Xem mẫu
- NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MỘT KÊNH
TRUYỀN DẪN DÙNG KỸ THUẬT TRẢI PHỔ
DSSS
MỤC LỤC
1. Nguyên lí trải phổ trong DSSS
1.1 Khái niệm
1.2 Nguyên lí trải phổ
1.3 Ưu nhược của kỹ thuật trải phổ
1.4 Các hệ thống thông tin dùng kỹ
thuật
trải phổ
2. Cách thiết kế mã giã ngẫu nhiên(PN)
2.1 Giới thiệu
2.2 Các loại mã trải phổ
2.3 Cách thiết kế mã giả ngẫu nhiên
3. Sơ đồ khối của một kênh truyền vô tuyến ứng
dụng kỹ thuật trải phổ
3.1 Sơ đồ khối của hệ thống trải phổ
3.2 Nguyên lí hoạt động
3.3 Dạng phổ tần của của các khối
4. Xây dựng sơ đồ nguyên lí cho từng khối
- PHẦN 1
NGUYÊN LÍ TRẢI PHỔ
1.1 Khái niệm:
Trải phổ là quá trình biến đổi một tín hiệu có băng thông hẹp thành một tín hiệu
có băng thông rộng hơn nhiều lần làm mật độ phổ công suất của tín hiệu sẽ giảm đi
đáng kể
Các kỹ thuật trải phổ giải quyết được rất nhiều vấn đề thông tin như khả năng
can nhiễu,ghép kênh phân chia mã cho các ứng dụng đa truy cập chia mã,…Khả năng
nâng cao chất lượng nhờ việc sử dụng kỹ thuật trải phổ được đặc trưng bằng độ lợi
xử lí của hệ thống trải phổ.Độ lợi xử lí là độ khác biệt về chất lượng của hệ thống
dùng trải phổ so với hệ thống không dùng trải phổ trong khi các điều kiện khác la
giống nhau. Độ lợi xử lí được xấp xỉ bằng tỉ lệ băng thông trải với tốc độ thông
tin(thông thường là khá lớn).
1.2 Nguyên lí trải phổ:
Quá trình trải phổ được thực hiện bằng cách nhân tin hiệu bản tin(mesage)
có tốc độ bit R với một tìn hiệu trải phổ giả tạp âm PN có tốc độ chip Rc>>R.Sau đó
tín hiệu thu được lại được điều chế một lần nữa để tạo nên phổ tần rất giông như
dạng nhiễu nền không gây ảnh hưởng đáng kể đến tìn hiệu khác.
Tín hiệu PN đóng vai trò như một “mã” được biết trước cả ở máy phát lẫn máy
thu chủ định.Vì máy thu chủ định biết trước được mã nên có thể giải trải phổ tín hiệu
SS để nhận được bản tin.Mặt khác một máy thu không chỉ định không biết được mã,vì
thế ở các điều kiện bình thường nó không thể giải mã bản tin.
1.3 Ưu nhược điểm của kỹ thuật trải phổ
Ưu điểm:
Mật độ phổ công suất thấp.
Khả năng chông nhiễu cao,chống lại các nhiễu cố tình hoặc vô
tình.
Có khả năng loại trừ hay giảm nhẹ của truyền sóng nhiều tia.
- Có khả năng dùng chung băng tần với người sử dụng khác nhờ
đặc trưng tìn hiệu giống tạp âm của nó.
Tinh bảo mật rất cao do sử dụng mã giả ngẫu nhiên PN,mỗi
người sử dụng được mã hóa ở một mã khác nhau.Điều này làm cho
việc phát hiện thuê bao khác là việc vô cùng khó khăn và hầu như không
thể.
Nhược điểm:
Đồng bộ mã PN rất khó do ảnh hưởng của môi trường truyền.
Việc mã hóa và giải mã rất phức tạp,tốc độ cao,đòi hỏi độ chính xác
rất cao.
1.4 Các hệ thông thông tin trải phổ :
Ở các hệ thống thông tin di động thông thường,độ rộng băng tần là vấn đề quan
tâm chính và các hệ thống này được thiết kế để sử dụng càng ít độ rộng băng
tần càng tốt.Ở các hệ thống điều chế biên độ song biên,độ rộng băng tần càng
thiết để phát một nguồn tín hiệu tương tự gấp hai lần độ rộng băng tần của
nguồn này.Ở các hệ thống điều tần ,độ rộng băng tần này có thể bằng vài lần
độ rộng băng tần nguồn,phụ thuộc vào chỉ số điều chế.Đối với các tín số độ
rộng băng tần cần thiết có cùng giá trị với tốc độ bit của nguồn.Độ rộng băng
tần chính xác trong trường hợp này phụ thuộc vào kiểu điều chế.
Ở các hệ thồng thông tin trải phổ,độ rộng băng tần của tín hiệu có thể được
mở rộng thông thường hàng trăm lần trước khi phát.Khi chỉ có một người sử
dụng trong băng tần SS thì băng tần như vậy không có hiệu quả.Tuy nhiên,ở
môi trường nhiều người sử dụng,họ có thể dùng chung băng tần SS và hệ thống
trở nên có hiệu quả mà vẫn duy trì được các ưu điểm của kỹ thuật trải phổ.
Tóm lại,hệ thống được coi là trải phổ nếu:
Tín hiệu được phát chiếm độ rộng băng tần lớn hơn độ rộng băng tần tối
thiểu cần để phát thông tin.
Trải phổ được thực hiện bằng một mã độc lập với dữ liệu.
Có 3 kỹ thuật trải phổ cơ bản:
• Trải phổ chuỗi trực tiếp (DS/SS – Direct Sequence Spread Spectrum)
• Trải phổ nhảy tần (FH/SS – Frequence Hopping Spread Spectrum)
• Trải phổ dịch thời gian (TH/SS – Time Hopping Spread Spectrum)
- PHẦN II
CÁCH THIẾT KẾ MÃ GIẢ NGẪU NHIÊN(PN)
2.1 Giới thiệu:
Các tín hiệu trải phổ băng rộng tựa tạp âm được tạo ra từ các mã giã ngẫu
nhiên hay còn gọi là các mã trải phổ
Mã trải phổ có thể chia thành hai nhóm chính: mã giả ngẫu nhiên(PN codes) và
mã trực giao(Orthogonal codes).Trong đó PN codes có tính tự tương quan rất
tốt,điều này tạo ra một số phân biệt ổn định về các thành phần đa
đường.Trong khi đó mã trực giao hoàn toàn là trực giao khi thời gian được hiệu
chỉnh đồng bộ.Do đó,theo lý thuyết trong truyền đồng bộ,chúng cho phép số
người dùng đồng thời với số mã khác nhau.
Một mâu thuẫn trong thiết kế mã là nếu tính tương quan càn tốt thì tính tương
quan chéo càng xấu.Xét hai loại mã trên,PN codes có tính tự tương quan rất tốt
thì tính tương quan chéo càng xấu.trong khi đó mã trực giao thì ngược lại.
2.2 Các loại mã trải phổ :
Trong phần này chúng ta sẽ thảo luận về một số chuỗi thông dụng : chuỗi m,chuỗi
Gold,chuỗi Kasaki và chuỗi Walsh.
2.2.1 Chuỗi m (dãy ghi dịch tuyến tính có độ dài cực đại) :
Có nhiều loại mã PN khác nhau được sử dụng trong kỹ thuật trải phổ, trong đó
loại quan trọng nhất là các mã PN được tạo ra từ dãy ghi dịch cơ số hai có độ dài cực
đại hay dãy m. Các dãy cơ số hai m được tạo ra bằng cách sử dụng thanh ghi dịch có
mạch hồi tiếp và các mạch cổng hoặc loại trừ (XOR).
- Một dãy thanh ghi dịch tuyến tính được xác định bởi một đa thức tạo mã tuyến tính
g(x) bậc m > 0.
g(x) = gm xm + g m1 x m1 + g m2 x m2 + ... + g 1x + g 0 (2.1).
Đối với chuỗi cơ số hai có giá trị {0,1} , g i bằng 0 hoặc 1và g m = g 0 = 1.
Đặt g(x) = 0, ta được sự hồi quy sau:
1 = g o + g 1 x + g 2 x 2 + ... + g m2 x m2 + g m1 x m1 + x m (2.2).
Với xk thể hiện đơn vị trễ, phương trình hồi quy trên xác định các kết nối hồi
tiếp trong mạch thanh ghi dịch như hình (2.1).
Trong mạch thanh ghi dịch, các mạch XOR thực hiện phép cộng mod 2. Nếu
gi = 1 khóa tương ứng của mạch đóng, nếu gi ≠1 thì khóa này mở.
Hình 2.1. Bộ tạo dãy ghi dịch tuyến tính
Thanh ghi dịch là một mạch cơ số 2 trạng thái hữu hạn có m phần tử nhớ.
Mỗi phần tử nhớ là một FlipFlop hai trạng thái {1,0}. Vì thế số trạng thái khác
không cực đại của mạch là 2m 1. Số này bằng chu kỳ cực đại của chuỗi ra
C = (co , c1 ,c2 ,...).
Trong hình (2.1), trạng thái của thanh ghi dịch ở xung đồng hồ thứ i là:
S i = { S i (1), S i (2), S i (3), ... S i (m)}
Đầu ra của thanh ghi dịch ở xung đồng hồ thứ i là:
Cim = Si (m).
Thay 1=Ci vào phương trình (2.1) ta được điều kiện hồi quy của chuỗi ra:
Ci = g1 ci1+g2 ci2 + ... +gm1 cim+1 + cim
Hay
Ci+m = g1ci+m1 + g2ci+m2+ ... +gm1ci+1 + ci (mod 2) (2.2).
với i >=0.
Như vậy ứng với mỗi đa thức tạo mã nhất định, ta sẽ xác định được giá trị hồi
quy Ci và xây dựng được thanh ghi dịch bằng bậc m của đa thức. Số phần tử trong
thanh ghi dịch bằng bậc m của đa thức.Trạng thái của thanh ghi dịch thay đổi theo
điều kiện hồi quy được xác định bởi một đa thức tạo mã g(x). Đầu ra thanh ghi dịch
sẽ cho ta một chuỗi cơ số hai có độ dài cực đại hay chuỗi m.
Thí dụ,ta xét đa thức tạo mã g(x)= x5+x4+x3+x+1. Sử dụng (2.2) ta được sự hồi quy
ci=ci1+ ci3+ ci4+ ci5(mod 2) và xây dựng thanh ghi dịch hồi tiếp có hình như sau:
- Hình 2.2. Mạch thanh ghi dịch cho đa thức tạo mã g(x)= x5+x4+x3+x+1
Vì bậc của đa thức g(x) là m=5,nên ta có 5 đơn vị nhớ(5 phần tử thanh ghi dịch)
trong mạch.Đối với mọi trạng thái khởi đầu khác không (s0#{0,0,0,0}),trạng thái của
thanh ghi dịch thay đổi theo điều kiện hồi quy được xác định bởi đa thức tạo mã
g(x).Giả sử trạng thái khởi đầu của thanh ghi dịch là s0=11111 thì chuỗi ra của thanh
ghi dịch:
c=1111101000100101011000011100110…..
Nhận xét: Sau 31 xung clock thì các đơn vị nhớ trong thanh ghi sẽ trở về trạng thái
ban đầu,chuỗi tạo ra có chiều dài N=2m1=31 bit,đây là chu kì cực đại của thanh ghi
dịch;m bit đầu tiên của chuỗi ra bằng các bit được nạp ban đầu vào thanh ghi
dịch.Nếu giá trị ban đầu của s0=0001 thì chuỗi ngõ ra thanh ghi dịch (dịch sang phải
Ni=3118=13 đơn vị) là:
c =1000011100110111110100010010101………..
Bảng trạng thái của thanh ghi dịch:
Clock Trạng Output Clock Trạng Output Clock Trạng Output
thái thái thái
0 11111 0 12 01010 0 24 10011 1
1 01111 1 13 10101 1 25 11001 1
2 10111 1 14 11010 0 26 01100 0
3 01011 1 15 01101 1 27 10110 0
4 00101 1 16 00110 0 28 11011 1
5 00010 0 17 00011 1 29 11101 1
6 10001 1 18 00001 1 30 11110 0
7 01000 0 19 10000 0 31 11111 1
8 00100 0 20 11000 0 32 01111 1
9 10010 0 21 11100 0 33 10111 1
10 01001 1 22 01110 0 34 Lặp Lặp
11 10100 0 23 00111 1 lại lại
Nếu ta sử dụng 2m − 1 giá trị nạp ban đầu khác không khác nhau cho thanh ghi dịch
hồi tiếp tuyến tính m phần tử,ta có thể nhận được 2m − 1 chuỗim khác nhau; tất cả
các chuỗi là dịch vòng so với nhau.Giả sử S m biểu thị tập 2m − 1 chuỗi được tạo ra
bởi g(x).Tập S m sẽ tạo nên một không gian vectơ có 2m − 1
- Để thí dụ, ta xét g(x)= x3 + x 2 + 1 ,mạch thanh ghi dịch được mô tả như sau:
Clock Trạng thái
0 111
1 011
2 001
3 100
4 010
Hình 2.3. Mạch thanh ghi dịch cho đa thức tạo mã 5 101
g(x)=x3+x2+1 6 110
Và tập S m được cho bởi:
c 1110010
1100101
−1
T c
T −2 c 1001011
−3
T c 0010111
S m = −4 =
T c 1011110
T −5 c 1011100
T −6 c 0111001
0000000
0
Trong đó T −1 c là dịch vòng trái của c
Tốc độ đồng hồ của mạch hình 2.1 bị hạn chế bởi tổng các thời gian trễ trong
một ô ghi dịch và thời gian trễ trong tất cả các cổng “hoặc loại trừ” ở mạch
hồi tiếp. Cụ thể tốc độ đồng hồ không thể nhanh hơn:
( )
m −1 −1
τ shift −register + i =1
gi (2.3).
ở đây τ là thời gian trễ. Để thực hiện tốc độ cao với tốc độ đồng hồ nhanh đến:
(τ + τ OR − gate )
−1
shift − register (2.4).
ta có thể dùng dạng tốc độ cao như hình 2.4
Hình 2.4 Mạch ghi dịch tốc độ cao
Chuỗim có hàm tự tương quan như sau:
- N −1
1 Ci Ci + j
ρ (i ) = ( −1) (2.5).
N i =0
Hình 2.5 Hàm tự tương quan tuần hoàn có hình đinh ghim của dãy m
2.2.2 Chuỗi Gold
Các chuỗim mặc dầu có tính tương quan rất tốt nhưng tính tương quan chéo
không tốt.Các chuỗi Gold là một cải tiến của chuỗim.Nó cung cấp một số lượng mã
nhiều hơn,đồng thời cải thiện tính tương quan chéo giữa các mã.Ta có thể xây dựng
một tập gồm N+2 các chuỗi Gold có độ dài N= 2m − 1 từ một cặp các chuỗi m được ưa
chuộng có chu kỳ N.Cặp chuỗi ưa chuộng,a và b chẳng hạn, là cặp chuỗi m có hàm
tương quan chéo ba trị : {1,t(m),t(m)2}, trong đó:
1 + 2( m +1)/2 ( m le)
t ( m) = (2.6)
1 + 2( m + 2)/2 ( m chan)
Tập hợp các chuỗi Gold bao gồm cặp chuỗi ưu chuộng a và b và các tổng mod 2
của a với dịch vòng của b là:
SGold = {a , b , a b , a T −1b , a T −2 b ,..., a T − ( N −1) b} (2.7)
trong đó T b ={ b1 , b2 ,...., bN −1 , b0 } là dịch vòng trái của b.
−1
Ví dụ ta xét hai đa thức nguyên thủy bậc m =3 là g(x)= x3 + x 2 + 1 và g(x)= x3 + x + 1
.Hàm tự tương quan chéo của cặp chuỗim này sẽ có 3 giá trị:{1,3,5};
vì thế là cặp ưu chuộng của chuỗim.Sơ đồ mạch tạo chuỗi Gold với giá trị nạp ban
đầu cho cả 2 thanh ghi dịch là 101 như sau:
- Hình 2.6 Bộ tạo cặp chuỗi Gold cho cặp ưu chuộng
Chuỗi ngõ ra của thanh ghi dịch là: a=1011100 và b=1010011 .Hai chuỗi này có chu kỳ
tuần hoàn là N= 2m − 1 = 7.Tập hợp chuỗi Gold gồm N+2=9 chuỗi tương ứng mỗi
chuỗi có chiều dài bằng 7 được tạo gồm có :
a 1011100
b 1010011
a b 0001111
−1
a T b 1111011
(2.8)
SGold = a T −2 b = 0010010
a T −3 b 1000001
a T −4 b 1100110
0101000
a T −5 b
a T −6 b 0110101
Hàm tương quan chéo tuần hoàn của hia chuỗi a = a0 , a1 , a2 ..aN −1 và b = b0 , b1 , b2 ...bN −1 trong
đó ai , bi có giá trị đối với chuỗi cơ số hai,như sau:
N
Ra ,b (n) = ai bn +i (2.9)
i =0
trong đó n+I (n Z) được tính theo mod N(chia N lấy dư).Đại lượng tương quan chéo
cực đại cho hai chuỗi Gold bất kỳ trong một tập bằn hằng số t(m).
Lưu ý rằng trước khi tính hàm tương quan ta phải chuyển đổi các giá trị 0 và 1 thành
+1 và 1.
Hình 2.7 Tương quan chéo tuần hoàn đối với dãy Gold
- 2.2.3 Chuỗi Kasami :
Một thủ tục tương tự thủ tục tạo dãy Gold nhưng tạo một tập hợp nhỏ hơn M=
2 m /2
dãy nhj phân tuần hoàn chu kỳ n= 2m /2 1 với m chẵn.
Trong thủ tục này :
Tạo một dãy m tên a.
Tạo một dãy nhị phân b bằng cách lấy mẫu 2m /2 +1 bit một lần (trong
2m /2 +1 bit liên tiếp của a lấy bit đầu tiên ,dịch vòng 2m /2 +1 bit và lặp
lại).Dãy b tuần hoàn với chu kỳ 2m /2 1.
Lấy n = 2m /2 1 trong dãy a và b: Ta tạo một dãy mới bằng cách cộng
modulo2 những bit từ a và những bit từ phiên bản dịch vòng 2m /2 2 của
2m /2 1 bit dãy b đang xét.
Kể cả dãy a trong tập ,ta có 1 tập 2m /2 dãy nhị phân chiều dài
n = 2m /2 1 gọi là Kasami.
Những hàm tương quan chéo và hàm từ tương quan của những dãy này lấy
những giá trị từ tập {1, −(2m /2 + 1), 2m/2 − 1 } giá trị tương quan chéo cực đại của
1 tập dãy bất kỳ cảu tập là: φmax = 2m /2 + 1
Giá trị φmax thỏa mãn giới hạn Welch đối với tập 2m /2 dãy.Do đó dãy Kasami
là tối ưu.
Hình 2.8 Tương quan chéo của các dãy Kasami
2.2.4 Mã trực giao(Chuỗi Walsh):
Chuỗi WalshHadamard tạo ra tập mã trực giao rất công dụng trong CDMA và
được ứng dụng trong cả IS95 và DSWCDMA.Các hàm Walsh được tạo ra từ các
hàng mã của môt ma trận vuông đặc biệt gọi la ma trận Hadamard. Các ma trận
Hadamard H 2m (m là lũy thừa của 2),có thể tạo ra theo thủ tục lặp như sau:
- Hm Hm
H 2= (2.10)
Hm Hm
Với điều kiện đầu là m=1 ta có ma trận Hadamard H2 như sau:
0 0
H2 = (2.11)
0 1
H m là kí hiệu ma trận bù của H m .Chẳng hạn:
1 1
H2 = (2.12)
1 0
Khi m=2 ta có:
0 0 0 0
H2 H2 0 1 0 1
H2 = = (2.13)
H2 H2 0 0 1 1
0 1 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 1 0 1 0 1
0 0 1 1 0 0 1 1
H4 H4
0 1 1 0 0 1 1 0
H8 = = (2.14)
H4 H4 0 0 0 0 1 1 1 1
0 1 0 1 1 0 1 0
0 0 1 1 1 1 0 0
0 1 1 0 1 0 0 1
v.v…Các từ mã khác nhau Hadamard mang tính trực giao.Nghĩa là tổng tích điểm của
mọi cặp từ mã bằng 0 khi các bit 0 được chuyển đổi thành +1 và các bit 1 được chuyển
đổi thành 1. Khi vẽ các mã Hadamard phụ thuộc vào thời gian thì chúng chúng trở
thành các ham Wash.
Tính chất:
Một hàng bất kì khác một hàng khác ở chính xác N/2 vị trí(N là kích thước của
ma trận H).Do đó một hàng của ma trận chứa tất cả 0,một hàng khác chứa N/2
số 1 và N/2 số 0.
Mỗi ký tự tự phát được biến đổi bởi môt hàm Waslh,do đó hệ số trải phổ là N.
Mã trải phổ trực giao thường được dùng nếu tất cả người sử dụng của cùng
một trạm gốc được đồng bộ thời gian chính xác đến từng chip,vì tương quan
chéo giữa các bản dịch của hàm Walsh thường bằng không.
- PHẦN III
SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MỘT KÊNH TRUYỀN VÔ
TUYẾN ỨNG DỤNG KỸ THUẬT TRẢI PHỔ
DSSS
3.1 Sơ đồ khối của một kênh truyền dùng kỹ thuật trải phổ
- Hình 3.1 Sơ đồ khối chức năng của hệ thống thông tin trải phổ điển hình đối với
cả
hai cấu hình mặt đất và vệ tinh
3.2 Nguyên lí hoạt động
Nguồn có thể là số hay tương tự. Nếu nguồn là tương tự, đầu tiên nó được
số hóa bằng sơ đồ biến đổi tương tự/số (analogtodigital A/D) nào đó như là
điều chế xung mã (PulseCode Modulation – PCM) hay điều chế delta (DM).
Bộ nén dữ liệu loại bỏ hoặc giảm bớt độ dư thông tin trong nguồn số. Sau đó
tín hiệu ra được mã hóa bằng bộ mã hóa sửa sai, đưa thêm độ dư mã hóa vào nhằm
mục đích phát hiện và sửa các sai có thể phát sinh khi truyền qua kênh tần số vô
tuyến (Radio Frequency RF). Phổ của tín hiệu nhận được trải ra trên dải thông
mong muốn, tiếp sau là bộ điều chế có tác dụng dịch phổ đến dải tần phát được
gán. Sau đó tín hiệu đã điều chế được khuếch đại và gửi qua kênh truyền mặt
đất hoặc vệ tinh.
Kênh truyền gây ra một số tác động xấu: nhiễu, tạp âm, suy hao công suất tín
hiệu. Chú ý rằng bộ nén/giải nén dữ liệu và bộ mã sửa sai/ giải mã là tùy chọn.
Chúng dùng để cải thiện chất lượng hệ thống. Vị trí của các chức năng trải phổ và
điều chế có thể đổi lẫn cho nhau. Hai chức năng này thường được kết hợp và thực
hiện như một khối duy nhất.
Tại đầu thu, máy thu cố gắng khôi phục lại tín hiệu gốc bằng cách khử các
quá trình sử dụng ở máy phát; nghĩa là tín hiệu thu được giải điều chế, giải trải
phổ, giải mã và giải nén để nhận được tín hiệu số. Nếu nguồn là tương tự, tín
hiệu số được biến đổi thành tương tự nhờ bộ D/A.
PHẦN 4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ PHẦN MÁY THU
4.1 Khối điều chế tương tự sang số(ADC):
Trong khối này gồm có 2 bộ:
Delta modulator (bộ điều chế delta)
Diphase encoder (bộ mã hóa dipha)
Sơ đồ nguyên lí bộ điều chế delta thích nghi
- Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lí bộ điều chế delta
Tín hiệu audio từ micro sẽ được khuyếch đại bởi thiết bị VOGAD(Voice
Operated Gain Adjusting Device) trước khi đưa vào bộ điều chế delta.
Sau đó tín hiệu sẽ được điều chế số (điều chế delta) được thực hiện bởi bộ
CVSD(FX609J),ngõ ra tín hiệu số sẽ là chân số 3 của FX609J. Ngõ ra dữ liệu ở chân
số 4 của CVSD sẽ đưa đến khối trải phổ để thực hiện trải phổ tín hiệu.
Sơ đồ nguyên lí bộ mã hóa dipha :
Dữ liệu số từ dạng NRZ sẽ được chuyển sang dòng dữ liệu dạng
diphase. Đây thực ra chỉ là mạch trừ để tạo ra tín hiệu diphase(khi dữ liệu
là bit 1 sẽ chuyển thành mức logic 1 và 0,còn khi dữ liệu là 0 thì sẽ đảo
ngược mức logic trước đó )
Hình 4.1 Dạng tín hiệu NRZ và Diphase
- Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lí bộ mã hóa diphase
4.2 Khối tạo mã giã PN và trải phổ
Hình 4.3 Sơ đồ khối tạo mã giả PN và trải phổ
Trong phần này mã PN được tạo ra là mã PN chuỗi m có chiều dài N=127 bit(chip)
được thực hiện bởi 74HC164.Sau đó tín hiệu sẽ được trải phổ thông qua cổng XOR
74AC86.
Để tạo xung clock cho các khối thì có thêm bộ tạo xung clock
- Hình 4.4 Sơ đồ nguyên lí khối tạo xung clock
Khối tạo xung clock ở đây tạo ra các tần số là: 4Mhz,1Mhz,31.25Khz.
4.3 Khối điều chế số (BPSK)
Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lí khối điều chế số BPSK
Khối điều chế thực hiện điều chế bằng phương pháp BPSK bằng con TFM1H,ngõ ra
của tín hiệu điều chế này ra ở chân số 3 được đưa đến bộ khuyếch đại công suất
trước khi được phát đi.
4.4 Khối điều chế analog và khuyếch đại công suất
Hình 4.6 Sơ đồ nguyên lí khối điều chế analog và khuyếcch đại công suất
Tín hiệu sau khi điều chế được khuyếch đại bước đầu bằng con MAX8
MMIC(monolithic microwave integrated circuit),tiếp tục sau đó được module khuyếch đại
- lớp A ”Motorola CA4812” khuyếch đại công suất lên khoảng 100mW.Sau đó tín hiệu
được đưa qua bộ lọc thông dải xoắn ốc để giới hạn băng thông trước khi phát ra
không gian.
Từ phần trình bày những khối ở trên ta có mạch nguyên lý cho
phần máy pháy như sau:
Hình 4.7 Sơ đồ khối máy phát
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ PHẦN MÁY THU
4.5 Khối giải điều chế analog (tạo tín hiệu trung tần IF(70Mhz))
- Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lí khối điều chế analog
Tín hiệu trải phổ nhận từ anten(f=435Mhz) đầu tiên được khuyếch đại bởi bộ nhiễu
thấp,tiếp theo là một bộ lọc xoắn ốc và cuối cùng là bộ nhiễu thấp MAN1LN và
MAR8.Tín hiệu này sẽ được trộn với sóng mang(7 DBm,365Mhz) từ bộ dao động tạo tín
hiệu trải phổ ổn định ở tần số trung tần là 70Mhz và tiếp tục sẽ được lọc bởi bộ
PIF70,trước khi được chia thành 3 đường tín hiệu giống nhau.
4.6 Khối giải trải phổ tín hiệu trung tần IF(70Mhz)
Mỗi đường tín hiệu được chia ra từ bộ PIF70 (late,ontime và early) từ tín hiệu
trung tần IF 70Mhz tiếp tục được khuyếch đại bởi bộ khuyếch đại MAR6.Một cấu
hình DBM giống như một khóa dịch 2 pha(BPSKbiphase shift keyer) được đưa vào bởi
các ngõ vào của các mã PN từ khối giải trải phổ (chân 3,4,5 của 74HC164).
Ngõ ra của tín hiệu giải trải phổ được thêm vào bộ mạch khuyếch đại IF,FM công
suất thấp NE605.Một bộ dao động thứ 2 có f=64Mhz được trộn với tín hiệu giải trải
phổ để tạo ra tín hiệu giải trải phổ co f=6Mhz.
Ngõ ra của hai kênh early và late sẽ được đưa đến khối khôi phục và bám tín
hiệu trải phổ,ngõ ra dữ liệu của kênh on time(punctual) được đưa đến khối khôi phục
sóng mang và dữ liệu diphase.
- Hình 4.9 Sơ đồ nguyên lí khối giải trải phổ
4.7 Khối bám tín tín hiệu trải phổ và tạo tốc độ chip ½ PN code
Khối này có chức năng tạo ra các mã tương quan,đồng bộ và bám tín hiệu trải phổ.Bộ
khuyếch đại vi sai có nhiệm vụ kết nối các tín hiệu từ 2 kênh early và late.Tín hiệu sau
khi qua bộ vi sai sẽ được dùng để điều chỉnh tần số ổn định của điện thế được điều
khiển bởi bộ lọc thông thấp và mạch dao động thạch anh(VCXO).Bộ VCXO cung cấp
một trạng thái ổn định cao và tạo ra f=8Mhz ở ngõ ra.
Tần số ngõ ra của bộ VCXO sẽ được chia 2 để tạo thành f=4Mhz bởi
74HC404.Ngõ ra của tín hiệu xung clock này được đưa vào bộ tạo mã PN(127
chip).Ngõ ra của bộ PN giúp tái tạo lại hiệu xung clock bởi xung clock tần số gốc là
8Mhz(74HC164).Từ 74HC164 sẽ tạo ra ba đường tín hiệu PN ở ngõ ra,3 mã PN giống
nhau (early,ontime và late) nhưng giữa chúng có chu kỳ xung clock khác nhau một
nữa.Vì vậy mà mã early sẽ sớm hơn mã late chu kỳ một xung clock.Từ đây mỗi ngõ ra
- của bộ tạo mã PN này sẽ được đưa vào các bộ tương quan(correlators) để thực hiện
giải trải phổ.
Hình 4.10 Sơ đồ nguyên lí khối bám tín hiệu trải phổ và tạo tốc độ chip ½ mã PN
4.8 Khối giải điều chế số BPSK
Ngõ ra dữ liệu giải trải phổ từ kênh on time được khuyếch đại bởi MAR8 trước
khi được gấp đôi tần số(f=12Mhz) trong mạch RK3(mạch lấy bình phương và mạch
PLL).Sau đó tín hiệu được đưa qua thạch anh 12 Mhz để hiệu chỉnh độ lệch pha trước
khi được tái lập về tần số sóng mang bằng bộ dao động 6Mhz.Ngõ ra của bộ dao động
6Mhz sẽ được đệm và khuyếch đại để tạo thành các mức logic 0,+5V ở ngõ ra,chúng
được kết hợp với ngõ ra của kênh on time(NE605) để cấu thành một bộ so
pha(TUF1).Ngõ ra điện áp của bộ so pha này sẽ được khuyếch đại,so ngưỡng và dùng
một bộ so sánh điện áp (LM311) để tạo thành các mức logic 0,+5 ở ngõ ra.
nguon tai.lieu . vn