ĐỒ ÁN VỀ CDMA

MỤC LỤC

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ CDMA...................................................................1

2.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG....................................................................................1

2.2 TỔNG QUAN.....................................................................................................1

2.3 THỦ TỤC THU/PHÁT TÍN HIỆU....................................................................2

2.4 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA CDMA.........................................................................2

2.4.1 Tính đa dạng của phân tập...........................................................................2

2.4.2 Điều khiển công suất CDMA......................................................................3

2.4.3 Công suất phát thấp.....................................................................................5

2.4.4 Bộ mã-giải mã thoại và tốc độ số liệu biến đổi..........................................5

2.4.5 Bảo mật cuộc gọi.........................................................................................6

2.4.6 Chuyển giao mềm(Soft Handoff)................................................................7

2.4.7 Dung lượng..................................................................................................7

2.4.8 Tách tín hiệu thoại.......................................................................................8

2.4.9 Tái sử dụng tần số và vùng phủ sóng..........................................................8

2.4.10 Giá trị Eb/E0 thấp và chống lỗi.................................................................8

2.4.11 Dung lượng mềm.......................................................................................9

2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG......................................................................................9

CHƯƠNG 3 : KHÁI NIỆM MÃ TURBO.................................................................10

3.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG..................................................................................10

3.2 SỰ KẾT NỐI MÃ VÀ RA ĐỜI CỦA MÃ TURBO(TURBO CODE)..........10

3.3 BỘ MÃ HOÁ TÍCH CHẬP HỆ THỐNG ĐỆ QUY (RSC)............................11

3.3.1 Mã chập tuyến tính....................................................................................12

3.3.2 Mã tích chập hệ thống đệ quy...................................................................13

3.3.3 Các bộ mã hoá tích chập đệ quy và không đệ quy...................................14

3.3.4 Kết thúc Trellis..........................................................................................15

3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG....................................................................................16

CHƯƠNG 4 : MÃ TURBO KẾT NỐI SONG SONG..............................................17

4.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG..................................................................................17

4.2 BỘ MÃ HOÁ....................................................................................................17

4.3 KỸ THUẬT XOÁ (PUNCTURE)...................................................................19

4.4 BỘ CHÈN (INTERLEAVER).........................................................................20

4.4.1 Bộ chèn ma trận.........................................................................................21

4.4.2 Bộ chèn giả ngẫu nhiên.............................................................................21

4.4.3 Bộ chèn dịch vòng.....................................................................................22

4.4.4 Bộ chèn chẵn-lẻ(Odd-Even)......................................................................22

4.4.5 Bộ chèn Smile............................................................................................23

4.4.6 Bộ chèn khung...........................................................................................24

4.4.7 Bộ chèn tối ưu...........................................................................................24

4.4.8 Bộ chèn đồng dạng....................................................................................25

4.4.9 Bộ chèn S...................................................................................................25

4.5 BỘ GIẢI MÃ....................................................................................................26

4.5.1 Khái niệm về các thuật toán giải mã.........................................................26

4.5.2 Tổng quan về các thuật toán giải mã........................................................27

4.5.3 Thuật toán Log-MAP................................................................................29

4.5.4 Thuật toán SOVA......................................................................................30

4.5.4.1 Độ tin cậy của bộ giải mã SOVA tổng quát......................................30

4.5.4.2 Bộ giải mã thành phần SOVA...........................................................33

4.5.4.3 Sơ đồ khối của bộ giải mã SOVA......................................................34

4.6 CẢI TIẾN CHẤT LƯỢNG PCCC QUA THIẾT KẾ BỘ CHÈN...................37

4.6.1 Thiết kế bộ chèn mới.................................................................................39

4.6.2 Các phương pháp tối ưu hoá cấu trúc bộ chèn..........................................42

4.7 SỰ KHÁC NHAU GIỮA MÃ CHẬP VÀ MÃ PCCC...................................42

4.8 SO SÁNH CHẤT LƯỢNG CÁC HỆ THỐNG MÃ HOÁ.............................42

4.9 KẾT LUẬN CHƯƠNG....................................................................................43

CHƯƠNG 5 :ỨNG DỤNG CỦA MÃ TURBO........................................................44

5.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG..................................................................................44

5.2 CÁC ỨNG DỤNG TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN(MMC)...........44

5.2.1 Hạn chế khi ứng dụng TC vào MCC........................................................44

5.2.1.1 Băng thông giới hạn...........................................................................44

5.2.1.2 Khối lượng dữ liệu lớn.......................................................................44

5.2.1.3 Tính thời gian thực.............................................................................44

5.2.1.4 Các đặc tính của kênh truyền.............................................................44

5.2.2 Các đề xuất khi ứng dụng TC vào MCC...................................................45

5.2.2.1 Kích thước khung lớn.........................................................................45

5.2.2.2 Cải tiến quá trình giải mã...................................................................45

5.3 CÁC ỨNG DỤNG TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY.................................46

5.3.1 Các hạn chế khi ứng dụng TC trong truyền thông không dây.................46

5.3.1.1 Kênh truyền........................................................................................46

5.3.1.2 Hạn chế về thời gian...........................................................................47

5.3.1.3 Kích thước khung nhỏ........................................................................47

5.3.1.4 Băng thông giới hạn...........................................................................47

5.3.2 Cải tiếnviệc thực hiện giải mã PCCC bằng cách tăng hệ số Scalling và

khoảng cách tự do theo chuẩn CDMA2000.......................................................47

5.3.2.1 Bộ mã hoá PCCC theo chuẩn CDMA2000.......................................47

5.3.2.2 Phân bố trọng số 2,3 ở mã PCCC trong CDMA2000.......................50

5.3.2.3 Hệ số Scalling.....................................................................................51

5.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG....................................................................................52

CHƯƠNG 6 CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ................................54

6.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG..................................................................................54

6.2 CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG.....................................................................54

6.2.1 Cấu trúc chương trình................................................................................54

6.2.2 Chương trình chính....................................................................................54

6.3 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG..................................................................................56

6.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG....................................................................................62

CHƯƠNG 1............................................................

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Phổ trong quá trình thu và phát CDMA.......................................................1

Hình 1.2: Các quá trình phân tập trong CDMA...........................................................3

Hình 1.3: Điều khiển công suất trong CDMA.............................................................5

Hình 1.4: Chuyển giao mềm.........................................................................................7

Hình 2.5: Mã kết nối nối tiếp.....................................................................................10

Hình 2.6: Mã kết nối song song.................................................................................11

Hình 2.7: Thanh ghi dịch cho sự mã hóa...................................................................12

Hình 2.8: Các ví dụ về mã chập.................................................................................13

Hình 2.9: Bộ mã hoá tích chập có r=1/2 ; K=3..........................................................13

Hình 2.10: Bộ mã hoá RSC của hình 2.5...................................................................14

Hình 2.11: Bộ mã hoá tích chập không đệ quy r = 1/2 va K = 3 với chuỗi ngõ vào và

ngõ ra..........................................................................................................................14

Hình 2.12: Bộ mã hoá tích chập đệ quy có r = 1/2 và K = 3 của hình 2.6 cùng với

chuỗi ngõ vào và ra.....................................................................................................15

Hình 2.13: Cách thức kết thúc trellis ở bộ mã RSC...................................................15

Hình 3.14: Bộ mã hoá PCCC tổng quát.....................................................................18

Hình 3.15: Mã PCCC tốc độ 1/3 gồm 2 bộ mã hoá chập hệ thống đệ quy...............18

Hình 3.16: Sơ đồ chi tiết mã hoá PCCC tốc độ 1/3...................................................19

Hình 3.17: Bộ chèn làm tăng trọng số mã của bộ mã hoá RSC2 khi so sánh với bộ

mã hoá RSC1..............................................................................................................20

Hình 3.18: Bộ chèn ma trận........................................................................................21

Hình 3.19: Bộ chèn giả ngẫu nhiên với độ dài chuỗi ngõ vào L= 8..........................21

Hình 3.20: Bộ chèn dich vòng với L=8, a=3, s=0......................................................22

Hình 3.21: Mô tả bộ chèn Smile................................................................................24

Hình 3.22: Bộ chèn bán ngẫu nhiên với L = 16 và S = 2..........................................26

Hình 3.23: Các thuật toán giải mã dựa trên Trellis....................................................27

Hình 3.24: Bộ giải mã lặp Log-MAP.........................................................................29

Hình 3.25: Các đường survivor và đường cạnh tranh để ước đoán độ tin cậy..........30

Hình 3.26: Ví dụ trình bày việc gán độ tin cậy bằng cách sử dụng các giá trị metric

trực tiếp.......................................................................................................................32

Hình 3.27: Tiến trình cập nhật cho thời điểm t − 2 (MEMlow = 2)..........................33

Hình 3.28: Bộ giải mã thành phần SOVA.................................................................34

Hình 3.29: Sơ đồ khối bộ giải mã SOVA..................................................................35

Hình 3.30: Bộ giải mã SOVA lặp..............................................................................36

Hình 3.31: Quá trình tạo thông tin extrinsic..............................................................40

Hình 3.32: Cấu trúc bộ giải mã lặp với các trọng số.................................................41

Hình 3.33: So sánh hệ thống mã hoá..........................................................................43

Hình 4.34: Sơ đồ giải mã lặp.....................................................................................46

Hình 4.35: Bộ giải mã Pipeline.................................................................................46

Hình 4.36: Sơ đồ bộ mã hoá PCCC theo chuẩn CDMA2000...................................48

Hình 4.37: Thủ tục tính địa chi ngõ ra của bộ chèn..................................................49

Hình 4.38: Khoảng cách tự do hiệu dụng..................................................................52

Hình 5.39: Chương trình mô phỏng chính.................................................................55

Hình 5.40: Kết quả lần 1.............................................................................................59

Hình 5.41: Kết quả lần 2.............................................................................................59

Hình 5.42: Kết quả lần 3.............................................................................................60

Hình 5.43: Kết quả lần 4.............................................................................................60

Hình 5.44: Kết quả lần 5.............................................................................................61

Hình 5.45: Kết quả lần 6.............................................................................................61

Hình 5.46: Kết quả lần 7.............................................................................................62

Chương 1: Tổng quan về CDMA

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ CDMA

2.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG

Lý thuyết về CDMA đã được xây dựng từ những nǎm 1950 và được áp dụng

trong thông tin quân sự từ những nǎm 1960. Cùng với sự phát triển của công nghệ

bán dẫn và lý thuyết thông tin trong những nǎm 1980, CDMA đã được thương mại

hoá từ phương pháp thu GPS và Ommi-TRACS, phương pháp này cũng đã được đề

xuất trong hệ thống tổ ong của Qualcomm - Mỹ vào nǎm 1990.

Trong chương này ta đề cập đến những vấn đề sau:

• Tổng quan về CDMA.

• Thủ tục thu phát tín hiệu trong CDMA.

• Các đặc điểm của CDMA.

2.2 TỔNG QUAN

Hình 1.1: Phổ trong quá trình thu và phát CDMA

T/L: là thời hạn cắt.

1

f

0 1/T

T

Phổ tin

T/L

Fc

Fc

+T/L

Phổ tín hiệu

đã phát

T/L

f

c

f

c

+T/L

Phổ tín hiệu

thu được

f

0 1/T

T

Phổ tin tức

Trải phổ

Nén phổ

Máy phát dùng mã PN để trải phổ

Chương 1: Tổng quan về CDMA

Trong thông tin CDMA thì nhiều người sử dụng chung thời gian và tần số, mã

PN (tạp âm giả ngẫu nhiên) với sự tương quan chéo thấp được ấn định cho mỗi

người sử dụng. Người sử dụng truyền tín hiệu nhờ trải phổ tín hiệu truyền có sử

dụng mã PN đã ấn định. Đầu thu tạo ra một dãy giả ngẫu nhiên như ở đầu phát và

khôi phục lại tín hiệu dự định nhờ việc trải phổ ngược các tín hiệu đồng bộ thu

được.

2.3 THỦ TỤC THU/PHÁT TÍN HIỆU

 Tín hiệu số liệu thoại (9,6 Kb/s) phía phát được mã hoá, lặp, chèn và

được nhân với sóng mang f0 và mã PN ở tốc độ 1,2288 Mb/s (9,6 Kb/s x

128).

 Tín hiệu đã được điều chế đi qua một bộ lọc bǎng thông có độ rộng bǎng

1,25 MHZ sau đó phát xạ qua anten.

 Ở đầu thu, sóng mang và mã PN của tín hiệu thu được từ anten được đưa

đến bộ tương quan qua bộ lọc bǎng thông độ rộng bǎng 1,25 MHz và số

liệu thoại mong muốn được tách ra để tái tạo lại số liệu thoại nhờ sử

dụng bộ tách chèn và giải mã.

2.4 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA CDMA

2.4.1 Tính đa dạng của phân tập

Trong hệ thống điều chế bǎng hẹp như điều chế FM analog sử dụng trong

hệ thống điện thoại tổ ong thế hệ đầu tiên thì tính đa đường tạo nên nhiều fading

nghiêm trọng. Tính nghiêm trọng của vấn đề fading đa đường được giảm đi trong

điều chế CDMA bǎng rộng vì các tín hiệu qua các đường khác nhau được thu nhận

một cách độc lập.

Nhưng hiện tượng fading xảy ra một cách liên tục trong hệ thống này do

fading đa đường không thể loại trừ hoàn toàn được vì với các hiện tượng fading đa

đường xảy ra liên tục đó thì bộ giải điều chế không thể xử lý tín hiệu thu một cách

độc lập được.

Phân tập là một hình thức tốt để làm giảm fading, có 3 loại phân tập là theo

thời gian, theo tần số và theo khoảng cách. Phân tập theo thời gian đạt được nhờ sử

dụng việc chèn và mã sửa sai. Hệ thống CDMA bǎng rộng ứng dụng phân tập theo

tần số nhờ việc mở rộng khả nǎng báo hiệu trong một bǎng tần rộng và fading liên

2