Tìm hiểu một hệ thống thời gian thực được ứng dụng trong thực tế modem dữ liệu tương thích chuẩn MIL STD 188 100a

Tìm hiểu một hệ thống thời gian thực được ứng dụng trong thực tế modem dữ liệu tương thích chuẩn MIL STD 188 100a

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG -o0o - BÁO CÁO CÁC HỆ THỐNG THỜI GIAN THỰC ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU MỘT HỆ THỐNG THỜI GIAN THỰC ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ - MODEM DỮ LIỆU TƯƠNG THÍCH CHUẨN MIL-STD-188-100A Giáo viên PGS.TS Đỗ Trọng Tuấn hướng dẫn: Học viên thực hiện: Mã số học viên: HÀ NỘI - 2018 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THỜI GIAN THỰC 1.1 Khái niệm hệ thống thời gian thực 1.2 Phân loại hệ thống thời gian thực CHƯƠNG MODEM DỮ LIỆU SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG LIÊN L ẠC SÓNG NGẮN 2.1 Chuẩn quân MIL-STD-188-110 Hoa Kỳ 2.2 Yêu cầu kỹ thuật chuẩn MIL-STD-188-110A .9 2.3 Ràng buộc thời gian 18 KẾT LUẬN 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO 21 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Mã hóa sửa sai với tốc độ input khác .13 Bảng Kích thước ma trận interleave .13 Bảng Số bit ký tự kênh 14 Bảng Giải mã Modified Gray tốc độ 2400bps 4800bps .15 Bảng Giải mã Modified Gray tốc độ 75bps 1200bps 15 Bảng Ánh xạ ký tự kênh tốc độ 75bps .16 Bảng Bảng giá trị D1, D2 17 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1-1 Hệ thống thời gian thực mềm .6 Hình 1-2 Hệ thống thời gian thực cứng .6 Hình 2-1 Cấu trúc waveform sau điều chế 10 Hình 2-2 Sơ đồ khối dạng sóng (single-tone) .10 Hình 2-3 Sơ đồ khối mã hóa sửa sai FEC 12 Hình 2-4 Giản đồ chòm điều chế 8PSK số ba bit tương ứng 16 MỞ ĐẦU Hệ thống thời gian thực thuật ngữ sử dụng phổ biến Tuy nhiên có nhiều ý kiến khác định nghĩa th ế m ột h ệ th ống th ời gian thực? Những ý kiến khác gây nhiều hi ểu nhầm không thống kỹ sư hệ thống, kỹ sư phần mềm, kỹ sư máy tính người sử dụng hệ thống thời gian thực Báo cáo th ực hi ện v ới mục tiêu nghiên cứu tổng quan hệ th ống th ời gian th ực sâu tìm hiểu hệ thống thời gian thực áp dụng thực tế Cụ th ể h ơn báo cáo tìm hiểu vệ thiết bị modem li ệu truy ền kênh sóng ngắn, tương thích vơi chuẩn quân MIL-STD-188-110A Hoa Kỳ Tồn nội dung kết nghiên cứu, tìm hiểu trình bày báo cáo v ới bố cục sau: Chương phân tích tổng quan định nghĩa, khái ni ệm phân loại hệ thống thời gian thực Chương mơ tả, trình bày cụ th ể thi ết b ị modem liệu truyền kênh sóng ngắn, tương thích vơi chuẩn quân s ự MILSTD-188-110A Hoa Kỳ ràng buộc thời gian nhằm làm rõ tính thời gian thực chúng Cuối phần Kết luận tổng h ợp lại kết thực CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THỜI GIAN THỰC 1.1 Khái niệm hệ thống thời gian thực Hệ thống: Một hệ thống ánh xạ từ tập hợp đầu vào đ ến m ột tập hợp đầu Theo Vernon phát biểu năm 1989, h ệ th ống th ường có số tính chất chung sau: - Hệ thống tập hợp thành phần liên kết với theo m ột - cách tổ chức định Hệ thống thay đổi thành phần thay đổi Một hệ thống phải có mục đích, có tính cố định l ợi ích cụ th ể Trong q trình hệ thống hoạt động, thời gian tính từ thời điểm đầu vào đưa vào hệ thống đến hoàn thành thực hành vi đ ược yêu c ầu, đưa đầu gọi thời gian đáp ứng hệ th ống Tùy vào đặc tính va mục đích mình, hệ th ống có điều ki ện yêu cầu tiêu kỹ thuật riêng Nếu hệ thống hoạt động không thỏa mãn dù tiêu kỹ thuật h ệ th ống b ị coi thất bại Hệ thống thời gian thực: Hệ thống thười gian thực hệ thống hoạt động phải thỏa mãn ràng buộc có giới hạn thời gian đáp ứng N ếu khơng, hệ thống phải chịu số hậu bao gồm thất bại Hay nói cách khác, hệ thống th ời gian thực m ột h ệ th ống mà tính đắn logic phụ thuộc vào khơng tính đắn đầu mà phụ thuộc vào thời điểm mà đầu đưa 1.2 Phân loại hệ thống thời gian thực Trong trường hợp nào, cách thêm vào số ch ỉ tiêu kỹ thu ật không cần thiết thời gian đáp ứng hệ thống, hệ th ống có th ể coi hệ thống thời gian thực Các hệ thống thời gian thực chia thành ba loại: - Hệ thống thời gian thực mềm (soft real-time system): hệ thống mà chất lượng bị suy giảm khơng bị phá hủy hồn tồn khơng th ỏa mãn rang buộc thời gian đáp ứng Ví dụ hệ th ống stream video/audio, hệ thống mạng, hệ thống kiểm sốt đóng mở cửa tơ, hệ thống điều hòa nhiệt độ dân dụng Hình 1-1 Hệ thống thời gian thực mềm - Hệ thống thời gian thực cứng (hard real-time system): h ệ th ống mà b ị coi thất bại hoàn toàn cần nhiều ràng bu ộc th ời gian đáp ứng bị vi phạm Ví dụ hệ thống túi khí tự đ ộng bung xe ô tô gặp tai nạn Nếu túi khí khơng kịp th ời bung sau có va chạm mạnh hệ thống bị coi thất bại hồn tồn - Hình 1-2 Hệ thống thời gian thực cứng Hệ thống thời gian thực vững (firm real-time system): hệ th ống mà m ột số ràng buộc thời gian đáp ứng có th ể vi ph ạm mà không ảnh hưởng đến chất lượng Ví dụ hệ thống rút tiền tự động, xảy trường hợp thời gian rút tiền bị kéo dài, không đ ược đáp ứng hậu khơng đáng kể, xảy nhiều trường hợp vậy, thời gian đáp ứng liên tục không đáp ứng việc kinh doanh bị khủng hoảng ngân hàng sụp đổ Đồ thị Hình -1 Hình -2 biểu diễn tương quan chất lượng dịch vụ thời gian thực thi hệ thống thời gian thực mềm m ột h ệ th ống thời gian thực cứng với trục tung chất lượng dịch vụ, trục hoành th ời gian thực thi hệ thống Có thể thấy hệ th ống th ời gian th ực m ềm Hình -1 thời gian thực thi vượt mốc Deadline, chất lượng dịch v ụ ch ỉ gi ảm xuống đến mức khoảng thời gian cho phép, ch ứ không th ất bại từ mốc Deadline Trong đó, hệ thống th ời gian th ực cứng Hình -2, chất lượng dịch vụ giảm không thời hạn deadline Trên thực tế, hệ thống thời gian thực có th ể mô t ả nh hệ thống mềm, cứng, vững cách xây dựng kịch nh ẹ nhàng khủng hoảng Vì xác định cẩn thận yêu c ầu h ệ th ống chìa khóa để thiết lập, để đặt khoảng th ời gian kỳ v ọng c đáp ứng Trong trường hợp nào, mục tiêu kỹ thuật hệ th ống th ời gian thực tìm phương pháp để chuyển đổi deadline cứng thành m ềm, ho ặc vững CHƯƠNG MODEM DỮ LIỆU SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG LIÊN LẠC SĨNG NGẮN Sau tìm hiểu tổng quan định nghĩa, khái niệm h ệ th ống th ời gian thực, với mục tiêu tìm hiểu cụ thể hệ thống thời gian thực ứng dụng thực tế, báo cáo nghiên cứu tìm hi ểu nh ững modem d ữ li ệu sử dụng hệ thống liên lạc sóng ngắn, đặc bi ệt nh ững h ệ thống quân sự, liên lạc đường dài có tính chiến thuật Trên thực tế có nhiều chủng loại modem liệu sử dụng hệ thống liên lạc sóng ngắn Tuy nhiên, phạm vi m ột tập l ớn mơn học, báo cáo tập trung vào tìm hi ểu modem d ữ li ệu đ ược thi ết k ế t ương thích với chuẩn quân MIL-STD-188-110A Đây chuẩn quân s ự c B ộ qu ốc phòng Hoa Kỳ quy định tiêu kỹ thuật dành cho modem d ữ li ệu s dụng dải tần số tiếng nói hệ thống liên lạc sóng ngắn Mục đích c chuẩn modem nhằm đảm bảo yêu cầu hiệu hoạt động t ối thi ểu tối đa khả tương thích modem thi ết k ế tương lai Trong Chương này, báo cáo trình bày s qua yêu c ầu kỹ thu ật c chuẩn MIL-STD-188-110A modem liệu sóng ngắn ch ỉ ràng buộc thời gian để làm rõ tính thời gian thực modem liệu sóng ngắn 2.1 Chuẩn quân MIL-STD-188-110 Hoa Kỳ Chuẩn MIL-STD-188-110 công bố lần vào 30 tháng năm 1991 Văn thiết lập tiêu chuẩn kỹ thuật bắt bu ộc nh ững mục tiêu thiết kế (Design objectives-DO) cần thiết để đảm bảo khả tương thích nâng cao chất lượng modem sử dụng tần s ố thoại h ệ th ống liên lạc quân đường dài Văn cung cấp h ướng d ẫn cho nh ững người thiết kế modem phương hướng để thống tính chất, đặc điểm chưa chuẩn hóa cách đưa cụ thể hóa tính ch ất c modem có sẵn Mục đích hướng dẫn nhằm đảm bảo đạt mức chất lượng tối thiểu chấp nhận tối đa khả tương thích, hoạt động modem data có tương lai Ở phiên đầu tiên, MIL-STD-188-110A cung cấp tiêu chuẩn kỹ thuật cần thiết tốc độ liệu bao gồm 75bps, 150bps, 300bps, 600bps, 1200bps, 2400bps với băng thơng tín hiệu điều chế 3kHz Theo thời gian, với tiến khoa học kỹ thuật v ới yêu c ầu truy ền d ữ liệu tốc độ cao tăng lên nhanh chóng, ngày 27 tháng năm 2000, phiên b ản th ứ hai MIL-STD-188-110B công bố Chuẩn MIL-TD-188-110B bao gồm tất yêu cầu, tiêu chuẩn kỹ thuật chuẩn MIL-STD-188-110A bổ sung thêm chế độ liệu tốc độ 3200bps, 4800bps, 6400bps, 8000bps , 9600bps băng thông 3kHz tốc độ 9600bps, 12800bps, 16000bps, 19200bps băng thông 6kHz Trong hai chuẩn MIL-STD-188-110A MIL-STD-188-110B, có hai ch ế đ ộ điều chế tốc độ liệu từ 75 đến 2400bps chế độ liên tiếp (single tone serial mode) sử dụng tần số điều chế chế độ song song sử dung 39 tần số điều chế (39- tone parallel mode) Gần nhất, vào 23 tháng năm 2011, phiên MIL-STD-188-110C công bố, bổ sung thêm chế độ HF băng thông rộng mới, nâng cao t ốc đ ộ d ữ li ệu sử dụng tín hiệu điều chế tiêu chuẩn băng thông r ộng h ơn, c ụ thể sau: - 75 – 16000 bps băng thông 3kHz 150 – 32000 bps băng thông 6kHz 300 – 48000 bps băng thông 9kHz 300 – 64000 bps băng thông 12kHz 300 – 76800 bps băng thông 15kHz 600 – 90000 bps băng thông 18kHz 300 – 115200 bps băng thông 21kHz 600 – 120000 bps băng thông 24kHz 2.2 Yêu cầu kỹ thuật chuẩn MIL-STD-188-110A Ở tốc độ từ 75bps đến 2400bps, liệu điều chế kỹ thuật điều chế dịch pha PSK (Phase-shift keying) tần số mang Chuỗi liệu nhị phân đầu vào chuyển đổi thành sóng đầu điều chế PSK pha Tốc độ ký tự (baud rate) sóng mang đầu 2400 symbols/s tất tốc độ liệu đầu vào khác Tín hiệu waveform sau điều chế có cấu trúc chia thành bốn pha sau: - Pha preamble đồng Pha Data Pha End-of-message Pha xả mã hóa interleave Hình 2-3 Cấu trúc waveform sau điều chế Hình 2-4 Sơ đồ khối dạng sóng (single-tone) Hình -4 mơ tả khối chức thực modem ều ch ế waveform đơn âm (áp dụng cho chế độ nhảy tần không nh ảy t ần c máy thơng tin) Nói chung, thực điều chế, cần thực bước là: Mã hóa FEC (Forward error correction) liệu thơ ban đầu (chèn mã s ửa sai) Interleave (xáo trộn) dòng liệu mã hóa FEC Giải mã Modified Gray Tách bit thành chuỗi ký tự Trộn với chuỗi ký tự ngẫu nhiên Điều chế 8-PSK Waveform sinh tín hiệu pha khác thay đổi cách thay đổi vị trí chuyển mạch S1, S2, S3, S4 Cụ th ể cấu hình v ị trí chuy ển m ạch pha xác định sau: a Pha preamble đồng Trong pha này, mục tiêu modem phát phát chuỗi preamble đồng Thời lượng pha preamble đồng tương ứng với thời gian xác để nạp đầy ma trận interleave khối liệu, chức interleave sử dụng Khi pha này, chuyển mạch S1 vị trí UNKNOWN DATA (như Hình -4) Bộ mã hóa FEC chức nạp liệu vào ma trận xáo trộn interleave kích hoạt modem bắt đầu nhận liệu thô cần điều chế Chuyển mạch S2 S3 giữ nguyên vị trí SYNC Độ dài chuỗi sync preamble 0.6s cấu hình Short Interleave, Zero Interleave 4.8s cấu hình Long Interleave Chuyển mạch S4 thay đổi vị trí hoạt động với chế độ nhảy tần máy thông tin Trong chế độ tần số cố định, chuyển mạch S4 cần giữ nguyên vị trí output b Pha Data Trong pha data, waveform tín hiệu điều chế chứa thơng tin tin cần gửi (gọi Unknown data) liệu mẫu (channel probes – gọi Known data) Dữ liệu mẫu Known data bít huấn luyện sử dụng cân kênh modem thu Chuyển mạch S1, S3 giữ nguyên vị trí Unknown data Data Chuyển mạch S2 chuyển đổi qua lại vị trí Unknown data (đầu giải mã modified gray) Known data Thời gian chu kỳ chuyển mạch S2 dừng vị trí phụ thuộc vào tốc độ liệu thô đầu vào Với 2400bps, thời gian vị trí Unknown Data Known Data tương đương với khoảng thời gian 32 ký tự 16 ký tự Đối với tốc độ 150bps, 300bps, 600bps, 1200bps thời gian hai vị trí 20 ký tự Cuối cùng, với tốc độ 75bps, S2 giữ nguyên vị trí Unknown data Trong tất trường hợp, Switch S2 bắt đầu vị trí Unknown data trước Các liệu mẫu Known data cần phải bao gồm 0, D1, D2 (D1, D2 định nghĩa riêng tốc độ liệu đầu vào khác nhau) c Pha End-of-message Ngay bit liệu thô Unknown Data cuối đưa vào mã hóa sửa sai (FEC), Chuyển mạch S1 chuyển đến vị trí EOM Lúc chuỗi liệu kết thúc tin gồm 32 bit đưac vào mã hóa FEC Chuyển mạch S2, S3, S4 giữ nguyên hoạt động pha data 10 Chuỗi liệu kết thúc tin biểu diễn dạng số 16, chữ số là: 4B65A5B2 Chuỗi truyền theo thứ tự bit có trọng số cao gửi trước, trọng số thấp gửi sau Do đó, ví dụ bit gửi có thứ tự (từ trái sang phải) 0100 1011 d Pha xả mã hóa interleave Sau hoàn thành pha End-of-message, chuyển mạch S1 chuyển vị trí Flush, đưa bit flush vào FEC Các bit flush nên đặt “0” Thời lượng pha xả bao gồm 144bits cộng thêm đủ bít để hồn tất việc truyền phần lại khối liệu ma trận xáo trộn (interleaved matrix) Mục đích pha xả để xả sạch, đưa hết liệu thu khỏi giải mã FEC ma trận đảo ngược xáo trộn modem phía thu Lúc giải mã FEC ma trận đảo xáo trộn lại tồn bit “0” Cấu hình chuyển mạch modem theo chuẩn MIL-STD-188-110 đ ược mô tả Ngoài khối chức xử lý, có s ố khác bi ệt đ ối với tốc độ liệu khác Cụ thể sau: a Bộ mã hóa sửa sai FEC Bộ mã hóa sửa sai FEC thực mã hóa xoắn (convolutional coder) tốc độ 1/2 có sơ đồ khối Hình -5 Dòng liệu đầu vào đưa vào dãy ghi dịch Đầu kết tính tốn dựa hai đa thức sinh v ới giá trị chứa ghi tương ứng 11 Hình 2-5 Sơ đồ khối mã hóa sửa sai FEC Hai đa thức sinh là: Chuyển mạch đầu có tốc độ chuyển hai lần tốc độ li ệu đưa vào Do bit đầu vào có hai bit đầu Các dòng bit 2400bps, 1200bps, 600bps, 75bps đầu vào sau mã hóa sửa sai có tốc độ tương ứng 4800bps, 2400bps, 1200bps 150bps Đối v ới trường hợp tốc độ đầu vào 300bps 150bps, hai bit đầu hai đa th ức lặp lại nhiều lần để tạo dòng bit đầu 1200bps Bảng tổng hợp trường hợp tốc độ đầu vào khác nhau: Bảng Mã hóa sửa sai với tốc độ input khác Tốc độ input Tỉ lệ mã hóa Phương pháp để đạt (bps) 2400 1200 600 300 150 75 input/output 1/2 1/2 1/2 1/4 1/8 1/2 tỉ lệ mã hóa mã xoắn tốc độ 1/2 mã xoắn tốc độ 1/2 mã xoắn tốc độ 1/2 mã xoắn tốc độ 1/2 lặp lại lần mã xoắn tốc độ 1/2 lặp lại lần mã xoắn tốc độ 1/2 b Ma trận Interleave 12 Ma trận interleave dùng để xáo trộn, đảo thứ tự, vị trí bit dòng bit mã hóa sửa sai Dòng bít mã hóa sửa sai n ạp vào ma trận lấy khỏi ma trận với thứ tự nạp vào thứ tự lấy khác M ỗi phần tử ma trận chứa bit liệu Hai ma trận interleave có kích th ước nh sử dụng Trong thời điểm, ma trận nạp d ữ liệu vào ma trận lại lấy liệu Kích th ước ma tr ận interleave phải lấy cách tỉ lệ với tốc độ liệu thô đầu vào m ột ma trận phải chứa khối liệu tương đương với 0.6s 4.8s Bit rate (bps) Bảng Kích thước ma trận interleave Long interleaver Short interleaver Số hàng Số cột 2400 40 576 1200 40 288 600 40 144 300 40 144 150 40 144 Quy tắc nạp liệu vào ma trận interleave sau: Số hàng 40 40 40 40 40 Số cột 72 36 18 18 18 Bắt đầu từ cột ma trận, bit nạp vào hàng 0, bit th ứ n ạp vào hàng 9, bit thứ ba nạp vào hàng 18, bit thứ tư nạp vào hàng 27 Ti ếp tục nh v ậy, số hàng vị trí nạp bít tính cách tăng lên l modulo kích thước hàng ma trận 40 Q trình ti ếp tục đ ến tồn b ộ cột nạp đủ Rồi tiếp tục nạp sang cột 1,2,3, v ới quy tắc nh đến toàn ma trận nạp đầy Đặc biệt, tốc độ 75bps, quy t ắc tương tự cách tính số vị trí hàng thay tăng lấy modulo kích thước hàng ma trân 20 cấu hình Long Interleave 10 v ới c ấu hình Short interleave Quy tắc lấy liệu khỏi ma trận interleave: Dòng bit liệu lấy từ ma trận interleave phần tử có vị trí (0,0) Vị trí bit tính bừng cách tăng lên đ ối v ới ch ỉ s ố hàng giảm 17 sau lấy modulo số cột ma trận s ố cột Ví d ụ, v ới tốc độ 2400bps cấu hình long interleave, vị trí lấy bit th ứ hai (1, 559) v ị trí lấy bit thứ ba (2, 542) Quá trình tiếp tục đến số hàng đạt giá trị tối đa Lúc này, ch ỉ s ố hàng reset 0, số cột reset giá trị lớn so v ới giá tr ị cột l ần 13 cuối trước số hàng Quá trình kết thúc tất c ả bit d ữ liệu lấy Đối với trường hợp đặc biệt tốc độ 75bps, giá trị số cột giảm thay 17 Cuối bit lấy từ ma trận interleave nhóm theo b ộ g ọi ký tự kênh (channel symbols) Số bit lấy từ ma trận ký tự kênh đ ối v ới tốc độ khác thể Bảng Bảng Số bit ký tự kênh Tốc độ input (bps) 2400 1200 600 300 150 75 Số bit ký tự kênh 1 c Giải mã Modified Gray Bộ nhóm bit ký tự kênh đưa sang giải mã Modified Gray mô tả Bảng Bảng Bảng Giải mã Modified Gray tốc độ 2400bps 4800bps Bit đầu vào Giá trị giải mã Bit bit Bit cuối Modified-Gray 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 000 001 011 010 111 110 100 101 Bảng Giải mã Modified Gray tốc độ 75bps 1200bps Bit đầu vào Bit Bit cuối 0 1 1 14 Giá trị giải mã Modified-Gray 00 01 11 01 d Hình thành ký tự (Symbol formation) Khối Symbol formation có chức ánh xạ 1,2 bit ký tự kênh đ ầu giải mã Modified Gray chuỗi ký tự preamble đồng b ộ thành số ba bit (tribit numbers) tương ứng với tám trạng thái pha ều ch ế 8PSK Đối với liệu unknown data, 1,2 bit ký tự kênh ánh x trực tiếp đến tám số ba bit thể Hình -6 Hình 2-6 Giản đồ chòm điều chế 8PSK số ba bit tương ứng Trong 00…3150 góc pha 0…7 số ba bit tương ứng 000…111 nhóm ký tự kênh bit 00…11 nhóm ký tự kênh bit 0…1 nhóm ký tự kênh bit Riêng với chế độ liệu tốc độ 75bps, ký tự kênh sử dụng gồm 2bit điều chế 4PSK Không giống tốc độ cao hơn, tốc độ 75bps không truyền liệu Known data không sử dụng việc l ặp lại bit đ ầu 15 mã hóa FEC Thay vào đó, tốc độ sử dụng bảng ánh xạ ký tự kênh thành 32 số ba bit với ngoại lệ ký tự kênh th ứ 45 ho ặc 360 t ương ứng v ới cấu hình Short Long Interleave Bảng ánh xạ ký tự kênh tốc đ ộ 75bps Ký tự kênh 00 01 10 11 Bảng Ánh xạ ký tự kênh tốc độ 75bps 32 số ba bít 32 số ba bit trường hợp ngoại lệ (0000) lặp lại lần (0000 4444) lặp lại lần (0404) lặp lại lần (0404 4040) lặp lại lần (0044) lặp lại lần (0044 4400) lặp lại lần (0000) lặp lại lần (0440 4004) lặp lại lần Đối với liệu Known Data, ký tự kênh (000) tr hai ký tự Known Data trước khối liệu xáo tr ộn Hai ký tự c ặp s ố D1, D2 tương ứng với cấu hình Short hay Long Interleave tốc độ li ệu Bảng Bảng giá trị D1, D2 Tốc độ bit Short Interleave Long Interleave D1 D2 D1 D2 2400 4 1200 5 600 6 300 7 150 75 5 Các ký tự kênh D1, D2 lại ánh xạ thành số ba bit sau: Ký tự kênh Số ba bit 000 (0000 0000) 001 (0404 0404) 010 (0044 0044) 011 (0440 0440) 100 (0000 4444) 101 (0404 4040) 110 (0044 4400) 111 (0440 4004) Đối với Known Data, số ba bit tương ứng v ới ký tự kênh đ ược l ặp l ại lần tương đương vơi 16 số ba bit Trong trường hợp khoảng Known Data có độ dài 20 số ba bit, số ba bit (0000) thêm vào cuối Cuối chuỗi preamble, chuỗi preamble có cấu trúc tương đ ối giống với tất tốc độ Nó bao gồm ba hai tư mảnh có th ời l ượng 0.2s tương ứng với chế độ short interleave 0.6s Long interleave 4.8s M ỗi mảnh gồm 15 số ba bít sau 16 0, 1, 3, 0, 1, 3, 1, 2, 0, D1, D2, C1, C2, C3 Trong D1, D2 định nghĩa C1, C2, C3 biểu di ễn s ố thứ tự mảnh chuỗi preamble Bộ ký tự C1, C2, C3 bi ểu di ễn s ố th ứ t ự b đầu từ xuống 23 xuống e Bộ trộn Scambler Các số ba bit chuỗi liệu càn phải trộn với chuỗi số ba bit ngẫu nhiên trước điều chế phát Chuỗi số ngẫu nhiên dành cho Data (cả Known Unknown) chuỗi Preamble khác Chuỗi số ngẫu nhiên dùng cho chuỗi preamble 5 2 1 6 0 5 6 Chuỗi lặp quay vòng liên tục đủ độ dài tương ứng với chuỗi Preamble f Bộ điều chế PSK Các số ba bit điều chế thành sóng sin tần số 1800Hz có góc pha tương ứng biểu diễn Hình -6 2.3 Ràng buộc thời gian Chuẩn MIL-STD-188-110A nêu yêu cầu cấu trúc waveform sau điều chế đưa khuyến nghị thành phần hệ th ống thi ết bị modem liệu sóng ngắn Có thể thấy modem thiết kế tương thích với chuẩn MIL-STD-188-110A cần phải có s ố ràng bu ộc th ời gian sau: - Để đảm bảo tín hiệu waveform sau điều chế liên tục v ới c ấu trúc yêu cầu, khối cần phải xử lý liệu cách liên tục v ới t ốc độ 2400symbol/s Do thời gian để khối xử lý symbol phải nhỏ 0,41667 ms Nếu khối không đạt yêu cầu này, waveform đầu khơng giữ cấu trúc theo chuẩn Ngồi ra, điều khiển Switch chuyển mạch S1, S2, S3, S4 phải chỉnh thời gian cách xác theo nh ững yêu c ầu kỹ - thuật cụ thể trình bày phần 2.2 Đối với modem hoạt động chế độ giải điều chế, có s ố ràng buộc thời gian Ví dụ modem giải điều chế phải sau nhận waveform tín hiệu từ kênh truyền, trước tiên phải đồng với pha 17 Preamble tín hiệu, từ thu thơng tin tốc độ li ệu c ấu hình interleave waveform Điều có nghĩa modem gi ải ều ch ế ph ải thực tính toán hai tham số D1, D2 khoảng th ời gian pha Preamble Khoảng thời gian 0,6s đối v ới cấu hình Short Zero Interleave 4,8s cấu hình Long interleave N ếu không thành công, modem không đồng khơng giải điều chế tín hi ệu - waveform nhận Nếu xét hệ thống modem với hai ràng buộc th ời gian trên, có th ể coi hệ thống thời gian thực cứng 18 KẾT LUẬN Báo cáo trình bày tổng quan khái niệm, lý thuy ết v ề h ệ th ống thời gian thực nghiên cứu, tìm hi ểu v ề h ệ th ống th ời gian th ực c ụ thể, áp dụng thực tế Hệ thống thực tế mà báo cáo tìm hi ểu thiết bị modem liệu sử dụng hệ thống liên lạc sóng ngắn, tương thích với chuẩn qn MIL-STD-188-110A Hoa Kỳ Báo cáo trình bày yêu cầu kỹ thuật mà chu ẩn quy đ ịnh đ ối v ới m ột s ản ph ẩm modem liệu sóng ngắn Ngồi báo cáo nh ững ràng bu ộc v ề thời gian mà modem phải tn thủ, từ tính chất thời gian thực thiết bị - 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Real-Time Systems Design and Analysis: Tools for the Practitioner, Fourth Edition Phillip A Laplante and Seppo J Ovaska © 2012 the Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc Published 2012 by John Wiley& Sons, Inc [2] Tài liệu chuẩn quân MIL-STD-188-110A: INTEROPERABILITY AND PERFORMANCE STANDARDS FOR DATA MODEMS, 30/09/1991 [3] Tài liệu chuẩn quân MIL-STD-188-110B: INTEROPERABILITY AND PERFORMANCE STANDARDS FOR DATA MODEMS, 27/04/2000 [4] Tài liệu chuẩn quân MIL-STD-188-110C: INTEROPERABILITY AND PERFORMANCE STANDARDS FOR DATA MODEMS, 23/09/2011 [5] Silde môn học Hệ thống thời gian thực, PGS.TS Đỗ Trọng Tuấn 20 ... TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THỜI GIAN THỰC 1.1 Khái niệm hệ thống thời gian thực 1.2 Phân loại hệ thống thời gian thực CHƯƠNG MODEM DỮ LIỆU SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG LIÊN L ẠC SÓNG... loại hệ thống thời gian thực Trong trường hợp nào, cách thêm vào số ch ỉ tiêu kỹ thu ật không cần thiết thời gian đáp ứng hệ thống, hệ th ống có th ể coi hệ thống thời gian thực Các hệ thống thời. .. Ví dụ hệ th ống stream video/audio, hệ thống mạng, hệ thống kiểm sốt đóng mở cửa tơ, hệ thống điều hòa nhiệt độ dân dụng Hình 1-1 Hệ thống thời gian thực mềm - Hệ thống thời gian thực cứng (hard