Tài liệu tham khảo Hệ thống thông tin trải phổ
Lời nói đầu Trong những năm gần đây các tài liệu kỹ thuật đã bắt đầu đề cập nhiều đến thông tin trải phổ. Kỹ thuật này đã đợc sử dụng trong quân sự hơn một nửa thế kỷ nay trong lĩnh vực thông tin và ra đa với hai mục đích chính là chống nhiễu và bảo mật thông tin. Những mục đích này có thể đạt đợc nhờ trải phổ tín hiệu. Có hai kỹ thuật trải phổ cơ bản đó là trải phổ chuỗi trực tiếp và trải phổ nhảy tần. Trong thông tin di động ng- ời ta thờng dùng trải phổ chuỗi trực tiếp bởi đứng về khía cạnh đa truy nhập và công suất phát thì hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp có u thế hơn hệ thống trải phổ nhảy tần. Đối với thông tin quân sự thì hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp lại bộc lộ nhiều khuyết điểm nh: băng tần trải thấp, đồng bộ khó khăn, đồng thời không có khả năng tránh các băng tần số vô tuyến bị pha đinh hoặc bị nhiễu. Ngày nay công nghệ đã cho phép khả năng nhảy tần đến 100Khop vì vậy hệ thống trải phổ nhảy tần mở ra khả năng ứng dụng trong quân sự rất cao. Nhiệm vụ của thông tin liên lạc trong quân đội là bảo đảm thông tin thông suốt cho chỉ huy trong mọi tình huống. Trong điều kiện chiến tranh hiện nay, các tổ hợp trinh sát phát triển rất mạnh, các trang bị thông tin của chúng ta dễ dàng bị đối phơng chế áp và hủy diệt. Vì vậy cần thiết nghiên cứu, chế tạo và mua sắm các phơng tiện thông tin mới là một việc làm hết sức cần thiết. Hiện nay quân đội ta đã đợc trang bị hệ thống thông tin trải phổ nh hệ thống vi ba số dùng kỹ thuật DS nh Cylink,, các thiết bị nhảy tần vô tuyến sóng ngắn nh CXH200, XK852Để khai thác, nghiên cứu chế tạo tốt cần nắm bắt đợc kỹ thuật trải phổ. Đồ án này nhằm mục đích giải quyết vấn đề đó. Phạm vi đồ án này nghiên cứu hai kỹ thuật trải phổ cơ bản: trải phổ chuỗi trực tiếp và trải phổ nhảy tần trên các khía cạnh: cách điều chế trải phổ và đồng bộ hệ thống, xem xét khả năng chống nhiễu và khả ứng dụng vào trong thông tin quân sự. Đó là những khía cạnh cơ bản mới của hệ thống thông tin trải phổ so với các hệ thống thông tin thông thờng khác. Đồ án đợc chia làm ba chơng: 1 Chơng 1: Tổng quan về kỹ thuật trải phổ. Chơng này giới thiệu sơ lợc về kỹ thuật trải phổ, phân loại kỹ thuật trải phổ, nguyên tắc trải phổ và dạng phổ của chúng, các u điểm, nhợc điểm của các hệ thống trải phổ cơ bản. Chơng 2: Các Hệ thống thông tin trải phổ. Chơng này sẽ trình bày các cách điều chế trải phổ tín hiệu, các phơng pháp, sơ đồ đồng bộ của hai hệ thống trải phổ cơ bản. Đó là hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp và hệ thống trải phổ nhảy tần. Chơng 3: ứng dụng kỹ thuật trải phổ trong thông tin quân sự. Chơng này trình bày xác suất lỗi của hai hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp và trải phổ nhảy tần, mô phỏng chất lợng của hai hệ thống dới tác động của nhiễu. Từ đó chọn hệ thống trải phổ nhảy tần ứng dụng cho lĩnh vực thông tin quân sự và đa ra cách cải thiện chất lợng hệ thống trải phổ nhảy tần dới tác động của nhiễu một phần băng, là một dạng nhiễu nguy hiểm đối với hệ thống trải phổ nhảy tần. Phụ lục: Các chơng trình mô phỏng Monte-Carlo trên Matlab. Phụ lục này sẽ trình bày các gói chơng trình mô phỏng Monte - Carlo trên Matlab. Do thời gian hạn chế, tài liệu ít và các vấn đề còn mới mẻ và bao quát khá rộng nên trong phạm vi đồ án này chắc chắn không thể tránh khỏi thiếu sót. Kính mong nhận đợc sự chỉ bảo của các thầy giáo để đồ án đợc hoàn thiện hơn. 2 Chơng 1 Tổng quan về kỹ thuật trải phổ 1.1 Giới thiệu chung Sau chiến tranh thế giới thứ II, xuất phát từ vấn đề bảo mật và chống nhiễu cố ý đặt ra đối với thông tin vô tuyến và rađa, từ cuối những năm 1940 quân đội Mỹ, đặt biệt là các chuyên gia nghiên cứu ITT (international telephone Telegraph) đã xúc tiến một nguyên tắc thông tin hoàn toàn mới dựa trên công trình của Claude Elwood Shannon: thông tin dựa trên nguyên tắc trải phổ tín hiệu. Nguyên tắc thông tin này cho phép che dấu tín hiệu trong nền tạp âm bằng cách phát nó với công suất thấp và dãn phổ tín hiệu rộng hơn. Ngày nay kỹ thuật này đang đợc sử dụng nhằm cho phép truyền tin tin cậy trong một loạt ứng dụng thơng mại bao gồm thông tin trên xe di dộng và thông tin vô tuyến liên sở. Các hệ thống thông tin trải phổ là các hệ thống sử dụng tín hiệu có băng tần W rất rộng, thờng gấp hàng trăm lần tốc độ bít của hệ thống nhờ sử dụng kỹ thuật trải phổ bằng các tín hiệu giả tạp PN (Pseudo Noise). Khi chỉ có một ngời sử dụng băng tần trải phổ, thì hiệu quả băng tần là thấp, nhng nếu nhiều ngời cùng sử dụng một băng tần thì hiệu quả băng tần là cao mà vẫn giữ đợc u điểm của kỹ thuật trải phổ. ý tởng của kỹ thuật trải phổ dựa trên định lý thứ ba của Shannon, định lý này đợc phát biểu nh sau: với một kênh có tạp âm trắng chuẩn cộng tính (AWGN: Additive white gaussion noise), tơng quan giữa dung lợng kênh, công suất và độ rộng dải tần và chất lợng đợc cho bởi: C=B.log 2 (1+S/N) Trong đó C là dung lợng kênh, B là độ rộng phổ tần chiếm của tín hiệu còn S/N là tỷ số công suất tín hiệu và tạp âm. Nh vậy với một dung lợng C xác định, có thể truyền với tỷ số tín trên tạp rất thấp nếu tín hiệu có phổ rất rộng. Điều này có thể thực hiện nhờ trải rộng phổ ở phần phát và nén phổ ở phần thu. Trên cơ sở này cho phép hệ thống liên lạc tốt trong điều kiện có nhiễu mạnh, thậm chí che giấu tín hiệu trong nền nhiễu, nhờ đó đối phơng rất khó phát 3 . thông tin thông thờng khác. Đồ án đợc chia làm ba chơng: 1 Chơng 1: Tổng quan về kỹ thuật trải phổ. Chơng này giới thiệu sơ lợc về kỹ thuật trải phổ,. chỉ bảo của các thầy giáo để đồ án đợc hoàn thiện hơn. 2 Chơng 1 Tổng quan về kỹ thuật trải phổ 1.1 Giới thiệu chung Sau chiến tranh thế giới thứ