Luận văn Các phương pháp tách sóng trong CDMA

PHẦN A GIỚI THIỆU Đồ án tốt nghiệp Trang ii LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Việt Hùng, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn và đƣa ra một phƣơng pháp làm việc khoa học để đồ án tốt nghiệp hoàn thành đúng thời hạn.Đồng thời em cũng xin cảm ơn các Thầy Cô trong Khoa Điện –Điện Tử trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã truyền đạt những kiến thức quý báu trong quá trình học tập tại trƣờng. Để quyển luận văn này hoàn thành còn có sự hỗ trợ và đóng góp không nhỏ từ phía gia đình và tất cả bè bạn cả về phƣơng diện vật chất lẫn tinh thần. Em vô cùng trân trọng và biết ơn với những sự đóng góp đó! Dù đã rất cố gắng nhƣng không thể tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình thực hiện.Em rất mong nhận đƣợc những lời nhận xét cũng nhƣ là các ý kiến đóng góp từ quý Thầy cô và các bạn. Con xin cảm ơn Cha, Mẹ đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ con hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin cảm ơn tất cả bạn bè đã góp ý cho luận văn này hoàn chỉnh hơn. TP.HCM, tháng 12 năm 2010 Ngƣời thực hiện Khổng Văn Lực Đồ án tốt nghiệp Trang iii  QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI Họ và tên sinh viên: KHỔNG VĂN LỰC MSSV: 06117043 ------------------------------ MSSV: Ngành: Công Nghệ Điện Tử Viễn Thông Tên đề tài: CÁC PHƢƠNG PHÁP TÁCH SÓNG TRONG CDMA 1) Cơ sở ban đầu: Một số tài liệu có liên quan ................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 2) Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: + Tìm hiểu tổng quan về lịch sử phát triển của thông tin di động. + Tìm hiểu công nghệ cdma. + Tìm hiêu các kỹ thuật trải phổ. + Tìm hiểu các phƣơng pháp tách sóng 3) Các bản vẽ: ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 4) Giáo viên hƣớng dẫn: THS.NGUYỄN VIỆT HÙNG 5) Ngày giao nhiệm vụ: 6) Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 10/1/2011 Giáo viên hƣớng dẫn CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH Ngày ... tháng....năm 20… Chủ nhiệm bộ môn Đồ án tốt nghiệp Trang iv NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. TP.HCM, ngày…..tháng….năm 2010 Giáo viên hƣớng dẫn Nguyễn Việt Hùng Đồ án tốt nghiệp Trang v Đồ án tốt nghiệp Trang vi NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. TP.HCM, ngày…..tháng….năm 2010 Giáo viên phản biện Đồ án tốt nghiệp Trang vii LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của các ngành công nghệ nhƣ điện tử, tin học, công nghệ viễn thông trong những năm vừa qua phát triển mạnh mẽ cung cấp ngày càng nhiều các loại hình dịch vụ mới đa dạng, an toàn, chất lƣợng cao đáp ứng ngày càng tốt các yêu cầu của khách hàng. Thế kỷ 21 sẽ chứng tỏ sự bùng nổ thông tin trong đó tin tức di động đóng vai trò quan trọng.Nhu cầu thông tin ngày càng tăng cả về số lựong, chất lƣợng và các loại dịch vụ, điều này đã thúc đẩy thế giới tìm kiếm một phƣơng thức thông tin mới.Và công nghệ CDMA trở thành mục tiêu hƣớng tới của lĩnh vực thông tin di động trên thế giới. Hiện nay mạng thông tin di động Việt Nam đang sử dụng công nghệ GSM, tuy nhiên trong tƣơng lai mạng thông tin này sẽ không đáp ứng đƣợc các nhu cầu về thông tin di động, do đó việc nghiên cứu và triển khai mạng thông tin di động CDMA là một điều tất yếu. Nội dung của luận văn gồm 5 phần: Chƣơng 1: Tổng quan về lịch sử thông tin di động. Chƣơng 2: Tìm hiểu các kỹ thuật trải phổ trong CDMA. Chƣơng 3: Tìm hiểu các loại nhiễu trong CDMA. Chƣơng 4: Tìm hiểu các phƣơng pháp tách sóng trong CDMA. Chƣơng 5: Mô phỏng & hƣớng phát triển. Trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp, mặc dù em đã cố gắng rất nhiều nhƣng do trình độ có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót, em rất mong nhận đƣợc sự phê bình, hƣớng dẫn và sự giúp đỡ của thầy cô và bạn bè. Em xin chân thành sự cảm ơn giúp đỡ tận tình Nguyễn Việt Hùng và các thầy cô Bộ môn điện tử viễn thông đã giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Đồ án tốt nghiệp Trang viii MỤC LỤC Phần A: GIỚI THIỆU .............................................................. i Lời cảm ơn .................................................................................................... ii Quyết định giao đề tài .................................................................................. iii Nhận xét giáo viên hƣớng dẫn ..................................................................... iv Nhận xét giáo viên phản biện ........................................................................ v Lời nói đầu ................................................................................................... vi Mục lục ........................................................................................................ vii Liệt kê hình .................................................................................................. xii Phần B: NỘI DUNG .................................................................. 1 CHƢƠNG 1:GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG . 2 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG ..................... 3 1.1 Hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ nhất. ........................................... 3 1.2 Hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ hai. ............................................. 3 1.3 Hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ ba. ............................................... 4 1.4 Xu hƣớng hệ thống điện thoại di động thế hệ thứ 4. ................................ 6 2. CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐA TRUY NHẬP ........................................ 7 2.1 Đa truy cập theo phân chia tần số FDMA ................................................ 7 2.1.1 Đặc điểm chính của hệ thống FDMA: ............................................... 8 2.2 Đa truy cập theo phân chia thời gian TDMA ........................................... 8 2.2.1 Đặc điểm chính của hệ thống TDMA: ............................................... 9 2.3 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA .................................................... 9 2.3.1 Các đặc điểm chính của CDMA: ..................................................... 10 3. CÔNG NGHỆ CDMA ....................................................................... 10 3.1 Tổng quan: .............................................................................................. 10 3.2 Các hệ thống thông tin trải phổ: ............................................................. 11 3.2.1 Hệ thống DS/SS: .............................................................................. 11 3.2.2 Hệ thống FF/SS:............................................................................... 11 3.2.3 Hệ thống TH/SS: .............................................................................. 11 Đồ án tốt nghiệp Trang ix 4. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA CDMA: ....................................................... 11 4.1 Tính đa dạng phân tập: ........................................................................... 11 4.2 Đặc tính tái sử dụng tần số chung: ......................................................... 12 4.3 Điều khiển công suất: ............................................................................. 13 4.4 .Chuyển vùng mềm: ................................................................................ 13 4.5 .Công suất phát thấp: .............................................................................. 14 4.6 Dung lƣợng mềm: ................................................................................... 14 4.7 Bảo mật cuộc gọi: ................................................................................... 16 4.8 Giá trị E/N thấp và bảo vệ lỗi: ................................................................ 16 4.9 Tách tín hiệu thoại: ................................................................................. 16 5. ƢU ĐIỂM CỦA CDMA: ................................................................... 17 5.1 Dung lƣợng tăng cao: ............................................................................. 17 5.2 Cải thiện chất lƣợng cuộc gọi: ................................................................ 17 5.3 Đơn giản hóa quy hoạch hệ thống: ......................................................... 17 5.4 Tăng cƣờng bảo mật: .............................................................................. 18 5.5 Vùng phủ sóng: ....................................................................................... 18 5.6 Tiết kiệm năng lƣợng: ............................................................................ 18 5.7 Cấp phát tài nguyên mềm dẻo: ............................................................... 19 CHƢƠNG 2:CÁC KỸ THUẬT TRẢI PHỔ .......................................... 21 1. MỞ ĐẦU:............................................................................................ 22 2. HỆ THỐNG TRẢI PHỔ CHUỖI TRỰC TIẾP (DS/SS): ............. 23 2.1 Các hệ thống DS/SS – BPSK: ................................................................ 23 2.1.1 Máy phát DS/SS – BPSK................................................................. 23 2.1.2 Máy thu DS/SS – BPSK: ................................................................. 24 2.1.3 Mật độ phổ công suất ....................................................................... 26 2.1.4 Độ lợi xử lý (PG) ............................................................................. 27 2.2 Các hệ thống DS/SS – QPSK: ................................................................ 28 2.2.1 Máy phát: ......................................................................................... 28 2.2.2 Máy thu: ........................................................................................... 30 3. HỆ THỐNG NHẢY TẦN (FH/SS): ................................................. 31 3.1 Các hệ thống FH/SS nhanh: ................................................................... 32 Đồ án tốt nghiệp Trang x 3.1.1 Máy phát: ......................................................................................... 33 3.1.2 Độ rộng băng tần: ............................................................................ 34 3.1.3 Máy thu ............................................................................................ 35 3.1.4 Tốc độ đồng hồ cho các hệ thống FH/SS nhanh .............................. 35 3.2 Hệ thống FH/SS chậm: ........................................................................... 36 4. HỆ THỐNG NHẢY THỜI GIAN ( TH/SS): .................................. 37 5. SO SÁNH CÁC HỆ THỐNG SS: ..................................................... 38 CHƢƠNG 3: CÁC LOẠI NHIỄU TRONG CDMA ............................. 41 1. FADING .............................................................................................. 42 2. VẤN ĐỀ GẦN XA ............................................................................ 43. HIỆN TƢỢNG ĐA ĐƢỜNG ............................................................ 43 4. NHIỄU GAUSSIAN........................................................................... 44 5. NHIỄU ĐA TRUY NHẬP ................................................................. 46 CHƢƠNG 4:CÁC PHƢƠNG PHÁP TÁCH SÓNG .............................. 49 1. BỘ TÁCH SÓNG KINH ĐIỂN ........................................................ 50 1.1 Phân tích mô hình bộ thu: ....................................................................... 50 1.1.1 Mô hình đồng bộ: ......................................................