Luận văn thạc sĩ VNU UET nghiên cứu cải tiến thiết bị gây nhiễu liên lạc qua điện thoại di động

TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VÔ TUYẾN

Nền tảng của thông tin vô tuyến

Hiện nay nhu cầu truy cập không dây đang được ưa chuộng và thực tế đang được ứng dụng rộng rãi Trong thập niên đầu tiên của thế kỷ hai mốt đã chứng minh điều đó, sự truy cập dữ liệu không dây tốc độ cao đang được triển khai trên quy mô khắp toàn cầu

Thông tin vô tuyến sử dụng khoảng không gian làm môi trường truyền dẫn Phương pháp thông tin là: phía phát bức xạ các tín hiệu thông tin bằng sóng điện từ, phía thu nhận sóng điện từ phía phát qua không gian và tách lấy tín hiệu gốc Về lịch sử của thông tin vô tuyến, vào đầu thế kỷ này Marconi thành công trong việc liên lạc vô tuyến qua Đại Tây dương, Kenelly và Heaviside phát hiện một yếu tố là tầng điện ly hiện diện ở tầng phía trên của khí quyển có thể dùng làm vật phản xạ sóng điện từ Những yếu tố đó đã mở ra một kỷ nguyên thông tin vô tuyến cao tần đại quy mô Gần 40 năm sau Marconi, thông tin vô tuyến cao tần là phương thức thông tin vô tuyến duy nhất sử dụng phản xạ của tầng đối lưu, nhưng nó hầu như không đáp ứng nổi nhu cầu thông tin ngày càng gia tăng

Chiến tranh Thế giới lần thứ hai là một bước ngoặt trong thông tin vô tuyến

Thông tin tầm nhìn thẳng - lĩnh vực thông tin sử dụng băng tần số cực cao (VHF) và đã được nghiên cứu liên tục sau chiến tranh thế giới - đã trở thành hiện thực nhờ sự phát triển các linh kiện điện tử dùng cho HF và UHF, chủ yếu là để phát triển ngành Rađa Với sự gia tăng không ngừng của lưu lượng truyền thông, tần số của thông tin vô tuyến đã vươn tới các băng tần siêu cao (SHF) và cực cao (EHF) Vào những năm 1960, phương pháp chuyển tiếp qua vệ tinh đã được thực hiện và phương pháp chuyển tiếp bằng tán xạ qua tầng đối lưu của khí quyển đã xuất hiện Do những đặc tính ưu việt của mình, chẳng hạn như dung lượng lớn, phạm vi thu rộng, hiệu quả kinh tế cao, thông tin vô tuyến được sử dụng rất rộng rãi trong phát thanh truyền hình quảng bá, vô tuyến đạo hàng, hàng không, quân sự, quan sát khí tượng, liên lạc sóng ngắn nghiệp dư, thông tin vệ tinh - vũ trụ v.v Tuy nhiên, can nhiễu với lĩnh vực thông tin khác là điều không tránh khỏi, bởi vì thông tin vô tuyến sử dụng chung phần không gian làm môi trường truyền dẫn Để đối phó với vấn đề này, một loạt các cuộc Hội nghị vô tuyến Quốc tế đã được tổ chức từ năm 1906 Tần số vô tuyến hiện nay đã được ấn định theo "Quy chế thông tin vô tuyến (RR) tại Hội nghị ITU ở Geneva năm 1959 Sau đó lần lượt là Hội nghị về phân bố lại dải tần số sóng ngắn để sử dụng vào năm 1967, Hội nghị về bổ sung quy chế tần số vô tuyến cho thông tin vũ trụ vào năm 1971,

LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com và Hội nghị về phân bố lại tần số vô tuyến của thông tin di động hàng hải cho mục đích kinh doanh vào năm 1974 Tại Hội nghị của ITU năm 1979, dải tần số vô tuyến phân bố đã được mở rộng tới 9kHz - 400 Ghz và đã xem xét lại và bổ sung sắp xếp chính xác khoảng cách giữa các sóng mang trong Quy chế thông tin vô cho Quy chế thông tin vô tuyến điện (RR) Để giảm bớt can nhiều của thông tin vô tuyến, ITU tiếp tục nghiên cứu những vấn đề sau đây để bổ sung vào sự tuyến:

- Dùng cách che chắn thích hợp trong khi lựa chọn trạm

- Cải thiện hướng tính của anten

- Nhận dạng bằng sóng phân cực chéo

- Tăng cường độ ghép kênh

- Chấp nhận sử dụng phương pháp điều chế chống lại can nhiễu.

Các đặc tính của sóng vô tuyến

Tần số sử dụng cho sóng điện từ như vai trò sóng mạng trong thông tin vô tuyến được gọi riêng là "tần số vô tuyến" (RF) Tần số này chiếm một dải rất rộng từ VLF (tần số cực thấp) tới sóng milimét Không thể lý giải đầy đủ sóng vô tuyến theo lý thuyết, bởi vì nó không chỉ bị ảnh hưởng bởi tầng đối lưu và tầng điện ly mà còn bởi các thiên thể, kể cả mặt trời

Do vậy, việc đánh giá các trạng thái của các hành tinh, của tầng đối lưu và điện ly và việc dự báo đường truyền sóng vô tuyến cũng như khả năng liên lạc dựa trên nhiều dữ liệu trong quá khứ là hết sức quan trọng Phần sau đây của chương trình này sẽ giúp bạn đọc hiểu được cơ chế truyền sóng vô tuyến theo tần số thông tin vô tuyến cùng những vấn đề khác, liên quan đến sóng vô tuyến

1.2.1 Phân loại tần số vô tuyến

Trong thông tin vô tuyến, cơ chế truyền sóng vô tuyến và việc sử dụng thiết bị truyền thông phụ thuộc vào tần số vô tuyến sử dụng Bảng 1.1 trình bày băng tần số vô tuyến được phân loại theo tiêu chuẩn quốc tế hiện hành và theo cơ chế và phương thức sử dụng sóng vô tuyến

Tần số Phân loại băng tần

Cơ chế truyền sóng vô tuyến

Cự ly thông tin và lĩnh vực sử dụng

3KHz~30 KHz VLF Sóng đất-điện ly

Thông tin đạo hàng quân sự khắp thế giới 30KHz~300KHz LF Sóng đất 1500Km đạo hàng vô tuyến 300KHz~3MHz MF Sóng đất (Cự Phát thanh cố định

13 ly ngắn) Sóng trời (Cự ly dài)

Hàng không, đạo hàng, liên lạc nghiệp dư

3MHz~30MHz HF Sóng trời 3~6MHz : Thông tin liên tục địa

6~30Mhz : Thông tin di động Thông tin kinh doanh và nghiệp dư, dân sự quốc tế

30MHz~300MHz VHF Sóng trời

Thông tin trực thi, VHF, FM Đa thông tin

300MHz~3GHz UHF Sóng trời

Rađar, đa thông tin Thông tin di động

3GHz~30GHz SHF, Viba Sóng trời Thông tin vệ tinh, thông tin cố định, Rađar

Sóng trời Thông tin cho tương lai

Bảng 1.1 Phân loại, cơ chế và sử dụng sóng vô tuyến 1.2.2 Đường truyền lan sóng vô tuyến

Sóng vô tuyến không truyền lan theo dạng lý tưởng khi chúng ở trong không gian do ảnh hưởng của mặt đất và tầng đối lưu Hình 1.1 mô tả đường truyền sóng giữa các đầu phát T và đầu thu R và chỉ cho thấy còn có sóng phản xạ từ bề mặt đất để đạt tới trạm thu, ngoài sóng trực tiếp theo đường thẳng

(a) Trong tầm trực thi (b) Ngoài tầm trực thi

Hình 1.1 Đường đi của Sóng vô tuyến

(a) Trong tầm thực thi (b) Ngoài tầm thực thi

LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com

Khi khoảng cách giữa trạm phát và trạm thu xa nhau hơn, thông tin bằng sóng đi thẳng trở nên không thể được do độ cong của bề mặt trái đất nhưng vẫn có thể có sóng vô tuyến truyền lan xuống mặt đất do có sóng bề mặt và sóng trời, nhờ hiện tượng khúc xạ (Hình 1.2) Nói chung, sóng bề mặt, sóng trực tiếp và sóng phản xạ, trừ sóng trời, đều được gọi là sóng đất Sóng trời là sóng điện từ bị thay đổi hành trình của mình tại tầng điện ly và quay trở về trái đất; tầng điện ly là nơi hội tụ của vô số điện tích, định hình tại độ cao 100-400Km Ngoài sóng bề mặt và sóng trời còn có sóng tán xạ - đó là phản xạ do những sự biến đổi mãnh liệt của tầng đối lưu và điện ly hoặc do sóng điện từ va chạm với các vật chất, chẳng hạn như các sao băng, và bị tán xạ để rồi đạt tới đầu thu Sóng tán xạ được sử dụng trong phương pháp chuyển tiếp qua tán xạ đối lưu.

Hệ thống thông tin di động

1.3.1 Các đặc điểm chính của thông tin di động

Công nghệ thông tin vô tuyến đã phát triển với những bước dài từ điện báo, phát thanh vô tuyến và truyền hình tới việc sử dụng trải phổ cho điện thoại di động Vấn đề đáp ứng sự tăng trưởng về dung lượng mà không cần tăng phổ vô tuyến đã được giải quyết bằng cách giảm công suất của trạm thu phát vô tuyến BTS chỉ phục vụ một vùng nhỏ (Cell) và phủ sóng một vùng rộng bằng cách đặt nhiều cell liên tiếp nhau (Hình 1.3) Mỗi cell được ấn định một phần nhỏ của toàn bộ tài nguyên phổ tần số được ấn định Các cell đặt xa nhau có thể sử dụng cùng cùng một tần số, đó là xuất xứ của tên mạng tổ ong Cellular Nhờ

Tầng đối lưu Sóng tán xạ tối ưu

15 khả năng sử dụng lại tần số này mà mạng cellular có dung lượng lớn hơn

Hình 1.3 Cấu trúc tế bào trong mạng di động

Thế hệ đầu tiên của các hệ thống tổ ong là các hệ thống Analog được hãng NTT sử dụng tại Tokyo vào năm 1977 Mạng Analog NMT được sử dụng tại châu Âu vào năm 1981, mạng AMPS được sử dụng tại Bắc Mỹ vào năm

Vào cuối những năm 80 thế hệ đầu tiên của hệ thống Cellular dựa trên các kỹ thuật báo hiệu analog tỏ ra đã lỗi thời Những tiến bộ về công nghệ mạch tích hợp cho phép các kỹ thuật mã hoá tiên tiến được sử dụng, cho phép tăng hiệu quả sử dụng phổ vô tuyến Thêm vào đó viễn thông số cho phép sử dụng mã hoá sửa sai cung cấp một phương thức chống lại nhiễu, vấn đề gây nhiều khó khăn cho hệ thống analog Ngoài ra các hệ thống số cho phép ghép các loại số liệu khác nhau và điều khiển hiệu quả mạng lưới Để đảm bảo các chức năng nói trên các mạng thông tin di động phải đảm bảo một số đặc tính cơ bản sau:

- Sử dụng hiệu quả băng tần được cấp phát để đạt được dung lượng cao do sự hạn chế của dải tần vô tuyến sử dụng cho thông tin di động

- Đảm bảo chất lượng truyền dẫn yêu cầu Do truyền dẫn được thực hiện bằng vô tuyến là môi trường truyền dẫn hở, nên tín hiệu dễ bị ảnh hưởng của nhiễu pha đinh Các hệ thống thông tin di động phải có khả năng hạn chế tối đa các ảnh hưởng này Ngoài ra để tiết kiệm băng tần ở mạng thông tin di động chỉ có thể sử dụng các Codec tốc độ thấp Các Codec này phải được thiết kế theo công nghệ đặc biệt để đạt được chất lượng truyền dẫn cao

- Đảm bảo an toàn thông tin tốt nhất Môi trường truyền dẫn vô tuyến là môi trường rất dễ bị nghe trộm và sử dụng trộm đường truyền nên cần phải có biện pháp đặc biệt để đảm bảo an toàn thông tin Để đảm bảo quyền lợi của người thuê bao cần giữ bí mật số nhận dạng thuê bao và kiểm tra tính hợp lệ của mỗi người sử dụng khi họ truy nhập mạng Đẻ chống nghe trộm cần mật mã hoá thông tin của người sử dụng Ở một số hệ thống thông tin di động người ta sử

LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dụng một khoá nhận dạng bí mật riêng lưu ở bộ nhớ an toàn Ở hệ thống GSM thẻ SIM-Card được sử dụng Người thuê bao cắm thẻ này vào máy di động của mình và chỉ có người này có thể sử dụng nó Các thông tin lưu giữ ở SIM-Card cho phép đảm bảo an toàn thông tin

- Giảm tối đa rớt cuộc gọi khi thuê bao di động chuyển từ vùng phủ này sang vùng phủ khác

- Cho phép phát triển các dịch vụ mới, nhất là các dịch vụ phi thoại

- Để mang tính toàn cầu phải cho phép chuyển mạng quốc tế

- Các thiết bị cầm tay phải gọn nhẹ và tiêu thụ ít năng lượng

1.3.2 Các công nghệ sử dụng trong thông tin di động

Công nghệ FDMA là công nghệ đa truy cập phân chia theo tần số Phổ tần số qui định cho liên lạc di động được chia thành 2N dải tần số kế tiếp, cách nhau một dải tần phòng vệ Mỗi dải tần được gán cho một kênh liên lạc N dải tần dành cho liên lạc hướng lên, sau một dải tần phân cách là N dải tần kế tiếp dành cho liên lạc hướng xuống Đặc điểm: mỗi MS đựoc cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến Nhiễu giao thao do tần số các kênh lân cận nhau là rất đáng kể BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS trong tế bào

Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống di động AMPS (Advanced mobile phone system)

Công nghệ TDMA là công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian Phổ tần số quy định cho liên lạc di động được chia thành dải tần liên lạc, mỗi dải tần liên lạc này được dùng chung cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liên lạc là một khe thời gian trong chu kỳ 1 khung Tin tức đựơc tổ chức dưới dạng gói, mỗi gói có bít chỉ thị đầu gói, thị chỉ cuối gói, các bít đồng bộ, các bít bảo vệ và các bít dữ liệu Đặc điểm: Tín hiệu của thuê bao được truyền dẫn số Liên lạc song công mỗi hướng thuộc dải tần liên lạc khác nhau Giảm nhiễu giao thao, giảm số máy thu phát ở BTS Fading và trễ truyền dẫn là những vấn đề kỹ thuật rất phức tạp, ngoài ra ISI (giao thao các ký hiệu) hay mất đồng bộ cũng là những vấn đề cần giải quyết

Hệ thống TDMA điển hình là hệ thống di động GSM (Global System for Mobile communication)

Công nghệ CDMA là công nghệ đa truy cập phân chia theo mã Mỗi MS

17 được gán một mã riêng biệt và kỹ thuật trải phổ tín hiệu giúp cho các MS không gây nhiễu lẫn nhau trong điều kiện cùng một lúc dùng chung dải tần số Đặc điểm: dải tần tín hiệu rộng hàng trăm Mhz, sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trường rất nhỏ và chống pha đinh hiệu quả hơn FDMA hay TDMA Việc các thuê bao MS trong tế bào dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn vô tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số không còn là vấn đề phức tạp, chuyển giao trở nên mềm dẻo hơn, điều khiển dung lượng trong tế bào rất linh hoạt

Hệ thống CDMA cũng áp dụng kỹ thuật nén số như TDMA, nhưng với tốc độ bit thay đổi theo tích cực thoại, nên tín hiệu thoại có tốc độ bit trung bình nhỏ hơn

1.3.3 Cấu trúc và các thành phần của hệ thống GSM

Hệ thống GSM có thể chia thành ba phần chính : hệ thống BSS, hệ thống mạng chuyển mạch NSS và hệ thống vận hành và bảo dưỡng O&M (hình 1.4)

Hình 1.4 Cấu trúc tổng quát của hệ thống GSM

BTS (Base Transceiver Station) : Trạm thu phát gốc BSC (Base Station Controller) : Bộ điều khiển trạm gốc MSC (MobileServiceSwitchingCenter) : Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động

HLR (Home Location Register) : Bộ ghi dịch định vị thường trú EIR (Equipment Identity Register) : Bộ nhận dạng thiết bị

AuC (AuthenticationCenter) : Trung tâm nhận dạng

VLR (Visitor Location Register) : Bộ ghi định vị tạm trú ISDN (Intergrated Services Digital network) : Mạng số tổ hợp đa dịch vụ PSPDN (Packet Switching Public Digital network) : mạng chuyển mạch gói công cộng

PSTN (Public Switching Telephone Network) : Mạng chuyển mạch thoại công cộng

PLMN (Public Land Mobile Network) : Mạng di động mặt đất công cộng Đa số các chức năng đặc biệt của hệ thống GSM được thực hiện bởi hệ thống các trạm phát BSS trong việc liên lạc với thiết bị đầu cuối mobile Hệ thống BSS được chia thành hai khối chức năng : Trạm phát BTS và bộ điều khiển trạm phát BSC Một mạng GSM dung lượng cao thông thường có hàng ngàn BTS BTS cung cấp chức năng vô tuyến thu phát và báo hiệu cho sự tương tác với các phần tử khác của mạng Vùng phủ sóng của một BTS gọi là một Cell BSC thực hiện chức năng chuyển mạch và điều khiển các kênh vô tuyến cho hệ thống BSS BSC ấn định kênh vô tuyến trong toàn bộ thời gian thiết lập một cuộc gọi và giải phóng tài nguyên khi cuộc gọi kết thúc Chức năng di động chỉ trong nội vùng hệ thống BSS được thực hiện bởi BSC Các chức năng này làm cho cấu trúc của BSC cao hơn của BTS

Thông thường mỗi BSC điều khiển hàng chục BTS Khối chuyển mã TCE kết hợp với BSS chuyển đổi tín hiệu thoại đặc trưng GSM thành dạng mã dùng trong mạng điện thoại cố định thông thường Vị trí của bộ chuyển mã TCE có thể đặt tại hai vị trí tuỳ thuộc vào đặc trưng cụ thể của hệ thống : đặt tại vị trí của BSC hoặc vị trí của MSC Vị trí đặt có ý nghĩa đối với giá thành truyền dẫn bởi vì tín hiệu giữa BTS và bộ chuyển mã là 16 Kbit/sec Tại bộ chuyển mã, tín hiệu

16 Kbit/sec được chuyển đổi thành 64 Kbit/sec qua MSC tới mạng thoại cố định

Việc chuyển mạch giữa các thuê bao được thực hiện bởi trường chuyển mạch trong MSC

Một MSC kết nối với các mạng khác như là mạng thoại cố định PSTN, mạng ISDN, mạng số liệu gói PSPDN

Một bộ số liệu logic được gọi là bộ đăng ký dữ liệu chủ chứa đựng các thông tin liên quan đến việc đăng ký của mỗi thuê bao như các dịch vụ và vị trí của thuê bao Để có thể định tuyến các cuộc gọi tới, các thông tin địa chỉ của vùng khách được chứa trong HLR Một ngân hàng giữ liệu là bộ đăng ký dữ liệu khách VLR phụ trách việc ghi chú các đăng ký yêu cầu và thông tin vị trí của các thuê bao cư trú trong vùng phục vụ của nó Thêm vào đó một bộ nhận thực thiêt bị EIR được sử dụng để ngăn cản việc sử dụng trộm hoặc các máy mobile cầm tay không được phép

NHIỄU VÔ TUYẾN ĐIỆN

Khái niệm chung

Nhiễu là kết quả của một năng lượng không mong muốn do một hoặc nhiều bức xạ, phát xạ kết hợp với nhau hay cảm ứng trên đầu vào của một hệ thống thông tin vô tuyến, biểu thị bằng việc làm suy giảm hay sai lệch đoạn thông tin mong muốn do sự xuất hiện của thông tin không mong muốn đó gây ra.

Phân loại nhiễu trong thông tin vô tuyến điện

Theo quy định trong thể lệ thông tin vô tuyến điện của ITU thì nhiễu bao gồm:

- Nhiễu có hại Để đánh giá mức độ nhiễu sử dụng tham số: Tỷ số tín hiệu/nhiễu Carrier/Interference (C/I - tín hiệu mong muốn/tín hiệu không mong muốn) Giá trị này được tính bằng decibel, tại đầu vào máy thu Giá trị này cũng được sử dụng để đánh giá chất lượng của tín hiệu mong muốn Đánh giá nguồn nhiễu: để đưa ra một sự đánh giá về nguồn nhiễu, cần xem xét các tham số sau đây:

- Tần số trung tâm của nguồn nhiễu

- Độ rộng tần số sóng mang

- Độ ổn định tần số

- Mức bức xạ đẳng hướng tương đương lớn nhất

- Các mức bức xạ ngoài băng

Các tính chất của anten bao gồm: độ cao hiệu dụng, hướng của anten, tỷ số sóng đứng, góc phương vị, búp sóng chính

Vậy nhiễu vô tuyến có thể khái quát theo 4 loại sau đây:

- Kênh liền kề (kênh lân cận)

- Các sản phẩm của nhiễu xuyên điều chế

* Những nhiễu vô tuyến có thể do một hoặc nhiều nguồn nhiễu gây ra, trong đó 3 loại đầu được tổng hợp theo công thức sau:

Pit: Công suất của nguồn nhiễu

Gt: Gain của anten phát nguồn nhiễu

Gr: Gain của anten thu

FRD: hàm loại trừ, phụ thuộc vào F Trong đó là chênh lệch giữa tần số nhiễu và tần số mong muốn

Nhiễu vô tuyến do nhiều nguồn nhiễu gây nên: Để tính toán tổng tác động của các nguồn nhiễu, chúng ta có thể cho các nguồn nhiễu tác động lần lượt đến tín hiệu mong muốn, từ đó tìm ra cường độ trường Ea cần thiết để máy thu nhận được tín hiệu và không bị nhiễu bởi 1 nguồn nhiễu Sau đó dùng công thức tổng hợp các Ea để được cường độ trường cần thiết

Eu = 10log Sum (exp (0,1Ea)) (2.2)

VD: Nghiệp vụ bị nhiễu từ 2 nguồn nhiễu:

- Nhiễu cùng kênh từ một máy phát đặt ở xa với cường độ trường ước tính bằng 32 dBV/m

- Nhiễu kênh kề từ một máy phát có kênh tần khác biệt 9 KHz so với tín hiệu có ích với cường độ trường khoảng 48 dBV/m

Có thể tính toán như sau cho các nguồn nhiễu riêng lẻ

- Nhiễu cùng kênh tỷ số bảo vệ nhiễu đối với tín hiệu cùng kênh là 30dB:

Cường độ trường cần thiết để đảm bảo không nhiễu trong trường hợp này là: Ea = 30 + 32 = 62 dBV/m

Tỉ số bảo vệ nhiễu đối với kênh kề là 9 dB:

Cường độ trường cần thiết để đảm bảo không nhiễu trong trường hợp này là: Ea= 9 + 48 = 57 dBV/m

Cường độ trường cần thiết tại máy thu để không bị ảnh hưởng từ 2 nguồn nhiễu trên được tính theo công thức:

Eu = 10log Sum (exp (0,1Ea))

Như vậy ta sẽ có Eu = 63,2 dBV/m

* Khi các nguồn nhiễu mới xuất hiện chúng ta sẽ không cần phải tính lại Eu khi Ea* (cho nguồn nhiễu mới)  Eu là 6 dB.

Phân loại nhiễu trong nhiệm vụ tác chiến điện tử

Căn cứ vào nguồn gốc phát sinh chúng ta có thể chia nhiễu thành hai loại: nhiễu tiêu cực và nhiễu tích cực

Là nhiễu do phản xạ từ các mục tiêu không mong muốn, trong đó có thể chia thành:

- Nhiễu tự nhiên: là tín hiệu phản xạ từ địa vật như đồi núi, rừng cây, các vật thể khí tượng như mây, mưa

- Nhiễu nhân tạo: là tín hiệu phản xạ từ các vật phản xạ do đối phương tạo ra như chấn tử phản xạ, góc phản xạ, các mục tiêu giả kéo theo (mồi bẫy kéo theo)

Nhiễu tích cực là nhiễu được tạo ra bởi các nguồn đặc biệt Theo nguồn gốc phát sinh, nhiễu tích cực chia thành:

- Nhiễu tự nhiên: do các vật bức xạ tự nhiên như mặt trời, tia vũ trụ…

- Nhiễu lẫn nhau: do ảnh hưởng qua lại của các thiết bị vô tuyến điện tử

- Nhiễu nhân tạo: tạo ra bởi các máy phát nhiễu, các đài gây nhiễu của đối phương tạo ra

Theo hiệu ứng tác động có thể chia thành:

- Nhiễu tích cực ngụy trang: là nhiễu gây khó khăn cho việc lọc, tách tín hiệu trên nền nhiễu

- Nhiễu giả tín hiệu: là nhiễu tạo ra các tín hiệu giống tín hiệu thật, gây khó khăn cho việc phát hiện các tín hiệu có ích hoặc làm cho thiết bị bám bám vào các mục tiêu giả

Theo độ rộng phổ nhiễu có thể chia thành:

- Nhiễu ngắm: là nhiễu có độ rộng phổ tương đương như độ rộng phổ của tín hiệu phát Trong thực tế độ rộng phổ của nhiễu ngắm fn không vượt quá 23 lần dải thông máy thu: fn = (23) fMT Việc sử dụng nhiễu ngắm tương đối khó khăn vì phải điều chỉnh tần số của nó trùng với tần số làm việc của đài rađa, đặc biệt khi rađa làm việc ở chế độ nhảy tần nhanh hoặc đài rađa sử dụng tín hiệu dải rộng Tuy nhiên do độ rộng phổ nhỏ cho nên mật độ phổ của nhiễu ngắm có thể đạt tới 200W/MHz

- Nhiễu chặn: là nhiễu có độ rộng lớn, trong đó bao cả dải tần làm việc của một số phương tiện vô tuyến cũng như bao toàn bộ dải tần làm việc của rađa có sử dụng biện pháp nhảy tần Thực tế độ rộng phổ của nhiễu chặn lớn hơn hàng trăm lần dải thông máy thu, do đó mật độ phổ nhỏ, năng lượng nhiễu lọt vào máy thu không lớn, hiệu quả không cao

Mật độ phổ của loại nhiễu này thường không vượt quá vài chục W/MHz Tuy nhiên, do có độ rộng phổ lớn nên rađa khó chống hơn nhiễu ngắm

- Nhiễu trượt: là một dạng kết hợp giữa hai loại nhiễu trên Trong trường hợp này nhiễu với phổ tương đối hẹp được dịch chuyển hay “trượt” trong một dải tần xác định theo chương trình đã chọn trước Tuy nhiên hiệu quả của nhiễu này không cao do thời gian gây nhiễu ở một tần số là ngắn, nếu dải tần “trượt”

LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com lớn thì khoảng thời gian mà một tần số không bị gây nhiễu lớn Mặc dù vậy ngày nay các nước có nền khoa học công nghệ phát triển lại chú ý sử dụng loại nhiễu này do nhờ các phương tiện trinh sát hiện đại có thể xác định được quy luật nhảy tần của rađa đối phương, trên cơ sở đó xây dựng các chương trình điều khiển tối ưu để bám tần số nhiễu vào tần số làm việc của rađa

Hình 2.1 Các dạng nhiễu theo độ rộng phổ a Tín hiệu phát, b Nhiễu ngắm, c Nhiễu trượt, d Nhiễu chặn

Theo thời gian có thể chia thành:

- Nhiễu liên tục: là nhiễu có độ rộng tín hiệu lớn hơn chu kỳ lặp của đài rađa:  n  T l , ở đây  n là độ rộng tín hiệu nhiễu

- Nhiễu xung: là nhiễu dạng chuỗi xung với độ rộng tín hiệu nhỏ hơn chu kỳ lặp của đài rađa  n  T l Thông thường xung nhiễu giống như các xung vô tuyến của các đài rađa, tên lửa… Nhiễu này nhằm mục đích ngụy trang tín hiệu có ích gây khó khăn cho việc phát hiện điểm dấu mục tiêu trên màn hình rađa hoặc tạo ta các mục tiêu giả làm cho rađa báo động lầm và các hệ thống bám làm việc sai Nó gồm có các loại sau:

+ Nhiễu xung đồng bộ: F lN F lTH + Nhiễu xung không đồng bộ: F lN F lTH

Bộ phậ n nút ấn tại bản g điều khiể n từ xa

Bộ phậ n nút ấn tại bản g điều khiể n tại chỗ

+ Nhiễu xung hỗn loạn: tạo ra các xung có biên độ, độ rộng, chu kì lặp biến đổi ngẫu nhiên Thông thường chỉ có độ rộng và chu kì lặp biến đổi ngẫu nhiên còn biên độ thường không đổi

2.3.3 Các đặc trưng cơ bản của nhiễu tạp ngụy trang

- Độ rộng và dạng phổ năng lượng của nhiễu: Khi tạo nhiễu người ta cố gắng đảm bảo cho mật độ phổ công suất đồng đều trên toàn dải tần cần gây nhiễu sao cho nhiễu gần giống với tạp nội bộ của máy thu, trên thực tế phổ nhiễu ngắm có dạng gần giống phân bố chuẩn, nhiễu chặn có dạng phổ khác nhiều so với phân bố chuẩn và phân bố đều, việc tạo nhiễu ở dải rộng thì khó thực hiện được phân bố đều

- Mật độ phổ tương đương: N n được xác định bằng biểu thức:

Pn: là công suất trung bình của máy phát nhiễu

Gn: là hệ số khuếch đại của anten phát đài gây nhiễu fn: độ rộng phổ nhiễu

Nn: đặc trưng cho mật độ năng lượng nhiễu phát ra theo cánh sóng chính anten đài gây nhiễu

- Hệ số chất lượng nhiễu: Các loại nhiễu khác nhau gây ảnh hưởng khác nhau tới máy thu ngay cả khi chúng có cùng công suất Trong các loại nhiễu tạp thì tạp trắng có cấu trúc gần giống tạp âm máy thu hơn cả và do đó có tính nguỵ trang cao hơn Để đặc trưng cho tính nguỵ trang của nhiễu tạp nói chung, người ta dùng hệ số chất lượng nhiễu:

P TT : công suất nhiễu tạp trắng

P n : công suất nhiễu tạp thường

Hệ số chất lượng nhiễu cho biết cần phải tăng công suất máy phát nhiễu

P n lên bao nhiêu lần so với công suất nhiễu tạp trắng P TT để có được hiệu quả ngụy trang như nhau

- Hệ số trùng phân cực: Thông thường phân cực của nhiễu khác với phân cực của tín hiệu và do đó nó khác với phân cực của anten thu, để tính sự khác nhau đó người ta dùng hệ số trùng phân cực n , đối với tất cả các loại nhiễu ta có:

0  γn 1 ( 2.5) γ n =0 : khi phân cực của nhiễu và tín hiệu trực giao nhau

LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com γ n =1: khi phân cực của nhiễu và tín hiệu trùng nhau

- Quy luật phân bố của nhiễu tạp ngẫu nhiên: Nếu nhiễu tạo ra bằng cách khuếch đại tạp âm thăng giáng của các dụng cụ điện tử thì nó sẽ có phân bố chuẩn, trong trường hợp nếu nó được hạn chế và điều chế thì nó sẽ có phân bố khác với phân bố chuẩn Đặc trưng cho sự biến dạng phân bố của nhiễu so với phân bố chuẩn bởi hệ số đỉnh:

U nMax : giá trị điện áp nhiễu tạp cực đại

UnHd = U 2 n(t) : giá trị trung bình bình phương điện áp nhiễu tạp Khi Pd = 2,5 - 3 thì xem như nhiễu có phân bố chuẩn

2.3.4 Phương pháp hình thành một số dạng nhiễu 2.3.4.1 Nhiễu có cấu trúc theo quy luật

Nhiễu không điều chế: Là các dao động hình sin được biểu diễn dưới dạng: U n (t) = U m sinωt (2.7)

Hình 2.2 Dạng tín hiệu và phổ nhiễu không điều chế

Phổ năng lượng tập trung hoàn toàn vào tần số mang nên loại nhiễu này ít được sử dụng

- Nhiễu điều biên: Là các dao động hình sin có biên bộ biến đổi theo dao động điều hoà khác:

Un (t) = Um [1+ m.cos(Ωt + φ(t)].cosωtΩ (2.8) Với m là hệ số điều chế

Hình 2.3 Dạng tín hiệu và phổ nhiễu điều biên u m t u(t) f

Phổ của nhiễu điều biên không chỉ tập trung ở thành phần tần số mang f mà còn tập trung ở 2 dải bên f  f dc , công suất 2 thành phần biên phụ thuộc vào hệ số điều chế m Nhiễu này cũng ít được sử dụng trong thực tế

- Nhiễu điều tần: Là các dao động có tần số biến đổi theo quy luật nhất định:

Dạng phổ của nhiễu điều tần phụ thuộc vào độ sâu điều chế, nếu hệ số điều chế lớn hơn 1 thì phổ của nó rộng hơn so với nhiễu điều biên

2.3.4.2 Nhiễu có cấu trúc không theo quy luật

- Nhiễu tạp trực tiếp: Loại nhiễu này được tạo ra bằng cách khuếch đại tạp âm thăng giáng của các dụng cụ điện tử trong một dải tần nào đó Sơ đồ khối của máy tạo nhiễu tạp trực tiếp trên Hình 2.4 Để tạo nhiễu tạp trực tiếp người ta hay dùng các Manhêtron đặc biệt được gọi là Barơtron, làm việc ở chế độ phát tạp, độ rộng phổ tạp âm thăng giáng của nó đạt tới vài chục MHz

Tham số chính dùng để đánh giá nhiễu cho tín hiệu số

Hiện nay các hệ thống thông tin số đã và đang phát triển rất nhanh, ngày càng chiếm thị phần lớn về các thị bị viễn thông Chính vì vậy yêu cầu đặt ra với công tác an ninh, quốc phòng là phải có những nghiên cứu để gây nhiễu, chế áp các thiết bị thông tin số khi cần thiết

Một hệthốngthông tin liên lạccơ bảntrong một môi trườnggây nhiễu được môt tả nhưtrong hình2.6 Ở đây, cácnguồntín hiệuđiệnkhông mong muốnlà tổng năng lượngcủa cácđài gây nhiễu nhiệt(Gaussian), xung, nhiễu ngắm và nhiễu trượt Được biết biểu thức xác suất lỗi là tỉ số giữa năng lượng tín hiệu một bit (E b ) trên mật độ công suất nhiễu (N 0 ) Chúng ta có thể chỉ ra mối quan hệ giữa E b /N 0 và tỉ số tín/tạp của tín hiệu nhị phân như sau:

Với E b là năng lượng tín hiệu của một kí tự nhị phân, N 0 là mật độ công suất nhiễu (N = N 0 W), S là công suất tín hiệu điều chế, T là độ rộng bit, R là tốc độ bit và W là dải thông tín hiệu Trường hợp này tỉ số năng lượng bit trên mật độ phổ

35 công suất nhiễu cần quan tâm làE B /(N 0 +J 0 ), trong đó J 0 là mật độphổ công suấtnhiễu gây ra bởi các máy phát nhiễu, N 0 là mật độ tiếng ồn

Hình 2.6 Hệ thống thông tin cơ bản trong môi trường nhiễu

Chúng ta có thể định nghĩa tỷ số(E b /J 0 )là năng lượngbit trênmậtđộphổ công suất nhiễugây ra bởi máy phát nhiễucầnthiếtđểduytrìcácliên kết ởmột xác suấtlỗi nhấtđịnh Tham số E b cóthểđược viết là:

T ( 2.17) Trong đó S làcông suất tín hiệunhận được,T b là khoảng thời gian tồn tạibit, vàRtốc độdữliệutính bằng bit/ s.Dođó, chúng ta thể biểu diễn(E b /J 0 ) được yêu cầu như sau:

(J/S)required ( 2.18) Trong đóW làbăng thôngcủa hệ thống, vàtỉ số (J /S) cho phép cóthểviết là:

Tỷ lệ (J /S) là một hệ số phẩm chấtcungcấp tiêu chuẩn đánh giá một hệ thống bị ảnh hưởng bởi nhiễu tác động như thế nào Lớn hơn(J /S) cho phép, thì khả năng hệ thống bị nhiễu tác động càng lớn.

Lý thuyết gây nhiễu cho BFSK và BPSK

Sự gây nhiễu chính làviệc bức xạ có chủ ý hoặcsự giao thoa củanăng lượngđiện từ trường nhằmlàm giảmviệcsửdụngcác trang thiết bịhoặchệ thống điện tử của đối phương

Trong đường truyền của tín hiệu có một phần tín hiệu không biết trước hay tín hiệu ngẫu nhiên(giảngẫu nhiên) đó là các tín hiệu nhiễu Do đó, máygây nhiễuphảitổng hợpvàtruyền một tín hiệu nhiễuđược biết đến là các nhiễugiả ngẫu nhiên Để phávỡmột hệ thốngthông tin liên lạcở một vị trínhất định vàtạimột thời giannhấtđịnh, hai yêu cầucơ bảnđặt rachocácmáy gây nhiễu:

Dạng sóng và chiến lược gây nhiễu nào là tốt nhất?

Hệ thống sẽ bị ảnh hưởng bởi nhiễu như thế nào ? Giải quyết các yêu cầu này phụ thuộc vào nhiều yếu tố: mức công suất phát, giới hạn, tần số, tổn thất hệ thống, hiệu suất hệ thống, đồ thị bức xạ anten, cường độ nhiễu, các kỹ thuật điều chế và giải điều chế, mã hóa kiểm soát lỗi, định dạng dữ liệu, điều kiện môi trường (chẳng hạn như hiệu ứng fading và hiệu ứng hạt nhân), và mức độ nhiễu nội tại Nhược điểmcủa hệ thốngđểtấn công điện tử có thểđượcmô tả theo thuật ngữkhả năng đánh chặn,khả năng truy cập,tính nhạy cảmcủa nó Khả năng đánh chặn làmức độ mà đối phương có thểđánh chặnvà xác địnhtín hiệu, vị trícủa đối phương.Khả năng truy nhậplàmức độ mà đối phương cóthể ảnh hưởng đến mộthệthốngvới mộtdạng sónggây nhiễuthíchhợpvà mức nănh lượng hợp lý Tính nhạy cảm là giải pháp thiết kế của hệ thống để xác định hiệu quả của việc tấn công điện tử đối với hệ thống đang sử dụng Có rất nhiều dạng sóng khác nhau có thể được sử dụng cho các hệ thống gây nhiễu thông tin liên lạc Sự lựachọnthích hợp nhấtphụ thuộc vàohệ thốngmụctiêu Dạng sónggây nhiễuchínhchoBFSKvàBPSKgây nhiễu tạp âm chặn, gây nhiễutạp âmxung, vàgây nhiễutone

2.5.1 Gây nhiễu tạp âm chặn

Thiết bị phát nhiễu chặnlàmáy pháttạp âm dải rộngđượcthiếtkếđể từ chốiviệcsửdụngcác tần sốtrênmột dải phổ điện từ rộng Những ưu điểm củathiết bịphát nhiễu chặn làđơngiảnvà cókhả năng bao phủ mộtdải phổ điện từ rộng

Ta đã biết xác suất lỗi bit P b đối với hệ thống giải điều chế BFSK kết hợp trong nền nhiễu tạp trắng Gauss là:

Việc sử dụng các máy phát nhiễu chặnđã làm tăng mật độ phổ công suất nhiễu từ N 0 đến (N 0 + J 0 ), với J 0 là mật độ phổ công suất nhiễu do máy phát nhiễu chặn tạo ra Xác suất lỗi bitđối với hệ thống BFSK kết hợp khi sử dụng máy phát nhiễu chặn có thể được tính toán như sau:

Người ta đã chứng minh được rằng xác suất lỗi bit P b cho hệ thống giải điều chế BFSK không kết hợp là:

Xác suất lỗibitđối với một hệ thốngBFSKkhông kết hợpkhi sử dụng máy phát nhiễu chặn là:

Xác suất lỗi bit P b đối với các hệ thống giải điều chế BPSK kết hợp là:

Xác suất lỗibitđối với hệ thốngBPSKkết hợp khi sử dụng nhiễu chặn là:

Nhiễu tạp âm xung thường có ưu điểm hơn về khả năng tập trung năng lượng nhiễu trong các xung ngắn Máy phát nhiễu xungcóthểgâyrasự gia tăng đáng kểtốc độ lỗi bitso với máygây nhiễuliêntục vớicông suất như nhau

Nhiễu tạp âmxung xuất hiện khimột máy phát nhiễucó công suất J=J 0 /ρ, với J là công suất nhiễu tại đầu ra máy thumong muốn và ρlàmột phần nhỏ củathờigiangây nhiễuđượcbật lên

Xácsuấtlỗi bitcho một hệ thốngBFSKkhông kết hợpkhi sử dụngnhiễutạp âm xungcó thể đượctính toán như sau:

Xác suất lỗibitđối với một hệ thốngBPSKkết hợp khi sử dụngnhiễutạp âmxung là:

Trong trường hợp gây nhiễu toneđối vớiBFSK không kết hợp, hệ thốngthông tinbị tấn công bởimộtnhiễu tone:

Với θ t là một biến ngẫunhiênbiến thiêntrongkhoảng [0,2π] Xác suấtlỗibitđối với một hệ thốngBFSKkhông kết hợp khi sử dụngnhiễutone là:

0/T b ) (2.28) Ở đây, Q (α, β) là hàm Q theo công thức của Marcum, P j là công suất nhiễu, P c làcông suất sóng mang.Tổngquátcủa hàmQ theo công thức Marcumlà:

Trong trường hợp gây nhiễu toneđối với BPSK kết hợp, hệ thống truyềnthôngbị tấn công bởinhiễu tone

S j (t) = 2A J cos[2πƒ c + θ t ] ,với θ t là biến ngẫu nhiên trong khoảng (0, 2π)

Xác suất lỗibitđối với một hệ thốngBPSKkết hợp khi sử dụng nhiễu tone là:

0 ( 1 + P P j c cosθ j ) ) dθ j (2.30) Ở đây, P j là công suất nhiễu, P b là công suất sóng mang

Lý thuyết gây nhiễu bằng trải phổ

Như đã nêu ở trên, có nhiều dạng sóng khác nhau có thể được sử dụng để gây nhiễu các hệ thống thông tin liên lạc Các dạng sóng gây nhiễu chính cho thông tin liên lạc phổ trải rộng là nhiễu tạp âm băng thông rộng, nhiễu tạp âm dải cục bộ, nhiễu đa âm, nhiễu xung, nhiễu lặp lại

2.6.1 Nhiễu tạp âm băng thông rộng

Nếu muốn gây nhiễu toàn bộ phổ trải rộng của băng thông, W ss , với năng lượng cốđịnhcủa nó, việc gây nhiễuđược hướng theogây nhiễubăng rộng, vàmật độphổ công suấtnhiễu là:

J là công suất nhiễu cố định thu được Trong chương II đã chỉ ra xác suất lỗi bitP b đối với một hệ thốnggiải điều chếBPSKkết hợp là:

Mật độ phổ công suất nhiễu N 0 đặc trưng cho tạp âm nhiệt ở cuối đầu vào máy thu Việc sử dụng nhiễu đã làm tăng mật độ phổ công suất nhiễu từ đến (N 0 + J 0 ) Vì vậy, xácsuấtlỗi bittrungbìnhđối với một hệ thốngBPSKkết hợp khi sử dụngnhiễubăng thông rộnglà:

Sử dụng phương trình 2.19 chúng ta có thể viết được phương trình 2.34 như sau:

1+(Eb+N0)(J/S)/G p (2.34) Ở đây, G p là độ khuếch đại xử lý (W ss /R) Với tỷ lệ nhất định cường độ nhiễu và cường độ tin hiệu sẽ gây ra xác suất lỗi Cách duy nhất làm giảm xác suất lỗi này là tăng tốc độ xử lý

2.6.2 Nhiễu tạp âm dải cục bộ

Nếu mục tiêu gây nhiễu là chế áp một dải tần số trong toàn bộ băng thông trải phổ, W ss, với cường độ không đổi, thì nhiễu đó được gọi là nhiễu cục bộ

Một nguồn nhiễu thường có thể tăng hệ số suy giảm đối với một hệ thống nhảy tần bằng cách sử dụng nhiễu cục bộ Giả thiết rằng, dạng điều chế nhảy tần được phát hiện là FSK nhị phân không kết hợp và khi đó xác suất lỗi bít là:

Chúng ta xác định được tham số ρ với 0< ρ > N 0 , chúng ta có thể đơn giản hóa phương trình 2.37

Một máy phát nhiễu thông minh, với cường độ cố định, có thể gây ra suy giảm đáng kể với nhiễu cục bộ hơn nhiễu dải rộng

Trong trường hợp gây nhiễu đa âm, máy gây nhiễuphân chiatổng sốnăng lượng nhậnđượccủa nóJ,thành từng phần khác biệt, nănglượngbằng nhau, các âm CW pha ngẫu nhiên Nhiễu được phân phối trên toàn bộ băng thông trải phổ,

W ss Việc phân tích những ảnh hưởng của nhiễu tone phức tạp hơn so với nhiễu tạp âm của các hệ thốngDS Vì vậy, hiệu quả của việc nén tone thường xấp xỉ bằng tạp âm Gaussian Đối với việc hoạt động của một hệ thống FH / FSK không kết hợp trong khi dùng nhiễu tone dải cục bộ, hiệu suất thường được tính toán giống nhiễu tạp âm cục bộ Tuy nhiên, nhiềuCW đa âm có thể hiệu quả hơn nhiễu tạp âmdải cục bộ đối với các tín hiệu FH/MFSK vìCW tone là cách hiệu quả nhất cho việc gây nhiễu để gây ảnh hưởng năng lượng đầu vào các thiết bị dò tìm không kết hợp

Xem xét một hệ thống thông tin liên lạc trải phổ DS/BPSK khi sử dụng nhiễu tạp âm xung Máy gây nhiễu tạp âm xung truyền các xung nhiễu tạp trắng Gaussian có công suất nhận được ứng với các khoảng thời gian trung bình là J, mặc dù năng lượng thực tế trong thời gian xung gây nhiễu là lớn hơn Giả sử rằng máy gây nhiễu có thể chọn các tần số trung tâm và băng thông của nhiễu giống như tần số trung tâm và băng thông của máy thu Giả sử, nguồn nhiễu có thể thay đổi chu kì ứng với tăng công suất nhiễu, nếu gây nhiễu trong một khoảng thời gian 0 6 MHz (để quan sát hết toàn bộ dải tần sóng gây nhiễu)

- Đặt tần số trung tâm:

𝑓 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑒𝑟 = ( 𝑓 𝑚𝑖𝑛 + 𝑓 𝑚𝑎𝑥 )/2= (462+468)/2 (MHz) = 465 (MHz) ấn nút Frequency điều chỉnh tâm đến tần số 465 MHz

- Quan sát trên màn chỉ thị và ghi lại giá trị đo được như hình 3.9

Bộ biến đổi nguồn Thiết bị Máy đo LIG nex1

Hình 3.9 Dải phổ tần số gây nhiễu kênh 462 - 467 MHz

* Kiểm tra hiệu chỉnh kênh gây nhiễu 869 - 880MHz

Sử dụng máy đo LIG nex1 spectrum Analyzer NS-30A 1KHz-3GHz

- Xác định dải tần số cần đo: f = 𝑓 𝑚𝑎𝑥 - 𝑓 𝑚𝑖𝑛 = 880 – 869 = 11(MHz) ấn nút Span và điều chỉnh độ rộng dải cần quan sát

𝑓 𝑠𝑝𝑎𝑛 = 30 MHz > 11 MHz (để quan sát hết toàn bộ dải tần sóng gây nhiễu)

𝑓 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑒𝑟 = ( 𝑓 𝑚𝑖𝑛 + 𝑓 𝑚𝑎𝑥 )/2= (880+869)/2 (MHz) ≈ 875 (MHz) ấn nút Frequency điều chỉnh tâm đến tần số 875 MHz

Hình 3.10 Dải phổ tần số gây nhiễu kênh 869 - 880

* Kiểm tra hiệu chỉnh kênh gây nhiễu 925 - 960MHz

- Xác định dải tần số cần đo: f = 𝑓 𝑚𝑎𝑥 - 𝑓 𝑚𝑖𝑛 = 960 – 925 = 35 (MHz) ấn nút Span và điều chỉnh độ rộng dải cần quan sát

𝑓 𝑠𝑝𝑎𝑛 = 50 MHz > 35 MHz (để quan sát hết toàn bộ dải tần sóng gây nhiễu)

Hình 3.11 Dải phổ tần số gây nhiễu kênh 925 - 960

* Kiểm tra hiệu chỉnh kênh gây nhiễu 1805- 1880MHz

𝑓 𝑠𝑝𝑎𝑛 0 MHz > 75 MHz (để quan sát hết toàn bộ dải tần sóng gây nhiễu)

Hình 3.12 Dải phổ tần số gây nhiễu kênh 1805-1880Mhz

* Kiểm tra hiệu chỉnh kênh gây nhiễu 2100 MHz

𝑓 𝑠𝑝𝑎𝑛 0 MHz > 60 MHz (để quan sát hết toàn bộ dải tần sóng gây nhiễu)

𝑓 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑒𝑟 = ( 𝑓 𝑚𝑖𝑛 + 𝑓 𝑚𝑎𝑥 )/2= (2170+2110)/2 (MHz) = 2140 (MHz) ấn nút Frequency điều chỉnh tâm đến tần số 2140 MHz

- Quan sát trên màn chỉ thị và ghi lại giá trị đo như hình 3.13

Hình 3.13 Dải phổ tần số gây nhiễu kênh 2100Mhz

3.5.3 Đánh giá hiệu quả của thiết bị

Từ thử nghiệm thực tế cho thấy thiết bị làm việc hiệu quả khi khoảng cách từ thiết bị đến nơi phát tín hiệu lớn hơn 250m, phạm vi gây nhiễu hiệu quả từ 5m đến 30m tùy thuộc vào vị trí đặt máy Đặc tính này phù hợp cho việc sử dụng thiết bị gây nhiễu trong các phòng họp, các khu vực cần bảo vệ ở trong phạm vi 5m đến 30m Đặc điểm này không làm ảnh hưởng đến các máy di động nằm ngoài khu vực cần gây nhiễu

3.5.4 Hướng mới trong nghiên cứu sản xuất

Từ việc sử dụng thiết bị gây nhiễu đã được đơn vị H56 nghiên cứu và sản xuất đã rút ra được một số đặc điểm: Máy tiêu thụ năng lượng lớn, phát ra lượng nhiệt cao nên cần tản nhiệt là khối bao ngoài (Vỏ) nên di chuyển thiết bị cũng khó khăn, chỉ phù hợp với lắp đặt cố định Trong luận văn này em xin đưa ra phương án nghiên cứu, chế tạo thiết bị gây nhiễu nhỏ gọn cầm tay, tốn ít năng lượng hơn bằng phương pháp gây nhiễu xem kẽ, được mô tả như hình 3.14:

Hình 3.14 Sơ đồ khối của thiết bị gây nhiễu cầm tay

Từ sơ đồ khối của thiết bị, thiết kế thêm bộ suy hao và điều khiển suy hao tín hiệu từ khối VCO sang bộ khuếch đại công suất Bộ điều khiển phát ra các xung vuông đóng mở luồng tín hiệu từ VCO sang bộ khuếch đại công suất Ở khối Suy hao sử dụng IC Attenuator SKY12322-86LF có sơ đồ khối, bảng chức năng các chân và bảng logic như hình 3.15:

Hình 3.15 Sơ đồ của IC SKY12322-86LF

Bảng 3.7 Sơ đồ chức năng các chân của IC SKY12322-86LF

Tạo xung VCO Khuếch đại công suất Điều khiển Suy hao

Bảng 3.8 Bảng chân lý của IC SKY12322-86LF

Từ bảng 3.7 bảng 3.8 trên ta thấy khi mức logic ở các chân V của IC SKY12322-86LF đều ở mức cao (V High từ 3V đến 5V) thì sẽ không có luồng tín hiệu đi từ J2 đến J1, khi mức logic ở các chân V của IC SKY12322-86LF đều ở mức thấp (V Low từ 0V đến 0,2V) thì luồng tín hiệu đi từ J2 đến J1 tối đa là 15,5 dB Từ đặc tính này ta có thể xem khối Suy hao như 1 công tắc đóng mở được điều khiển bằng khối Điều khiển qua các chân V1, V2, V3, V4, V5, với thời gian đóng là T1, thời gian mở là T2 từ đó ta tính được chu kỳ đóng mở luồng tín hiệu từ VCO đến bộ khuếch đại công suất là T=T1+T2 Chu kỳ phát nhiễu được mô tả như Hình 3.16

Hình 3.16 Mô tả chu kỳ phát nhiễu

Từ T1, T2 có thể tính được mức tiết kiệm năng lượng của máy phát nhiễu theo chu kỳ bằng công thức:

𝑇1+𝑇2] Năng lượng sử dụng giảm:

Khối Điều khiển được dùng vi xử lý để cho ra các mức logic ở các chân V1÷V5 của IC SKY12322-86LF Sơ đồ nguyên lý của khối Điều khiển như hình 3.17

Hình 3.17 Sơ đồ nguyên lý của khối Điều khiển

Từ sơ đồ ta thấy có thể điều khiển đầu ra từ RB1-RB5 của IC PIC16F877A đưa đến các chân V1-V5 của bộ Suy hao, đáp ứng yêu cầu về điều khiển đóng mở theo chu kỳ của bộ Suy hao

Chương trình chạy của bộ vi xử lý có thể được viết bằng ngôn ngữ Pascal: program DieuKhienDongMo; begin // bat dau truong trinh TRISB := 0XE0; //thiet lap PORTB dau ra PORTB := 0x00; // Thiet lap trang thai ban dau cua PortB =0 while true do // thiet lap vong lap begin // bat dau vong lap PORTB :=0X1F; // xuat muc cao ra portb DELAY_MS(2000); // tre 2s

PORTB :=0X00; // xuat ra PortB muc thap DELAY_MS(6000); // tre 6s end; // ket thuc vong lap while end // ket thuc chuong trinh

Thay T1=2s, T2=6s vào công thức trên ta thấy công suất máy sử dụng trong 1 chu ky T=T1+T2=2s+6s=8s là P1=P[ 2

4P, giảm được 3/4 năng lượng tiêu thụ

Do điều kiện thời gian, luận văn chủ yếu chỉ đưa ra cải tiến về mặt lý thuyết trên cơ sở thiết bị đã được nghiên cứu sản xuất Đưa ra phương án mới để nghiên cứu, thử nghiệm, chế tạo thiết bị gây nhiễu nhỏ gọn, tốn ít năng lượng hơn

Trong Chương III luận văn đã nêu ra được một số các biện pháp để khống chế, gây nhiễu một hệ thống truyền dẫn số liệu thông qua mạng thông tin di động Những cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu trong luận văn là tiền đề và nền tảng để xây dựng, thiết kế một máy chế áp (gây nhiễu) thiết bị truyền số liệu qua mạng thông tin di động trên thực tế Thiết bị được thử nghiệm tại Viện H56 - BCA đã đạt được những kết quả nhất định trong việc chế áp thiết bị truyền dẫn số liệu qua mạng thông tin di động để phục vụ công tác an ninh Tuy nhiên, do công suất phát tín hiệu nhiễu lớn nên thiết bị có kích thước cồng kềnh gây một số khó khăn trong tác chiến cơ động Chương III có gợi mở thêm phương pháp gây nhiễu trên kênh điều khiển liên kết chậm SACCH (Slow Associated Control Channel): Thiết bị sẽ nhỏ gọn hơn, tiêu tốn ít năng lượng hơn tạo điều kiện thuận lợi cho việc tác chiến cơ động

Sau một thời gian học tập và nghiên cứu về gây nhiễu liên lạc cục bộ trên đường truyền số liệu qua mạng thông tin di động, luận văn đã đưa ra được các vấn đề cơ bản:

- Đã nghiên cứu về thông tin vô tuyến, lịch sử phát triển cũng như những mốc quan trọng trong tiến trình phát triển hệ thống thông tin vô tuyến

- Các loại nhiễu vô tuyến điện, từ những nghiên cứu về nhiễu luận văn đã nêu ra được các tác động và ảnh hưởng của nhiễu vô tuyến điện tới một hệ thống thông tin nói chung cũng như một hệ thống thông tin di động nói riêng Qua đó luận văn đã nêu ra được một số các phương pháp để có thể khống chế một mạng thông tin di động bằng phương pháp sử dụng nhiễu vô tuyến

- Từ những nghiên cứu về lý thuyết của một mạng thông tin đường truyền số liệu, các loại nhiễu cũng như tác động của nó tới một hệ thống đường truyền số liệu thông qua hệ thống thông tin di động

Với khả năng kiến thức còn hạn chế của bản thân mình do đó luận văn còn nhiều thiếu sót mong các thầy góp ý để luận văn này của em hoàn chỉnh hơn nữa

Một lần nữa em xin cảm ơn PGS.TS Trịnh Anh Vũ và các thầy cô trong khoa Điện tử viễn thông Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình giúp đỡ em trong thời gian học tập và thực hiện luận văn

Tiêu đề	Nghiên cứu cải tiến thiết bị gây nhiễu liên lạc qua điện thoại di động
Tác giả	Đậu Tuấn Anh
Người hướng dẫn	PGS.TS Trịnh Anh Vũ
Trường học	Đại học Quốc gia Trường Đại học Công nghệ
Chuyên ngành	Công nghệ Điện tử - Viễn thông
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2014
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	70
Dung lượng	2,95 MB