viterbi
Sử dụng thuật toán Viterbi để giải mã dữ liệu vào mã nhân chập. Phương pháp này đặc
biệt vì nó là phương pháp tính khẳ năng tối đa . Dựa theo dãy nhận được tại lối ra kênh,
Phương pháp này dò tìm trong sơ đồ lưới đường đi có mã giống như dãy nhận được.
Trong sơ đồ liên quan đến quyết định cứng. Thuật toán sẽ tìm đường có khoảng cách

64


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống
Hamming nhỏ nhất đến dãy nhận được (Trường hợp kênh lý tưởng thì khoảng cách này
bằng 0).

Khung đầu vào có giá trị là [768x1 ] tại đầu ra khung ra có giá trị là [192x1]
3.6.5. Khối tách bit chèn đuôi
Chức năng của khối này là chèn thêm hay loại bỏ các bit zezo được lối vào theo một
chiều nào đó. Sự loại bỏ này sẽ xuất hiệu nếu chỉ ra số hàng lối ra hay số cột lối ra là nhỏ
hơn tương ứng so với chiều của tín hiệu lối vào.
Trong demo các tín hiệu được đưa từ khối giải mã Viterbi sang [192x1] sau khi đưa
qua Encoder tail bit thì nó loại bỏ 8 bit zezo được chèn khung lối ra là [184x1]

Các tham số có trong parameter:
Vị trí chèn tín hiệu: Cuối
Xác định số hàng lối ra: 172 +12

3.6.6. Khối tách bit mã CRC
Nhận dạng các lỗi trong khung dữ liệu lối vào theo các đa thức tạo ra. Các đa
thức tạo ra này phải được chỉ ra như là một vector nhị phân hay là một đa thức theo
thứ tự giảm dần, được chỉ ra tại những điểm kết nối.
Lối ra thứ nhất là các khung dữ liệu với các bit CRC bị loại bỏ và lối ra thứ hai

chỉ ra nếu có một lỗi nó sẽ nhận ra trong khung dữ liệu có lỗi.
Trong Demo khung tín hiệu lối vào có giá trị là [184x1] sau khi đi qua khối này
nó sẽ tách các bit mã hoá lỗi vòng CRC đưa ra hai đường, đường thứ nhất chỉ ra
khung dữ liệu ra có giá trị là [172x1] và đường thứ hai chỉ ra khung dữ liệu đó có
lỗi hay không bằng việc xác định các bit CRC.
3.7. Các khối khác
3.7.1. Khối tính toán chỉ thị lỗi

Tính tỷ lệ lỗi bít hoặc tỉ lệ lỗi ký hiệu của dữ liệu lối vào.

65


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống

Khối này so sánh dữ liệu lối vào của bộ phát với dữ liệu lối vào của bộ thu. Nó
tính tỷ lệ lỗi dưới dạng những con số thay đổi liên tục, bằng cách chia tổng số cặp
dữ liệu không bằng nhau cho tổng số dữ liệu lối vào từ một nguồn.
Có thể sử dụng khối này để tính tỷ lệ lỗi bit hay tỷ lệ lỗi kí hiệu, vì nó không
tính độ lớn sự chênh lệch giữa các thành phần dữ liệu vào. Nếu lối vào dạng bit thì
khối sẽ tính tỷ lệ lỗi bit. Nếu lối vào là các kí hiệu thì nó tính tỷ lệ lỗi kí hiệu.
3.7.2. Khối quyết định cứng
3.8. kết quả mô phỏng trên kênh truyền.

Mô phỏng với khung dữ liệu là 172bit

Hinh :Tín hiệu tại khối tạo nguồn ngẫu nhiên Bernoulli

66

Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống

Hình : Dữ liệu tại khối mã hoá

Tín hiệu tại khối mã hóa được cho như trên hình trên với các quá trình ghép
thêm bít CRC, chèn bit 0, mã xoắn ghép xen và ngẫu nhiên.

Hình : Dữ liệu ra tại khối

Hình : Dạng tín hiệu thể hiện trên giản đồ chòm sao

Tín hiệu ra chỉ là những điểm trên giản đồ chòm sao

67


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống

Hình : Tín hiệu tại kênh truyền

Hình :Tín hiệu ra tại kênh truyền

Tín hiệu ra tại kênh truyền chỉ là những điểm giống như nhiễu tạp âm trắng trên
đường truyền.

68


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống

Hình : Dữ liệu tại khối thu

Hình : Tín hiệu tại khối ra bộ thu Rake

69


Mô hình lớp vật lý CDMA2000-kênh xuống

Hình : Dữ liệu tại khối giải mã
.

Kết luận
Sau một thời gian nghiên cứu và tìm hiểu về mô hình lớp vật lý của CDMA2000,
thông qua mô phỏng trên phần mềm Matlab với các kết quả thu được. Em thấy rằng sơ đồ
mô phỏng này đã phản ánh với các thông số như là một hệ thống thông tin di động thực
sự. Các thông số này cho phép ta đánh giá được các thông số tốc độ của lớp vật lý và khả
năng truyền tải trên đường truyền.

70