intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

CÔNG NGHỆ VÀ QUY HOẠCH W - CDMA - 5

Chia sẻ: Cao Tt | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST
Báo xấu
123
lượt xem 19
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các giải pháp kỹ thuật trong W-CDMA Cặp bit vào Pha của tín Điểm tín hiệu Si S1 S2 S3 S4 Toạ độ các điểm tín hiệu 0tT 00 01 11 10 hiệu QPSK /4 3/4 5/4 7/4 Q1 + E /2 + E /2 - E /2 - E /2 Q2 + E/2 - E /2 - E /2 + E/2 Xác suất lỗi trong QPSK:  2 Eb Pe,QPSK  Q  N 0      Ta thấy xác suất lỗi của BPSK và QPSK là như nhau. Tuy nhiên, với QPSK thì hiệu suất băng thông gấp 2 lần BPSK. Băng thông của QPSK xấp xỉ bằng...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: CÔNG NGHỆ VÀ QUY HOẠCH W - CDMA - 5

  1. Các giải pháp kỹ thuật trong W-CDMA Cặp bit vào Toạ độ các điểm tín hiệu của tín Điểm tín hiệu Pha 0tT hiệu QPSK Si Q1 Q2 00 S1 /4 + E /2 + E/2 01 S2 3/4 + E /2 - E /2 11 S3 5/4 - E /2 - E /2 10 S4 7/4 - E /2 + E/2 Xác suất lỗi trong QPSK:  2 Eb  Pe,QPSK  Q  N    0 Ta thấy xác suất lỗi của BPSK và QPSK là như nhau. Tuy nhiên, với QPSK thì h iệu suất băng thông gấp 2 lần BPSK. Băng thông của QPSK xấp xỉ bằng Rb. 4 .4 Trải phổ trong W-CDMA 4 .2.1 Giới thiệu Tín hiệu sau trải phổ chiếm một độ rộng băng truyền dẫn lớn hơn gấp nhiều lần độ rộng băng tối thiểu cần thiết để truyền thông tin đi. Sự trải phổ được thực h iện bởi tín hiệu trải phổ được gọi là mã trải phổ, mã trải phổ này độc lập với dữ liệu.Tại phía thu, việc nén phổ (khôi phục lại thông tin ban đầu) được thực hiện bởi sự tương quan giữa tín hiệu thu đư ợc với bản sao đồng bộ của mã trải phổ sử dụng ở phía phát. Trong các h ệ thống thông tin việc sử dụng hiệu quả băng tần là vấn đề đư ợc quan tâm hàng đầu. Các hệ thống được thiết kế sao cho độ rộng băng tần càng nhỏ càng tốt. Trong W-CDMA để tăng tốc độ truyền dữ liệu, phương pháp đa truy cập kết hợp TDMA và FDMA trong GSM được thay thế bằng ph ương pháp đa truy cập phân chia theo mã CDMA ho ạt động ở băng tần rộng (5MHz) gọi là hệ thống thông tin trải phổ. Đối với các hệ thống thông tin trải phổ (SS : Spread Spectrum) độ rộng b ăng tần của tín hiệu được mở rộng trước khi được phát. Tuy độ rộng băng tần tăng Trang 45
  2. Các giải pháp kỹ thuật trong W-CDMA lên rất nhiều nhưng lúc này nhiều người sử dụng có thể dùng chung một băng tần trải phổ, do đó m à h ệ thống vẫn sử dụng băng tần có hiệu quả đồng thời tận dụng được các ưu điểm của trải phổ. Ở phía thu, máy thu sẽ khôi phục tín hiệu gốc bằng cách nén phổ ngược với quá trình trải phổ bên máy phát. Có ba phương pháp trải phổ cơ bản sau : - Trải phổ dãy trực tiếp (DSSS : Direct Sequence Spreading Spectrum) : Thực h iện trải phổ bằng cách nhân tín hiệu nguồn với một tín hiệu giả ngẫu nhiên có tốc độ chip cao h ơn rất nhiều so với tốc độ bit. - Trải phổ nhảy tần (FHSS : Frequency Hopping Spreading Spectrum) : Hệ thống FHSS thực hiện trải phổ bằng cách nhảy tần số mang trên một tập các tần số. Mẫu nhảy tần có dạng m ã ngẫu nhiên. Tần số trong khoảng thời gian một chip TC được cố định không đổi . Tốc độ nhảy tần có thể thực hiện nhanh ho ặc chậm, trong h ệ thống nhảy tần nhanh nhảy tần thực hiện ở tốc độ cao hơn tốc độ bit của bản tin, còn trong hệ thống nhảy tần thấp thì ngược lại. - Trải phổ nhảy th ời gian (THSS : Time Hopping Spreading Spectrum) : Thực h iện trải phổ bằng cách nén một khối các bit số liệu và phát ngắt quảng trong một h ay nhiều khe thời gian. Mẫu nhảy tần thời gian sẽ xác định các khe thời gian được sử dụng để truyền dẫn trong mỗi khung. Trong hệ thống DSSS, tất cả các 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 bằng cách nén phổ. Các tín hiệu khác xuất hiện ở dạng nhiễu phổ rộng, công suất thấp giống tạp âm. Trong các hệ thống FHSS và THSS mỗi n gười sử dụng được ấn định một mã ngẫu nhiên sao cho không có cặp máy phát nào dùng chung tần số hoặc khe thời gian, như vậy các máy phát sẽ tránh bị xung đột. Nói cách khác DSSS là kiểu hệ thống lấy trung bình, FHSS và THSS là kiểu hệ thống tránh xung đột. Hệ thống thông tin di động công ngh ệ CDMA chỉ sử dụng DSSS nên ta chỉ xét kỹ thuật trải phổ DSSS. Trang 46
  3. Các giải pháp kỹ thuật trong W-CDMA 4 .2.2 Nguyên lý trải phổ DSSS Trải phổ d ãy trực tiếp (DSSS : Direct Sequence Spreading Spectrum) : Thực h iện trải phổ bằng cách nhân tín hiệu nguồn với một tín hiệu giả ngẫu nhiên có tốc độ chip cao h ơn rất nhiều so với tốc độ bit Tốc độ chip tín hiệu giả ngẫu nhiên và tốc độ bit đư ợc tính theo công thức sau : RC = 1/TC (4.9) Rb = 1 /Tb (4.10) Trong đó : RC : tốc độ chip tín hiệu giả ngẫu nhiên. Rb : tốc độ bit. TC : thời gian một chip. Tb : thời gian một bit. Tb = Tn T b = Tn Tc Tb : Th ời gian một bit của luồng số cần phát Tn : Chu kỳ củ a mã giả ngẫu nhiên dùng cho trải phổ TC : Thời gian một chip của mã trải phổ Hình 4.4. Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) Trang 47
  4. Các giải pháp kỹ thuật trong W-CDMA 4 .2.3 Mã trải phổ Các tín hiệu trải phổ băng rộng được tạo ra bằng cách sử dụng các chuỗi m ã giả tạp âm PN (Pseudo Noise). Mã giả tập âm còn được gọi là mã giả ngẫu nhiên do có các tính chất thống kê của tạp âm trắng AWGN (Additive White Gaussian Noise) và có biểu hiện ngẫu nhiên, b ất xác định. Tuy nhiên máy thu cần biết mã này đ ể tạo b ản sao một cách chính xác và đồng bộ với mã được phát để giải mã b ản tin. Vì thế m ã giả ngẫu nhiên phải ho àn toàn xác đ ịnh. Mã giả ngẫu nhiên được tạo ra bằng các bộ thanh ghi dịch có mạch hồi tiếp tuyến tính (LFSR : Linear Feedback Shift Register) và các cổng XOR. g1 g2 gm-1 ci-m ci Si(1) Si(2) Si(m) Si(j) : Là giá trị phần tử nhớ j trong thanh ghi dịch ở xung đồng hồ i. gi = 0 : khóa mở, gi = 1 : khóa đóng. Đến bộ đ iều chế Hình 4.5. Mạch thanh ghi dịch tạo chuỗi PN Một chuỗi thanh ghi dịch hồi tiếp tuyến tính được xác định bởi một đa thức tạo m ã tuyến tính bậc m (m > 0) : g  x   g m x m  g m1 x m1  ...  g1 x  g 0 (với gm = g0 = 1) (4.11) xm : Đơn vị trễ. Giả sử ta nạp chuỗi giá trị khởi đầu cho thanh ghi dịch : S0 = {S0(1), S0(1), …S0(m)} Trang 48
  5. Các giải pháp kỹ thuật trong W-CDMA Giá trị đầu ra trong (m -1) xung đồng hồ đầu tiên là : C0 = S0(m) C1 = S0(m-1) …. Cm-1 = S0(1) Tại xung đồng hồ thứ i (i > m-1) ta có trạng thái của thanh ghi dịch : Si(m) = Si-1(m -1) = Si-2(m -2) = …= Si-m+1(1) (4.12) Si-m+1(1) = g1.Si-m(1) + g2.Si-m(2) + …+ Si-m(m) (gm = 1) => Si(m) = g1.Si-m(1) + g2.Si-m(2) + …+ Si-m(m) (4.13) Áp dụng công thức (4.12), ta có : Si(m) = g1.Si-1(m) + g2.Si-2(m) + …+ Si-m(m) (4.14) Giá trị đầu ra tại xung thứ i chính là giá trị phần tử nhớ Si(m) của thanh ghi d ịch : => Ci = g1.Ci-1 + g2.Ci-2 + …+ Ci-m (4.15) Hay : Ci+m = g1.Ci+m-1 + g2.Ci+m-2 + …+ Ci (4.16) Tốc độ của mạch như trên b ị hạn chế về tốc độ do tổng thời gian trễ trong các thanh ghi và các cổng loại trừ ở đường hồi tiếp. Để hạn chế thời gian trễ, nâng cao tốc độ của mạch tạo mã ngẫu nhiên ta có thể sử dụng sơ đồ mạch sau : g1 g2 gm-1 ci Si(1) Si(2) Si(m) Si(j) : Là giá trị phần tử nhớ j trong thanh ghi dịch ở xung đồng hồ i. gi = 0 : khóa mở, gi = 1 : khóa đóng. Đến bộ đ iều chế Hình 4.6. Mạch thanh ghi dịch tạo chuỗi PN tốc độ cao Trang 49
  6. Các giải pháp kỹ thuật trong W-CDMA 4 .2.4 Các hàm trực giao Các hàm trực giao đư ợc sử dụng để cải thiện hiệu suất sử dụng băng tần của hệ thống DSSS. Trong hệ thống thông tin di động W-CDMA mỗi ngư ời sử dụng một phần tử trong các hàm trực giao. Hàm Walsh và các chuỗi Hadamard tạo n ên một tập các h àm trực giao. Trong W-CDMA các hàm Walsh được sử dụng theo hai cách là mã trải phổ hoặc các ký hiệu trực giao. Các hàm Walsh được tạo ra bằng các ma trận vuông đặc biệt gọi được gọi là các ma trận Hadamard. Các ma trận n ày ch ứa một h àng toàn bit “0”, các hàng còn lại có số bit “1” và số bit “0” bằng nhau. Hàm Walsh được cấu trúc cho độ dài khối N = 2 j, trong đó j là một số nguyên dương. Tổ hợp mã ở các hàng của ma trận là các hàm trực giao được xác định theo ma trận Hadamard như sau : 0000 H HN 00 0101 , H 2N  N H 1  0, H 2  , H4  01 0011 HN HN 0110 Trong đó H N là đ ảo cơ số hai của HN. 4 .3 Cấu trúc phân kênh của WCDMA Cũng như trong các h ệ thống thông tin di động thế hệ hai, các kênh thông tin trong WCDMA được chia ra làm hai loại tuỳ thuộc vào quan điểm nhìn nh ận. Theo quan điểm truyền dẫn ta sẽ có các kênh vật lý còn theo quan đ iểm thông tin ta sẽ có các kênh truyền tải. Lớp vật lý ảnh hưởng lớn đến sự phức tạp của thiết bị về mặt đảm bảo khả n ăng xử lý băng tần cơ sở cần thiết ở trạm gốc và trạm đầu cuối. Trên quan điểm các hệ thống thông tin di động thế hệ ba là các hệ thống băng rộng, vì vậy không thể thiết kế lớp vật lý chỉ cho một dịch vụ thoại duy nhất mà cần đảm bảo tính linh hoạt cho các dịch vụ tương lai. Trang 50
  7. Các giải pháp kỹ thuật trong W-CDMA 4 .3.1 Kênh vật lý 4 .3.1.1 Kênh vật lý riêng đường lên Kênh vật lý đường lên gồm một hay nhiều kênh số liệu vật lý riêng (DPDCH) và một kênh điều khiển vật lý (DPCCH).  K ênh điều khiển vật lý (DPCCH) Kênh điều khiển vật lý đường lên được sử dụng để mang thông tin điều khiển lớp vật lý. Thông tin n ày gồm : các bit hoa tiêu để hỗ trợ đánh giá kênh cho tách sóng nhất quán, các lệnh điều khiển công suất (TCP : Transmit Control Power), thông tin hồi tiếp (FBI : Feedback Information) và một chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải (TFCI). DPDCH Số liệu Ndata b it Hoa tiêu TFCI FBI TCP DPCCH Npilot b it NTFCI bit NFBI bit NTPC Tkhe = 2560 chip, 10.2k bit (k = 0…6) Khe #0 Khe #1 Khe #i Khe #14 Một khung vô tuyến : Tf = 10ms Hình 4.7. Cấu trúc khung vô tuyến của DPDCH/DPCCH đ ường lên Thông số k xác định số bit trên khe của DPDCH/DPCCH đường lên. Mỗi khung có độ d ài 10ms được chia th ành 15 khe, mỗi khe dài Tslot = 2560 chip ứng với 666µs, tương ứng với một chu kỳ điều khiển công suất. Như vậy độ rộng khe gần bằng với độ rộng khe ở GSM (577µs). Các bit FBI được sử dụng khi sử dụng phân tập phát vòng kín ở đường xuống. Có tất cả 6 cấu trúc khe cho DPCCH đường Trang 51
  8. Các giải pháp kỹ thuật trong W-CDMA lên. Có các tu ỳ chọn sau : 0, 1 hay hai bit cho FBI và có ho ặc không các bit TFCI. Các bit hoa tiêu và TPC luôn luôn có mặt và số bit của chúng được thay đổi để luôn sử dụng hết khe DPCCH. Cấu trúc các trường của DPCCH : Tốc độ Tốc độ Số bit Số bit Số khe được phát Khuôn SF Npilot NTPC NTFCI NFBI dạng hiệu bit kênh ký /khung /khe trên khung vô tại #i tuyến (kbit/s) kênh 0 15 15 150 10 6 2 2 0 15 256 0A 15 15 150 10 5 2 3 0 10 – 14 256 0B 15 15 150 10 4 2 4 0 8–9 256 1 15 15 150 10 8 2 0 0 8 – 16 256 2 15 15 150 10 5 2 2 1 15 256 2A 15 15 150 10 4 2 3 1 10 – 14 256 2B 15 15 150 10 3 2 4 1 8–9 256 3 15 15 150 10 7 2 0 1 8 – 15 256 4 15 15 150 10 6 2 0 2 8 – 15 256 5 15 15 150 10 5 1 2 2 15 256 5A 15 15 150 10 4 1 3 2 10 – 14 256 5B 15 15 150 10 3 1 4 2 8–9 256  K ênh số liệu vật lý riêng DPDCH Kênh truyền số liệu cho người sử dụng, tốc độ số liệu của DPDCH có thể thay đổi theo khung. Thông thường đối với các dịch vụ số liệu thay đổi, tốc độ số liệu của kênh DPDCH được thông báo trên kênh DPCCH. DPCCH được phát liên tục và thông tin về tốc độ trường được phát bằng với chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải (TFCI), là thông tin DPCCH về tốc độ số liệu ở khung DPDCH hiện hành. Nếu giải mã TCFI không đúng thì toàn bộ khung số liệu bị mất. Tuy nhiên độ tin cậy của TCFI cao hơn số liệu nên ít khi xảy ra mất TCFI. Cấu trúc các trường của DPDCH như sau : Trang 52
  9. Các giải pháp kỹ thuật trong W-CDMA Tốc độ bit Tốc độ ký Số bit Số bit Khuôn Ndat SF d ạng tại #i hiệu kênh kênh (kbit/s) /khung /khe a 0 15 15 256 150 10 10 1 30 30 128 300 20 20 2 60 60 64 600 40 40 3 120 120 32 1200 80 80 4 240 240 16 2400 160 160 5 480 480 8 4800 320 320 6 960 960 4 9600 640 640 4 .3.1.2 K ênh vật lý chung đường lên  K ênh truy cập ngẫu nhiên PRACH Kênh truy cập ngẫu nhiên vật lý (PRACH) được sử dụng để mang RACH. - Phát RACH : Phát truy nhập ngẫu nhiên dựa vào phương pháp ALOHA theo phân khe với chỉ thị bắt nhanh. Cứ hai khung th ì có 15 khe truy nhập và khoảng cách giữa chúng là là 5120 chip. Các lớp cao cung cấp thông tin về khe truy nhập sử dụng ở hiện thời. Trang 53
  10. Các giải pháp kỹ thuật trong W-CDMA Khung vô tuyến 10ms Khung vô tuyến 10ms 5120 chip #0 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11 #12 #13 #14 Phát truy cập ngẫu nhiên Kênh truy nhập #0 Phát truy cập ngẫu nhiên Kênh truy nhập #1 Phát truy cập ngẫu nhiên Kênh truy nhập #7 Phát truy cập ngẫu nhiên Kênh truy nhập #8 Kênh truy nhập Hình 4.8. Số thứ tự các khe truy nhập RACH và khoảng cách giữa chúng - Phần tiền tố của RACH : Phần tiền tố của cụm truy nhập ngẫu nhiên gồm 256 lần lặp một chữ ký. Tiền tố Tiền tố Phần bản tin Tiền tố 10ms (Một khung vô tuyến) 4096 chip Tiền tố Tiền tố Tiền tố Phần bản tin 4096 chip 20ms (Hai khung vô tuyến) Hình 4.9. Cấu trúc ph át truy nhập ngẫu nhiên - Phần bản tin của RACH : Khung vô tuyến phần bản tin 10ms được chia thành 15 khe, mỗi khe d ài Tslot = 2560 chip. Mỗi khe gồm hai phần : phần số liệu mang thông tin lớp 2 và phần điều khiển mang thông tin lớp 1. Cả hai phần được phát đồng thời. Phần số liệu gồm 10.2k bit với k = 0, 1, 2, 3. Phần điều khiển gồm 8 bit hoa tiêu để hỗ trợ sự đánh giá cho tách sóng nhất quán và hai bit TFCI . Tổng số bit TFCI trong b ản tin truy nhập ngẫu nhiên là 30. Giá trị của TFCI tương ứng với một Trang 54
  11. Các giải pháp kỹ thuật trong W-CDMA khuôn d ạng truyền tải nh ất định của bản tin truy nhập hiện thời. Số liệu Số liệu Ndata bit Điều khiển Hoa tiêu Npilot bit Tslot = 2560 chip, 10.2k b it (k=0..3) Khe #0 Khe #1 Khe #14 Khe #i Khung vô tuyến phần bản tin TRACH = 10 Hình 4.10. Cấu trúc khung vô tuyến phần bản tin RACH Các trường số liệu của phần bản tin RACH : Tốc độ bit Tốc độ ký hiệu Số bit/ khung Số bit/ khe Khuôn SF Ndata dạng khe #i kênh (kbit/s) kênh (kbit/s) 0 15 15 256 150 10 10 1 30 30 128 300 20 20 2 60 60 64 600 40 40 3 120 120 32 1200 80 80 Trường điều khiển phần bản tin RACH : Tốc độ bit Tốc độ ký Số bit/ Số bit/ Khuôn SF Npilot NTFCI dạng khe #i hiệu kênh kênh (kbit/s) khung khe (kbit/s) 0 15 15 256 150 10 8 2 Trang 55
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2