Download miễn phí Kỹ thuật trải phổ cdma và ứng dụng thông tin trong quân sự
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây các tài liệu kỹ thuật đã bắt đầu đề cập nhiều đến thông tin trải phổ. Kỹ thuật này đã được sử dụng trong quân sự hơn một nửa thế kỷ nay trong lĩnh vực thông tin và ra đa với hai mục đích chính là chống nhiễu và bảo mật thông tin. Những mục đích này có thể đạt được nhờ trải phổ tín hiệu. Có hai kỹ thuật trải phổ cơ bản đó là trải phổ chuỗi trực tiếp và trải phổ nhảy tần. Trong thông tin di động người ta thường dùng trải phổ chuỗi trực tiếp bởi đứng về khía cạnh đa truy nhập và công suất phát thì hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp có ưu thế hơn hệ thống trải phổ nhảy tần. Đối với thông tin quân sự thì hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp lại bộc lộ nhiều khuyết điểm như: băng tần trải thấp, đồng bộ khó khăn, đồng thời không có khả năng tránh các băng tần số vô tuyến bị pha đinh hay bị nhiễu. Ngày nay công nghệ đã cho phép khả năng nhảy tần đến 100Khop vì vậy hệ thống trải phổ nhảy tần mở ra khả năng ứng dụng trong quân sự rất cao.
Nhiệm vụ của thông tin liên lạc trong quân đội là bảo đảm thông tin thông suốt cho chỉ huy trong mọi tình huống. Trong điều kiện chiến tranh hiện nay, các tổ hợp trinh sát phát triển rất mạnh, các trang bị thông tin của chúng ta dễ dàng bị đối phương chế áp và hủy diệt. Vì vậy cần thiết nghiên cứu, chế tạo và mua sắm các phương tiện thông tin mới là một việc làm hết sức cần thiết. Hiện nay quân đội ta đã được trang bị hệ thống thông tin trải phổ như hệ thống vi ba số dùng kỹ thuật DS như Cylink, , các thiết bị nhảy tần vô tuyến sóng ngắn như CXH200, XK852 Để khai thác, nghiên cứu chế tạo tốt cần nắm bắt được kỹ thuật trải phổ. Đồ án này nhằm mục đích giải quyết vấn đề đó. Phạm vi đồ án này nghiên cứu hai kỹ thuật trải phổ cơ bản: trải phổ chuỗi trực tiếp và trải phổ nhảy tần trên các khía cạnh: cách điều chế trải phổ và đồng bộ hệ thống, xem xét khả năng chống nhiễu và khả ứng dụng vào trong thông tin quân sự. Đó là những khía cạnh cơ bản mới của hệ thống thông tin trải phổ so với các hệ thống thông tin thông thường khác. Đồ án được chia làm ba chương:
Chương 1: Tổng quan về kỹ thuật trải phổ. Chương này giới thiệu sơ lược về kỹ thuật trải phổ, phân loại kỹ thuật trải phổ, nguyên tắc trải phổ và dạng phổ của chúng, các ưu điểm, nhược điểm của các hệ thống trải phổ cơ bản.
Chương 2: Các Hệ thống thông tin trải phổ. Chương này sẽ trình bày các cách điều chế trải phổ tín hiệu, các phương pháp, sơ đồ đồng bộ của hai hệ thống trải phổ cơ bản. Đó là hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp và hệ thống trải phổ nhảy tần.
Chương 3: Ứng dụng kỹ thuật trải phổ trong thông tin quân sự. Chương này trình bày xác suất lỗi của hai hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp và trải phổ nhảy tần, mô phỏng chất lượng của hai hệ thống dưới tác động của nhiễu. Từ đó chọn hệ thống trải phổ nhảy tần ứng dụng cho lĩnh vực thông tin quân sự và đưa ra cách cải thiện chất lượng hệ thống trải phổ nhảy tần dưới tác động của nhiễu một phần băng, là một dạng nhiễu nguy hiểm đối với hệ thống trải phổ nhảy tần.
Phụ lục: Các chương trình mô phỏng Monte-Carlo trên Matlab. Phụ lục này sẽ trình bày các gói chương trình mô phỏng Monte - Carlo trên Matlab.
Do thời gian hạn chế, tài liệu ít và các vấn đề còn mới mẻ và bao quát khá rộng nên trong phạm vi đồ án này chắc chắn không thể tránh khỏi thiếu sót. Kính mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy giáo để đồ án được hoàn thiện hơn.

http://s1.luanvan.co/qYjQuXJz1boKCeiU9qAb3in9SJBEGxos/swf/2013/06/25/ky_thuat_trai_pho_cdma_va_ung_dung_thong_tin_trong.8aJcYMXBB2.swf luanvanco /luan-van/de-tai-ung-dung-tren-liketly-30919/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Ch­¬ng 2
C¸c HÖ thèng th«ng tin tr¶i phæ
Ngµy nay, thÕ giíi cã rÊt nhiÒu hÖ thèng CDMA, nh­ng chØ cã hai hÖ thèng th­êng sö dông nhÊt. §ã lµ hÖ thèng tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp vµ hÖ thèng tr¶i phæ nh¶y tÇn. HÖ thèng tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp vµ hÖ thèng tr¶i phæ nh¶y tÇn còng lµ hÖ thèng th«ng tin sè. Nã còng cã ®Çy ®ñ c¸c thµnh phÇn c¬ b¶n cña mét hÖ thèng th«ng tin sè. Nh­ng chØ kh¸c lµ chóng cã thªm bé ®iÒu chÕ tr¶i phæ ®Çu ph¸t vµ gi¶i ®iÒu chÕ tr¶i phæ ë ®Çu thu. C¸c thµnh phÇn cña hÖ thèng ®· ®­îc biÕt ®Õn trong c¸c gi¸o tr×nh kh¸c. Trong môc nµy chóng ta tËp trung t×m hiÓu, ph©n tÝch bé ®iÒu chÕ tr¶i phæ vµ gi¶i ®iÒu chÕ tr¶i phæ cña hÖ thèng tr¶i phæ vµ c¸ch ®ång bé m· PN cña hai hÖ thèng trªn. §ã lµ nh÷ng vÊn ®Ò míi cña c¸c hÖ thèng th«ng tin tr¶i phæ so víi c¸c hÖ thèng th«ng tin sè kh¸c.
2.1 HÖ thèng tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp DS-SS
2.1.1 §iÒu chÕ tr¶i phæ vµ gi¶i ®iÒu chÕ tr¶i phæ trong hÖ thèng tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp
C¸c hÖ thèng th«ng tin tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp (DS-SS) chñ yÕu dïng ®iÒu chÕ PSK v× nã thÝch hîp cho c¸c øng dông trong ®ã sù kÕt hîp gi÷a pha tÝn hiÖu ph¸t vµ tÝn hiÖu thu cã thÓ duy tr× ®­îc trªn mét kho¶ng thêi gian bao trïm vµi kho¶ng symbol (hay bÝt).
Sau ®©y ta sÏ nghiªn cøu mét sè kü thuËt ®iÒu chÕ tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp (DS-SS).
2.1.1.1 Tr¶i phæ DS BPSK (direct sequence binary phase shift key)
§©y lµ d¹ng ®¬n gi¶n nhÊt cña tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp, nã cã s¬ ®å nh­ h×nh 2.1. TÝn hiÖu ®Çu ra cña bé ®iÒu chÕ Sm(t) cã tÇn sè sãng mang w0, c«ng suÊt P, ®­îc ®iÒu chÕ pha bëi d÷ liÖu m(t) víi ®é dÞch pha q m(t)
Sm(t)=cos[w0t+q m(t)] (2.1)
H×nh 2.1: S¬ ®å khèi tr¶i phæ DS
TÝn hiÖu Sm(t) cã ®é réng b¨ng th«ng truyÒn dÉn tèi thiÓu lµ R/n, víi R lµ tèc ®é bÝt cña luång d÷ liÖu m(t), n lµ sè bÝt th«ng tin trong mét kÝ hiÖu; TÝn hiÖu Sm(t) ®­îc tr¶i phæ bëi m· tr¶i phæ c(t) nh­ h×nh 2.1, cho ra tÝn hiÖu ph¸t lµ:
S(t)= Sm(t) c(t)= c(t)cos[w0t+q m(t)] (2.2)
M¸y thu sÏ nhËn ®­îc tÝn hiÖu sau mét thêi gian trÔ truyÒn dÉn Td cïng víi can nhiÔu vµ t¹p ©m; T¹i m¸y thu ®Ó gi¶i tr¶i phæ tÝn hiÖu thu ®­îc r(t) ®­îc nh©n víi m· tr¶i phæ c(t-T’d), trong ®ã T’d lµ thêi gian trÔ truyÒn dÉn mµ m¸y thu tù ®¸nh gi¸. TÝn hiÖu sau gi¶i tr¶i phæ sÏ lµ:
x(t)= c(t-Td)c(t-T’d)cos[w0t+q m(t-Td)+f] (2.3)
Trong ®ã: f lµ pha ngÉu nhiªn g©y bëi t¹p ©m vµ nhiÔu.
Khi m¸y thu ®ång bé víi víi m¸y ph¸t, khi ®ã Td=T’d. Víi c(t) lµ chuçi nhÞ ph©n , th× c(t-Td)c(t-T’d)=1; BiÓu thøc trë thµnh:
x(t)= cos[w0t+q m(t-Td)+f] (2.4)
Do ®ã t¹i ®Çu ra cña bé gi¶i tr¶i phæ, tÝn hiÖu Sm(t) ®­îc phôc håi sai kh¸c mét gãc pha ngÉu nhiªn f vµ sau khi Sm(t) ®­îc gi¶i ®iÒu chÕ PSK kÕt hîp th«ng th­êng sÏ cho d÷ liÖu m(t) ban ®Çu.
Trong tr­êng hîp ®iÒu chÕ sãng mang BPSK víi m(t) lµ tÝn hiÖu nhÞ ph©n th×
q m(t) sÏ nhËn c¸c gi¸ trÞ 0 vµ p vµ khi ®ã Sm(t) vµ S(t) sÏ trë thµnh:
Sm(t) =m(t)cosw0t (2.5)
S(t) = c(t)m(t)cosw0t (2.6)
Víi c¸ch ®iÒu chÕ sãng mang nh­ thÕ, d÷ liÖu sÏ ®­îc céng modul 2 víi m· tr¶i phæ tr­íc khi ®­a vµo bé ®iÒu chÕ pha sè BPSK. S¬ ®å cña hÖ thèng tr¶i phæ lóc nµy trë thµnh h×nh 2.2.
H×nh 2.3 sÏ minh häa d¹ng sãng tÝn hiÖu trong tr­êng hîp ®iÒu chÕ BPSK ®­îc sö dông cho c¶ ®iÒu chÕ d÷ liÖu vµ ®iÒu chÕ tr¶i phæ.
H×nh 2.3: D¹ng sãng tr¶i phæ BPSK
H×nh2.2: S¬ ®å khèi tr¶i phæ DS – BPSK
2.1.1.2 Tr¶i phæ DS QPSK (direct sequence quadrature phase shift key)
§Ó n©ng cao hiÖu qu¶ b¨ng tÇn, ng­êi ta sö dông ®iÒu chÕ nhiÒu møc, ®iÒu chÕ cµng nhiÒu møc th× hiÖu qña b¨ng tÇn cµng cao nh­ng ®iÒu ®ã l¹i lµm gi¶m kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c symbol, kÕt qu¶ lµ lçi symbol (SER) l¹i t¨ng. Trong khi viÖc lµm t¨ng hiÖu qu¶ b¨ng tÇn chóng ta cã thÓ lµm ®­îc theo c¸ch kh¸c dÔ dµng h¬n vÝ dô nh­ gi¶m tèc ®é m· söa lçi (FEC). §èi víi tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp ng­êi ta th­êng sö dông ®iÒu chÕ pha 4 møc QPSK. S¬ ®å tr¶i phæ DS sö dông ®iÒu chÕ QPSK c©n b»ng ®­îc thÓ hiÖn ë h×nh 2.4 C«ng suÊt m¹ch ra sau m¹ch Hybrid sÏ b»ng nöa c«ng suÊt Sm(t) vµ tÝn hiÖu ph¸t S(t) sÏ lµ:
(2.15)
(2.16)
C¸c tÝch cos(.)cos(.) vµ cos(.)sin(.) cã thÓ viÕt nh­ tæng c¸c hµm cos vµ sin víi c¸c thµnh phÇn tÇn sè cao vµ thÊp. ViÖc tÝch ph©n sÏ lo¹i bá c¸c thµnh phÇn cao tÇn, nh­ vËy:
(2.17)
(2.18)
Do sai lÖch tÇn sè fe lµ nhá, nªn c¸c sè h¹ng sin vµ cos xÊp xØ h»ng sè trong qu¸ tr×nh tÝch ph©n. Do ®ã chóng ta cã:
H×nh 2.4: S¬ ®å khèi tr¶i phæ - gi¶i tr¶i phæ DS sö dông QPSK
(2.7)
Trong ®ã c1(t), c2(t) lµ c¸c m· tr¶i phæ cã c¸c gi¸ trÞ lµ .
Víi thêi gian trÔ truyÒn dÉn lµ Td th× c¸c tÝn hiÖu thu ®­îc r(t) sÏ lµ:
(2.8)
TÝn hiÖu r(t) sÏ ®­îc sau gi¶i tr¶i phæ nhê bé gi¶i QPSK víi c¸c thµnh phÇn x(t) vµ y(t) nh­ sau:
(2.9)
Khi trÔ truyÒn dÉn do m¸y thu ®¸nh gi¸ lµ chÝnh x¸c tøc lµ T’d=Td, nãi c¸ch kh¸c lµ m¸y thu ®ång bé víi m¸y ph¸t th×:
(2.10)
Khi ®ã, tÝn hiÖu ra sÏ lµ:
(2.11)
Nh­ vËy sau bé gi¶i tr¶i phæ QPSK th× tÝn hiÖu Sm(t) ®­îc phôc håi. Sau khi Sm(t) ®­îc gi¶i ®iÒu chÕ PSK kÕt hîp sÏ cho ra d÷ liÖu m(t).
2.1.2 §ång bé trong hÖ thèng tr¶i phæ chuæi trùc tiÕp
2.1.2.1 Kh¸i qu¸t vÒ ®ång bé m· tr¶i phæ trong hÖ thèng DS-SS
Nh­ ®· tr×nh bµy ë phÇn tr­íc, tÝn hiÖu ph¸t cña c¸c hÖ thèng th«ng tin tr¶i phæ lµ tÝn hiÖu b¨ng réng gièng nh­ t¹p nhiÔu. ViÖc tr¶i tÝn hiÖu lµ nhê sö dông c¸c chuçi gi¶ ngÉu nhiªn. Trong c¸c hÖ thèng tr¶i phæ chuçi trùc tiÕp DS-SS, chuçi PN ®­îc dïng ®Ó trùc tiÕp tr¶i phæ tÝn hiÖu. Trong c¸c hÖ thèng tr¶i phæ nh¶y tÇn FH-SS, m· tr¶i phæ PN dïng ®Ó quyÕt ®Þnh nh¶y tÇn. VÒ b¶n chÊt c¸c chuçi PN ®­îc t¹o ra mét c¸ch x¸c ®Þnh v× cã nh­ thÕ m¸y thu míi cã thÓ kh«i phôc l¹i th«ng tin tõ tÝn hiÖu tr¶i phæ ®­îc. Nh­ng ®èi víi c¸c m¸y thu kh«ng ®Þnh tr­íc th× c¸c chuçi nµy ®­îc thiÕt kÕ nh­ nh÷ng chuçi ngÉu nhiªn. V× thÕ c¸c d¹ng sãng tÝn hiÖu tr¶i phæ nhê chuçi PN còng cã d¹ng gièng t¹p ngÉu nhiªn.
Nh­ vËy cã thÓ thÊy hiÖu qu¶ mét hÖ thèng th«ng tin tr¶i phæ hay nãi c¸ch kh¸c lµ chÊt l­îng mét hÖ thèng th«ng tin tr¶i phæ phô thuéc rÊt nhiÒu vµo kh¶ n¨ng ®ång bé chuçi PN gi÷a m¸y thu vµ m¸y ph¸t. Còng nh­ c¸c hÖ thèng th«ng tin kh¸c hÖ thèng th«ng tin tr¶i phæ còng khèi kh«i phôc ®ång bé. Trong ph¹m vi ®å ¸n nµy, chóng ta chØ quan t©m ®Õn ®ång bé chuçi PN, dÜ nhiªn hÖ thèng th«ng tin tr¶i phæ còng ph¶i cã phôc håi, ®ång bé sãng mang…§Ó ®ång bé chuçi PN th­êng cã hai b­íc: b­íc thø nhÊt gäi lµ b¾t, lµ b­íc ®iÒu chØnh ®é lÖch pha cña tÝn hiÖu PN tíi vµ tÝn hiÖu PN néi trong mét kho¶ng nµo ®ã cë mét chip hoÆc nhá h¬n. B­íc thø hai gäi lµ b¸m, thùc hiÖn viÖc ®iÒu chØnh tinh ®Ó lµm sai lÖch pha tiÕn tíi kh«ng.
S¬ ®å chøc n¨ng cña m¸y thu DS-SS ®­îc tr×nh bµy trong h×nh 2.5.
H×nh 2.5: S¬ ®å khèi chøc n¨ng m¸y thu trong hÖ thèng DS-SS
Trong h×nh 2.5, tÝn hiÖu tíi m¸y thu bao gåm tÝn hiÖu cã Ých s(t) vµ t¹p nhiÔu tr¾ng céng tÝnh Gauss n(t) víi mËt ®é phæ c«ng suÊt hai biªn N0/2 (W/Hz).
r(t)=s(t)+n(t)
(2.12)
Trong ®ã:
P lµ c«ng suÊt trung b×nh cña tÝn hiÖu s(t) t¹i ®Çu m¸y thu;
c(t) lµ tÝn hiÖu PN;
b(t) = lµ d÷ liÖu;
fc lµ tÇn sè sãng mang;
lµ pha sãng mang;
Th«ng th­êng ®Çu vµo m¸y thu cã bé läc th«ng d¶i b¨ng réng bao trïm toµn bé b¨ng tÇn cña tÝn hiÖu SS, víi tÇn sè trung t©m lµ fc. Bé läc sÏ läc toµn bé nhiÔu vµ t¹p ©m ngoµi d·i. Víi tÝn hiÖu DS - SS, ®é réng cña b¨ng tÇn vµo kho¶ng 2/Tc.
Nh­ m« t¶ trªn h×nh 2.5, m¸y thu cÇn thùc hiÖn mét sè chøc n¨ng nh­: b¾t PN, b¸m PN, phôc håi, b¸m sãng mang, gi¶i tr¶i phæ, gi¶i ®iÒu chÕ, tÝn hiÖu. Ph©n hÖ b¾t cã nhiÖm vô t¹o ra chuçi , víi , víi lµ mét h»ng sè nhá. §Ó cã ®­îc n»m trong kho¶ng , ph©n hÖ b¾t ph¶i...

---