Hợp tác nghiên cứu, ứng dụng kỹ thuật thông tin trải phổ trong thiết kế chế tạo thiết bị thông tin liên lạc vô tuyến nhảy tần

Để từng bước tiếp cận kỹ thuật thông minh hóa thiết bị thông tin liên lạc vô tuyến, nhằm nâng cao tính năng và hiệu quả của thiết bị trong việc khắc phục các can nhiễu vô tuyến thông thư

BỘ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ BỘ QUỐC PHÒNG

TRUNG TÂM KHOA HỌC KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG -*** -

BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT

NHIỆM VỤ HỢP TÁC QUỐC TẾ THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ VỚI

Bản quyền 2007 thuộc Viện Điện tử - Viễn thông

Đơn xin sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Viện trưởng trừ trường hợp sử dụng vào mục đích nghiên cứu

Mục lục

Đặt vấn đề

1 Tổng quan về kỹ thuật trải phổ……….…… 8

1.1 Định nghĩa……….……….……….8

1.2 Phân loai kỹ thuật trải phổ………… … 8

1.3 Trải phổ dãy trực tiếp… ………… ……….………… ….…….9

1.4 Trải phổ nhảy tần……… ……….… 10

1.5 Khả năng chống nhiễu của tín hiệu trải phổ….……… …….12

1.6 Độ tăng ích xử lý hệ thống của tín hiệu trải phổ 15

1.7 Truyền dữ liệu trong thông tin trải phổ 19

2 Tổng quan về máy thông tin nhảy tần VHF……… …….23

2.1 Giới thiệu……… ……….……… … 23

2.2 Cấu hình hệ thống thông tin nhảy tần … 24

2.3 Nguyên lý điều khiển nhảy tần ……….………….… …….28

2.4 Truyền dữ liệu trong thông tin trải phổ………29

2.5 Đặc điểm công tác của máy thông tin nhảy tần ……… 31

2.6 Giới thiệu một số máy thông tin nhảy tần VHF điển hình.…… 33

3 Đồng bộ trong thông tin nhảy tần.……… 41

3.1 Khái quát về đồng bộ trong thông tin số……….… … 41

3.2 Đồng bộ pha sóng mang ……… ……… ….… 41

3.3 Đồng bộ bit tín hiệu thu………… ……….….… 43

3.4 Lựa chọn dãy giả ngẫu nhiên cho điều khiển nhảy tần … …… 45

3.5 Kỹ thuật phân tích và bắt mã đồng bộ……… …… 50

3.6 Bắt đồng bộ tín hiệu trải phổ bằng chuỗi giả ngẫu nhiên PN … 54

3.7 Các phương pháp đồng bộ tín hiệu trải phổ dùng chuỗi PN… … 58

3.8 Kỹ thuật bám đồng bộ……….…… 66

3.9 Thuật toán đồng bộ……….…… 69

4 Các kỹ thuật sử dụng trong thông tin nhảy tần VHF… 70

4.1 Đặc điểm công tác của máy thông tin nhảy tần ……… … … 70

4.2 Tổ hợp tần số loại PLL ……… ……… …… 71

4.3 Tổ hợp tần số loại DDS……… …… 75

4.4 Phưong pháp điều chế tín hiệu thoại trong thông tin nhảy tần…….80

4.5 Kỹ thuật điều hưởng mạch vào ra ……… ….…….…… 86

4.6 Phương pháp đồng bộ trong thông tin nhảy tần…….………… 90

5 Nghiên cứu phương án ứng dụng……… 97

5.1 Lựa chọn phương án……….…… 97

5.2 Xây dựng sơ đồ chức năng ……… ….… … 98

5.3 Lựa chọn giải pháp công nghệ…… ……… …… 101

5.4 Tính toán thiết kế tham số hệ thống ……… ….… … 102

6 Sản phẩm……… … 106

6.1 Giới thiệu sản phẩm ………….……… … … 106

6.2 Hoạt động của thiết bị………….……… ……… 106

6.3 Giải thích sơ đồ nguyên lý ……… ………… 108

6.4 Phần mềm của hệ thống 122

6.5 Hướng dẫn sử dụng 135

7 Kết quả thử nghiệm……… ………… 140

7.1 Khả năng điều khiển nhảy tần 140

7.2 Khả năng đồng bộ nhảy tần giữa 2 máy thông tin 140

7.3 Tốc độ nhảy tần 141

7.4 Khả năng thay đổi kênh đồng bộ 141

7.5 Biên bản thử nghiệm 141

8 Sơ đồ mạch điện……… …….…… 148

9 Kết luận……….………158

10 Tài liệu tham khảo……….…159

11 Phụ lục ……….….….161

Đặt vấn đề

Thông tin liên lạc vô tuyến là phương tiện liên lạc không thể thay thế được, nhất là trong thông tin liên lạc quân sự Tuy nhiên, nhược điểm cố hữu của nó là thường xuyên chịu ảnh hưởng của đủ loại can nhiễu điện từ Thông tin liên lạc quân sự còn phải đối phó với các hiểm hoạ của hoạt động tác chiến điện tử bao

gồm : nghe trộm thông tin (interception), định vị (direction - finding) và hoạt

động gây nhiễu chủ động (jamming)

Từ cuối thập niên 80 của thế kỷ 20 đã ra đời một thế hệ máy thông tin thông minh, nâng cao đáng kể hiệu suất và chất lượng thông tin với các tính năng như:

- Tự động chọn kênh (Automatic Channel Selection - ACS)

- Tự động thiết lập đường truyền (Automatic Link Establishment - ALE)

- Phản ứng thay đổi đường truyền khi có can nhiễu nặng…

Các máy thông tin này thực chất vẫn hoạt động trên các tần số cố định và chúng chỉ phát huy hiệu quả cao trong điều kiện có can nhiễu thông thường Trong điều kiện chiến tranh, các thiết bị mã mật có khả năng chống lại hoạt

động nghe trộm ở một mức độ nhất định, song nếu bị gây nhiễu chủ động thì liên lạc vô tuyến sẽ bị tê liệt

Việc đối phó với các hoạt động của tác chiến điện tử (Electronic Counter Measures - ECM ) đòi hỏi các giải pháp mang tính đột phá cao hơn Do đó một thế hệ máy thông tin với tính năng chống tác chiến điện tử (Electronic Protection Measures - EPM) đã ra đời Đó là các máy thông tin vô tuyến nhảy tần ( Frequency Hopping Radio - FH Radio)

Các máy thông tin này vừa đảm bảo được an toàn thông tin (comsec), vừa đảm

bảo được khả năng làm việc trong điều kiện có chế áp điện tử, do chúng liên tục thay đổi tần số công tác, không phụ thuộc vào chất lượng đường truyền

Trong bối cảnh phát triển như vũ bão của tác chiến điện tử, máy thông tin vô tuyến nhảy tần là xu hướng phát triển tất yếu trong tương lai của các thiết bị thông tin liên lạc

Trên thế giới, việc nghiên cứu phát triển và đưa vào ứng dụng máy thông tin nhảy tần đã đựoc tiến hành từ hàng chục năm nay và đã đạt được nhiều thành tựu lớn

Hiện nay, có nhiều thiết bị thông tin nhảy tần dải VHF/UHF (Sóng cực ngắn)

đã được đưa vào trang bị quân đội của một số nước

Các thiết bị thông tin nhảy tần dải HF (Sóng ngắn) cũng đang được phát triển

và hoàn thiện

ở nước ta, việc nghiên cứu kỹ thuật nhảy tần cho đến nay vẫn chưa có công trình nào được công bố

Để từng bước tiếp cận kỹ thuật thông minh hóa thiết bị thông tin liên lạc vô

tuyến, nhằm nâng cao tính năng và hiệu quả của thiết bị trong việc khắc phục các can nhiễu vô tuyến thông thường , tiến tới đối phó với các hoạt động của tác chiến điện tử, đề tài nghiên cứu này hướng tới các mục tiêu sau đây :

• Nghiên cứu, tiếp thu kỹ thuật nhảy tần chống nhiễu trong các máy thông tin sóng cực ngắn (VHF) hiện đại

• Trên cơ sở hợp tác quốc tế với các cơ sở nghiên cứu của Cộng hoà Ba Lan trong khuôn khổ Nghị định thư, học tập tìm hiểu kỹ thuật trải phổ nhảy tần trong các thiết bị thông tin liên lạc sóng cực ngắn (VHF)

• ứng dụng kỹ thuật trải phổ nhảy tần đã học tập được để thiết kế chế tạo

bộ điều khiển nhảy tần ngẫu nhiên

• Ghép nối bộ điều khiển với máy thông tin VHF quân sự để tạo thành máy thông tin có tự động nhảy tần

Đối tác hợp tác quốc tế của đề tài là Khoa vô tuyến điện tử thuộc Đại học Bách khoa Vác-sa-va và Công ty thiết bị thông tin liên lạc Radmor của Cộng hoà Ba Lan

Đại học Bách khoa Vác-sa-va được thành lập từ năm 1826 Trường hiện có hơn 5.000 giáo viên và hơn 50.000 sinh viên (Số liệu 2005)

Khoa vô tuyến điện tử thuộc Đại học Bách khoa Vác-sa-va hiện có hơn 300

giáo viên và hơn 4.000 sinh viên (Số liệu 2005)

Công ty Radmor (Cộng hoà Ba Lan) là công ty sản xuất các thiết bị thông tin liên lạc hàng đầu của Ba Lan, thành lập từ năm 1947, là nhà cung cấp chính các trang thiết bị thông tin liên lạc cho Quân đội Ba Lan Ngoài ra, Radmor còn

cung cấp thiết bị thông tin liên lạc cho quân đội một số nước như Séc, Slôvakia, Litva, Latvia, Inđônêxia…

Công ty Radmor là nơi sản xuất các máy thông tin VHF nhảy tần RRC-9210, RRC-9500 thuộc loại hiện đại nhất trên thị trường hiện nay

Công ty Radmor đã có một số chuyến làm việc và giới thiệu sản phẩm cho Bộ Quốc Phòng tại Việt Nam trong các năm 2006, 2007

i tổng quan về kỹ thuật trải phổ 1.1 Định nghĩa

Thông tin trải phổ được định nghĩa như sau:

Thông tin trải phổ (Spread Spectrum Communications) là loại hình thông tin

có băng thông rộng hơn nhiều lần so với băng thông cơ bản cần để truyền dẫn thông tin Hiệu ứng trải phổ được tạo ra do bộ mã trải phổ, hoàn toàn độc lập với thông tin Quá trình giải trải phổ (nắn phổ) được thực hiện tại máy thu nhờ

bộ mã giải trải phổ đồng bộ với mã trải phổ của phía phát

Từ định nghĩa này, ta thấy các sơ đồ điều chế chuẩn như điều tần (FM), điều chế xung mã (PCM), tuy có mở rộng phổ của tín hiệu so với băng tần gốc, song không được coi là tín hiệu trải phổ

Thông tin trải phổ có các ưu điểm sau:

• Có khả năng chống nhiễu cao đối với các can nhiễu chủ động cũng như thụ động

• Có khả năng chống hoặc giảm ảnh hưởng của pha đinh

• Có khả năng dùng chung băng tần với các nhiều người dùng khác

• Bảo mật thông tin trong quá trình truyền dẫn

1.2 Phân loại kỹ thuật trải phổ

Kỹ thuật trải phổ (Spread spectrum- SS) được phân biệt thành 3 kỹ thuật

chính là:

• Trải phổ dãy trực tiếp ( Direct Sequence Spread Spectrum - DS SS)

• Trải phổ nhảy tần ( Frequency Hopping Spread Spectrum - FH SS)

Trong kỹ thuật trải phổ nhảy tần, mã trải phổ (chuỗi PN) không trực tiếp điều

chế sóng mang đã được điều chế bằng dữ liệu mà nó dùng để điều khiển bộ tổ hợp tần số

Tại mỗi thời điểm nhảy tần, bộ tạo mã giả ngẫu nhiên PN đưa ra một đoạn k

chip mã ( ở đây ta dùng khái niệm chip để phân biệt với bit của tín hiệu băng tần

gốc) để điều khiển bộ tổ hợp tần số Dưới sự điều khiển của bộ tạo mã PN, bộ tổ hợp tần số sẽ nhảy sang hoạt động ở tần số tương ứng thuộc 2k tần số Mỗi đoạn

k chip được gọi là một từ xác định tần số (Frequency setting word –FSW)

Trong kỹ thuật trải phổ tổng hợp, thông tin đã trải phổ bằng dãy trực tiếp được

truyền trên nhiều tần số khác nhau theo kiểu nhảy tần Ngoài ra, tín hiệu trên mỗi tần số được trải phổ bằng các chuỗi giả ngẫu nhiên khác nhau đặc trưng cho từng tần số

1.3 Trải phổ dãy trực tiếp

Trong kỹ thuật trải phổ dãy trực tiếp người ta sử dụng dãy mã giả ngẫu nhiên (Pseudorandom noise-PN) trực tiếp trải phổ sóng mang đã được điều chế

Sơ đồ giải thích quá trình điều chế dữ liệu bằng chuỗi PN trình bầy trên hình.1.1

Hình 1.1: Quá trình điều chế dữ liệu bằng chuỗi PN

Dữ liệu

M∙ PN

Tín hiệu trải phổ

Trên h.1.1 ta thấy, dữ liệu được biểu diễn bằng một bit 1 và một bit 0 trên biểu

đồ 1

Dãy mã giả ngẫu nhiên (mã PN) có tốc độ bit (gọi là chip) cao hơn rất nhiều so

với dữ liệu (biểu đồ 2)

Sau quá trình điều chế (sử dụng phép X-OR), ta được tín hiệu trải phổ như trên biểu đồ 3 Tín hiệu này mới trực tiếp điều chế sóng mang của thiết bị phát

1.4 Trải phổ nhảy tần

Trong các thiết bị thông tin liên lạc như máy thông tin quân sự VHF, băng thông có giá trị rất hạn chế Thông thường các thiết bị này có dải tần công tác 30-88 MHz với dải thông 10 - 20 kHz

Để nâng cao khả năng chống nhiễu cho tín hiệu truyền trong các hệ thống này người ta tạo ra hiệu quả trải phổ bằng cách nhảy tần

Trong kỹ thuật trải phổ kiểu nhảy tần, mã trải phổ (chuỗi PN) không trực tiếp

điều chế sóng mang đã được điều chế bằng dữ liệu mà nó dùng để điều khiển bộ

tổ hợp tần số

Tại mỗi thời điểm nhảy tần, bộ tạo mã giả ngẫu nhiên PN đưa ra một đoạn k chip mã để điều khiển bộ tổ hợp tần số Dưới sự điều khiển của bộ tạo mã PN,

bộ tổ hợp tần số sẽ nhảy sang hoạt động ở tần số tương ứng thuộc 2k tần số Mỗi

đoạn k chip được gọi là từ xác định tần số (Frequence setting word –FSW)

Do các từ tần số xuất hiện ngẫu nghiên nên tần số của dao động do bộ tổ hợp tần số tạo ra (nhận một giá trị thuộc 2k ) cũng mang tính ngẫu nhiên

Sơ đồ biểu diễn quá trình trải phổ nhảy tần trình bầy trên h.1.2

Trên hình 1.2, quá trình trải phổ nhảy tần được minh hoạ trong không gian 3 chiều

Một chiều là thời gian, một chiều là tần số , chiều thứ 3 mô tả công suất tín hiệu

Trên biểu đồ ta thấy:

• Công suất tín hiệu không thay đổi trong quá trình nhảy tần

• Các tần số công tác của hệ thống xuất hiện ngẫu nhiên

• Phổ của tín hiệu nhảy tần có bề rộng như bề rộng phổ sóng mang điều chế

Hình 1.2: Sơ đồ biểu diễn quá trình trải phổ nhảy tần

a DS SS b FH SS

Hình 1.3: Phổ của tín hiệu

a Trải phổ dãy trực tiếp b Trải phổ nhảy tần

bằng tín hiệu băng tần gốc Điều khác ở đây là nó bị dich tần đi một khoảng bằng một bước nhảy Độ dịch tần trong các bước nhảy có các giá trị khác nhau Giá trị các bước nhảy tuỳ thuộc vào thuật toán của chương trình điều khiển Mặc

Thời gian

Bước nhảy tần Tần số

Công suất

Thời

gian

dầu độ rộng phổ trong một bước nhảy không tăng, tuy nhiên tính trung bình trên nhiều bước nhảy thì phổ của tín hiệu nhảy tần chiếm trọn cả băng tần nhảy hoặc chiếm trọn toàn bộ bề rộng băng tần của thiết bị tuỳ theo cách tổ chức Phổ tín hiệu của hai kỹ thuật trên được minh hoạ trên h.1.3

1.5 Khả năng chống nhiễu của tín hiệu trải phổ

Theo Shannon, dung lượng truyền dẫn thông tin của kênh được xác định như

sau:

C = W log (1 + S/N) (1) Trong đó:

• C - Dung lượng thông tin (bit/s)

• W - Độ rộng băng thông

• S - Công suất tín hiệu

• N - Công suất nhiễu

Như vậy, dung lượng kênh truyền tỷ lệ thuận với dải thông và tỷ số tín/ tạp

Kỹ thuật trải phổ làm tăng độ rộng băng thông W lên nhiều lần Kết quả không những bảo đảm được dung lượng thông tin mà phần thừa của dung lượng được dùng cho việc giảm thiểu tác động của nhiễu

Giả thiết phổ tín hiệu ban đầu có độ rộng là WO , tương ứng với tốc độ dữ liệu có chu kỳ T

Sau khi trải phổ bằng dãy trực tiếp, tín hiệu sẽ có chu kỳ là TC , trong đó TC

tương ứng với tốc độ chip (khái niệm chip được dùng cho mã trải phổ để phân biệt với khái niệm bit của dữ liệu) của tín hiệu trải phổ

Băng tần sau trải phổ có độ rộng là WSS Thông thường, tốc độ chip lớn hơn nhiều so với tốc độ dữ liệu: T=NTC

Để có hiệu quả trải phổ càng cao, N càng phải lớn

Hệ số N = WSS/WO được gọi là hệ số trải phổ và được định nghĩa là hệ số tăng

ích xử lý của hệ thống (System Processing Gain)

Dưới đây ta sẽ chứng minh là tác động của nhiễu vào tín hiệu tỷ lệ nghịch với

hệ số trải phổ của hệ thống, nghĩa là hệ số trải phổ càng cao, tác động của nhiễu

đến tín hiệu càng nhỏ

Từ đó cũng suy ra kết luận là: trải phổ dãy trực tiếp đòi hỏi thiết bị thu phát phải có băng thông đủ rộng Khi đó hệ số trải phổ mới có thể đạt tới giá trị đủ cao và do đó mang lại hiệu quả chống nhiễu cao cho tín hiệu

Ta xét tác động của nguồn gây nhiễu J(t) lên tín hiệu trải phổ

a- Tín hiệu phát đi S(t) có thể được biểu diễn dưới dạng hàm trực giao như sau:

S

1

) ( )

( 1 ≤i≤D; 0 ≤t ≤T (2)

Trong đó:

D- số chiều của không gian tín hiệu,

T- chu kỳ tồn tại của tín hiệu

n- số chiều của hàm trải phổ

Biểu diễn dưới dạng tích phân ta có:

(4) Năng lượng trung bình của mỗi tín hiệu là:

S

k ik

) ( (5)

Để giấu tập tín hiệu kích thước D trong không gian kích thước n, người ta chọn các hệ số S ik độc lập, sao cho thoả mãn điều kiện là chúng có giá trị trung bình

và tương quan bằng 0

1, l= m

0 , l≠m

C n

E S

S ik im = S ; 1 ≤i≤ D (6)

b- Tín hiệu của nguồn gây nhiễu được biểu diễn như sau:

; ) ( )

r = i + (9) Trong đó:

) ( ) ( (10)

Do thành phần J k S ik có trung bình là 0 (không có tương quan với mã nắn phổ), dẫn đến:

S n

k ik i

( (11)

Ta có năng lượng của một tín hiệu là:

D

E U

i) =

( (12) Tương tự từ (5) và (6) ta có:

il ik l

k l k i

J

S E n

E U

U E SNR

J

S )

var(

) (

D SS

D

SS P

B

B T B

T B D

tỷ số

D

n

, tức tỷ lệ thuận với hệ số trải phổ

Khả năng chống nhiễu của tín hiệu trải phổ được minh hoạ trên hình 1.4

Trên h.1.4 , phía bên trái là biểu diễn của tín hiệu hữu ích bị tín hiệu nhiễu đè lên Tín hiệu hữu ích có phổ trải rộng vơí mức công suất rất nhỏ, nằm dưới mức tạp nền Tín hiệu do máy phát nhiễu gây ra có phổ tập trung với công suất rất cao so với tín hiệu hữu ích

Trên phần bên phải của h.1.4 là biểu diễn của tín hiệu sau nắn phổ Lúc này, do tác động của quá trình nắn phổ xẩy ra trong máy thu mà tín hiệu can nhiễu đã

bị trải phổ ra và có biên độ nằm dưới mức tạp nền Ngược lại, tín hiệu hữu ích đã

được hoàn phổ và có biên độ cao hơn tạp nhiễu rất nhiều

1.6 Độ tăng ích xử lý hệ thống của tín hiệu trải phổ

Theo định nghĩa, độ tăng ích (độ lợi) xử lý hệ thống của tín hiệu trải phổ được xác định như sau:

Độ lợi xử lí hệ thống ( Processing Gain ) là tỷ số tín/tạp ở lối ra hệ thống so với

tỉ số tín/tạp đầu vào hệ thống

Khả năng chống nhiễu của tín hiệu trải phổ đ−ợc đặc tr−ng bằng hệ số tăng ích

xử lý hệ thống (Processing Gain - PG) Hệ số PG đ−ợc định nghĩa nh− sau:

PG = SNR out/ SNRin (17) Trong đó: SNRin là tỷ số tín/tạp của tín hiệu trải phổ

SNRout là tỷ số tín/tạp của tín hiệu sau nắn phổ

Hình1.4: Khả năng chống nhiễu của tín hiệu trải phổ

a Độ lợi xử lí hệ thống trải phổ dãy trực tiếp (DS SS processing gain):

Do quá trình nắn phổ (giải trải phổ) không làm thay đổi công suất của tín hiệu, do đó công suất tín hiệu sau nắn phổ vẫn bằng công suất tín hiệu khi trải phổ:

Sout = Sin (18) Trong đó:

Sout - là công suất tín hiệu sau nắn phổ

Sin - là công suất tín hiệu trải phổ

Tín hiệu nhiễu

Tín hiệu sau lọc Phông

nhiễu

Độ lợi xử lí hệ thống trải phổ dãy trực tiếp được xác định như sau:

Độ rộng băng tần của tín hiệu trải phổ tỷ lệ thuận với tốc độ chip Rc, tức tỷ lệ với 1/Tc, trong đó Tc là chu kỳ chip:

Như vậy, với hệ thống trải phổ dãy trực tiếp, độ lợi xử lý hệ thống tỷ lệ với tốc

độ chíp của tín hiệu trải phổ

Để so sánh các hệ thống với nhau, người ta thường dùng hệ số PG theo decibel qui ước như sau:

PG = 10 log BW/R (23)

Ví dụ:

Hệ thống thông tin dữ liệu giữa vệ tinh nhỏ (microsat) với mặt đất công tác trên

tần số 436 MHz theo nguyên lý trải phổ với các chỉ tiêu:

b Độ lợi xử lí hệ thống của tín hiệu trải phổ nhảy tần(FH SS Processing Gain)

Đối với tín hiệu trải phổ nhảy tần, ta có các biểu thức sau:

Độ rộng băng tần sau nắn phổ trở về độ rộng ban đầu trước khi trải phổ:

BWout= Rd (24) Độ rộng trải phổ bằng độ rộng toàn bộ băng tần nhảy W của thiết bị:

BWin= W (25) Thay (24), (25) vào (17) ta có:

Máy thông tin cấp chiến thuật với các chỉ tiêu:

1.7 Truyền dữ liệu trong thông tin trải phổ

Tín hiệu trải phổ (trải phổ dãy trực tiếp, trải phổ nhảy tần hay các dạng trải phổ kết hợp) có khả năng hỗ trợ bất kỳ dạng điều chế truyền thống nào, dù là tín hiệu tương tự hay tín hiệu số

Tuy nhiên mỗi phương pháp điều chế có độ phù hợp khác nhau với các dạng trải phổ khác nhau

• Điều chế biên độ (AM) là dạng điều chế kém phù hợp nhất, do việc ứng dụng AM sẽ phá huỷ cấu trúc đồng đều về mật độ phổ của tín hiệu trải phổ

• Dạng điều chế có đường bao sóng mang không thay đổi là dạng phù hợp nhất

• Điều tần (FM) được sử dụng nhiều trong các hệ thống trải phổ nhảy tần nhưng ít được sử dụng trong trải phổ dãy trực tiếp

• Dạng điều chế phổ biến trong trải phổ dãy trực tiếp là điều chế đảo mã, trong đó dữ liệu số được cộng mođun 2 với dãy giả ngẫu nhiên PN Nếu

đảm bảo yêu cầu về đồng bộ giữa dữ liệu và mã trải phổ thì các tính chất tương quan của mã không bị ảnh hưởng ở phía thu, sau khi đã nắn phổ, dữ liệu được phục hồi trong các mạch giải điều chế kiểu bội tần

(squaring) hoặc mạch vòng Costas Tuy nhiên, nhược điểm của phương

pháp điều chế này là đòi hỏi dữ liệu điều chế ( tín hiệu thoại hoặc các loại tín hiệu tương tự khác) phải được số hoá

Trong thiết kế hệ thống, việc lựa chọn kỹ thuật số hoá có ý nghĩa quan trọng

Kỹ thuật được lựa chọn phải đảm bảo sao cho dữ liệu được số hoá có tốc độ bít thấp nhất, do tốc độ bít của dữ liệu tỷ lệ nghịch với độ tăng ích xử lý của hệ thống

Việc số hoá tín hiệu thoại để truyền trong kỹ thuật trải phổ có vai trò rất quan trọng, vì truyền dữ liệu thoại là ứng dụng quan trọng nhất của hệ thống thông tin liên lạc

Tín hiệu thoại dùng trong thông tin liên lạc có dải thông 300-3300 Hz Để số hoá theo tiêu chuẩn Nyquist với tần số lấy mẫu 8kHz và 8 bit tín hiệu ra, ta có tốc độ số liệu là 8x8 = 64 kbps Dải thông cần để truyền tín hiệu thoại số hoá này là 64 kHz

Các máy thông tin liên lạc quân sự cấp chiến thuật có dải thông tối đa đến 20kHz Do vậy, để truyền được tín hiệu này, yêu cầu phải có giải pháp nén luồng số PCM hoặc có phương pháp số hoá với tốc độ bit thấp mà vẫn đảm bảo

được chất lượng thông tin thoại

Trong các hệ thống thông tin nhảy tần, thường ứng dụng xử lý tín hiệu thoại bằng phương pháp điều chế delta

Điều chế delta (Delta modulation - DM) là một biến thể của mã hoá PCM

Mạch DM so sánh các mẫu tín hiệu kế tiếp và chỉ đưa ra tín hiệu sai khác của mẫu sau so với mẫu trước đó Điều này làm giảm đáng kể số bít cần để mã hoá

Dạng tín hiệu thoại trong phương pháp điều chế delta trình bày trên hình 1.5 Sau khi lấy mẫu tín hiệu vào và so sánh với giá trị chuẩn, mạch điều chế delta sẽ cho ra:

- 1 xung dương nếu tín hiệu vào lớn hơn tín hiệu chuẩn

- 1 xung âm nếu tín hiệu vào nhỏ hơn tín hiệu chuẩn

Hình1.5: Số hoá tín hiệu thoại bằng điều chế delta

Tín hiệu trên lối ra bộ điều chế là dãy xung số Tần số xuất hiện của các xung này tỷ lệ thuận với tốc độ biến đổi (độ gia, delta) của tín hiệu vào Tín hiệu trên lối ra bộ điều chế được đưa đi điều chế máy phát

ở phía thu, sau khi hoàn dạng tín hiệu xung, dãy xung thu được đưa qua bộ giải

điều chế delta, thường là các mạch tích phân có chức năng phục hồi thành phần một chiều cho tín hiệu gốc Tín hiệu trên lối ra bộ giải điều chế được đưa qua bộ lọc thông thấp để loại bỏ các hài bậc cao và cho ra tín hiệu thoại đã hồi phục Tuy nhiên, điều chế delta tuyến tính có nhược điểm là mắc lỗi số hoá lớn khi tín hiệu vào biến thiên nhanh

Để khắc phục nhược điểm này của phương pháp điều chế delta tuyến tính, người

ta sử dụng phương pháp điều chế delta thích nghi (continuosly variable slope delta modulation - CVSD)

Trong CVSD, người ta sử dụng bộ nén, để nén các giá trị biên độ tín hiệu lớn trước khi đưa đến bộ điều chế

ở phía thu, tín hiệu lối ra bộ giải điều chế delta được đưa qua bộ giãn tín hiệu

để bù lại giá trị gốc cho các thnàh phần bị nén ở phía phát Thuật toán nén giãn

được tối ưu hoá cho tín hiệu thoại, do đó tín hiệu thoại trải qua quá trình điều chế, truyền dẫn và giải điều chế vẫn đảm bảo được chất lượng

Với kỹ thuật CVSD, có thể truyền tín hiệu thoại số hoá chỉ với tốc độ 9,6 kbps

mà vẫn bảo đảm nghe rõ nội dung

II Tổng quan về máy thông tin nhảy tần VHF

2.1 Giới thiệu

Như trên đã đề cập, để nâng cao hiệu quả chống nhiễu cho tín hiệu truyền trên kênh vô tuyến, hiện nay người ta áp dụng nhiều kỹ thuật khác nhau, trong

đó kỹ thuật trải phổ được coi là hiệu quả hơn cả

Trong hệ thống thông tin trải phổ, băng tần phát có độ rộng lớn hơn nhiều lần băng tần tín hiệu gốc, do sử dụng điều chế tín hiệu gốc với mã trải phổ có bề rộng phổ lớn hơn nhiều lần

Phần trên ta đã chứng minh được là tác động của nhiễu vào tín hiệu tỷ lệ nghịch với hệ số trải phổ của hệ thống, nghĩa là hệ số trải phổ càng cao, tác động của nhiễu đến tín hiệu càng nhỏ

Tuy nhiên, trải phổ dãy trực tiếp đòi hỏi thiết bị thu phát phải có băng thông đủ rộng Khi đó hệ số trải phổ mới có thể đạt tới giá trị đủ cao và do đó mang lại hiệu quả chống nhiễu cao cho tín hiệu

Trong các thiết bị thông tin liên lạc như máy thông tin quân sự VHF, băng thông có giá trị rất hạn chế Thông thường các máy này có dải tần công tác 30-

88 MHz với dải thông 10 - 20 kHz

Để nâng cao khả năng chống nhiễu cho tín hiệu truyền trong các hệ thống này, người ta tạo ra hiệu quả trải phổ bằng cách nhảy tần

Trong kỹ thuật trải phổ kiểu nhảy tần, mã trải phổ (chuỗi PN) không trực tiếp

điều chế sóng mang đã được điều chế bằng dữ liệu mà nó dùng để điều khiển bộ

tổ hợp tần số

Tại mỗi thời điểm nhảy tần, bộ tạo mã giả ngẫu nhiên PN đưa ra một đoạn k chip mã để điều khiển bộ tổ hợp tần số Dưới sự điều khiển của bộ tạo mã PN,

bộ tổ hợp tần số sẽ nhảy sang hoạt động ở tần số tương ứng thuộc 2k tần số Mỗi

đoạn k chip được gọi là một từ xác định tần số (Frequence setting word –FSW)

Do các từ tần số xuất hiện ngẫu nghiên nên tần số của dao động do bộ tổ hợp tần

số tạo ra (nhận một giá trị thuộc 2k ) cũng mang tính ngẫu nhiên

Phổ của tín hiệu nhảy tần có bề rộng như bề rộng phổ sóng mang điều chế Chỉ khác là nó bị dich tần đi một khoảng bằng một bước nhảy Tuy nhiên tính trung bình trên nhiều bước nhảy thì phổ của tín hiệu nhảy tần chiếm trọn cả băng tần nhảy hoặc chiếm trọn toàn bộ bề rộng băng tần của thiết bị tuỳ theo cách tổ chức

2.2 Cấu hình của hệ thống thông tin nhảy tần

Sơ đồ khối của hệ thống thông tin nhảy tần được trình bày trên hình 2.1

ở phía phát, dữ liệu (gồm thoại và số liệu) đi vào khối mã hoá Quá trình mã

hoá do khoá mã mật (comsec) quy định Tín hiệu sau mã hoá được đưa sang

khối điều chế của bộ tổ hợp tần số Lối ra bộ tổ hợp tần số thay đổi theo trạng thái của bộ tạo mã giả ngẫu nhiên PN Lối ra của bộ tổ hợp tần số tác động vào khâu biến đổi tần số để tạo ra tần số công tác của máy thông tin Sóng mang đã

điều chế được khuyếch đại công suất và đưa ra anten qua bộ khuếch đại dải rộng

Khoá transec quy định trình tự nhảy tần của máy thông tin thông qua việc tác động vào quy trình sinh từ tần số FSW trên lối ra của bộ tạo chuỗi PN

Bàn phím là tổ hợp các nút điều khiển trên mặt máy, thông qua đó người sử dụng có thể vận hành hệ thống theo ý muốn

ở phía thu, tín hiệu cao tần đi qua mạch khuếch đại đầu vào dải rộng, sau đó

được trộn với tín hiệu ngoại sai để trở thành tín hiệu trung tần Lối ra của khuếch

đại trung tần được đưa đi giải điều chế và giải mã mật Cũng từ lối ra của khuếch

đại trung tần, tín hiệu đồng bộ được tách ra để thực hiện quá trình đồng bộ nhảy tần Tín hiệu đồng bộ điều khiển bộ tạo mã PN sinh ra các từ tần số FSW giống hệt như ở phía phát

Khoá COMSEC quy định việc giải mã mật và khóa TRANSEC quy định trình

tự sinh từ tần số ở đầu thu phải được đặt giống như ở đầu phát

Với sơ đồ khối như trên ta có nhận xét sau:

Sự khác biệt giữa một máy thông tin nhảy tần và một máy thông tin truyền thống nằm ở chỗ có sự hiên diện của các mođun sau đây:

a- Mođun đồng bộ

b- Mođun tạo mã PN

c- Mạch khuyếch đại dải rộng

Trên sơ đồ chức năng, các khối này được đánh dấu bằng tô đậm

Trong máy thông tin truyền thống, tần số công tác là cố định Vì vậy số liệu đưa

đến bộ tổ hợp tần số kiểu số (Digital Frequency Synthesizer) sẽ xác định :

a- tần số công tác

b- thông số các mạch lọc đầu vào, đầu ra anten

Trong máy thông tin nhảy tần, số liệu về tần số công tác được thay đổi liên tục theo các trạng thái của chuỗi PN điều khiển nhảy tần Mỗi trạng thái của chuỗi

PN xác định một từ tần số FSW Mỗi từ tần số FSW tương ứng với một tập số liệu và kết quả là một tần số công tác tương ứng được xác lập

Mạch tạo chuỗi PN có các trạng thái ra thay đổi ngẫu nhiên, kéo theo sự thay

đổi ngẫu nhiên của tần số công tác

Mạch đồng bộ đảm bảo cho sự thay đổi tần số công tác ở phía phát và phía thu xảy ra giống hệt nhau

Ví dụ về dạng phổ tần số của một số máy thông tin nhảy tần được trình bày trên hình 2.2

Trên hình 2.2 ta thấy, phần đầu tiên của phổ (phía trái mốc số 0 của thời gian nhảy tần) biểu diễn phổ tần dùng cho đồng bộ Tần số trung tâm của phổ là 45 MHz

Hình 2.2: Phổ tần số của một số máy thông tin nhảy tần

Trên biểu đồ thứ nhất ta thấy đồng bộ được thiết lập trên một tần số cố định (44,5 MHz) Sau khi kết thúc đồng bộ, hệ thống chuyển sang giai đoạn nhảy tần ngẫu nhiên trong dải phổ 44ữ46 MHz Phương pháp đồng bộ này đơn giản và có

độ tin cậy xác lập đồng bộ cao nhất Tuy nhiên nó có xác suất bị phát hiện và gây nhiễu cao nhất

Trên biểu đồ thứ 2, ta thấy tín hiệu đồng bộ được gửi đi trên tần số quy ước Tuy nhiên tần số dùng để phát đồng bộ không phải là tần số cố định mà nó thay

đổi theo quy luật và lặp lại theo chu kỳ Phương pháp đồng bộ này phức tạp hơn phương án 1 song có khả năng chống nhiễu cao hơn

Trên biểu đồ thứ 3, tín hiệu đồng bộ được gửi đi trong những bước nhảy tần ngắn trong một chu kỳ giống như quá trình nhảy tần ngẫu nhiên

Phát xung đồng bộ

Phương án đồng bộ này phức tạp nhất trong 3 phương án, tuy nhiên nó đảm bảo khả năng chống nhiễu cao nhất

2.3 Nguyên lý điều khiển nhảy tần

Trong máy thông tin nhảy tần, tần số công tác được thay đổi liên tục với tốc

độ và trình tự do các tham số của hệ thống quy định Việc thay đổi tần số công tác được thực hiện thông qua tác động vào bộ tổ hợp tần số

Sơ đồ khối của mođun điều khiển nhảy tần trình bày trên hình 2.3

Hoạt động của môđun theo sơ đồ khối như sau:

Tần số công tác của máy thông tin do bộ tổ hợp tần số quyết định Trong các

máy thông tin hiện đại, bộ tổ hợp tần số là kiểu số (Digital Frequency

Tổ hợp tần

số

Điều khiển logic

Synthesizer) Việc thiết lập một tần số công tác mới cho máy thông tin được thực

hiện thông qua thay đổi dữ liệu vào phù hợp cho bộ tổ hợp tần số

Dữ liệu vào cho bộ tổ hợp tần số có thể ở dạng nối tiếp hay song song, tuỳ theo cấu trúc cụ thể

Chi tiết về bộ tổ hợp tần số được trình bầy trong chương 4

Khối điều khiển logic có chức năng biến đổi dữ liệu vào thành dạng phù hợp để

đưa sang bộ tổ hợp tần số

Bộ tạo mã giả ngẫu nhiên (Pseudorandom Noise Code-PN Code) là nguồn

sinh ra các chuỗi số nhị phân có hàm phân bố xác suất đều với đầy đủ các tính chất cơ bản của một chuỗi ngẫu nhiên Các chuỗi số nhị phân ngẫu nhiên có hàm phân bố đều được tạo ra từ các linh kiện kĩ thuật số là nguồn sinh ra các từ

khoá quyết định tần số (Frequency Setting Word- FSW)

Tốc độ sinh từ khoá và nội dung từ khoá do các tham số điều khiển là xung nhịp, số kênh và khoá mã quy định

Lối ra của bộ tạo mã PN thông qua khối điều khiển logic để tác động vào bộ

tổ hợp tần số kiểu số Kết quả là sóng mang của máy thông tin được biến đổi theo quy luật chuỗi PN

2.4 Truyền dữ liệu trong thông tin trải phổ

Tín hiệu trải phổ (trải phổ dãy trực tiếp, trải phổ nhảy tần hay các dạng trải phổ kết hợp) có khả năng hỗ trợ bất kỳ dạng điều chế truyền thống nào, dù là tín hiệu tương tự hay tín hiệu số

Tuy nhiên mỗi phương pháp điều chế có độ phù hợp khác nhau với các dạng trải phổ khác nhau

- Điều chế biên độ (AM) là dạng điều chế kém phù hợp nhất, do việc ứng dụng AM sẽ phá huỷ cấu trúc đồng đều về mật độ phổ của tín hiệu trải phổ

- Dạng điều chế có đường bao sóng mang không thay đổi là dạng phù hợp nhất

- Điều tần (FM) được sử dụng nhiều trong các hệ thống trải phổ nhảy tần nhưng ít được sử dụng trong trải phổ dãy trực tiếp

- Dạng điều chế phổ biến trong trải phổ dãy trực tiếp là điều chế đảo mã

(code invertion), trong đó dữ liệu số được cộng mođun 2 với dãy giả ngẫu

nhiên PN Nếu đảm bảo yêu cầu về đồng bộ giữa dữ liệu và mã trải phổ thì các tính chất tương quan của mã không bị ảnh hưởng

ở phía thu, sau khi đã nắn phổ, dữ liệu được phục hồi trong các mạch giải

điều chế kiểu bội tần (squaring) hoặc mạch vòng Costas Tuy nhiên, nhược

điểm của phương pháp điều chế này là đòi hỏi dữ liệu điều chế ( tín hiệu thoại hoặc các loại tín hiệu tương tự khác) phải được số hoá

Trong thiết kế hệ thống, việc lựa chọn kỹ thuật số hoá có ý nghĩa quan trọng

Kỹ thuật được lựa chọn phải đảm bảo sao cho dữ liệu được số hoá có tốc độ bít thấp nhất, do tốc độ bít của dữ liệu tỷ lệ nghịch với độ tăng ích xử lý của hệ thống

Việc số hoá tín hiệu thoại để truyền trong kỹ thuật trải phổ có vai trò rất quan trọng, vì truyền dữ liệu thoại là ứng dụng quan trọng nhất của hệ thống thông tin liên lạc

Tín hiệu thoại dùng trong thông tin liên lạc có dải thông 300-3300 Hz Để số hoá theo tiêu chuẩn Nyquist với tần số lấy mẫu 8 kHz và 8 bit tín hiệu ra, ta có tốc độ số liệu là 8x8=64 kbps Dải thông cần để truyền tín hiệu thoại số hoá này

là 64 kHz

Các máy thông tin liên lạc quân sự cấp chiến thuật có dải thông tối đa đến 20kHz Do vậy, để truyền được tín hiệu này, yêu cầu phải có giải pháp nén luồng số PCM hoặc có phương pháp số hoá với tốc độ bit thấp mà vẫn đảm bảo

được chất lượng thông tin thoại

Trong các hệ thống thông tin nhảy tần, thường ứng dụng xử lý tín hiệu thoại bằng phương pháp điều chế delta

Điều chế delta (Delta modulation - DM) là một biến thể của mã hoá PCM Mạch

DM so sánh các mẫu tín hiệu kế tiếp và chỉ đưa ra tín hiệu sai khác của mẫu sau

so với mẫu trước đó Điều này làm giảm đáng kể số bít cần để mã hoá tín hiệu thoại do bản chất của tín hiệu thoại có lượng thông tin dư rất lớn

Tuy nhiên, điều chế delta tuyến tính có nhược điểm là mắc lỗi số hoá lớn khi tín hiệu vào biến thiên nhanh

Để khắc phục nhược điểm này của phương pháp điều chế delta tuyến tính, người

ta sử dụng phương pháp điều chế delta thích nghi (continuosly variable slope delta modulation - CVSD)

Trong CVSD, người ta sử dụng bộ nén, để nén các giá trị biên độ tín hiệu lớn trước khi đưa đến bộ điều chế

ở phía thu, tín hiệu lối ra bộ giải điều chế delta được đưa qua bộ giãn tín hiệu

để bù lại giá trị gốc cho các thành phần bị nén ở phía phát Thuật toán nén giãn

được tối ưu hoá cho tín hiệu thoại, do đó tín hiệu thoại trải qua quá trình điều chế, truyền dẫn và giải điều chế vẫn đảm bảo được chất lượng

Kỹ thuật điều chế delta sẽ được trình bầy chi tiết trong chương 4

2.5 Đặc điểm công tác của máy thông tin nhảy tần

2.5.1 Đặc điểm cấu tạo của máy thông tin nhảy tần

Hình 2.4: Mođun điều khiển nhảy tần ECCM

Máy thông tin nhảy tần trước hết phải là một máy thông tin truyền thống, nghĩa

là một máy thông tin làm việc trên tần số cố định Do đó, phần điều khiển nhảy

tần thường được chế tạo thành một môđun riêng (ECCM modul)

Máy thông tin có thể hoạt động bình thường (ở chế độ tần số cố định) khi

không có môđun này

Máy thông tin chuyển sang làm việc ở chế độ nhảy tần khi môđun này được kích hoạt

Ví dụ về môđun điều khiển nhảy tần ECCM được trình bầy trên hình 2.4

2.5.2 Đặc điểm chế độ công tác của máy thông tin nhảy tần

Việc qui hoạch và quản lí tần số trong máy thông tin nhảy tần có các đặc trưng riêng Thông thường các kênh liên lạc được tổ chức thành các ngăn tần số Các

tần số trong ngăn chiếm trọn một băng, gọi là băng tần nhảy (hop band)

Chế độ công tác của máy thông tin nhảy tần có một số đặc điểm sau:

a- Băng tần nhảy của các máy thông tin nhảy tần thường có giá trị vài Mhz, chia làm nhiều kênh với khoảng cách giữa các kênh cỡ vài chục đến vài trăm khz Một số ví dụ về máy thông tin nhảy tần như sau:

ƒ PRC-1088 của hãng Datron, Mỹ,

ƒ Jaguar V, Panther V của hãng Racal, Anh

ƒ RRC - 9200 của hãng Radmor, Balan có băng tần nhảy với độ rộng 6,4 Mhz, chia làm 256 kênh, với dãn cách 25 khz

b- Thời gian hiệu dụng, tức thời gian hệ thống có tần số ổn định và có thể dùng

cho việc truyền tin (dwell time), chỉ chiếm một phần trong thời gian toàn bộ

của một bước nhảy tần Thời gian còn lại dành cho các thủ tục ổn định chế

độ công tác của hệ thống

Sơ đồ cấu trúc thời gian một bước nhảy tần được trình bầy trên hình 2.4 Trên hình 2.4 ta thấy:

- Thời gian toàn bộ cho một bước nhảy là Thop

- Thời gian máy thông tin thay đổi tần số là Tguard

- Thời gian máy thông tin truyền dữ liệu là Tdata

Ví dụ: Theo [25], các máy thông tin nhảy tần thuộc hệ thống SINCGARS

-V có tốc độ nhảy tần 100 lần/s, tức là thời gian của một bước nhảy khoảng

10 ms, thì thời gian dwell time (Tdata ) chỉ có 4.5ms

c- Khi nhảy tần với tốc độ cao (hàng trăm lần/giây) thì việc phối hợp anten ở

đầu vào và đầu ra không thể thực hiện tối ưu mà thực hiện theo chế độ dải rộng

d- Hệ thống đồng bộ là đặc trưng của hệ thống thông tin nhảy tần Mỗi phiên liên lạc bao giờ cũng bắt đầu bằng thủ tục đồng bộ Hệ thống đồng bộ và các phương pháp đồng bộ ứng dụng trong thông tin nhảy tần được trình bầy trong chương 4

2.6 Giới thiệu một số máy thông tin nhảy tần VHF điển hình

2.6.1 Máy PRC – 1088 (Datron, Mỹ )

Máy thông tin quân sự dải tần VHF model PRC-1088 (hình 2.5), là một trong các model nhảy tần đầu tiên của thế giới

Máy do Công ty thiết bị thông tin liên lạc Datron của Hoa Kỳ chế tạo

Tính năng kỹ chiến thuật chính của máy PRC -1088 như sau:

2.6.2 M¸y th«ng tin JAGUAR V (Racal, Anh)

M¸y th«ng tin qu©n sù d¶i tÇn VHF model JAGUAR V (h×nh 2.6), lµ mét trong c¸c model nh¶y tÇn thµnh c«ng nhÊt cña c«ng ty Racal (Anh), tr−íc khi c«ng ty nµy bÞ s¸t nhËp vµo TËp ®oµn c«ng nghiÖp qu©n sù Thales

TÝnh n¨ng kü chiÕn thuËt chÝnh cña m¸y JAGUAR V nh− sau:

2.6.3 Máy RRC – 9210 (Radmor, Balan )

Đây là một trong các mẫu máy thông tin nhảy tần hiện đại nhất trên thị trường hiện nay

Máy do Công ty thiết bị thông tin liên lạc Radmor của Cộng hoà Ba Lan chế tạo Tính năng kỹ chiến thuật chính của máy RRC - 9210 (hình 2.7) như sau:

2.6.4 M¸y RRC – 9500 (Radmor, Balan )

§©y lµ mÉu m¸y th«ng tin nh¶y tÇn l¾p trªn xe c¬ giíi hoÆc xe t¨ng

TÝnh n¨ng kü chiÕn thuËt chÝnh cña m¸y RRC -9500 (h×nh 2.8) nh− sau: D¶i tÇn: 30-88 Mhz

D·n c¸ch kªnh: 25 kHz

Sè kªnh: 2320

• Chuyển mạch gói 4800bit/s – 19.200bit/s

- Tự động tìm kênh rỗi (Free channel scannning - FCS)

2.6.5 M¸y PRC – 2188 (Phong Ho¶, Trung Quèc )

M¸y do C«ng ty thiÕt bÞ th«ng tin liªn l¹c Phong Ho¶ cña Trung Quèc chÕ t¹o TÝnh n¨ng kü chiÕn thuËt chÝnh cña m¸y PRC - 2188 (h×nh 2.9) nh− sau:

Iii Đồng bộ trong thông tin nhảy tần

3.1 Khái quát về đồng bộ trong thông tin số

Tín hiệu thu trên kênh vô tuyến có thể biểu diễn như sau :

r(t) = Av(t-τ)cos [2π(fc+fd)( t-τ)+θ]+n(t) (27) Trong đó:

A: Độ suy hao kênh thu

v(t): Tín hiệu băng tần gốc

fd: Độ di tần do hiệu ứng Doppler

τ: Thời gian trễ do lan truyền sóng điện từ

θ: Pha của tín hiệu

n(t): Nguồn tạp trắng Gauxơ cộng tính (Additive White Gaussian Noise AWGN) có mật độ phổ No/2

-Quá trình xác định các tham số trong biểu thức r(t) gọi là quá trình đồng bộ

Đối với trạm thông tin tĩnh tại, fd =0, quá trình đồng bộ qui về việc đồng bộ pha sóng mang và đồng bộ bit tín hiệu thu

Đồng bộ pha sóng mang được thực hiện trong các mạch khoá pha (Phase

Locked Loop-PLL)

Còn việc đồng bộ bit được thực hiện trong các mạch khoá trễ (Delay-Locked Loop-DLL)

3.2 Đồng bộ pha sóng mang

Trong thông tin số, một trong các phương pháp điều chế phổ biến nhất là BPSK

Để giải điều chế tín hiệu BPSK bắt buộc phải đồng bộ pha sóng mang

Để đơn giản cho việc xem xét việc đồng bộ pha sóng mang ta giả thiết fd=0, τ=0

Từ (27) ta có:

r(t)= Av(t)cos [2π(fct)+θ]+n(t) (28)

Để xác định pha của tín hiệu , ta sử dụng nguyên lý tiếp cận qui nạp cực đại

(maximum likelihood-ML) Pha tín hiệu dưới dạng véctơ thành phần có thể trình

( ) sin( 2 )

//

//

2 )

A

(32)

2 2

2

sin

n v