Vật lý - Báo cáo Chuyên đề vô tuyến niên khóa 2008 - 2010

Vật lý - Báo cáo Chuyên đề vô tuyến niên khóa 2008 - 2010

Những năm vừa qua, hệ thống thông tin di động Việt Nam đã sử dụng công nghệ GSM. Tuy nhiên, trong tương lai đã và đang phát triển lên hệ thống mới sử dụng công nghệ CDMA, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về số lượng cũng như chất lượng của dịch vụ trên hệ thống.

 Công nghệ CDMA dựa trên nguyên lý trải phổ đã đạt được hiệu quả sử dụng dải thông lớn hơn nhiều lần so với các công nghệ tương tự hoặc số khác, do đó số lượng thuê bao đa truy nhập lớn hơn rất nhiều. Nhờ việc dãn rộng phổ tín hiệu mà có thể chống lại được các tác động nhiễu và bảo mật tín hiệu. Các hệ thống sử dụng công nghệ CDMA đã đáp ứng được các nhu cầu về thông tin di động trong tương lai. Việc nắm bắt được công nghệ này là rất cần thiết. Trong công nghệ CDMA, kỹ thuật trải phổ đóng vai trò quan trọng nhất. Từ lý do đó, sau quá trình tìm hiểu nhóm chúng em đã lựa chọn đề tài: “Kỹ thuật trải phổ trong CDMA” để nghiên cứu.

 

doc 18 trang Người đăng ngohau89 Lượt xem 971Lượt tải 0 Download
Bạn đang xem tài liệu "Vật lý - Báo cáo Chuyên đề vô tuyến niên khóa 2008 - 2010", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Lời nói đầu
Những năm vừa qua, hệ thống thông tin di động Việt Nam đã sử dụng công nghệ GSM. Tuy nhiên, trong tương lai đã và đang phát triển lên hệ thống mới sử dụng công nghệ CDMA, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về số lượng cũng như chất lượng của dịch vụ trên hệ thống.
	Công nghệ CDMA dựa trên nguyên lý trải phổ đã đạt được hiệu quả sử dụng dải thông lớn hơn nhiều lần so với các công nghệ tương tự hoặc số khác, do đó số lượng thuê bao đa truy nhập lớn hơn rất nhiều. Nhờ việc dãn rộng phổ tín hiệu mà có thể chống lại được các tác động nhiễu và bảo mật tín hiệu. Các hệ thống sử dụng công nghệ CDMA đã đáp ứng được các nhu cầu về thông tin di động trong tương lai. Việc nắm bắt được công nghệ này là rất cần thiết. Trong công nghệ CDMA, kỹ thuật trải phổ đóng vai trò quan trọng nhất. Từ lý do đó, sau quá trình tìm hiểu nhóm chúng em đã lựa chọn đề tài: “Kỹ thuật trải phổ trong CDMA” để nghiên cứu.
Do thời gian tìm hiểu và trình độ còn hạn chế. Trong phạm vi báo cáo này, chúng em tập chung nghiên cứu 3 kỹ thuật trải phổ trong CDMA. Nội dung báo cáo gồm 3 phần chính:
Kỹ thuật trải phổ trực tiếp ( Vũ Hồng Sơn)
Kỹ thuật trải phổ nhảy thời gian ( Vũ Văn Hai)
Kỹ thuật trải phổ nhảy tần (Chu Út Thậm )
T/m nhóm sinh viên thực hiện
Trưởng nhóm
Vũ Hồng Sơn
KỸ THUẬT TRẢI PHỔ TRỰC TIẾP
1.1 Giới thiệu
	Ở cỏc hệ thống thụng tin thụng thường, độ rộng băng tần là vấn đề quan tõm chớnh và cỏc hệ thống này thường được thiết kế sao cho sử dụng càng ớt độ rộng băng tần càng tốt. Tuy nhiờn, ở hệ thống thụng tin trải phổ ( SS: Spread Spectrum), độ rộng băng tần của tớn hiệu được mở rộng gấp nhiều lần trước khi phỏt. Khi chỉ cú 1 người sử dụng trong băng tần trải phổ thỡ khụng cú hiệu quả sử dụng băng tần. Nhưng ở mụi trường nhiều người dựng, họ cú thể sử dụng chung một băng tần trải phổ và hệ thống khi đú đạt được hiệu quả sử dụng băng tần cao mà vẫn duy trỡ được cỏc ưu điểm của trải phổ như:
Chống nhiễu tốt
Chia sẻ cựng tần số với nhiều người sử dụng
Bảo mật tốt do cú chuỗi mó giả ngẫu nhiờn
Khú bị nghe trộm
Hạn chế và làm giảm hiệu ứng đa đường truyền
Tuy nhiờn trải phổ cũng cú những hạn chế như:
Khụng hiệu quả về băng thụng
Hoạt động phức tạp
Như vậy, một hệ thống thụng tin được coi là hệ thống trải phổ khi:
Tớn hiệu được phỏt cú độ rộng băng tần lớn hơn nhiều so với độ rộng băng tần tối thiểu cần thiết.
Trải phổ được thực hiện bằng một mó độc lập với số liệu.
1.2 Nguyờn lý trải phổ trực tiếp
Hỡnh 1: Nguyờn lý trải phổ
	Trong CDMA, kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-SS) được sử dụng. Mỗi một người sử dụng được cấp một mó riờng biệt. Mó được sử dụng thường là một chuỗi giả tạp õm (PN-Pseudo Noise ) hay giả ngẫu nhiờn, cú tốc độ rất lớn, lớn hơn tốc độ bớt dữ liệu, tức là phần tử của chuỗi cú độ rộng thời gian rất nhỏ, nhỏ hơn độ rộng của bit dữ liệu và được gọi là chip.
	Hệ thống DS-SS đạt được bằng cỏch nhõn trực tiếp tớn hiệu cần trải phổ với tớn hiệu giả ngẫu nhiờn. Tớn hiệu sau khi trải phổ sẽ điều chế súng mang theo BPSK hoặc QPSK trước khi truyền đi. Phớa thu sẽ dựng mó PN để giải trải phổ lấy ra tớn hiệu mong muốn. 
Hỡnh 2: tớn hiệu được trải phổ
Tớn hiệu được phỏt d(t) được trải phổ bằng tớn hiệu PN c(t) bằng cỏch nhõn hai tớn hiệu này lại với nhau. Tớn hiệu nhận được d(t).c(t) sau đú sẽ được điều chế cho súng mang trước khi truyền đi.
Hỡnh 3: Biểu diễn tớn hiệu trải phổ
- Фd(f) mật độ phổ cụng suất của tớn hiệu trước khi trải phổ
- Фdc(f) mật độ phổ cụng suất của tớn hiệu sau khi trải phổ
	Tớn hiệu phỏt của người thứ k là luồng số thụng tin của người sử dụng dk(t) cú tốc độ bớt Rb = 1/Tb.
dk(t) được xỏc định như sau: 
dk(t) là luồng bớt lưỡng cực với hia mức giỏ trị {+ 1,-1}.
	Luồng tớn hiệu dk(t) được trải phổ bằng cỏch nhõn với mó trải phổ (gọi là mó giả tạp õm PN ) c(t) , cú tốc độ Rc= 1/Tc lớn hơn nhiều lần so với Rb. Phần tử nhị phõn của chuỗi c(t) được gọi là một chip để phõn biệt nú với phần tử nhị phõn (bit) của bản tin.
	Mó trải phổ này làm cho băng tần tớn hiệu sau khi trải phổ sẽ lớn lờn rất nhiều khi truyền đi đồng thời cũng dựng để phõn biệt cỏc thuờ bao khi tận dụng đường truyền cho quỏ trỡnh đa truy nhập, mó trải phổ khụng phải là ngẫu nhiờn mà chỳng cú chu kỡ xỏc định và được biết trước đối với mỏy thu chủ định. Mó trải phổ là chuỗi chip nhận cỏc giỏ trị {+ 1,-1} gần như đồng xỏc suất và được biểu diễn như sau: 
Trong đú ci = ± 1,là chuỗi xung nhận giỏ trị +1 hoặc -1 và Tc là độ rộng của một chip và Tc = NTb (N số chip trong một bớt) , pTc là hàm xung vuụng được xỏc định như sau:
Sau trải phổ tớn hiệu cú tốc độ chip Rc đuợc đưa lờn điều chế súng mang bằng cỏch nhõn với tớn hiệu súng mang: 
Trước khi truyền đi như sau:
Trong đú Eb năng lưọng bớt, Tb là độ bit và fc là tần số súng mang. 
	Tại phớa thu, để cỏc mỏy thu cú thể phõn biệt được cỏc mó trải phổ, cỏc mó này phải là cỏc mó trực giao chu kỳ Tb thoả món điều kiện sau:
Và tớch của của hai mó trực giao bằng 1 nếu là tớch với chớnh nú và là một mó trực giao mới trong tập mó trực giao nếu là tớch của hai mó khỏc nhau:
Để đơn giản ta coi rằng mỏy thu được đồng bộ súng mang và mó trải phổ với mỏy phỏt, nghĩa là tần số, pha súng mang và mó trải phổ của mỏy thu giống như mỏy phỏt. Ngoài ra nếu bỏ qua tạp õm nhiệt của đường truyền và chỉ xột nhiễu của K-1 người sử dụng trong hệ thống, giả sử cụng suất tớn hiệu thu tại mỏy thu k của K người sử dụng bằng nhau và để đơn giản ta cũng bỏ qua trễ truyền súng, tớn hiệu thu sẽ như sau: 
Trong đú Ebr = Eb/Lp là năng lượng bit thu, Lp là suy hao đường truyền. Tớn hiệu thu được đưa lờn phần đầu của quỏ trỡnh giải điều chế để nhõn với súng mang: 
Sau đú được đưa lờn trải phổ,kết quả cho ta: 
Sau bộ tớch phõn thành phần cao tần sẽ bị loại bỏ,ta được:
do tớnh chất trực giao của cỏc mó trải phổ và dj = {+1,-1} ta được kết quả như sau: 
Mạch quyết định sẽ cho ra mức 0 nếu V(t) dương và 1 nếu V(t) õm kết quả ta được chuỗi bớt thu, ˆb(t) là ước tớnh của chuỗi phỏt.
Ở trong hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp cú hai cỏch trải phổ chớnh là:
+ trải phổ DS/SS_ BPSK (Trải phổ trực tiếp BPSK)
	+ trải phổ DS/SS_QPSK (Trải phổ trực tiếp QPSK)
2. KỸ THUẬT TRẢI PHỔ NHẢY THỜI GIAN – THSS
2.1 Giới thiệu kỹ thuật trải phổ nhảy thời gian - THSS
	THSS_Time Hopping Spread Spectrum: Đú là hệ thống mà bit cần truyền được chia thành cỏc khối k bit, mỗi khối được phỏt đi một cach ngẫu nhiờn trong cỏc cụm của cỏc khe thời gian. Khe thời gian được chọn để phỏt cho mỗi cụm được định nghĩa bằng chuỗi PN nú cú nhiệm vụ xỏc định mẫu nhảy khe thời gian
Hỡnh 2.1: Trải phổ nhảy thời gian ( THSS )
	Trong đú: J là số khe thời gian
 T = T/J
2.2 Nguyờn lý của hệ thống THSS
	Trong một hệ thống trải phổ nhảy thời gian số liệu được phỏt thành cỏc cụm. Mỗi cụm gồm k bit số liệu và thời gian chớnh xỏc để phỏt mỗi cụm được xỏc định bởi một chuỗi mó PN. Gỉa sử thang thời gian được chia thành cỏc khung, mỗi khung T giõy. Sau đú mỗi khung lại được chia tiếp thành J cỏc khe thời gian. Vỡ thế mỗi khe thời gian chiếm độ rộng T = T/J giõy. Biểu đồ thời gian được thể hiện như sau
Hỡnh 2.2: Biểu đồ thời gian cho một hệ thống THSS
	Trong thời gian mỗi khung một nhúm k bit dữ liệu được phỏt trong T giõy tức là một trong J khe thời gian. Cỏc khe thời gian sẽ được sử dụng để phỏt được xỏc định bởi chuỗi PN. Mỗi bit chỉ chiếm T= T/K giõy khi phỏt. Quan hệ giữa T , T, T được mụ tả trờn hỡnh() . Gỉa sử thời gian của một bit số liệu là T, để kịp truyền dẫn số liệu vào ta cần T= KT. Nếu cỏc bit số liệu vào là , i là số nguyờn ta cú thể biểu diễn tớn hiệu THSS như sau
 =bP (t-i T-aT- l T)
	Trong đú Plà xung chữ nhật đơn vị độ rộng là T giõy, a là số ngẫu nhiờn được xỏc định bởi j bit của chuỗi PN và J= 2 với i thể hiện khung thứ i, a thể hiện số khe thời gian, l là số thứ tự bit trong cụm
	Số liệu được truyền ở cỏc cụm k bit mỗi lần với mỗi bit được phỏt trong khoảng T=( T/J)/k giõy. Vỡ thế tốc độ bit trong cụm là 1/ T giõy để truyền băng tần gốc cú độ rộng băng tần là 1/T Hz.Cũn nếu truyền băng thụng thỡ dải thụng sẽ là 2/T Hz. Vỡ bản tin cú độ rộng là 1/T, độ rộng băng tần được mở rộng là ( 1/T)/(1/T) = ( k T)J/ T= j khi truyền dẫn băng gốc và 2j khi truyền dẫn băng thụng. Độ lợi xử lý là (2/T)/(2/T) =J khi truyền băng thụng.
KỸ THUẬT TRẢI PHỔ NHẢY TẦN – FHSS (Chu ỳt Thậm)
3.1 Nguyờn lý chung
	Hệ thống trải phổ nhảy tần – Frequency Hopping Spread Spectrum, được định nghĩa là nhảy hay chuyển đổi tần số súng mang ở một tập hợp cỏc tần số theo mẫu được xỏc định bởi chuổi giả tạp õm PN.
	Trong cỏc hệ thống thụng tin kiểu trải phổ nhảy tần – FH, mó trải phổ giả tạp õm khụng trực tiếp điều chế súng mang đó được điều chế, nhưng nú được sử dụng để điều khiển bộ tổng hợp tần số. Ở mỗi thời điểm nhảy tần, bộ tạo mó giả tạp õm đưa ra một đoạn k chip mó để điều khiển bộ tổng hợp tần số, theo điều khiển của đoạn k chip mó này, bộ tổng hợp tần số sẽ nhảy sang hoạt động ở tần số tương ứng thuộc tập 2k cỏc tần số. 
	Mỗi đoạn gồm k chớp mó được gọi là một từ tần số, bởi vậy sẽ cú 2k từ tần số. Do cỏc từ tần số xuất hiện ngẫu nhiờn nờn tần số dao động do bộ tổng hợp tần số tạo ra nhận một giỏ trị thuộc tập 2k tần số cũng mang tớnh ngẫu nhiờn. Phổ của tớn hiệu nhảy tần cú bề rộng như của súng mang đó được điều chế chỉ khỏc là nú bị dịch tần đi một khoảng bằng tần số dao động do bộ tổng hợp tần số tạo ra và nhỏ hơn rất nhiều so với độ rộng băng trải phổ. Tuy nhiờn, tớnh trung bỡnh trờn nhiều bước súng nhảy thỡ phổ tớn hiệu nhảy tần lại chiếm toàn bộ bề rộng băng trải phổ.
	Tốc độ nhảy tần cú thể nhanh hay chậm hơn tốc độ số liệu. Từ đú ta cú 2 loại hệ thống trải phổ nhảy tần, đú là hệ thống nhảy tần nhanh và hệ thống nhảy tần chậm.
Mỏy phỏt FHSS
	Sơ đồ khối mỏy phỏt FHSS được mụ tả như hỡnh vẽ:
	Tớn hiệu dữ liệu b(t) đưa vào được điều chế FSK thành tớn hiệu x(t). Trong khoảng thời gian mỗi bớt x(t) cú một trong hai tần số f’ và f’+∆f, tương ứng với bớt 0 và 1 của dữ liệu. Tớn hiệu này được trộn với tớn hiệu y(t) từ bộ tổng hợp tần số. Cứ mỗi Th giõy, tần số y(t) lại được thay đổi theo cỏc giỏ trị của k bit nhận được từ bộ tạo mó PN. Do cú 2 tổ hợp k bit nờn ta cú thể cú 2k cỏc tần số khỏc nhau được tạo ra bởi bộ tổng hợp tần số. Bộ trộn tạo ra tần số của tổng và hiệu, một trong hai tần số này được lọc ra ở bộ lọc băng thụng (BPF).
	Ta cú thể viết tớn hiệu đầu ra của bộ tổng hợp tần số trong đoạn nhảy 1 như sau:
	y(t) = 2A cos [ 2π (fg + il∆f)t + θ ] ; với Th<t<(l+1)Th
Trong đú:
	+ il Є {0, 2, 4, ... 2(2k – 1)} – là số nguyờn chẵn.
	+ fg: là một tần số khụng đổi
	+ θ: là giỏ trị pha.
Giỏ trị của il được xỏc định bởi k bit nhận được từ bộ tạo chuỗi giả tạp õm. Giả thiết rằng bộ lọc BPF lấy ra tần số tổng ở ở đầu ra của bộ trộn. Khi này ta cú thể viết tớn hiệu ở đầu ra bộ lọc BPF trong bước nhảy như sau:
	y(t) = 2A cos [ 2π (f0 + ilf + bl∆f)t + θ1] ; với l<t< (l+1)Th
Trong đú:
	+ b1 Є {0, 1} – là giỏ trị của số liệu ở l<t< (l+1)Th và f0 = f + fg
	Ta thấy rằng tần số phỏt sẽ bằng f0 + ilf khi b1 = 0 và bằng f0 + ilf + ∆f khi bl = 1. Vỡ thế cỏc tần số cú thể được phỏt sẽ là { f0, f0 + ∆f, f0 + 2∆f, ... f0 + (K-1)∆f}. Trong đú K = 2k+1, để cú thể cú tần số nhảy là K. Đặc biệt pha θ1 cú thể thay đổi từ bước nhảy này tới bước nhảy khỏc vỡ bộ tổng hợp tần số rất khú duy trỡ nú khụng đổi.
	Bộ phận nhõn tần ở hỡnh trờn là tựy chọn. Mục đớch của nú là trải rộng thờm băng tần của FHSS. Bộ nhõn băng tần được sử dụng để tạo ra tớn hiệu điều tần băng rộng từ tớn hiệu điều tần băng hẹp. Hệ số β của bộ nhõn tần cú mục đớch làm tăng tần số và pha của tớn hiệu đầu vào β lần.
	Xột về độ rộng băng tần, tần số của FH khụng thay đổi trong một đoạn nhảy. Trong toàn bộ khoảng thời gian, tớn hiệu phỏt nhảy ở tất cả K tần số, vỡ thế nú chiếm độ rộng băng tần là: 
	BFH = K.∆f
	Để tớnh toỏn độ lợi xử lý, ta đó biết rằng độ rộng băng tần kờnh cần thiết để truyền số liệu bằng 2/Tb , nờn Gp là tỷ số giữa độ rộng băng tần kờnh để truyền dữ liệu trải phổ và độ rộng băng tần cần thiết để truyền tớn hiệu băng tần gốc như sau:
	Gp = K.∆f / (2/Tb) = KTb / 2Th
	Trong đú ta giả thiết rằng phõn cỏch tần số bằng 1/Tb. Nếu ta sử dụng thờm bộ nhõn tần cú hệ số β thỡ phổ của tớn hiệu FH sẽ mở rộng β lần. Vỡ thế độ rộng băng tần tổng hợp của tớn hiệu FH này là β.K∆f (Hz) và khi đú độ lợi sẽ tớnh bằng:
	Gp = β.K.∆f / (2/Tb) = β.KTb / 2Th
Mỏy thu FHSS
Sơ đồ khối mỏy thu FHSS được mụ tả như hỡnh vẽ:
	Tớn hiệu của mỏy thu được lọc bởi bộ loc băng thụng BPF cú độ rộng băng thụng bằng độ rộng của băng tớn hiệu FHSS nghĩa là vào khoảng f0 -0,5∆f (Hz) đến f0 +(K - 0,5)∆f (Hz). Hỡnh 3 mụ tả cỏc hệ thống con thực hiện khụi phục định thời ký hiệu và đồng bộ chuỗi PN, ở đõy khụng cần khụi phục súng mang vỡ mỏy thu sử dụng giải điều chế khụng liờn kết và do tốc độ nhảy tần nhanh mỏy thu rất khú theo dừi được pha của súng mang khi pha này thay đổi ở mỗi bước nhảy. Bộ tạo chuỗi PN tại phớa phỏt tạo ra một chuỗi PN đồng bộ với chuỗi thu, đầu ra của bộ tổng hợp tần số sẽ là:
	g(t) = Acos [2π (fg + il ∆f)t + θ’] ; với lTh < t < (l+1)Th
	Bỏ qua tạp õm, đầu vào BPF sẽ là:
	g(t).s(t) = Acos [2π (fg + il∆f)t +θ’].Acos [2π (f0 + il∆f + bl∆f)t + θ]
Với: lTh < t < (l+1)Th
	g(t).s(t) = A/2 {cos [2π (fg + f0 + 2il∆f + bl ∆f)t + θ’ + θ ] + cos [2π (fg – f0 + bl ∆f)t + θ’ – θ ] }
	Thành phần tần số cao bị bộ lọc BPF loại bỏ và chỉ cũn lại thành phần tần số thấp. Ta ký hiệu f0 = fg + f’. Vậy đầu vào bộ giải điều chế FSK sẽ là:
	Đầu này chứa hoặc tần số f’ hoặc (f’ + f). Vỡ b khụng thay đổi trong thời gian Tb của một bit, nờn trong khoảng thời gian này tớn hiệu w(t) cú tần số khụng đổi. Như vậy trong khoảng thời gian Tb giõy bộ giải điều chế FSK tỏch ra tần số này và tạo ra đầu ra cơ số 2 là 0 hoặc là 1. Núi cỏch khỏc ta cú thể tỏch ra tần số chứa trong w(t) cho từng đoạn nhảy để nhận được Tb/Th cỏc giỏ trị cho từng bước nhảy. Từ cỏc giỏ trị này, sử dụng nguyờn tắc đa số ta cú thể quyết định bit dữ liệu là 0 hay là 1.
Hệ thống trải phổ nhảy tần nhanh
	Ở hệ thống FHSS nhanh, cú ớt nhất một lần nhảy tần số ứng với một bit dữ liệu. Với Tb là chu kỳ của tớn hiệu dữ liệu, Th là thời gian của một đoạn nhảy tần thỡ Tb≥Th. Trong khoảng thời gian Th giõy của mỗi lần nhảy tần, một trong số cỏc 2k tần số (f0, f0 + ∆f, f0 + 2∆f,  , f0 +(K – 1)∆f) được phỏt. Trong đú ∆f là khoảng cỏch giữa cỏc tần số lõn cận, thường được chọn băng 1/Th. Hỡnh 3.2.1 biểu diễn cho hệ thống FH với tốc độ nhảy tần bằng 3 lần tốc độ số liệu.
Nhảy tần nhanh với điều chế M-FSK
	Để hiểu cụ thể hơn ta đi tỡm hiểu hệ thống trải phổ nhảy tần nhanh với điều chế M-FSK. Dạng tổng quỏt của FSK cơ số 2 là FSK M trạng thỏi, trong đú M tần số được sử dụng để biểu thị Log2(M) bit số liệu. Với trải phổ FH, tần số phỏt nhảy trờn một lượng lớn cỏc tần số ( 2k.M tần số), trong đú k là số bit đư ra từ bộ tạo mó PN đến bộ tổng hợp tần số. Hỡnh 3.2.2 biểu thị cụ thể hệ thống trải phổ FH nhanh với điều chế FSK M trạng thỏi.
	Với giả thiết M = 4, nghĩa là ở mỗi thời điểm hai bit số liệu được xem xột và giả thiết là ba bước nhảy ở mỗi ký hiệu (mỗi ký hiệu bằng Log2(M) bit số liệu), ở đõy ta sử dụng Ts = Log2(M)Tb để biểu diễn thời gian của một ký hiệu, Th biểu diễn thời gian của một bước nhảy tần.
	Trục tần số được chia thành 2k nhúm 4 tần số, k bit của chuỗi PN sẽ xỏc định tần số trong nhúm nào sẽ được sử dụng. Vỡ thế 2 bit từ luồng số liệu và k bit từ chuỗi PN sẽ xỏc định chớnh xỏc tần số nào sẽ được phỏt trong đoạn nhảy tần. Do tần số được phỏt thay đổi cứ Th giõy một lần nờn để điều chế được trực giao khoảng cỏch tần số tối thiểu phải là 1/Th. Độ rộng băng tần tổng hợp khoảng 2k.M/Th(Hz).
Tốc độ nhảy tần cho cỏc hệ thống nhảy tần nhanh
	Một ưu điểm của hệ thống trải phổ nhảy tần – FH so với trải phổ trực tiếp – DS là tốc độ đồng hồ ở bộ tạo PN khụng cần cao như DS để đạt được cựng một độ rộng băng tần.
	Để hiểu rừ điều này ta so sỏnh tốc độ đồng hồ của 2 hệ thống này. Trong hệ thống DS/SS tốc độ đồng hồ ở bộ tạo chuỗi PN bằng tốc độ chip 1/Tc tức là độ rộng băng tần là 2/Tc. Ở hệ thống FH/SS nhanh ta cần k bit mới từ bộ tạo chuỗi PN cho mỗi bước nhảy tần. Vỡ thế bộ tạo chuỗi PN phải tạo ra k bit trong Th giõy, nghĩa là tốc độ đồng hồ là k/Th (Hz) và độ rộng băng tần đối với điều chế trực giao là (2k+1)∆f = (2k+1) / Th. Ta cú tỉ số độ rộng băng tần giữa 2 hệ thống như sau:
 => 
	Tỷ số này sẽ lớn hơn 1 với giỏ trị k thực tế. Do đú tốc độc đồng hồ ở hệ thống FHSS nhỏ hơn nhiều so với hệ thống DSSS.
Hệ thống trải phổ nhảy tần chậm
	Khi Tb/Th <1 ta được hệ thống nhảy tần chậm. Sơ đồ khối mỏy phỏt và thu tương tự như ở hệ thống nhảy tần nhanh. Hỡnh 3.3.1 mụ tả biểu đồ của một hệ thống nhảy tần chậm với Tb/Th = 1/2 nghĩa là một lần nhảy tần ở 2 bit, ở mỗi lần nhảy tần số liệu thay đổi giữa 0 và 1. Vỡ tần số phỏt cú thể thay đổi Th giõy một lần nờn để điều chế trực giao khoảng cỏch phải là ∆f = m/Tb. Trong đú m là số nguyờn khỏc 0. Nếu ta chọn ∆f = 1/Tb và nếu bộ tổng hợp tần số tạo ra 2k tần số, độ rộng băng tần sẽ là K.∆f = K/Tb (Hz). Trong đú K = 2k+1. Độ đợi xử lý là K/2. Khi sử dụng bộ nhõn tần với hệ số nhõn β ở mỏy phỏt, phõn cỏch tần số ở đầu ra cuối cựng trở thành β.∆f và G = β.K/2
Nhảy tần chậm với điều chế M – PSK
	Tỡm hiểu cụ thể hơn về hệ thống nhảy tần chậm ta xột vớ dụ với hệ thống nhảy tần chậm với điều chế M-FSK cú M = 4 và Ts = TbLog2M. Tức là trong thời gian một bước nhảy cú 3 ký hiệu dữ liệu. Độ rộng băng tần lớn nhất hệ thống đạt được là 2k.M/Ts (Hz).
	Tương tự như hệ thống trải phổ nhảy tần nhanh. Trục tần số được chia thành 2k nhúm 4 tần số, k bit của chuỗi PN sẽ xỏc định tần số trong nhúm nào sẽ được sử dụng. Vỡ thế 2 bit từ luồng số liệu và k bit từ chuỗi PN sẽ xỏc định chớnh xỏc tần số nào sẽ được phỏt trong đoạn nhảy tần.
 Hệ thống trải phổ nhảy tần cú nhiều ưu điểm vượt trội về tốc độ chuỗi PN cũng như tốc độ xung nhịp. Hệ thống FHSS cú thể hoạt động trờn dải tần số rộng (cỡ GHz) hơn nhiều so với cỏc hệ thống trải phổ dựng cỏc kỹ thuật khỏc, ngoài ra tớn hiệu FHSS cũng cú thể trải rộng hơn nhiều so với hệt hống DSSS với cựng tốc độ đồng hồ.
	Tuy nhiờn, hệ thống FHSS cựng cũn một số hạn chế nhất định đú là tớnh phức tạp của bộ tổng hợp tần số dẫn đến giỏ thành đắt. Mặc dự hạn chế được nhiễu giao thoa nhưng hệ thống FHSS lại dễ bị thu trộm hơn hệ thống DSSS.
	Việc phỏt triển cỏc hệ thống FHSS hiện nay đang được nghiờn cứu mạnh mẽ. Tương lai sẽ cú những hệ thống FHSS với tầm hoạt động trờn cỏc băng tần rộng hơn nữa. Kỹ thuật của cụng nghệ này sẽ ngày càng hoàn thiện, khắc phục những hạn chế hiện nay.
4. Kết luận
	Hiện nay phần lớn cỏc quan tõm về hệ thống SS là cỏc ứng dụng đa truy nhập mà ở đú nhiều người sử dụng cựng chia sẻ một độ rộng băng tần truyền dẫn. Trong hệ thống DSSS tất cả mọi người sử dụng cựng dựng chung một băng tần và phỏt tớn hiệu của họ đồng thời.Mỏy thu sử dụng tớn hiệu giả ngẫu nhiờn chớnh xỏc để lấy ra tớn hiệu mong muốn bằng cỏch giải trải phổ. Cỏc tớn hiệu khỏc xuất hiện ở dạng cỏc nhiễu phổ rộng cụng suất thấp tựa tạp õm. Ở cỏc hệ thống FHSS và THSS mỗi người sử dụng được ấn định một mó giả ngẫu nhiờn sao cho khụng cú cặp mỏy phỏt nào sử dụng cựng tấn số hay cựng khe thời gian, như vậy cỏc mỏy phỏt sẽ trỏnh được xung đột. Như vậy FH và TH là kiểu hệ thống trỏnh xung đột, trong khi đú DS là kiểu hệ thống lấy trung bỡnh.
Thuật ngữ viết tắt
AWGN 	Additive White Gaussian Noise	Tạp õm Gauss trắng cộng
BEP	Bit Errored Probanbility	Xỏc xuất lỗi bit
BER	Bit Errored rate	Tỷ số lỗi bớt
BPSK	binary Phase Shift keying Modulation	Điều chế khúa dịch pha	hai trạng thỏi
CDMA	Code Division Multiple Access	Đa truy nhập phõn chia	theo mó
DSSS	Direct Sequence Spreading Spectrum	Trải phổ chuỗi trực tiếp
QPSK	Quadrature Amplitude Modulation	Điều chế khúa dịch pha 	 cầu phương
SNR	Signal to Noise Ratio	Tỷ số tớn hiệu trờn tạp õm
PSD	Power Spectrum Density	Mật độ phổ cụng suất	
CNR Carrier to Noise Ratio Tỉ số súng mang trờn tạp
 õm
SS Spread Spectrum Trải phổ
SSMA Spread Spectrum Multiple Access Đa truy nhập trải phổ
TH Time Hopping Nhảy thời gian
FFH Fast Frequency Hopping Nhảy tần nhanh
FH Frequency Hopping Nhảy tần
FSH Slow Frequency Hopping Nhảy tần chậm

Tài liệu đính kèm:

  • docTRAI PHO TRUC TIEP.doc