Môn Học: Cơ Sở Viễn Thông Trường Đại Học Công Nghiệp Tp. HCM Khoa Công Nghệ Điện Tử Bộ Môn Viễn Thông Tp. HCM – 2013 GV: Hà Văn Kha Ly 1 Thuyết trình: Kĩ Thuật Trải Phổ Nhóm SV thực hiện  Nguyễn Duy Anh  1 Nguyễn Tiến Sỹ 2 Nguyễn Đông Song 3 2 Nội dung Chương 8: Kỹ thuật trải phổ ( Spread Spectrum) 8.1 - Giới thiệu 8.2 - Trải phổ trực tiếp 8.3 - Trải phổ bằng phương pháp nhảy tần 8.4 - Trải phổ trong CDMA 8.5 - Đồng bộ hóa 8.6 - Ứng dụng kĩ thuật trải phổ trong các hệ thống thương mại 8.7 - So sánh và đánh giá các kỹ thuật trải phổ 3 8.1 Giới thiệu về kĩ thuật trải phổ 4 • Kĩ thuật trải phổ là một công nghệ sử dụng nhiều trong quân sự vì nó có tính chống nhiễu và bảo mật rất cao. Ngày nay nó là thành phần tất yếu trong các hệ thống thông tin vô tuyến lớn. • CDMA (Code Division Multiple Access) sử dụng trải phổ chuỗi trực tiếp. • GPS (Global Positioning System) là hệ thống trải phổ lớn nhất thế giới cácWireless LAN như Wifi hay Bluetooth. 5 Trải phổ trực tiếp (Direct Sequence Spread Spectrum–DSSS) Trải phổ nhảy tần (Frequency Hopping Spread Spectrum– FHSS) Quá trình trải phổ đạt được bằng cách nhân nguồn tín hiệu vào với tín hiệu mã giả ngẫu nhiên 1 cách trực tiếp, tín hiệu trải phổ đưa ra có độ rộng phổ xấp xỉ tốc độ mã giả ngẫu nhiên. Quá trình trải phổ đạt được bằng cách nhảy tần số sóng mang (sóng mang đã mang tín hiệu tin tức) trên một tập lớn các tần số. Sự nhảy của tần số sóng mang được quyết định bởi các mã nhảy tần số có dạng giả ngẫu nhiên được điều khiển từ các mã trải phổ PN. 6 8.2 Kĩ thuật trải phổ trực tiếp • Phương pháp trải phổ tín hiệu, sử dụng mã trải phổ băng rộng điều chế tín hiệu sóng mang đã được điều chế bởi dữ liệu gọi là kĩ thuật trải phổ trực tiếp(DS/SS) • Trong phương pháp này, mã trải phổ tham gia trực tiếp quá trình điều chế còn trong các phương pháp khác mã trải phổ chỉ sử dụng để điều khiển tần số hay thời gian truyền dẫn tín hiệu sóng mang đã được điều chế bởi dữ liệu. 7 • Ưu điểm của kĩ thuật trải phổ trực tiếp: - Có dạng khá đơn giản - Không yêu cầu tính ổn định nhanh hay tổng hợp tần số cao • Nhược điểm của kĩ thuật trải phổ trực tiếp: - Băng trải phổ chỉ đến vài trăm Mhz - Năng lượng phổ chỉ chiếm đến 90% trong dải chính của toàn bộ dải phổ và 99% nếu như thêm 2 dải phụ thứ nhất 8 Hình 1. Phổ của tín hiệu DS 9 10 [...]... đó được điều chế trải phổ với hai mã trải phổ là C1(t) và C2(t) tương tư như quá trình điều chế trải phổ BPSK  Kết quả ta có tín hiệu trải phổ trên các kênh I và Q là: Sơ đồ bộ giải điều chế trải phổ DS/QPSK Tín hiệu đầu vào của bộ giải điều chế là: Sau khi chia bộ công suất tín hiệu trên hai nhánh chỉ còn một nửa công suất của tín hiệu vào song có tần số không đổi 8.3 Kĩ thuật trải phổ bằng phương... hành trải phổ dãy trực tiếp sử dụng kĩ thuật BPSK bằng mã trải phổ C(t) có dạng xung NRZ Đó là dãy mã nhận các giá trị ± 1 và có tốc độ chip lớn gấp nhiều lần tốc độ dữ liệu Tín hiệu sóng mang sau quá trình trải phổ được phát đi có dạng: Trong đó θc(t) : góc pha của ST (t) phụ thuộc vào c(t) Bộ điều chế phía thu được thực hiện bằng sự tương quan giữa tín hiệu thu được R(t) và bản sao của mã trải phổ. ..8.2.1 Trải phổ trực tiếp sử dụng phương pháp BPSK  BPSK (binary phase shift keying – điều chế dịch pha nhị phân) là một trong những biện pháp đơn giản nhất của trải phổ trực tiếp  Mã trải phổ được sử dụng là dãy xung NRZ (Non Return Zero) chỉ nhận các giá trị ± 1 điều chế trực tiếp tín hiệu sóng mang đã điều chế BPSK Hình 2 Sơ đồ khối điều chế trải phổ trực tiếp BPSK (phía phát)... phương pháp nhảy tần  Khác với trải phổ trức tiếp ở trải phổ nhảy tần mã trải phổ không trực tiếp điều chế tín hiệu sóng mang mà dùng để điều khiển bộ tổng hợp tần số  Bộ tổng hợp tần số có k chip mã do đó có thể nhảy đến 2k tần số khác Một đoạn k chip của mả giã ngẫu nhiên sẽ điều khiển bộ tổng hợp tần số nhảy đến tần số tương ứng k chip đó Trên một bước nhảy tần thì phổ sóng mang không thay đổi mà... Các ưu nhược điểm của trải phổ nhảy tần Ưu điểm :  Giảm fading (hiện tượng sai lạc tín hiệu thu) đa đường do tín hiệu được các sóng mang có tần số khác nhau  Sử dụng 1 phần dải thông nhỏ ở mỗi thời điểm Nhược điểm :  Phụ thuộc nhiều vào các yếu tố môi trường  Dễ bị phát hiện hơn DSSS 8.4 Trải phổ trong CDMA  Ngày nay nhu cầu trao đổi thông tin bằng điện thoại di động rất phổ biến và trở thành... bằng sự tương quan giữa tín hiệu thu được R(t) và bản sao của mã trải phổ phía phát được tạo ra ở máy thu Sơ đồ khối giải điều chế trải phổ trực tiếp BPSK (phía thu) Trong đó Td:Trễ truyền dẫn thực sữ giữa máy phát và máy thu ϕ:là góc pha ngẫu nhiên ϕ = [0, 2π] 8.2.2 Trải phổ trực tiếp dùng phương pháp QPSK  Điều chế dịch pha một phần tư (Quaternary Phase Shift Keying - QPSK) sử dụng nguyên lí tổ hợp... chip của mả giã ngẫu nhiên sẽ điều khiển bộ tổng hợp tần số nhảy đến tần số tương ứng k chip đó Trên một bước nhảy tần thì phổ sóng mang không thay đổi mà chỉ nhảy đến hoạt động ở tần số mới Hệ thống trải phổ nhảy tần  Phía máy phát: Dữ liệu d(t) được đưa tới bộ điều chế MFSK để điều chế sóng mang Sau đó được đưa tới điều chế nhảy tần với mã nhảy tần giả ngẫu nhiên  Phía máy thu: Quá trình diễn ra... băng truyền dẫn, sử dụng phương pháp điều chế pha QPSK sẽ có tốc độ bit truyền dẫn đạt gấp đôi 4 tổ hợp của 2 bit nhị phân sẽ tương ứng với 4 trạng thái của sóng mang như sau: Sơ đồ khối bộ điều chế trải phổ DS/QPSK  Dòng bit dữ liệu d(t) điều chế sóng mang  Đầu ra bộ điều chế pha là tín hiệu điều pha 4 trạng thái Trong đó θd (t) là góc pha của sóng mang bị điều chế nhận các giá trị là 0, π/2, π,... BPSK Ta có thể biểu diễn số liệu hay bản tin nhận các giá trị ±1 như sau: Trong đó dk(i) = ± 1 là bit số liệu thứ i Tb là độ rộng của một bit số liệu (tốc độ số liệu là 1/Tb bít/s) Tín hiệu dk(t) được trải phổ bằng tín hiệu PN c(t) bằng cách nhân hai tín hiệu với nhau Tín hiệu nhận được c(t) d(t) sau đó sẽ điều chế sóng mang sử dụng BPSK Kết quả cho ra tín hiệu DSSS – BPSK như sau: Trong đó: Eb là năng . thương mại 8.7 - So sánh và đánh giá các kỹ thuật trải phổ 3 8.1 Giới thiệu về kĩ thuật trải phổ 4 • Kĩ thuật trải phổ là một công nghệ sử dụng nhiều trong. thiệu 8.2 - Trải phổ trực tiếp 8.3 - Trải phổ bằng phương pháp nhảy tần 8.4 - Trải phổ trong CDMA 8.5 - Đồng bộ hóa 8.6 - Ứng dụng kĩ thuật trải phổ trong