Phát hiện tín hiệu đa người dùng

         Như đã thảo luận ở chương trước, máy thu lọc phối hợp thông thường coi nhiễu đa truy nhập (MAI), vốn có trong hệ thống CDMA, như tạp âm cộng tính bởi vì sau khi giải trải phổ, mãi tiến tới phân bố Gao-xơ (xem chi tiết trong chương 2). Tuy nhiên, chúng ta đã biết rằng nhiễu MAI là yếu tố giới hạn dung lượng của các hệ thống CDMA. Hệ quả là dung lượng của các hệ thống CDMA một tá bào có thể thấp hơn đáng kể dung lượng của các kỹ thuật đa truy nhập trực giao khác như TDMA và FDMA. Hơn nữa, nếu một trong những tín hiệu thu được lớn hơn đáng kể những tín hiệu khác, tín hiệu mạnh hơn sẽ làm suy giảm rất nhanh chất lượng của các tín hiệu yếu hơn trong các máy thu thông thường do vấn đề gần-xa gây nên. Do đó chất lượng CDMA có thể được cải thiện đáng kể bằng những máy thu được thiết ké để bù MAI. Máy thu tín hiệu đa người dùng (đôi khi được gọi là tách sóng đa người dùng) là loại máy thu sử dụng cấu trúc của MAI để cải thiện chất lượng kết nối.

          Chương này trình bày tổng quan về máy thu đa người dùng và tính hữu ích của nó đối với hệ thống CDMA, đặc biệt là tại trạm gốc. Như đã được thảo luận trong chương 3 thiết kế hệ thống thông tin tế bào hoặc thông tin cá nhân (PCS) bao gồm hai bài toán tách biệt: thiết kế cho đường xuống (từ trạm gốc đến máy di động) và đường lên (từ máy đi dộng đến trạm gốc). Đường xuống có thể được thiết kế sao cho tất cả các tín hiệu phát tới máy di động là trực giao với nhau và tất cả các tín hiệu thu tại các máy di động có mức công suất như nhau. Hơn nữa, mảy thu di động phải có giá thành rẻ và có yêu cầu công suất thấp. Các kênh ngược hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt hơn nhưng có thể hỗ trợ máy thu phức tạp hơn. Các tín hiệu người dùng đi đến máy thu trạm gốc không đồng bộ nhau và có thể có mức năng lượng chênh lệch nhau rất lớn tạo ra vấn đề gần- xa. Ngược lại với máy thu di động, máy thu trạm gốc có thể lớn hơn và phức tạp hơn nhiều, có tiêu hao năng lựơng cao hơn và sử dụng thông tin có sẵn về các tín hiệu nhiễu. Chúng ta sẽ tập trung vào trường hợp sau vì đây lả trường hợp khả thi hơn, trong đó máy thu có thể tách đồng thời các tín hiệu của tất cả người dùng.

Đọc thêm tại: http://timhieukythuatdientu.blogspot.com/2015/07/thu-nguoi-dung-can-toi-uu-tuyen-tinh.html

Từ khóa tìm kiếm nhiều: tần suất

Thu đa người dùng cận tối ưu tuyến tính

Trong khi tăng ích chất lượng đáng kể có thể đạt được trên máy thu lọc phối họp thông thường, cái giá của tăng ích chất lượng này là độ phức tạp hàm mũ theo số lượng người dùng. Trong mục này, chúng ta tìm hiểu các máy thu có thể tiến tới chất lượng của máy thu tối ưu với độ phức tạp tính toán giảm đi đáng kể. Các máy thu cận tối ưu này có thể được phân thành 2 loại lớn, đó là tuyến tính và phi tuyến tính.

Máy thu cận tối ưu tuyến tính tạo ra các ước lượng dữ liệu dựa trên các biến đổi tuyến tính của các thống kê đầy đủ (tức là véc tơ của các đầu ra mạch lọc phối hợp được lấy mẫu với tốc độ Symbol y), và các máy thu phi tuyến thực hiện quyết định bằng cách sử dụng các biến đổi phi tuyến của các thống kê đủ.

Bộ tách sóng giải tương quan

Bộ tách sóng tuyến tính là thiết bị đưa ra các quyết định dựa trên biến đổi tuyến tính của véc tơ đầu ra bộ lọc phối hợp y:

b = sgn(Ty)

= sgn(T(RAb + n))

Trong đó T ỉà toán tử tuyến tính trên y và sgn(x) được xác định trong phương trình trên. Trong đó biến đổi tuyến tính được thực hiện trên các Symbol đã giải trải và bộ lọc phối hợp được xác định.Tuy nhiên vi giải trải là một thao tác tuyến tính, biến đổi tuyến tính rõ ràng là cũng có thể được thực hiện trước giải trải hoặc kết hợp với giải trải như được trình bày vắn tắt dưới đây.

Nểu kênh đa truy nhập (loại trừ tạp âm) được coi là bộ lọc tuyến tính tiền định nhiều đầu vào, nhiều đầu ra với hàm truyền R, thi chúng ta có thể khử bỏ can nhiễu ở từng đầu ra trong số các đầu ra của bộ lọc phối hợp bằng cách sử dụng hàm truyền đảo. Nói cách khác, chúng ta có thể sử dụng biến đổi tuyển tính T = R’¹, dẫn đến kết quả:

b = sgn(R“¹y)

= sgn(Ab+R¹n)                   

Được gọi là bộ tách sóng giải tương quan. Vì R chính là tương quan chéo chuẩn hoá giữa các mã trải của người dùng, bộ tách sóng giải tương quan không yêu cầu thông tin về các mức năng lượng tín hiệu thu. Thực tê, bộ tách sóng giải tương quan là máy thu tuyến tính tối ưu, trong đó các năng lượng tín hiệu không được biết. Điều này cho phép bỏ qua yêu cầu đánh giá năng lượng của tín hiệu thu được, và đây là một ưu thế nổi trội vì các đánh giá năng lượng có xu hướng rất bất định.

Hơn nữa, ước lượng dữ liệu của người dùng thứ k, b_klà không phụ thuộc vào công suất của can nhiễu. Điều này có thể quan sát được từ thực tế rằng A là ma trận đường chéo và khử bỏ vấn đề gần xa.

Đọc thêm tại: http://timhieukythuatdientu.blogspot.com/2015/07/thu-nguoi-dung-toi-uu.html

Từ khóa tìm kiếm nhiều: bức xạ điện từ

Thu đa người dùng tối ưu

Trong nhiều năm nhiều người đã tin rằng rằng MAI trong hệ thống CDMA tiến tới phân bố Gao-xơ (bởi vì y dược mô hình hoá một cách chính xác như một véc tơ ngẫu nhiên Gao-xơ), nên máy thu tối ưu chính là bộ lọc phổi hợp đã được mô tả ở trên. Tuy nhiên, vì MAI thực tế là một phần của tín hiệu có ích, nên máy thu tối ưu thực ra là một bộ tách sóng liên kết, được mô tả đầu tiên bởi Schneider cho cả kênh AWGN đồng bộ và dị bộ. Verdu mở rộng nghiên cứu này bằng cách phát triển đầy đủ hơn mô hình toán học cho trường hợp quan trọng của kênh dị bộ và bàng cách xác định độ phức tạp của máy thu tối thiểu. Hơn nữa, Verdu đã phát triển các giới hạn xác suất lỗi cho máy thu.

Để tách sóng dãy họp lý cực đại, chúng ta mong muốn cực đại hoá xác suất hậu nghiệm liên kết:

P[b|r(/)]                             

Trong đó rự) là tín hiệu quan sát được được định nghĩa. Nếu các véc-tơ đầu vào b là đồng xác suất, thì điều này tương đương với cực đại hoá xác suất tiên nghiệm:

P[(r(/)|b)]                                  

Với kênh AWGN, việc cực đại hoá này dẫn đến kết quả sau:

b = argmax[exp (Í2(b)/2ơ²)]            

Trong đó:

n(b) = 2  S(b)r(t)dt – ỉ^ s²(b)dt,

ơ¹là công suất tạp âm và:

S(b) = x*(b*)k

Trong trường hợp đồng bộ, điều này tương đương với việc xác định véc-tơ

Hoặc:

b = argmax [2b⁷Ay — b⁷ ARAb]

Verdu đã chỉ ra rằng tăng ích của một bộ tách sóng như vậy so với máy thu lọc phối hợp là rất lớn. Chúng ta sẽ khảo sát tăng ích này trong ví dụ dưới đây:

(_jụ_y-RAl.rR-¹<y-RAb))

Ví dụ: Xét một hệ thống CDMA đồng bộ với việc điều khiển công suất hoàn hảo (yỊĩTị = 1, V/), các mã trải phổ giả ngẫu nhiên, tăng ích trải phổ là N =15 và E_h!N_ữ = làE. Độ lợi chất lượng của máy thu tối ưu so với mạch lọc phối họp thông thường trong trường hợp này là bao nhiêu?

Giải: Máy thu tối ưu phải tìm kiếm trong số 2K dãy nhị phân để tìm ra véc-tơ b cực đại hoá cho mỗi khoảng bít. Biểu thức ở dạng tường minh của chỉ tiêu BER không thể tính được, do đó chúng ta phải dựa vào mô phỏng để xác định chất lượng. Mặt khác, chỉ tiêu BER của mạch lọc phối hợp được tính gần đúng bằng xấp xỉ Gao-xơ.

BER cho 2 bộ tách sóng với các tham số cho trước được vẽ và so sánh với giới hạn một người dùng Pe=Q(yj2Eh/N0). Có thể thấy rằng bộ tách sóng tối ưu tạo ra cải thiện chất lượng đáng kể, gần bằng giới hạn một người dùng. Tuy nhiên, mức cải thiện chất lượng này đạt được khi phải chấp nhận mức độ phức tạp tính toán rất lớn 0(2*) do phải tìm kiếm trên toàn bộ các vectơ có thể b. Trong trường hợp dị bộ, tăng ích chất lượng đạt được đều rất lớn, tuy nhiên trả giá là mức độ phức tạp cao hơn nữa.

Đọc thêm tại: http://timhieukythuatdientu.blogspot.com/2015/07/mo-hinh-ds-cdm.html

Từ khóa tìm kiếm nhiều: thang sóng điện từ

Mô hình DS-CDM

Để thuận tiện thảo luận về cấu trúc của máy thu đa người dùng được trình bày trong chương này, chúng ta xem xét lại mô hình DS-CDMA. Tín hiệu thu trên đường lên có thể được biểu diễn bởi:

r(t) =     (K/k- Ti) + n(i)          

Trong đó K người dùng độc lập đang phát các tín hiệu điều chế lưỡng pha trên kênh AWGN, T_k là độ trễ của người dùng thứ k, n(t) là quá trình tạp âm Gao- xơ với hàm mật độ phổ công suất hai phía là N₀/2 và:

*k(t) = /fĨPkbk{t)a_k{t) cos (ù)_ct + Bk)   

Trong đó p_kvà ỡ_ktương ứng là công suất thu được và góc pha của tín hiệu người dùng thứ k, b_k(t) là dạng sóng dữ liệu và a_kự) là dạng sóng trải phổ với tàng ích trải phổ là N=Th/T_c. Như đã thảo luận ở chương 2, đường lên của hệ thống CDMA nói chung là không đồng bộ. Tuy nhiên để đơn giản cho việc thảo luận, chúng ta giả thiết các tín hiệu được thu một cách đồng bộ (r, = r₂ = • • • = t_k – 0; <9, = ỡ₂= • •• = ỡ_k= 0) với các mã trải phổ ngẫu nhiên. Chúng ta kiểm tra ngẫu nhiên đầu ra của bộ lọc phối hợp với dạng sóng trải phổ của người dùng thứ k trong suốt khoảng bít đầu tiên (giả thiết bám pha mã PN và sóng mang là hoàn hảo). Giả thiết các xung Symbol là vuông, dạng tương quan của mạch lọc phối họp đơn giản là tích phân của tín hiệu thu được nhân với mã trải phổ quan tâm a_k(t) và sóng mang đồng bộ pha cos(ứự) trong khoảng thời gian Symbol T_b.

     1 C^Tị

y_k= —7 / r{t)a_k(t) cos (ớ_ct dt)         

     Tb J 0

Nếu thủ tục này được lặp lại cho từng người trong số K người dùng, thì ta có thể biểu diễn tập đầu ra của mạch lọc phối họp ở dạng véc-tơ như sau:

y = RAb 4- n                        

Trong đó y ^zz[y_ì,y₁,—,y_KỴvà R là ma trận KxKbiểu diễn sự tươngquan giữa các dạng sóng trải phổ trong khoảng bít đầu tiên. Do đó, nếu Pjk là các phần tử của R thì:

»M⁼T_tC‘^i(iự)dt                                                       

A là ma trận đường chéo với véc-tơ [Aị, Ẩ₂,…, A_K]^T dọc theo đường chéo; A_k= yjp_k/2,, b = [bỉ, b₂,.., b_K) là các bít dữ liệu từ từng tín hiệu trong K tín hiệu và n = [«,,«_ỉ,-”_s»irf là véctơ các mẫu tạp âm Gao-xơ, với trung bỉnh bằng 0 và ma trận hiệp phương sai £ = <7²R, ơ² = N₀ /4T_blà công suất tạp âm sau khi giải trải phổ. Khi đó các quyết định được thực hiện như sau:

b = sgn(y)                               

Trong đó hàm sgn(x) được áp dụng theo từng phần tử như sau:

sgn(x) = Ị ^X-°                          

Ị —1 X < 0

Đọc thêm tại: 

• http://timhieukythuatdientu.blogspot.com/
• http://timhieukythuatdientu.blogspot.com/2015/07/khong-co-thong-tin-phu.html

Không có thông tin phụ

         Trong trường hợp cực đoan ngược lại (không có thông tin phụ), máy thu không biết khi nào va chạm xảy ra. Lúc này ta có thể mô hình hóa kênh như kênh đối xứng nhị phân M-mức với xác suất phát:
ở đây M là kích thước bảng chữ của nguồn. Dung lượng kênh đối với trường hợp không có thông tin phụ.
         Thông lượng hệ thống chuẩn hóa trung bình được tính toán như trước đây với ngoại lệ là dung lượng từ (4.19b) được thay thế bằng (4.21). Như 1 ví dụ, xét hình 4.7, chỉ ra thông lượng của hệ thống đồng bộ và dị bộ với mã hóa tốc độ cố định hoặc biến đổi đối với cùng các tham số như ví dụ 4.3. Rõ ràng, thông lượng bị giảm đáng kể khi không có thông tin phụ. Ngoài ra, có thể thấy những khuynh hướng trực giác: mã hóa tốc độ biến đổi cung cấp thông lượng lớn hơn mã hóa tốc độ cố định, và sự phát đồng bộ cung cấp thông lượng lớn hơn sự phát dị bộ.

          Trong chương này ta đã mô tả ứng dụng của các dạng sóng trải phổ cho đa truy nhập dựa trên cạnh tranh. Các kĩ thuật đa truy nhập như vậy là có ích trong các mạng vô tuyến gói là các mạng không thể sử dụng mào đầu hoặc hạ tầng cơ sở liên quan đến các kĩ thuật truy nhập theo lịch nhưng muốn khai thác những ích lợi của trải phổ. Các mạng như vậy có thể dựa trên dãy trực tiếp hoặc nhảy tần. Trong những mạng như thế, điều quan tâm chue yếu là việc gán các dạng sóng trải và ta đã thảo luận các phương pháp gán mã cơ bản. Do khả năng đối với tình huống gần xa nghiêm trọng trong các mạng ad hoc, nên các cách tiếp cận nhảy tần thường thích hợp hơn. Vì vậy ta đã tập trung vào thông lượng mạng của các hệ thống FHMA.

Đọc thêm tại: http://timhieukythuatdientu.blogspot.com/2015/06/mang-vo-tuyen-goi-nhay-tan.html

Từ khóa tìm kiếm nhiều: phân tích sóng