1.2 Background and PerspectiveThe b

1.2 Background and Perspective

The background required for this thesis is minimal, and it is expected that someone with a general understanding of communication principles as well as basic mathematics, probability theory and stochastic processes can grasp and benefit from its content. In instances where specialized concepts are presented, they are either explained or references given where the reader can find excellent treatment of the material. However, for the benefit of the reader it is useful to consider how the work in this thesis fits into the big picture of wireless communications.
The main reason for interest in this thesis topic lies in its application to direct sequence spread spectrum (DS-SS) communication systems, specifically DS-CDMA. Code Division Multiple Access or CDMA is a multiple access technique that allows multiple users to share the radio spectrum at the same time, over the same frequency. This is in comparison to frequency division multiple access (FDMA), in which the frequency spectrum is divided into sections for use by only one user at a time or time division multiple access (TDMA), in which the same portion of the radio spectrum is shared by multiple users at different times. Traditional broadcast radio and television are examples of systems using FDMA while push-to-talk short range walkie-talkie type devices usually use TDMA (only one person is allowed to talk at a time). CDMA is one of the major current standards deployed for commercial wireless telephone (IS-95) and has future potential for wideband and UWB systems based on its many strengths for coexisting systems. In a CDMA system, narrowband information signals are “spread” by multiplying them with a known pseudorandom noise (PN) sequence which makes them similar to white Gaussian noise when transmitted. However, since the PN sequence is known, the signal can be “despread” at the receiver by multiplying the incoming signal with the same PN sequence. The properties of the codes are such that different codes have low correlation to one another and multiple codes can be sent and demodulated over the same time/frequency channel, which is only limited by the effective increase in noise. CDMA inherently provides a mechanism for diversity or the combining of multipath versions of the originally transmitted signal separated in time to increase performance. This mechanism is inherent due to the use of PN sequences, and will be discussed in Chapter 2; however we note here that there is a specific type of receiver architecture known as the Rake receiver which can be used to exploit this benefit.

It is the performance of these systems we are particularly interested in for this research work. Namely, we will assume that we are dealing with a CDMA system in which the required data rate has been met for a small spreading bandwidth and the next decision in the system design is how wide one spreads the signal for transmission over the channel. Or, we assume that a high data rate system with an inherently large signal bandwidth is being used, and the additional spreading is minimal or non-existent; this would be the case of a UWB system. The choice of the spreading bandwidth will impact the system in a number of ways, including the optimal receiver design and expected performance in different environments. Therefore, the ultimate goal from a communication engineering standpoint is to provide meaningful metrics to make this decision as well as quantify the performance for different spreading bandwidths. This thesis aims to do that by investigating the performance of a number of spreading bandwidths in an indoor propagation environment, ranging from narrowband (several hundred kHz) to ultra-wideband (bandwidths in excess of 1 GHz).

Kết quả (Việt) 1:

1.2 bối cảnh và góc nhìnNền tảng cần thiết cho luận án này là tối thiểu, và hy vọng rằng một ai đó với một sự hiểu biết chung về nguyên tắc giao tiếp cũng như cơ bản toán học, lý thuyết xác suất và quá trình ngẫu nhiên có thể nắm bắt và hưởng lợi từ nội dung của nó. Trong trường hợp mà khái niệm đặc biệt được trình bày, hoặc là họ được giải thích hay tài liệu tham khảo cho người đọc có thể tìm các điều trị tuyệt vời của vật liệu. Tuy nhiên, vì lợi ích của người đọc nó rất hữu ích để xem xét làm thế nào các công việc trong luận án này phù hợp với hình ảnh lớn của truyền thông không dây.Lý do chính của việc quan tâm đến chủ đề luận án này nằm trong ứng dụng của mình để trực tiếp tự lây lan phổ (DS-SS) hệ thống thông tin, đặc biệt DS-CDMA. Code Division Multiple Access hoặc CDMA là một kỹ thuật truy cập nhiều cho phép nhiều người dùng để chia sẻ trong quang phổ radio cùng một lúc, trên cùng một tần số. Đây là so với tần số phận nhiều truy cập (FDMA), trong đó phổ tần số được chia thành phần để sử dụng bởi chỉ có một người dùng tại một thời gian hay thời gian phân chia nhiều truy cập (TDMA), trong đó phần quang phổ radio, cùng chia sẻ bởi nhiều người dùng tại thời điểm khác nhau. Truyền thống phát sóng đài phát thanh và truyền hình là ví dụ về hệ thống bằng cách sử dụng FDMA, trong khi tầm ngắn push-to-talk đàm loại thiết bị thường sử dụng TDMA (chỉ có một người được cho phép để nói chuyện tại một thời điểm). CDMA là một trong các tiêu chuẩn hiện hành chính triển khai thương mại không dây điện thoại (IS-95) và có tiềm năng trong tương lai cho wideband và hệ thống UWB dựa trên thế mạnh nhiều của nó cho hệ thống coexisting. Trong một hệ thống CDMA, hẹp thông tin tín hiệu "lây lan" bằng cách nhân số đó với một chuỗi được biết đến nhiều ngẫu nhiên ảo qua nhiễu (PN) mà làm cho chúng tương tự như màu trắng Gaussian tiếng ồn khi truyền. Tuy nhiên, kể từ chuỗi PN biết đến, tín hiệu có thể được "despread" tại người nhận bằng cách nhân số tín hiệu đến với trình tự PN giống. Các thuộc tính của các mã như vậy mà mã khác nhau có thấp tương quan với nhau và nhiều mã có thể được gửi và demodulated trong cùng một thời gian/tần số kênh, mà chỉ được giới hạn bởi sự gia tăng hiệu quả trong tiếng ồn. CDMA vốn đã cung cấp một cơ chế cho sự đa dạng hoặc kết hợp của ion các phiên bản của các tín hiệu được truyền phân tách trong thời gian để tăng hiệu suất. Cơ chế này là cố hữu do việc sử dụng các trình tự PN, và sẽ được thảo luận trong chương 2; Tuy nhiên chúng tôi lưu ý ở đây là một loại hình cụ thể của máy thu kiến trúc được biết đến như là người nhận Rake mà có thể được sử dụng để khai thác lợi ích này.Đó là hiệu suất của các hệ thống mà chúng tôi quan tâm đặc biệt cho công việc nghiên cứu này. Cụ thể, chúng tôi sẽ giả định rằng chúng tôi đang đối phó với một hệ thống CDMA, trong đó tỷ lệ dữ liệu yêu cầu đã được đáp ứng cho một băng thông rộng nhỏ và quyết định tiếp theo trong việc thiết kế hệ thống là cách rộng một lan truyền tín hiệu truyền qua kênh. Hoặc, chúng tôi giả định rằng một hệ thống tốc độ cao dữ liệu với một băng thông lớn vốn tín hiệu đang được sử dụng, và lây lan thêm tối thiểu hoặc không tồn tại; Điều này sẽ là trường hợp của một hệ thống UWB. Sự lựa chọn của các băng thông rộng sẽ tác động đến hệ thống trong một số cách, bao gồm tối ưu nhận thiết kế và dự kiến thực hiện trong môi trường khác nhau. Do đó, mục tiêu cuối cùng từ một quan điểm kỹ thuật giao tiếp là để cung cấp các số liệu có ý nghĩa để làm cho quyết định này cũng như định lượng hiệu suất cho băng thông rộng khác nhau. Luận án này nhằm mục đích làm điều đó bằng cách điều tra hiệu suất của một số lan rộng băng thông trong một môi trường hồ tuyên truyền, khác nhau, từ băng hẹp (vài trăm kHz) ultra-wideband (băng thông vượt quá 1 GHz).