LÝ THUYẾT TRẢI PHỔ VÀ ĐA TRUY NHẬP - TS. NGUYỄN PHẠM ANH DŨNG - 6

Chia sẻ: Muay Thai | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

208
lượt xem 37
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao và CDMA đa sóng mang Hình 6.23. Cấu trúc tần số OFDMA 6.10. CDMA ĐA SÓNG MANG, MC-CDMA Tín hiệu MC-CDMA được tạo ra bằng cách kết hợp DSCDMA và OFDMA. Mỗi chip của chuỗi trực tiếp sẽ trải phổ cho ký hiệu số liệu sau đó được đặt lên một sóng mang con. Như vậy trong MC-CDMA các chip của một ký hiệu được trải phổ sẽ được truyền song song trên các sóng mang con khác nhau khác vời trường hợp truyền nối tiếp trong DSCDMA. Hình 6.24 cho thấy mô...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: LÝ THUYẾT TRẢI PHỔ VÀ ĐA TRUY NHẬP - TS. NGUYỄN PHẠM ANH DŨNG - 6

Chương 6. Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao và CDMA đa sóng mang B¨ng tÇn hÖ thèng Khe b¨ng (100kHz) 4,17 kHz × 24 sãng mang con C¸c kho¶ng b¶o vÖ (kh«ng dïng) Kho¶ng c¸ch sãng mang con OFDMA (4,17 kHz) Hình 6.23. Cấu trúc tần số OFDMA 6.10. CDMA ĐA SÓNG MANG, MC-CDMA Tín hiệu MC-CDMA được tạo ra bằng cách kết hợp DSCDMA và OFDMA. Mỗi chip của chuỗi trực tiếp sẽ trải phổ cho ký hiệu số liệu sau đó được đặt lên một sóng mang con. Như vậy trong MC-CDMA các chip của một ký hiệu được trải phổ sẽ được truyền song song trên các sóng mang con khác nhau khác vời trường hợp truyền nối tiếp trong DSCDMA. Hình 6.24 cho thấy mô hình của một hệ thống MC-CDMA. Bộ biến đổi nối tiếp song thành nối tiếp thành song song OFDM ngược Bộ biến đổi song ˆ dk OFDM Hình 6.24. Mô hình hệ thống MC-CDMA Hình 6.4 Mô tả hệ thống MC CDMA gồm K người sử dụng. Máy thu thực hiện tách sóng cho người sử dụng thứ k. Tại phía phát (hình 6.24) từng ký hiệu (dk) tốc độ Rb=1/Tc của từng người sử dụng được trải phổ bởi chuỗi chip ck tương ứng có chu kỳ là N và tốc độ chip Rc=1/Tc. Sau trải phổ K luồng này được cộng đại số với nhau sau đó được bộ biến đổi nối tiếp thành song song chia thành N luồng (tương ứng với N chip trải phổ cho ký hiệu số liệu): K s = ∑ s k = [ X 0 , X 1 ,..., X N−1 ] (6.22) k=1 132
Chương 6. Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao và CDMA đa sóng mang sk = d kck , trong đó ck=[c0,k , c1,k,......., cN-1,k] (6.23) rồi đưa lên bộ điều chế OFDM và đầu ra ta được một ký hiệu OFDM (x) phát đến đầu thu.. Tại phía thu , tín hiệu thu y: y =hx+η (6.24) trong đó h là hàm truyền đạt kênh và η là tạp âm được đưa qua bộ OFDM ngược rồi qua bộ biến đổi song song thành nối tiếp để được: r = [ R 0 ,R 1 ,...,R N−1 ] (6.25) Cuối cùng luồng r này được đưa lên bộ tách sóng (giải trải phổ) để nhận được ước tính của ký ˆ hiệu dk: d . k 6.11. TỔNG KẾT Chương này đã xét nguyên lý chung của điều chế OFDM. OFDM là một hệ thống đa sóng mang trong đó luồng số liệu cần truyền được chia nhỏ và được truyền trên các sóng mang con trực giao với nhau. So với hệ thống FDMA, OFDM cho phép nén phổ xuống 50%. Các vi mạch xử lý tín hiệu như IFFT và FFT cho phép đơn giản hóa quá trình tạo các sóng mang con trong các hệ thống truyền dẫn OFDM. Chương này cũng trình bầy các phần tử cơ bản của máy thu và máy phát OFDM trong hệ thống truyền dẫn OFDM. Hai phần thử đặc thù của máy phát và máy thu là bộ biến đổi Fourier nhanh ngược (IFFT) và bộ biến đổi Fourier (FFT). Phađinh nhiều đường trong hệ thống truyền dẫn OFDM dẫn đến nhiễu giữa các ký hiệu (ISI) và nhiễu giữa các sóng mang (ICI). Vì thế ta không thể đặt băng thông sóng mang con tùy ý. Băng thông sóng mang con một mặt phải không nhỏ hơn độ rộng băng tần nhất quán đối với tương quan tần số lớn hơn 0,9 để chống ICI, mặt khác phải lớn hơn đại lượng nghịch đảo của RDS để chống phađinh chọn lọc tần số gây ra do trải trễ (hay RDS). Chương này cũng đã xét các thuộc tính và các thông số của OFDM. Quan hệ giữa các thông số điều chế OFDM cũng được phân tích để làm tiền đề cho việc thiết kế các hệ thống truyền dẫn OFDM. Chương này cũng đưa ra phương pháp thiết kế hệ thống truyền dẫn OFDM trong WLAN. Thí dụ về áp dụng OFDM nhẩy tần cho thông tin di động thế hệ mới đã được xét trên dựa trên đề xuất hệ thống này cho UMTS. Phần cuối cùng của chương đã xét nguyên lý của MC-CDMA. Các sơ đồ đơn giản của rmáy phát và máy thu trong một hệ thống MC-CDMA cũng đã được xét trong phần cuối cùng này. Đặc thù của MC-CDMA là các chip của mã trải phổ sau khi trải phổ cho số liệu được truyền trên các sóng mang con khác nhau. Như vậy số các sóng mang con của OFDM cũng sẽ bằng số chip trong một chu kỳ chuỗi mã trải phổ. OFDM hiện đã được ứng dụng rộng rãi trong truyền hình số và các hệ thống WLAN. OFDM và MC-CDMA cũng đang được nghiên cứu ứng dụng cho các hệ thống thông tin di động thế hệ mới. 133
Chương 6. Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao và CDMA đa sóng mang 6.12. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1. Trình bày nguyên lý chung của OFDM 2. Trình bày nguyên lý tạo các sóng mang con 3. Trình bày phương pháp lựa chọn băng thông sóng mang con 4. Trình bày phương pháp lựa chọn thời gian bảo vệ 5. Giải thích lý do tạo lập cửa số 6. Trình bày nguyên nhân gây ra ISI và ICI trong hệ thống truyền dẫn OFDM 7. Trình bày hoạt động của sơ đồ OFDM 8. Trình bày nguyên lý OFDMA nhẩy tần 9. Trình bày nguyên lý MC-CDMA 10. Cho một đường truyền có lý lịch trễ công suất sau: 0 110 190 410 τ (ns) 0 -9,7 -19,2 -22,8 a 2 (dB) Tính trễ trội trung bình. (a) 20ns; (b) 45,9ns; (c) 51,5ns ; (d) 60ns 11. (tiếp) Tính moment bậc hai của lý lịch trễ công suất. (a) 1000 ns2; (b) 1530ns2; (c) 2314,5ns2; (d) 2500ns2 12. (tiếp) Tính trải trễ trung bình quân phương. (a) 15ns; (b) 25ns; 30,6ns; (d) 46ns 13. (tiếp) Tìm băng thông con cực tiểu cho OFDM (a) 200 kHz; (b) 300kHz; (c) 350kHz; (d) 434,78kHz 14. (tiếp) Tìm số sóng mang con cực đại cho một hệ thống OFDM có băng thông 10 MHz (a) 10; (b) 18; (c) 23; (d)30 15. Một hệ thống OFDM WLAN (802.11a) sử dụng điều chế 16-QAM với tỷ lệ mã hóa 1/2 cần đảm bảo tốc độ truyền dẫn 24Mbps với tổng độ rông băng tần Bt=20MHz và thông số kênh RDS bằng 200ns. Tính thời gian bào vệ cần thiết (TGD). (a) 400ns ; (b) 500ns; (c) 800ns 16. (tiếp). Tính thời gian ký hiệu OFDM (Ts). (a) 1,5 μs; (b) 3μs; (c) 4μs; (d) 4,5μs 17. (tiếp). Tính tốc độ ký hiệu OFDM (Rs). (a) 200 ksps; (b) 250ksps; (d)300 ksps; (d) 350 ksps 18. (tiếp). Tính thời gian hiệu dụng ký hiệu (TFFT). (a) 3μs; (b) 3,2μs; (c) 3,5μs; (d) 4μs 19. (tiếp). Tính băng thông con (khoảng cách giữa hai sóng mang con) (a) 310 kHz; (b) 312,5 kHz; (c) 324,5kHz 20. (tiếp). Tính số bit thông tin trên một ký hiệu OFDM (a) 76; (b) 86; (c) 96; (d) 106 21. (tiếp). Tính tính số bit thông tin trên một sóng mang con. (a) 1; (b)2; (c)3; (d)4 22. (tiếp). Tính số sóng mang con nếu cần thêm bốn sóng mang con cho hoa tiêu (a) 48; (b) 50; (c) 52; (d) 56 23. (tiếp). Tính tổng băng thông được sử dụng 134
Chương 6. Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao và CDMA đa sóng mang (a) 15,25 MHz; (b) 16,25MHz; (d) 17,25 MHz 24. (tiếp) . Tính khoảng băng bảo vệ. (a) 3,5 MHz; (b) 3,75MHz; (c) 4MHz; (d) 4,25MHz. 25. Nếu hệ thống WLAN 802.11a trong bài 17 sử dụng điều chế 64 QAM với tỷ lệ mã hóa 3/4 thì tốc độ truyền tin sẽ bằng bao nhiêu. (a) 44Mbps; (b) 47Mbps; (c) 54Mbps; (d)64Mbps 135
HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CHƯƠNG 1 Bài 6 P=0,02×1000+3+0,5+0,5= 24W: (d) Bài 7 Tổng tích theo cặp của hai chuỗi phải băng không: (a) và (c) Bài 8 12, 5.10 3 / 25 500 M = = = 61 : (b) K max = () 8,16 22 2C 10 3 3 I Bài 9 12, 5.10 3 /(100 : 4) 500 M = = = 194 : (c) K max = () 2, 58 2 2C 10 3 3 I CHƯƠNG 2 Bài 1 Ta có thể viết lại hàm tương quan như sau: ⎧ ⎪1 − τ ; τ ≤ 1 R x (τ) = 2 + 3Λ(τ) ; trong đó Λ (τ) = ⎨ ⎪0 nÕu kh¸c ⎪ ⎩ Công suất trung bình bằng Rx(0)=2+3=5W: (c) Bài 2 Biến đổi Fourier cho tín hiệu x(t) ta được: Φx(f)= 2δ(f)+3Sinc2f Thành phần thứ nhất biểu thị công suất một chiều. Vậy công suất một chiều là 2W: (a) Bài 3 Hàm tam giác Λ1000(f-106) có giá trị bằng 1 tại f=106Hz và bằng không tại f≤0,999MHz và f≥1,001MHz. Vì thế công suất sẽ là 2 lần của diện tích nửa tam giác từ 1MHz đến 1,001MHz. P=2×1000.10-4/2=0,1W: (a) Bài 4 136
( ) 1 1 Rc(τ) = 1 + Λ T (τ) − N N c ⎧τ ⎪1 − , 0 ≤ τ ≤ T ⎪ ⎪T c Λ Tc = ⎨ c ⎪ ⎪0 ⎪ ⎪ ⎩ , nÕu kh¸c ( )(1− 0,75×10 ( )− 1 1 1 1 ×1000) − −3 = 0, 25 1 + = 0, 2 : (c) Rc(0,7ms)= = 1 + 15 15 15 15 Bài 5 k/j 0 1 2 3 4 5 6 Rcc'(k) 0 -1 -1 -1 1 -1 1 1 3/7 1 -1 -1 1 -1 1 1 -1 -1/7 2 -1 1 -1 1 1 -1 -1 3/7 3 1 -1 1 1 -1 -1 -1 -1/7 cj' 4 -1 1 1 -1 -1 -1 1 -1/7 5 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -5/7 6 1 -1 -1 -1 1 -1 1 3/7 Cj -1 -1 -1 1 1 -1 1 Trả lời : (a) Bài 6 Tc 1 ∫ c(t)c ʹ(t + 1, 5T )dt R cc ʹ (1, 5Tc ) = c 7Tc 0 Tc 6 6 1 ∫ ∑c p (t − iTc )∑ c ʹ j pTc (t + 1, 5Tc − iTc )dt = i Tc 7Tc i=0 j=0 0 Nhưng: ⎧1, iTc < t < (i + 0, 5)Tc khi j = i + 1 ⎪ ⎪ pTc (t − iTc )pTc (t + 1, 5Tc − iTc ) = ⎪1,(i + 1)Tc < t < (i + 1)Tc khi j = i + 2 ⎨ ⎪ ⎪0, víi mäi t khi j ≠ i + 1hay i + 2 ⎪ ⎩ Vì thế ⎡ (i+0 ,5)Tc 6 ⎤ (i +1)Tc 6 1⎢ c i c ʹi+1 dt + ∫ ∑ c i c ʹi+2 dt ⎥⎥ ∑ 7Tc ⎢ ∫ i=0 R cc ʹ (τ) = ⎢ ⎥⎦ (i +0 ,5)Tc i=0 ⎣ iTc 1⎡ 0, 5Tc {(−1×−1) + (−1×−1) + (−1×1) + (1×−1) + (1×1) + (−1×1) + (1×−1)} = 7Tc ⎣ =1 0, 5Tc {(−1×−1) + (−1×1) + (−1×−1) + (1×1) + (1×1) + (−1×−1) + (1×−1)}⎤⎦ /7 Trả lời: (a) 137
Bài 7 E[(k+x(t))(k+x(t+τ)]= k2+E[x(t)x(t+τ)]=k2+Rx(τ): (c) Bài 8 Công suất trung bình của tín hiệu x(t) đựơc xác định như sau: P=Rc(τ=0)=aΛt1(τ)=a= (+1)2 Pr(x(1)=+1)+(0)2Pr(x(t)=0)+(-1)2Pr(x(t)=-1)=1/3+1/3=2/3 Trả lời: (b) Bài 9 E[(k+x(t)cos(2πfct+θ))(k+x(t+τ)cos(2πfct+θ+2πfcτ)]=k2+E[x(t)cos(2πfct+θ) x(t+τ)cos(2πfct+θ+2πfcτ)=k2+E[x(t)x(t+τ)]E[cos(2πfct+θ)cos(2πfct+θ+2πfcτ)] =k2+0,5Rx(τ)cos(2πfcτ) Trả lời: (d) CHƯƠNG 3 Bài 1 Gp= 10lg(106/1200)=29,2dB: (a) Bài 2 B= Rc=1/Tc= N/Tb=NRb =2047×10.103Hz=20,47MHz: (d) Bài 3 Rb= Rc/Gp=107/103= 104 bps=10kbps: (c) Bài 4 Tb 2E b 2E b ∫ zi = c(t)c(t −τ)dt = ΛTc (τ) Tb Tb 0 1 2E b khi τ=0,5Tc ΛTc(0,5Tc)=0,5. Vậy= z i = : (b) 2 Tb Bài 5 Rb=64kbps; Rc=40Mcps. Vậy Gp=Rc/Rb=40.106/(64.103)=625: (d) Bài 6 Trả lời: (c) Bài 7 Theo phương trình (3.21) ta có: 138
s(t) = s1 (t) + s 2 (t) Eb [−d(t)c1 (t) sin(2πfc t + θ) + d(t)c 2 (t) cos(2πfc t + θ)] = Tb Eb [−X 1 (t) sin(2πfc t + θ) + X 2 (t) cos(2πfc t + θ)] = Tb Do c1(t) và c2(t) có cùng độ dài chip nên: Φ x1 (f) = Φx1 (f) = Tc Sinc 2 (fTc ) Từ giaó trình vi ba số ta có 2 Eb [Φ x1 ((f − fc )Tc +Φx1 ((f + fc )Tc ] Φs (f) = 2Φs1 (f) = 4 Tb ET = b . c ⎡⎣Sinc 2 ((f − fc )Tc + Sinc 2 ((f + fc )Tc ⎤⎦ Tb 2 Trả lời: (d) Bài 8 Từ phương trình (3.22) ta được γ=7π/4: (d) Bài 9 Thành phần tần thấp trong (3.24) thứ nhất trong trường hợp này sẽ nhận được từ tích sau: 2E br 2E br d(t-τ)sin(2πfct+θ') sin(2πfct+θ")→ d(t-τ)cos(θ'-θ") Tb Tb Vì thế tín hiều u(t) sẽ giảm. Trả lời: (b) Bài 10 2E br = 2.10 2 = 200 : (c) SNR0= N0 Bài 11 E br 2Pr SNR 0 = = N0 / 2 + PTc / 2 N0 R b + Pj / G p j E br Pr Pr = ⇒ N0 R b = = (1/ 100)w=0,01w N0 N0 R b (E br / N0 ) 2Pr 2 SNR 0 = = = 57,14 N 0 R b + Pj / G p 0,01 + 50 / 2000 Trả lời: (b) Bài 12 139
2Pr 2Pr 2E br = = SNR 0 = N 0 R b + PR b / R c N0 R b + Pj / G p N 0 + Pj / B j j Trả lời: (d) Bài 13 Từ phương trình (3.42 ta có Để thành phần gây nhiễu không đi thằng: s 0 = ± E br1 cos(θʹ)R c (τ ʹ) , bằng không ta cần đảm bảo: τ'=15m/c= 15m/(3.108m/s)≥Tc=1/Rc Vậy tốc độ chip cực tiểu bằng: Rcmin= (3.108m/s)/15m= 20Mcps: (d) Bài 14 (xem bài 13) Trả lời: (b) Bài 15 E br1 E br1 E br1 E br1 = = = N0 + (D11/ D12)Pr1 / R c N + 4 Tc N0 + 4E br1 / G p Pr1Tb , No 0 Tb Ebr1=!00N0 Vậy: E br1 E br1 E = = br1 N0 + 0, 4N0 1, 4N0 , No Trả lời: (a) CHƯƠNG 4 Bài 1 Z là một số ngẫu nhiên. ⎡ 2Tb ⎤ 2Tb ⎢ n(t)c(t) sin(2πf t + θ)dt ⎥ = E(n(t))c(t) sin(2πf t + θ)dt = 0 E ⎢∫ ⎥∫ c c ⎢⎣ 0 ⎥⎦ 0 Trả lời: (a) Bài 2 140
⎡ 2Tb 2Tb ⎤ E ⎢⎢ ∫ ∫ n(t)n(s)c(t)c(s) sin(2πfc t + θ) sin(2πfc s + θ)dtds⎥⎥ ⎢⎣ 0 0 ⎥⎦ 2Tb 2Tb =∫ ∫ (N / 2).δ(t − s)c(t)c(s) sin(2πfc t + θ) sin(2πfc s + θ)dtds 0 0 0 2Tb N0 / 2 ∫ c(t)2 sin 2 (2πfc t + θ)dt = N 0 Tb / 2 0 Trả lời: (a) Bài 4 Không tồn tại quan hệ tuyến tính giữa Pb, K, N, SNR Trả lời: (e) Bài 6 Số người sử dụng trong 1 cell tính theo công thức : G pλ η K max = 1 + (E br / N 0 )υ(1 + β) ʹ 3 /9, 6).0, 8 (1, 25.10 .2, 5 = 80, 6 . Vậy số người sư dụng trên đoạn ô là Kmax/3=26,4 K max = 1 + 0,6 .0, 6.(1 + 0, 5) 10 Trả lời: (b) Bài 7 Do hệ thống là trải phổ DS/SS – BPSK nên ta có xác suất lỗi bit của hệ thống xác định như sau: Hệ thống DS/SS-BPSK có xác xuất lỗi là : G pλ η K max = 1 + (E br / N 0 )υ(1 + β) ʹ Eb (1 + β)υ K max 40.4,8.(1 + 0,6).0, 5 Nʹ0 ⇒G= = = 192 (lần) λ 0,8.1 Rc G= ⇒ R c = 9, 6.G = 9, 6.192 ≈ 1, 8(Mcps) : (c) 9, 6 Bài 8 ⎛ 2E ⎞ b⎟ 2E b Pe = Q ⎜ ⎟ ⎜ N ⎟ ; x = N = 2.4,8 = 3 ; ⎜ ⎟ ⎜ ⎝ 0⎠ 0 Pe = e−9 / 2 /(2, 5× 3) = 1, 5.10−3 : (b) 141
CHƯƠNG 5 Bài 15 3.108 λ = c / fc = = 0,162m 1850.10 6 80.10 3 f = fc + fd = 1850.10 6 + = 1850,000137MHz 3600× 0,162 Trả lời: (c) Bài 16 f=fc-fd= 1850.106-137.10-6= 1849,999863MHz: (c) Bài 17 (d) Bài 18 Δτ=100:64=1,5625μs: (c) Bài 19 (1)(5) + (0,1)(1) + (0,1(2) + (0,001)(0) = 4, 38μs : (c) τ= [0,01+0,1+0,1+1] Bài 20 (1)(5)2 + (0,1)(1)2 + (0,1)(2)2 + (0,01)(0) = 21,07 μs 2 : (d) τ= 2 1, 21 Bài 21 στ = 21,07 − (4, 38)2 = 1, 37μs : (c) Bài 22 1 1 = 146kHz : (b) Bc ≈ = 5σς 5(1, 37μs) CHƯƠNG 6 Bài 10 Chuyển bảng lý lịch trễ công suất vào số lần 0 110 190 410 τ (ns) 1 0,107 0,012 0,0052 a2 142
1(0) + 0,107(110) + 0,012(190) + 0,0052(410) τ= 1 + 0,107 + 0,012 + 0,0052 11,77 + 2, 28 + 2,132 = =14,4ns: (b) 1,1242 Bài 11 1(0)2 + 0,107(110)2 + 0,012(190)2 + 0,0052(410)2 τ2 = 1 + 0,107 + 0,012 + 0,0052 1294,7 + 433, 2 + 874,12 = 2314,55ns2: (c) = 1,1242 Bài 12 στ = τ 2 − τ 2 = 2314, 55 − 207, 36 = 46ns : (d) Bài 13 Tính băng thông sóng mang con cực tiểu: 1/(50στ)=109/(50×46)=434,78 kHz: (c) Bài 14 10.106/(434,78.103)=23 (c) Bài 1 5 TGD=4×200ns=800ns: (c) Bài 1 6 Tính thời gian của một ký hiệu OFDM: Ts=5×TGD= 5×800ns=4μs: (c) Bài 17 Tính tốc độ ký hiệu OFDM: Rs=1/Ts=106/4=250ksps: (b) Bài 18 Tính thời gian hiệu dụng ký hiệu: TFFT= Ts-TGD=3,2μs: (b) Bài 19 Tính độ băng thông con: Δf=1/TFFT= 106/3,2= 312,5 kHz: (b) Bài 20 Tính số bit thông tin trên một ký hiệu: 24Mbps × 4μs=96: (c) Bài 21 Tính số bit thông tin trên một sóng mang con: 4/2=2: (b) Bài 22 96/2+4=52: (c) Bài 23 143
Tính tổng băng thông được sử dụng: 52×312,5KHz=16,25MHz: (b) Bài 24 Tính khoảng băng bảo vệ: 20Mhz-16,25Mhz=3,75MHz: (b) Bài 25 Tốc độ truyền tin sẽ là: 48×6×3/4×250.103=54Mbps: (c) 144
THUẬT NGỮ AWGN Additive White Gaussian Noise Tạp âm Gauss trắng cộng BER Bit Error Rate Tỷ số bit lỗi BPSK Binary Phase Shift Keying Modulation Điều chế khóa dịch pha hai trạng thái CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã DPS Delay Power Spectrum Phổ công suất trễ FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh FSR FFT time to Symbol period Ratio in an Tỷ số giữa thời gian FFT và chu kỳ OFDM symbol ký hiệu OFDM ICI Inter Carrier Interference Nhiễu giữa các sóng mang IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh đảo ISI Inter Symbol Interference Nhiễu giữa các ký hiệu LOS Line of Sight Đường truyền thẳng MA Multiple Access Đa truy nhập OFDM Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần số trực Multiplexing giao PDF Probability Density Function Hàm mật độ xác suất PDP Power Delay Profile Lý lịch trễ công suất QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên cầu phương QPSK Quadrature Phase Shift Keying Điều chế khóa dịch pha cầu phương Modulation QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RDS Root mean square Delay Spread Trải trễ trung bình quân phương rms Root mean square Trung bình quân phương SE Spectrum Efficiency Hiệu suất phổ tần SINR Signal to Interference plus Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu cộng tạp âm SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiêu trên tạp âm 144
KÝ HIỆU Băng thông tổng B Băng thông nhất quán BC Độ rộng băng tần của số liệu hay thông tin B Trải Doppler fd Dung lượng C Năng lượng ký hiệu thu ES Tần số trung tâm ƒc Thừa số K kênh Rice K Mức điều chế M Số sóng mang con trong hệ thống OFDM N Số tia đa đường L Số băng con trong hệ thống OFDM NB Mật độ phổ công suất AWGN (W/Hz) N0 Công suất P Xác suất lỗi Pe Công suất thu Pr Δf×RDS PFR Công suất phát PT Công suất thu trong miền thời gian r(t) Tốc độ bit Rb Tỷ lệ mã rc Tốc độ bit tổng của hệ thống Rtb Tốc độ ký hiệu RS Hiệu suất phổ SE Thời gian bit Tb Thời gian nhất quán TC Thời gian truyền dẫn hiệu dụng trong một ký hiệu OFDM, thời gian TFFT FFT Khỏang bảo vệ trong một ký hiệu OFDM TGD Chu kỳ ký hiệu T Thời gian cửa sổ trong một ký hiệu OFDM Twin στ Trải trễ trung bình quân phương Băng thông sóng mang con của hệ thống OFDM ∆f 145
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Lý thuyết trải phổ và ứng dụng, Giáo trình, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, Nhà xuất bản Bưu điện, 2000 2. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Lý thuyết trải phổ và đa truy nhập vô tuyến, Giáo trình, Học Viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, 2004 3. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Cơ sở truyền dẫn vi ba số, Giáo trình, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, Nhà xuất bản Bưu điện, 2001 146
MỤC LỤC CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐA 1 TRUY NHẬP VÀ KỸ THUẬT TRẢI PHỔ 1.1. Giới thiệu chung 1 1.2.Mở đầu 1 1.3. Đa truy nhập phân chia theo tần số, FDMA 5 1.4. Đa truy nhập phân chia theo thời gian, TDMA 9 1.5. Đa truy nhập phân chia theo mã. CDMA 13 1.6. Đa truy nhập phân chia theo không gian, SDMA 25 1.7.So sánh dung lượng hệ thống FDMA, TDMA, CDMA 27 1.8. Tổng kết 28 1.9. Câu hỏi và bài tập 29 CHƯƠNG 2. TẠO MÃ TRẢI PHỔ 30 2.1. Giới thiệu chung 30 2.2. Các chuỗi PN 30 2.3. Tự tương quan và tương quan chéo 33 2.4. Một số thuộc tính quan trọng của chuỗi m 34 2.5. Mã Gold 37 2.6. Các mã trực giao 37 2.7. Áp dụng mã trong các hệ thống CDMA 38 2.8. Tổng kết 39 2.9. Câu hỏi và bài tập 39 CHƯƠNG 3. CÁC HỆ THỐNG TRẢI PHỔ CHUỖI 41 TRỰC TIẾP 3.1. Giới thiệu chung 41 3.2. Mã giả tạp âm sử dụng trong DSSS 41 3.3. Các hệ thống DSSS-BPSK 43 3.4. Các hệ thống DSSS-QPSK 50 3.5. Hiệu năng của các hệ thống DSSS 54 3.6. Tổng kết 59 3.7. Câu hỏi và bài tập 59 CHƯƠNG 4. MÔ HÌNH KÊNH ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA 62 THEO MÃ VÀ HIỆU NĂNG CỦA NÓ 4.1. Giới thiệu chung 62 4.2. Mô hình kênh đa truy nhập phân chia theo mã, DSCDMA 62 4.3. Xác suất lỗi bit 72 4.4. CDMA với các phương pháp điều chế khác 76 4.5. Tổng kết 80 4.6. Câu hỏi và bài tập 80 iii
CHƯƠNG 5. ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG MÔI 82 TRƯỜNG PHA ĐINH DI ĐỘNG VÀ PHÂN TẬP 5.1. Giới thiệu chung 82 5.2. Mở đầu 82 5.3. Miền không gian 84 5.4. Miền tần số 85 5.5. Miền thời gian 86 5.6. Quan hệ giữa các thông số trong các miền khác nhau 88 5.7. Các lọai phađinh phạm vi hẹp 89 5.8. Các phân bố Rayleigh và Rice 90 5.9. Các mô hình kênh trong miền thời gian và tần số 91 5.10. Các dạng phân tập 97 5.11. Máy thu RAKE 98 5.12. MIMO và phân tập 101 5.13. Tổng kết 106 5.14. Câu hỏi và bài tập 108 CHƯƠNG 6. ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ 110 TRỰC GIAO VÀ CDMA ĐA SÓNG MANG 6.1. Giới thiệu chung 110 6.2. Mở đầu 110 6.3. Nguyên lý OFDM 112 6.4. Sơ đồ hệ thống truyền dẫn OFDM 114 6.5. Các tín hiệu của hệ thống OFDM 119 6.6. Nhiễu giữa các ký hiệu (ISI) và giữa các sóng mang (ICI) 121 6.7. Dung lượng hệ thống OFDM 123 6.8. Ảnh hưởng của các thông số quyết định dung lượng lên 125 QoS trong hệ thống OFDM 6.9. Hệ thống OFDMA nhảy tần 128 6.10. CDMA đa sóng mang, MC-CDMA 132 6.11. Tổng kết 133 6.12. Câu hỏi và bài tập 134 HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI 136 THUẬT NGỮ VÀ KÝ HIỆU 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO 146 iv
LÝ THUYẾT TRẢI PHỔ VÀ ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN Mã số: 411TPĐ460 Chịu trách nhiệm bản thảo TRUNG TÂM ÐÀO TẠO BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 1 (Tài liệu này được ban hành theo Quyết định số: 817/QĐ-TTĐT1 ngày 25/10/2006 của Giám đốc Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông)