LỜI MỞ ĐẦU

I. Lời nói đầu

“Học phải đi đôi với hành”- đó là một chân lý mà tất cả chúng ta đều biết. Chỉ có thực hành mới giúp chúng ta hiểu sâu hơn, nắm vững hơn về lý thuyết. Thực hành giúp chúng ta kiểm nghiệm lại lý thuyết. Đồng thời, trong khi thực hành sẽ có những vấn đề nảy sinh mà khi học lý thuyết không thể biết được. Nghiên cứu và giải quyết được những vấn đề đó sẽ đưa chúng ta đến một tầm hiểu biết mới, lĩnh hội được kiến thức mới và tích luỹ được những kinh nghiệm mới cho bản thân.

Trong quá trình học tập người thực hiện đã tích lũy được những kiến thức lý thuyết bổ ích. Nhưng chỉ lý thuyết thôi là chưa đủ, chưa đạt mục đích đào tạo mà còn phải trang bị thêm những kỹ năng, kỹ xảo có được tay nghề vững vàng làm hành trang vững chắc giúp người thực hiện tự tin bước vào cuộc sống. Đồ án tốt nghiệp là cơ hội để sinh viên tự trao dồi lý thuyết, rèn luyện tay nghề, tích lũy được những kinh nghiệm cần thiết.

Đề tài được nguyên cứu trong thời gian ngắn với kiến thức còn hạn chế, do đó trong qua trình thực hiện còn nhiều thiếu sót. Sinh viên thực hiện đề tài rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, bổ sung của quý thầy cô cùng các bạn sinh viên trong trường để đề tài được hoàn chỉnh hơn

II. Lý do chọn đề tài

Trong những hệ thống thông tin di động tương lai, việc truyền một dữ liệu tốc độ cao dưới môi trường có fading chọn lọc tần số được yêu cầu khắc khe, đặc biệt là đường lên (down link). Gần đây, kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số (OFDM) hứa hẹn sẽ là kỹ thuật chính trong việc thực hiện yêu cầu về truyền dữ liệu dung lượng tốc độ cao và cho hiệu quả về phổ trong hệ thống thông tin không dây (wireless).

Sự kết hợp giữa kỹ thuật đa sóng mang (multicarrier-MC) và hệ thống đa truy cập phân chia theo mã (CDMA) được gọi là MC-CDMA. Kỹ thuật MC-CDMA có thể truyền trong kênh Rayleigh fading và AWGN. Trong MC-CDMA, nguồn dữ liệu tốc độ cao được chuyển thành luồng dữ liệu tốc đô thấp với phổ rộng hơn bằng cách sử dụng bằng cách dùng chuỗi trực giao Hadamard – Walsh và mã ngẫu nhiên

Một hệ thống mới đa truy cập phân chia theo mã, đa mã, đa sóng mang (MC-MC-CDMA) được đề xuất và phân tích trong một kênh fading lựa chọn tấn số. Bằng cách cho phép mỗi người sử dụng truyền một chuỗi mã theo mảng, hệ thống MC-MC CDMA được đề xuất để có thể hỗ trợ những tốc độ dữ liệu khác nhau, theo yêu cầu của những chuẩn thế hệ kế tiếp, và đạt được độ lợi trải phổ trong cả miền thời gian và miền tần số, tốc độ lỗi bit (BER) của hệ thống được phân tích trong kênh fading chọn lọc tần số, với nhiễu Gauss và can nhiễu đa truy cập. Để đánh giá hiệu quả của hệ thống MC-MC-CDMA có tốt hơn hệ thống đơn mã đa sóng mang (MC-CDMA) và đơn sóng mang đa mã (CDMA) trong một băng thông cố định thì cần phải tìm hiểu.

Vì vậy, nhóm sinh viên tiến hành nghiên cứu đề tài “HỆ THỐNG MULTICODE MULTICARRIER CDMA”

III. Mục tiêu của đề tài

Đồ án này trình bày về công nghệ CDMA, kỹ thuật OFDM và cách ứng dụng kỹ thuật OFDM vào trong CDMA, việc kết hợp OFDM (đa sóng mang MC)+ CDMA tạo thành MC-CDMA giúp đáp ứng được các dịch vụ về video, data, image giúp làm tăng hiệu để tăng tốc độ , đáp ứng nhiều loại dịch vụ và đáp ứng yêu cầu của nhiều người dùng. Ngoài ra còn ứng dụng multi code vào hệ thống MC-CDMA nhằm tăng thêm dung lượng của người dùng để truyền trong các kênh fading đa đường được hiệu quả hơn.

[FONT="]IV. Đối tượng cần tìm hiểu

[FONT="]- Lý thuyết về kỹ thuật CDMA, OFDM, MC – CDMA, Multicode MC-CDMA[FONT="], kênh truyền, các loại nhiễu, các phương pháp tách sóng.

[FONT="]- Chương trình mô phỏng MATLAB.

V. Giới hạn đề tài

- Việc tìm hiểu hệ thống MC-CDMA cũng chỉ dừng lại ở lý thuyết, không có số liệu thực tế và hệ thống thông tin di động trong nước cũng chỉ mới bắt đầu triển khai hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) nên việc nghiên cứu giữa lý thuyết và thực tiễn còn một khoảng cách khá xa.

- Mô phỏng hệ thống MC-CDMA, MC-MC-CDMA, nhận xét và đánh giá hệ thống thông qua các đường đồ thị BER. Mô phỏng hệ thống Multicode multicarier CDMA.

VI. Bố cục đồ án

Chương 1: Trình bày sơ lược về sự phát triển của các hệ thống thông tin di động, bên cạnh đó chương này cũng cung cấp các kiến thức cơ bản về kênh truyền vô tuyến.

Chương 2: Trình bày về hệ thống CDMA cũng như một số giải pháp hạn chế sự tác động của nhiễu đa truy cập thông qua kỹ thuật dò tìm đa user trong hệ thống DS-CDMA

Chương 3: Trình bày đặc điểm của hệ thống OFDM, qua đó cho thấy OFDM có khả năng truyền dữ liệu tốc độ cao qua kênh truyền fading, có tính chọn lọc tần số và sử dụng băng thông hiệu quả.

Chương 4: Tìm hiểu hệ thống MC-CDMA, trong chương này sẽ lý giải vì sao các hệ thống đa sóng mang có thể hạn chế sự tác động của fading đa đường. Đối với các hệ thống có nhiều người dùng thì nhiễu đa truy nhập là không thể tránh khỏi vì vậy bên cạnh các kỹ thuật dò tìm đơn user thì các kỹ thuật dò tìm đa user cho các hệ thống đa sóng mang cũng được đề cập trong chương này.

Chương 5:Tìm hiểu về hệ thỗng Multicode MC-CDMA, trình bày về các hệ thống Multicode, hai kỹ thuật Multicode được vận dụng vào DSCDMA cũng được vận dụng vào MC-CDMA tạo cho các hệ thống này khả năng cung cấp nhiều tốc độ khác nhau. Bên cạnh đó để nâng cao chất lượng cho các hệ thống này ngoài các kỹ thuật dò tìm đơn user thì các kỹ thuật dò tìm đa user cũng được xem xét.

Chương 6: Là sự mô phỏng, nhận xét và đánh giá các hệ thống thông qua các

đường đồ thị BER. Chương trình mô phỏng được thực hiện bằng ngôn ngữ MATLAB 7.2 (R2006a).

Chương 7: Kết luận và hướng phát triển của đề tài.

MỤC LỤC

Trang

PHẦN A GIỚI THIỆU ii

LỜI CẢM ƠN ii

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀIiii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iv

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN v

LỜI MỞ ĐẦU vi

MỤC LỤC ix

DANH MỤC HÌNH VẼ xiii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xvii

PHẦN B NỘI DUNG 1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 2

1.1 Khái quát về hệ thống di động tế bào. 2

1.2 Sự phát triển của hệ thống thông tin di động. 3

1.3 Kênh truyền vô tuyến. 6

1.3.1 Các hiện tượng ảnh hưởng đến chất lượng kênh truyền. 6

1.3.2 Các dạng kênh truyền:7

1.3.2.1 Kênh truyền chọn lọc tần số và kênh truyền Fading phẳng. 7

1.3.2.2 Kênh truyền chọn lọc thời gian và kênh truyền không chọn lọc thời gian (Time Selective Channel và Time Nonselective Channel). 9

1.3.3. Hiện tượng fading. 9

1.3.3.1 Fading phẳng (Flat Fading). 10

1.3.3.2 Fading chọn lọc tần số (Frequency-selective fading). 11

1.4 Các kỹ thuật đa truy nhập (Multiple Access Techniques). 13

1.4.1 Giới thiệu chung. 13

1.4.2 Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA). 13

1.4.3 Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA). 14

1.4.4 Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA). 15

Tổng kết chương. 16

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CDMA 17

2.1 Giới thiệu. 17

2.2 Kỹ thuật trải phổ. 17

2.2.1 Kỹ thuật trải phổ dãy trực tiếp (DS/SS). 19

2.2.2 Trải phổ nhảy tần (Frequency Hopping Spread Spectrum). 20

2.2.3 Trải phổ nhảy thời gian (Time Hopped Spread Spectrum):23

2.2.4 Các đặc tính của công nghệ CDMA 24

2.2.4.1 Sự đa dạng phân tập trong CDMA 24

2.2.4.2. Điều khiển công suất CDMA 24

2.2.4.3 Công suất phát thấp. 24

2.2.4.4 Chuyển giao (handoff) ở CDMA 25

2.2.4.5 Giá trị Eb/No thấp và chống lỗi26

Tổng kết chương. 27

CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG OFDM . 28

3.1 Giới thiệu. 28

3.2 Các nguyên lý cơ bản của OFDM.29

3.2.1 Khái niệm nối tiếp và song song:30

3.2.2 Giải thích sơ đồ khối của hệ thống OFDM . 31

3.3 Nguyên lý điều chế OFDM.32

3.3.1 Sự trực giao (Orthogonal). 33

3.4 Mô tả toán học của OFDM . 34

3.4.1 IFFT và FFT 34

3.4.2 Trực giao trong OFDM . 34

3.4.3 Tìm hiểu GI35

3.5 Các kỹ thuật điều chế trong OFDM . 37

3.5.1 Điều chế BPSK 38

3.5.2 Điều chế QPSK 39

3.5.3 Điều chế QAM . 39

3.5.4 Mã Gray. 40

Tổng kết chương. 43

CHƯƠNG 4 MULTICARRIER CDMA 45

4.1 MC–CDMA (Multicarrier CDMA). 46

4.1.1 Cấu trúc tín hiệu. 46

4.2 MC –DS –CDMA 48

4.3 Các chuỗi mã căn bản. 52

4.3.1 Chuỗi PN 52

4.3.1.1 M-sequences. 53

4.3.1.2 Chuỗi Gold. 54

4.4.1.3 Wash – Hadarmard. 55

4.3.1.4 Mã Kasami55

4.4 Các kỹ thuật dò tìm dữ liệu. 56

4.4.1 Kỹ thuật dò tìm dữ liệu đơn USER 57

4.4.1.1 Phương pháp kết hợp độ lợi bằng nhau EGC 57

4.4.1.2 Phương pháp kết hợp tỷ số cực đại (Maximal Ratio Combining). 57

4.4.1.3 Phương pháp kết hợp sai số trung bình bình phương tối thiểu. 58

4.4.2 Kỹ thuật dò tìm dữ liệu đa user (Multiuser Detection). 59

4.4.2.1. Dò tìm tối ưu MLSE 59

4.4.2.2. Cận tối ưu. 60

4.4.2.2.1. Tuyến tính. 60

4.4.2.2.2 Không tuyến tính. 61

4.5 Ưu và nhược điểm của hệ thống MC-CDMA 62

4.5.1 Ưu điểm 62

4.5.2 Nhược điểm 63

Tổng kết chương. 64

CHƯƠNG 5 HỆ THỐNG MC-MC-CDMA 66

5.1 Hệ thống Multi-Code CDMA 66

5.2 Kết hợp giải pháp multi-code với hệ thống MC-CDMA 68

Tổng kết chương. 73

CHƯƠNG 6 MỘT SỐ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 74

6.1 Mô phỏng sự tương quan giữa các loại mã trải rộng. 75

6.2 Mô phỏng hệ thống MC MC CDMA.78

6.2.1 Mô phỏng hệ thống MC CDMA.78

6.2.2 Mô phỏng hệ thống MTC MC CDMA 82

6.2.2.1 Hệ thống MC CDMA (Multicode CDMA).83

6.2.2.2 Hệ thống MTC MC CDMA 85

CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI89

PHẦN C PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

PHỤ LỤC I93

PHỤ LỤC II94

TÀI LIỆU THAM KHẢO 95