Nhiễu đa truy nhập trong hệ thống CDMA và WCDMA

- Luận văn cao học ĐTVT 2010B 1 MỤC LỤC MỤC LỤC.
- Lịch sử nghiên cứu.
- Tóm tắt nội dung luận văn.
- Phương pháp nghiên cứu.
- 15 CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ CDMA và WCDMA.
- Kỹ thuật trải phổ.
- Đặc điểm của kỹ thuật trải phổ.
- Các kỹ thuật trải phổ cơ bản.
- Kỹ thuật trải phổ nhảy tần FHSS.
- Đa truy nhập theo mã CDMA.
- 24 Luận văn cao học ĐTVT 2010B 2 1.2.1.
- Đa truy nhập theo mã băng rộng WCDMA.
- Mã giả ngẫu nhiên.
- Áp dụng mã giả nhẫu nhiên trong hệ thống CDMA và WCDMA.
- Chức năng của các mã trải phổ.
- 51 CHƯƠNG III: NHIẾU ĐA TRUY NHẬP TRONG CDMA VÀ WCDMA.
- Nhiễu đa truy nhập.
- Khái niệm nhiễu đa truy nhập.
- 52 Luận văn cao học ĐTVT 2010B 3 2.3.2.
- Ảnh hưởng của nhiễu đa truy nhập.
- Các phương pháp giảm nhiễu MAI.
- Dãy trải phổ PN lồng ghép phi tuyến.
- 110 Luận văn cao học ĐTVT 2010B 4 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được đề cập trong luận văn “Nhiễu đa truy nhập trong hệ thống CDMA và WCDMA” được viết dựa trên kết quả nghiên cứu theo đề cương của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn của TS.
- Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn của mình.
- Hà Nội, ngày tháng 03 năm 2012 Học viên Ngô Văn Thành Luận văn cao học ĐTVT 2010B 5 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Thuật Ngữ Ý Nghĩa 3G Third Generation Cellular Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba BER Bit Eror Ratio Tỷ số bit lỗi BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân.
- BTS Base Tranceiver Station Trạm vô tuyến thu phát gốc CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã CLT Central Limit Theorem Định lý giới hạn trung tâm DS-CDMA Direct Sequence Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã dãy trực tiếp DSSS Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ trực tiếp ELS Equivalent Linear Span Khoảng tuyến tính tương đương FDD Fequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo tần số FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum Trải phổ nhảy tần Luận văn cao học ĐTVT 2010B 6 FPGA Field Programmable Gate Array Mảng cổng lập trình được dạng trường IGA Ipmproved Gaussian Approximation Gần đúng hóa Gauss cải tiến ISI Inter Symbol Interference Nhiễu xuyên ký tự LCZ Low correlation zone Vùng tương quan chéo thấp LFSR Linear Feedback Shift Register Thanh ghi dịch hồi tiếp tuyến tính MAI Multiple Access Interferenc Nhiễu đa truy nhập MLE Maximum-Likelihood Estimation Ước lượng gần đúng tối đa MMSE Minimun Mean Square Error Phương sai tối thiểu MS Mobile Station Trạm di động PIC Parallel Interference Cancellation Bộ triệt nhiễu song song PLL Phase locked loop Vòng khóa pha PN Pseudo Noise Mã giả ngẫu nhiên PSC Primary Scrambling Code Mã trộn sơ cấp OVSF Orthogonal Variable Spreading Factor Mã trực giao có hệ số trải phổ biến đổi SC Scrambling Code Mã trộn SGA Standard Gaussian Approximation Gần đúng hóa Gauss tiêu chuẩn Luận văn cao học ĐTVT 2010B 7 SIC Successive Interference Cancellation Bộ triệt nhiễu nối tiếp SIGA Simplified Improved Gaussian Approximation Gần đúng hóa Gauss cải tiến dơn giản SNR Signal Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu SSC Secondary Scrambling Code Mã trộn thứ cấp TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian TDMA Time Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo thời gian THSS Time Hopping Spread Spectrum Trải phổ nhảy thời gian UE User Equipment Thiết bị người sử dụng WCDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã băng rộng Luận văn cao học ĐTVT 2010B 8 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Đa thức nguyên thủy với các bậc khác nhau.
- 105 Luận văn cao học ĐTVT 2010B 9 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Hệ thống thông tin trải phổ.
- 16 Hình 1.2 Sơ đồ khối điều chế và khối giải điều chế DSSS.
- 18 Hình 1.3 Sơ đồ trải phổ DSSS.
- 19 Hình 1.4 Quá trình giải trải phổ và lọc tín hiệu của người sử dụng k từ k tín hiệu.
- 20 Hình 1.5 Phổ của tín hiệu FHSS.
- 21 Hình 1.7 Truyền tín hiệu theo kỹ thuật trải phổ theo thời gian.
- 22 Hình 1.6 Sơ đồ khối tạo và khối thu tín hiệu FHSS.
- 22 Hình 1.8 Sơ đồ khối tạo và khối thu tín hiệu TH – SS.
- 23 Hình 1.9 Các công nghệ đa truy nhập.
- 24 Hình 1.10 Nguyên lý của đa truy nhập trải phổ.
- 25 Hình 1.11 Nguyên lý CDMA/FDD.
- 26 Hình 1.12 Sự khác nhau giữa FDD và TDD.
- 27 Hình 1.13 TDD-CDMA.
- 27 Hình 1.14 Phân bố tần số FDD và TDD.
- 29 Hình 2.1 Hàm tự tương quan cho chuỗi m (a) và chuỗi PN (b.
- 36 Hình 2.2 Mạch thanh ghi dịch để tạo chuỗi PN.
- 37 Hình 2.3 Bộ tạo mã với đa thức g(x.
- 39 Hình 2.4 Mạch thanh ghi tốc độ cao g(x.
- 39 Hình 2.5 Bộ tạo mã Gold với 2 đa thức sinh g1(x) =x +x + 1 và g2(x.
- 43 Hình 2.6 Quá trình trải phổ trong WCDMA.
- 46 Hình 2.7 Cây mã OVSF được dùng trong hệ thống.
- 47 Hình 2.8 Cấu trúc cụm và nhóm mã trộn đường xuống.
- 49 Hình 2.9 Tín hiệu sau khi được mã định kênh và mã trộn.
- 49 Luận văn cao học ĐTVT 2010B 10 Hình 3.1 Sơ đồ khối phát và thu trong hệ thống trải phổ.
- 53 Hình 3.2 Mô hình đơn giản của một hệ thống DSSS gồm K người sử dụng chung một băng tần với cùng một sóng mang fc và điều chế BPSK.
- 55 Hình 3.3 Hàm tự tương quan của dãy PN.
- 62 Hình 3.4 Kỹ thuật tách sóng đa truy cập.
- 66 Hình 3.5 Phương pháp khử tương quan.
- 68 Hình 3.6 BER của máy thu khử tương quan theo số user.
- 69 Hình 3.7 Phương pháp tách sóng phương sai nhỏ nhất.
- 70 Hình 3.8 BER của máy thu LMMSE theo số user.
- 71 Hình 3.9 Máy thu tách sóng đa truy cập dùng mạng neuron.
- 73 Hình 3.10 Cấu trúc một Neuron.
- 73 Hình 3.11 Hàm truyền Purelin và Tan-Sigmoid.
- 74 Hình 3.12 Một lớp mạng Neuron.
- 74 Hình 3.13 Hàm tự tương quan của dãy phi tuyến.
- 83 Hình 4.1 Phổ của dãy PN tuyến tính với đa thức sinh bậc 12.
- 87 Hình 4.2 Phổ của dãy PN tuyến tính với đa thức sinh bậc 15.
- 88 Hình 4.3 Hàm tự tương quan của dãy PN tuyến tính đa thức sinh bậc 12.
- 89 Hình 4.4 Tương quan chéo của 2 dãy PN tuyến tính đa thức sinh bậc 12.
- 90 Hình 4.5 Phổ của dãy PN lồng ghép phi tuyến với đa thức sinh có bậc 12.
- 99 Hình 4.6 Hàm tự tương quan của dãy PN lồng ghép phi tuyến với đa thức sinh có bậc 12.
- 100 Hình 4.7 Hàm tương quan chéo của 2 dãy PN lồng ghép phi tuyến với đa thức sinh có bậc 12.
- 101 Luận văn cao học ĐTVT 2010B 11 LỜI NÓI ĐẦU Đa truy nhập là nền tảng của các hệ thống thông tin vô tuyến nói chung và thông tin di động nói riêng.
- Các hệ thống đa truy nhập vô tuyến phân chia theo mã với nhiều ưu việt so với các công nghệ khác nên ngày càng trở thành công nghệ đa truy nhập chính.
- Hiện nay phiên bản mới IS-2000 và WCDMA đã được đưa ra cho hệ thống thông tin di động thứ ba.
- Các hệ thống CDMA có rất nhiều ưu điểm nổi trội đặc biệt là bảo mật thông tin nhưng cũng có những hạn chế nhất định.
- Một trong các hạn chế chính hiện nay là hiệu năng của chúng phụ thuộc vào nhiễu của các người sử dụng cùng tần số, được gọi là nhiễu đa truy nhập (MAI - Multi Access Interference).
- Và hoạt động của hệ thống CDMA sẽ phụ thuộc nhiều vào số lượng người sử dụng thực tế, dẫn đến dung lượng của hệ thống sẽ bị hạn chế.
- Vì vậy em chọn đề tài: “Nhiễu đa truy nhập trong hệ thống CDMA và WCDMA”.
- Trong vấn đề này, em đi sâu phân tích nguyên nhân, ảnh hưởng của nhiễu đa truy nhập lên chất lượng của hệ thống và nghiên cứu các phương pháp nhằm giảm thiểu tối đa các ảnh hưởng của nhiễu MAI đang được áp dụng.
- Lê Chí Quỳnh đã giúp em hoàn thành luận văn này.
- Em cũng xin gửi lời Luận văn cao học ĐTVT 2010B 12 cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
- Tuy đã có nhiều cố gắng nhưng luận văn cũng không thể tránh khỏi những thiếu sót, do kiến thức và kinh nghiệm thực tế của em còn nhiều hạn chế.
- Hà Nội, tháng 02 năm 2012 Sinh viên Ngô Văn Thành Luận văn cao học ĐTVT 2010B 13 PHẦN MỞ ĐẦU ĐỀ TÀI: “Nhiễu đa truy nhập trong hệ thống CDMA và WCDMA”.
- Lý do chọn đề tài Hiện nay, hệ thống thông tin di động đang ngày càng phát triển và trở thành phương thức trao đổi thông tin quan trọng ở thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng .
- Mỗi thuê bao được gán một mã giả ngẫu nhiên PN trực giao với mã PN của các thuê bao khác để loại bỏ giao thoa đa truy nhập.
- Vì vậy, trong kỹ thuật CDMA nói chung và 3G nói riêng, nhiễu MAI là vấn đề quan trọng được nghiên cứu nhằm đưa ra các biện pháp kỹ thuật để nâng cao chất lượng tín hiệu và dung lượng hệ thống.
- Lịch sử nghiên cứu Tháng 05/2011: Nghiên cứu tổng quan về công nghệ CDMA và 3G WCDMA Tháng 7/2011: Nghiên cứu nguyên nhân và ảnh hưởng của nhiễu MAI lên hệ thống CDMA và WCDMA.
- Luận văn cao học ĐTVT 2010B 14 Tháng 10/2011: Nghiên cứu các phương pháp giảm ảnh hưởng của nhiễu MAI lên hệ thống CDMA và WCDMA Tháng 12/2011: Nghiên cứu phương pháp thiết kế, đánh giá mã PN lồng ghép phi tuyến và viết code Matlab.
- Tháng 02/2012: Hoàn thiện nội dung luận văn và viết luận văn.
- Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Luận văn nghiên cứu về nhiễu đa truy nhập MAI trong hệ thống CDMA và WCDMA: bao gồm phân tích nguyên nhân, ảnh hưởng và các giải pháp kỹ thuật khắc phục nhiễu MAI.
- Tóm tắt nội dung luận văn Chương I: Công nghệ CDMA và WCDMA Trình bày về các phương pháp trải phổ và công nghệ đa truy nhập theo mã CDMA, WCDMA.
- phương pháp thiết kế và ứng dụng của mã giả ngẫu nhiên trong CDMA và WCDMA.
- Chương III: Nhiễu đa truy nhập trong CDMA và WCDMA Trình bày nguyên nhân, ảnh hưởng và các giải pháp kỹ thuật đang được áp dụng cũng như các phương pháp mới đang được nghiên cứu để giảm ảnh hưởng của nhiễu đa truy nhập lên chất lượng hệ thống sử dụng công nghệ CDMA và WCDMA.
- Chương IV: Mô phỏng Thực hiện mô phỏng bằng phần mềm Matlab kỹ thuật để giảm nhiễu MAI: Tạo mã trải phổ PN phi tuyến bằng phương pháp lồng ghép.
- Luận văn cao học ĐTVT 2010B 15 5.
- Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết: Tổng quan kỹ thuật trải phổ, công nghệ CDMA và WCDMA, phân tích nguyên nhân và ảnh hưởng của nhiễu MAI lên hệ thống CDMA, WCDMA.
- Nghiên cứu thực nghiệm: Các phương pháp giảm nhiễu MAI được sử dụng trong thực tế.
- Luận văn cao học ĐTVT 2010B 16 CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ CDMA và WCDMA 1.1.
- Kỹ thuật trải phổ 1.1.1.
- Giới thiệu Ý tưởng ban đầu của kỹ thuật trải phổ là làm cho tín hiệu được phát giống như tạp âm đối với các máy thu không mong muốn.
- Quá trình này được gọi là quá trình trải phổ.
- Hình 1.1 Hệ thống thông tin trải phổ

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt