Chương 3 HỆ THỐNG NHIỀU NGƯỜI DÙNG DS-CDMA

thu sau khi thc hin gii tri ph (loi b mó gi ngu nhiờn). Li ớch c bn ca

li x lý l gúp phn vo loi b nhiu khi tớn hiu tri ph. li x lý cng

cao thỡ kh nng loi b nhiu cng ln [12]. ú l lý do ti sao cỏc h thng tri

ph cn li x lý cng cao cng tt [15].

Mỏy thu tng quan tớn hiu thu vi mt bn sao mó tri ph c to ra

ng b khụi phc tớn hiu mang thụng tin ban u. Ngha l mỏy thu phi bit

c mó ó c s dng iu ch d liu. Do vic mó húa v bng tn phỏt

c m rng, tớn hiu tri ph cú mt s thuc tớnh khỏc vi cỏc thuc tớnh ca tớn

hiu bng hp.

Mt s tớnh cht quan trng trong h thng tri ph gm cú:

-



Kh nng a truy nhp



-



Bo v chng nhiu a ng



-



Tớnh riờng t v bo mt



-



Loi b nhiu



-



Mt ph cụng sut thp



-



Kh nng truy cp ngu nhiờn



3.1.2 Phõn loi h thng CDMA

H thng CDMA c phõn thnh mt s kiu nh trờn hỡnh 3.1. Vic phõn

loi cỏc h thng CDMA da trờn tiờu chớ v k thut iu ch to ra tớn hiu

tri ph.

CDMA

CDMA thuần túy

DS

Băng rộng



FH



CDMA lai ghép

TDMA/CDMA

DS/FH

DS/TH

FH/TH

DS/FH/TH



TH



Băng hẹp

Nhảy tần

nhanh



Nhảy tần

chậm



Hỡnh 3.1 Phõn loi h thng CDMA



50



MC-CDMA

MT-CDMA



Theo s phõn loi ny s cú mt s k thut iu ch to ra tớn hiu tri

ph. Di õy cp ngn gn mt s k thut quan trng thng hay c s dng.

- Tri ph chui trc tip: Tớn hiu mang thụng tin c nhõn trc tip vi

tớn hiu mó tc chip cao.

- Tri ph nhy tn: Tn s súng mang dựng mang tớn hiu thụng tin phỏt

i c thay i nhanh theo tớn hiu mó.

- Tri ph nhy thi gian: Tớn hiu mang thụng tin khụng c phỏt liờn

tc. Thay vo ú tớn hiu c phỏt theo cỏc cm ngn trong khong thi gian cho

phộp do tớn hiu mó quyt nh.

- iu ch lai ghộp: Hai hoc nhiu k thut iu ch tri ph c cp

trờn cú th s dng vi nhau kt hp cỏc u im v loi b nhc im ca

chỳng. Hn na, cú th kt hp CDMA vi mt vi phng phỏp a truy nhp

khỏc: TDMA, a súng mang (MC), hoc iu ch a õm (MT). Trong trng hp

ca MC-CDMA, tri ph c thc hin trờn trc tn s, nhng i vi MT-CDMA

thỡ tri ph c thc hin theo trc thi gian. Chỳ ý rng, MC-CDMA v MTCDMA da trờn k thut ghộp kờnh phõn chia theo tn s trc giao (OFDM) [19].

3.2 H THNG TRI PH CHUI TRC TIP DS-CDMA

3.2.1 Mó PN

Nh trờn ó cp, tri ph chui trc tip l mt k thut tri ph ph bin

nht. Tớn hiu tri ph c nhõn vi mó tp õm gi ngu nhiờn (PN).

Mó PN l mt chui cỏc chip cú giỏ tr -1 v 1 (lng cc) hoc 0 v 1 (n

cc). S lng chip trong mt mó c gi l chu k mó.

cú th s dng cho tri ph chui trc tip, mó PN phi thoi món mt s

rng buc sau:

- Chui mó phi c xõy dng t cỏc s 2 mc logic.

- Mó phi cú nh t tng quan nhn (rng 1 chip) cho phộp ng b mó.



51



- Mó phi cú giỏ tr tng quan chộo thp, s tng quan chộo cng thp thỡ

h thng cng cú nhiu ngi s dng. S tng quan ny phi th hin cho c

tng quan ton b mó v tng quan tng mó. Tng quan chộo tng mó m

bo trong mi trng hp s khụng cú tng quan ton chu k ca hai mó.

- Mó m bo s cõn bng: s khỏc nhau v s lng gia cỏc ký hiu 1 v 0

nhiu nht ch l 1 nhm mc ớch cho cỏc thuc tớnh mt ph tt, tc l nng

lng ph c tri u trờn ton b bng tn s.

Cỏc h thng DS thc t s dng mó Walsh-Hadamard, chui M, Gold v

Kasami dựng lm mó gi ngu nhiờn PN. Trong ú mó Walsh l mó trc giao v cỏc

mó cũn li l mó khụng trc giao.

Vic to mó PN tng i n gin, vi mt s thanh ghi dch l cú th to

ra c tt c cỏc mó yờu cu. Chớnh vỡ th m trong h thng chui trc tip cú th

to c li x lý rt ln. Trong h thng chui trc tip di ca mó bng vi

h s tri ph hay li x lý [21].

3.2.2 Nguyờn lý h thng tri ph chui trc tip

Hỡnh 3.2 trỡnh by h thng DS/SS c bn cho c phớa phỏt v phớa thu.

Điều chế

Tín hiệu

dữ liệu số



Kênh



Đầu ra



Điều chế



Bộ tạo mã

trải phổ



Giải điều chế



Sóng mang



Sóng mang



Đồng bộ mã



Bên phát



Bộ tạo mã

trải phổ



Bên thu



Hỡnh 3.2 S h thng DS/SS

u tiờn mó PN c iu ch vo tớn hiu d liu, s dng mt s k thut

iu ch nh BPSK, QPSK... Sau ú tớn hiu d liu ó c iu ch v súng

mang RF c nhõn vi nhau. Quỏ trỡnh x lý ny thay th tớn hiu RF bng mt tớn

hiu bng tn rt rng vi s cõn bng v ph tớn hiu tp õm. Khi thu tớn hiu, bờn



52



thu khụng ch bit chui mó gii tri ph tớn hiu m cũn cn cú s ng b vi

b to mó bờn phỏt.

Tớn hiu d liu c nhõn vi chui mó PN trong min thi gian s cho ra

mt tớn hiu vi ph tn s ging vi ph tn s ca tớn hiu mó PN (bi vỡ khong

thi gian mt chip Tc ca mó PN nh hn khong thi gian mt ký hiu T trong tớn

hiu d liu). Hn na, vic tng tc d liu t R (mc ký hiu) lờn Rc (mc

chip) lm gim ph biờn (t T xung Tc) v m rng min tn s ca tớn hiu.

Bi vỡ bng tn rng ca mó PN cho phộp gim ph biờn ca tp õm (khụng lm

mt thụng tin), tớn hiu tỏi to xut hin di mc tp õm nn trong min tn s.

Theo khớa cnh khỏc, bng tn tớn hiu d liu c tri ph theo h s N=T/Tc,

tng ng vi li x lý trong h thng DS/SS. Trong kiu h thng ny, di

mó l nh nhau i vi cựng li x lý. Hỡnh 3.3 v 3.4 minh ha v khỏi nim

tri ph i vi tớn hiu ca h thng DS/SS theo min thi gian v min tn s.

Tín hiệu dữ liệu

b(t)

T



Mã PN

c(t)

Tc

b(t)c(t)



Sóng mang



Hỡnh 3.3 Tớn hiu trong min thi gian ti bờn phỏt ca h thng DS/SS

Phn trờn ó cp mt s thuc tớnh u vit ca h thng tri ph. Xột trờn

h thng CDMA, cỏc thuc tớnh quan trng nht l: kh nng a truy nhp, loi b

nhiu a ng, loi b nhiu bng hp v kh nng bo mt. i vi h thng tri

ph trc tip DS-CDMA cỏc thuc tớnh quan trng trờn c th hin nh sau:



53



- a truy nhp: Nu nhiu ngi dựng s dng mt kờnh chung ti cựng mt

thi im thỡ s cú nhiu tớn hiu DS chng ln v thi gian v tn s. Ti mỏy thu,

gii iu ch nht quỏn (coherent) c s dng loi b iu ch mó. S hot

ng ny tp trung vo cụng sut ca ngi dựng mong mun trong bng tn thụng

tin. Nu tng quan chộo gia cỏc mó ca ngi dựng mong mun v mó ca ngi

dựng gõy nhiu l nh thỡ tỏch súng nht quỏn s a mt phn nh cụng sut tớn



Biên độ



hiu gõy nhiu vo trong bng tn thụng tin.

Tạp âm và nhiễu

đợc trải phổ



Tần số



Tín hiệu

mong muốn



Bộ lọc



Máy thu DS

Nhiễu



Biên độ



Biên độ



Máy phát



Tạp âm



Tín hiệu dữ liệu

Nhiễu



Tín hiệu

mong muốn



Tần số



Tần số



Hỡnh 3.4 Tớn hiu trong min tn s ti bờn thu ca h thng DS/SS

- Nhiu a ng: Nu chui mó cú mt hm t tng quan lý tng thỡ hm

tng quan bng khụng bờn ngoi khong [-Tc, Tc], trong ú Tc l khong thi gian

chip. iu ny cú ngha rng nu tớn hiu mong mun v tớn hiu bn sao ca nú m

tr ln hn 2Tc c thu thỡ gii iu ch nht quỏn s coi tớn hiu tr l mt tớn hiu

nhiu, nờn ch a mt phn nh cụng sut ca tớn hiu ny vo bng tn thụng tin.

- Nhiu bng hp: Tỏch súng nht quỏn ti mỏy thu thc hin nhõn tớn hiu

thu vi chui mó. Tuy nhiờn, ti mỏy phỏt, nhõn tớn hiu bng hp vi chui mó

bng rng tri ph tớn hiu bng hn lm cho cụng sut ca nú trờn bng tn

thụng tin gim xung theo h s bng vi li x lý.

- Kh nng bo mt: Tớn hiu DS s dng ton b ph tớn hiu ti tt c cỏc

thi im, nú s cú cụng sut phỏt trờn 1 n v Hz rt thp. iu ny s gõy rt khú

khn tỏch súng DS [12].



54



T cỏc thuc tớnh trờn, giao thc DS-CDMA cú mt s thuc tớnh c bit

va l u im va l nhc im nh sau:

- u im:

+ To tớn hiu mó n gin, ch bng phộp toỏn nhõn;

+ Do ch cú mt tn s súng mang nờn b tng hp tn s (b to súng

mang) n gin;

+ Thc hin c gii iu ch nht quỏn ca tớn hiu tri ph;

+ Khụng cn ng b gia cỏc ngi dựng.

- Nhc im:

+ Khú khn khi thc hin bt v duy trỡ ng b ca tớn hiu mó ni b v tớn

hiu thu. ng b phi c thc hin trong khong mt phn thi gian ca mt

khong chip.

+ thu chớnh xỏc, chui mó ni b v chui mó thu c phi ng b

trong khong mt phn thi gian ca mt khong chip. Thuc tớnh ny kt hp vi

kh dng ca bng tn s bờn cnh lm gii hn bng tn tri ph xung cũn 10 20 MHz.

+ Cụng sut thu t ngi dựng gn trm gc cao hn so vi ngi dựng xa

trm gc. Bi vỡ ngi dựng phỏt liờn tc trờn ton b bng tn, ngi dựng gn

trm gc s to ra nhiu ỏng k cho ngi dựng cỏch xa trm gc, lm cho vic thu

tớn hiu khú khn. Hiu ng gn - xa cú th c loi b nu s dng thut toỏn

iu khin cụng sut m tớn hiu ca tt c ngi dựng m trm gc cú th thu c

vi cựng mt mc cụng sut trung bỡnh. Tuy nhiờn, c ch iu khin ny, gi l

iu khin cụng sut, c thc hin rt khú khn [10].

3.2.3 Cỏc phn t DS-CDMA c bn

Trong phn ny, chỳng ta cp n cỏc phn t c bn hiu rừ h thng

DS-CDMA v cỏc ng dng ca nú, bao gm: mỏy thu RAKE, iu khin cụng

sut, chuyn giao mm, chuyn giao liờn tn s, v tỏch súng nhiu ngi dựng.



55



(1) Mỏy thu RAKE

Dng súng tớn hiu tri ph thớch hp cho kờnh a ng. Trờn kờnh a

ng, tớn hiu phỏt ban u phn x t cỏc vt cn nh tũa nh, i nỳi, v mỏy

thu nhn c mt vi bn sao ca tớn hiu ny vi tr khỏc nhau. Nu tr ln

hn mt chip thỡ mỏy thu cú th x lý c. Thc ra, t quan im trờn mt tớn hiu

a ng, cỏc tớn hiu a ng khỏc cú th c coi l nhiu v chỳng b kh bi

li phõn tp. Tuy nhiờn, li ớch t c nhiu hn nu cỏc tớn hiu a ng ó

x lý c t hp li bng vic s dng mỏy thu RAKE. Vỡ vy, dng súng tớn hiu

ca tớn hiu CDMA thun tin s dng cho phõn tp a ng.

Hỡnh 3.5 minh ha nguyờn lý ca mỏy thu RAKE.

c(t 1 )



Kênh đa đờng





Dữ liệu nhị phân



Bộ

điều chế



a1



a1







Bộ giải

điều chế



a2







Máy thu RAKE



c(t 2 )



a3



a2

a3

c(t 3 )



Bộ tạo

mã



Hỡnh 3.5 Nguyờn lý mỏy thu RAKE

Mỏy thu RAKE gm nhiu b tng quan, mi b thu mt tớn hiu a

ng. Sau khi gii tri ph bi b tng quan, tớn hiu c t hp li. Bi vỡ tớn

hiu a ng thu c c lp pha inh, th t phõn tp v nh vy hiu nng

c ci thin.

(2) iu khin cụng sut

Trờn ng lờn ca h thng DS-CDMA, yờu cu k thut cho iu khin

cụng sut ũi hi rt cao. Vn iu khin cụng sut c t ra bi vỡ nhiu a

truy nhp hay hin tng gn-xa. t c dung nng ln, tt c tớn hiu, khụng

ph thuc vo khong cỏch, n trm gc phi cựng mt mc cụng sut trung bỡnh.

Gii phỏp cho vn ny l iu khin cụng sut c gng t mt mc cụng sut

trung bỡnh thu c khụng i i vi mi ngi dựng. Hn na, hiu nng ca



56



iu khin cụng sut mỏy phỏt (TPC) l mt trong cỏc nhõn t c lp khi quyt

nh dung nng h thng DS-CDMA.

Ngc li vi ng lờn, ng xung tt c tớn hiu truyn lan trờn cựng

mt kờnh v do ú c thu bi mt trm di ng vi cụng sut bng nhau. Hn

na, khụng yờu cu iu khin cụng sut loi b hiu ng gn-xa. Tuy nhiờn,

iu khin cụng sut c yờu cu gim thiu nhiu cho cỏc ụ khỏc v bự tr

chng li nhiu t cỏc ụ khỏc.

Ngoi vic chng li nhiu do ngi dựng gõy ra, iu khin cụng sut cũn

ci thin hiu nng ca h thng DS-CDMA chng li kờnh pha inh bng cỏch bự

tr mc pha inh. Nu nú i theo mt kờnh pha inh hon ho thỡ iu khin cụng

sut iu chnh kờnh pha inh thnh kờnh AWGN bng vic loi hon ton cỏc mc

pha inh.

Cú hai nguyờn tc iu khin cụng sut: iu khin cụng sut vũng h v

iu khin cụng sut vũng kớn. iu khin cụng sut vũng h o mc nhiu t kờnh

v iu chnh cụng sut phỏt cho phự hp. Tuy nhiờn, do pha inh phng khụng

tng quan gia ng lờn v ng xung nờn iu khin cụng sut vũng h s

t mc tiờu cụng sut ỳng ch mc trung bỡnh. Hn na, ũi hi phi iu khin

cụng sut vũng kớn. iu khin cụng sut vũng kớn o t s tớn hiu trờn nhiu (SIR)

v gi cỏc lnh ti mỏy phỏt trờn mt kờnh khỏc iu chnh cụng sut phỏt.

(3) Chuyn giao mm

Trong chuyn giao mm (soft handover), mt trm di ng c kt ni

ng thi vi nhiu hn mt trm gc. Chuyn giao mm c dựng trong CDMA

gim nhiu t cỏc ụ khỏc v ci thin hiu nng thụng qua phõn tp macro.

Chuyn giao mm hn (softer handover) l chuyn giao gia hai sector ca mt ụ.

C ch chuyn giao luụn cho phộp trm di ng kt ni vi mt ụ m nú thu

c cụng sut cao nht. Vỡ trong chuyn giao mm trm di ng c kt ni vi

hai hoc nhiu hn hai trm gc nờn cụng sut phỏt ca nú cú th c iu khin

theo ụ m trm di ng thu c cng tớn hiu cao nht. Mt trm di ng i



57



vo trng thỏi chuyn giao mm khi cng tớn hiu ca cỏc ụ bờn cnh vt qua

ngng cho phộp nhng vn thp hn cng tớn hiu ca trm gc hin ti.

Cu trỳc tớn hiu ca CDMA thớch hp tt cho thc hin chuyn giao mm.

Bi vỡ rng, trờn ng lờn, hai hoc nhiu hn hai trm gc cú th thu cựng mt tớn

hiu do h s s dng li tn s l 1; v trờn ng xung trm di ng cú th t

hp nht quỏn cỏc tớn hiu t cỏc trm gc khỏc nhau vỡ nú coi cỏc tớn hiu ny nh

cỏc phn a ng b sung. iu ny em li mt hiu qu mi gi l phõn tp

macro (tc l li phõn tp cú c do thu mt hoc nhiu hn mt tớn hiu b

sung). Mt kờnh riờng r c gi l kờnh hoa tiờu thng c s dng cho vic

o cng tớn hiu cho mc ớch chuyn giao mm.

Tuy nhiờn, trờn ng xung, chuyn giao mm to ra nhiu nhiu i vi

h thng vỡ trm gc mi phỏt tớn hiu b sung ngay lp tc cho trm di ng. iu

ny cú th gõy nờn trm di ng khụng bt c ton b cụng sut m trm gc ó

phỏt do b gii hn ca mỏy thu RAKE. Vỡ vy, li chuyn giao mm ng

xung ph thuc vo li phõn tp macro v mt mỏt hiu nng do to ra nhiu.

(4) Tỏch súng nhiu ngi dựng

Cỏc mỏy thu CDMA hin ti u da trờn nguyờn lý mỏy thu RAKE, m coi

tớn hiu ca cỏc ngi dựng khỏc nh l nhiu. Tuy nhiờn, trong mỏy thu ti u, tt

c tớn hiu c tỏch súng kt hp hoc nhiu t cỏc tớn hiu khỏc b loi b bng

cỏch tr chỳng khi tớn hiu mong mun. iu ny cú th thc hin c do tớnh

cht tng quan gia cỏc tớn hiu ó bit (tc l nhiu c coi l ó bit ch khụng

phi l tớn hiu ngu nhiờn).

Dung nng ca h thng DS-CDMA s dng mỏy thu RAKE b gii hn bi

nhiu. Trong thc t, iu ny cú ngha l khi mt ngi dựng mi, hay ngi dựng

gõy nhiu, i vo mng, cht lng dch v ca ngi dựng khỏc s b gim xung

di mc cho phộp. Mng cú kh nng khỏng nhiu cng tt thỡ s ngi dựng

c phc v cng nhiu. Nhiu a truy nhp cú th gõy nhiu trm gc hoc trm



58



di ng l tng ca nhiu ngoi ụ (intra-cell interference) v nhiu gia cỏc ụ (intercell interference).

Tỏch súng nhiu ngi dựng (Multiuser detection - MUD), cng c gi l

tỏch súng kt hp v loi b nhiu (IC), mang li cụng c gim nhiu a truy nhp,

v tt nhiờn tng dung nng h thng. Lỳc u, MUD ch c dựng loi b i vi

nhiu ngoi ụ, ngha l trong h thng thc t dung nng s b gii hn bi hiu sut

ca thut toỏn v nhiu gia cỏc ụ. ci thin dung nng, MUD gim c bn hin

tng gn/xa cho h DS-CDMA. Mt trm di ng gn trm gc cú th b khúa

tũan b lu lng ụ bng cỏch phỏt hin thy cụng sut phỏt quỏ cao. Nu ngi

dựng ny c phỏt hin u tiờn v b loi khi tớn hiu thu thỡ nhng ngi dựng

khỏc s khụng b nhiu do tớn hiu ny gõy ra.

Bi vỡ tỏch súng nhiu ngi dựng ti u rt phc tp v trong thc t khụng

th thc hin c vi bt k s lng ngi dựng no, nờn nhiu mỏy thu nhiu

ngi dựng gn ti u v loi b nhiu c phỏt trin [19].



59



Chng 4



TCH SểNG NHIU NGI DNG

Tỏch súng nhiu ngi dựng (Multiuser Detection - MUD) l phng thc

y ha hn mang li hiu qu s dng ph tn s v vt qua gii hn ca b tỏch

súng thụng thng.

Li ớch tim nng ca tỏch súng MUD trong h thng t bo l tng ỏng k

dung nng. Tuy nhiờn tỏch súng MUD cú hai hn ch chớnh: (1) nhiu gia cỏc ụ

(inter-cell interference) v (2) s phc tp ca mỏy thu nhiu ngi dựng ng

xung. i vi hn ch th nht, trong h thng khụng dõy t bo, ng lờn v

ng xung s dng hai bng tn s khỏc nhau. Tuy nhiờn, do k hoch tn s, cp

bng tn ny cng c s dng cho ụ bờn cnh, kt qu l nhiu gia cỏc ụ c

cng vo nhiu trong ụ (nhiu ngoi ụ - intra-cell interference). Dung nng gim

ỏng k nu nhiu ny khụng b gim i. i vi hn ch th hai, tuyn truyn

dn ng xung, mc tiờu ch yu l gim chi phớ, kớch thc v trng lng ca

mỏy thu. Hn na, mỏy thu nhiu ngi dựng di ng phi cú s cõn i gia

phc tp trong tớnh toỏn v hiu nng mt cỏch hp lý m bo trin khai c

trong thc t.

Tỏch súng MUD c phõn loi nh trờn hỡnh 4.1.

MUD cú th phõn thnh 3 loi: tỏch súng kt hp (Joint detection - JD), lc

loi b nhiu (Interference cancellation (IC) scheme) v lc t hp

(combined scheme). Loi u tiờn thng l mt tp hp (dn) cỏc b tỏch súng

thụng thng nm phớa sau b lc thc hin chuyn i tuyn tớnh v khụng

tuyn tớnh. So vi b tỏch súng thụng thng, c ch tỏch súng kt hp ũi hi tớnh

toỏn rt phc tp do phi tớnh cỏc ma trn phc v nghch o. c im chớnh ca

lc IC l s to li a thc sinh v tr nhiu da trờn cỏc tớnh toỏn d liu. Loi

th ba c xột n nh l mt nhúm cỏc b tỏch súng nhiu ngi dựng c t

hp t k thut tỏch súng ca hai loi tỏch súng trờn.



60