Đang tải... (xem toàn văn)
Mục tiêu nghiên cứu của Luận văn là nhằm giới thiệu tổng quan về thiết bị vô tuyến thông minh - Thiết bị vô tuyến có cấu trúc xác định bằng phần mềm (SDR), phân tích cấu trúc của SDR, từ đó đưa ra các ứng dụng phổ biến của các thiết bị vô tuyến này. Mời các bạn cùng tham khảo!
LỜI CAM ĐOAN Luận văn cơng trình nghiên cứu cá nhân tôi, đƣợc thực dƣới hƣớng dẫn khoa học TS Nguyễn Chiến Trinh Các số liệu, kết luận nghiên cứu đƣợc trình bày luận văn hoàn toàn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm lời cam đoan Học viên Ngô Thanh Long LỜI CẢM ƠN Để thực hoàn thành luận văn nghiên cứu khoa học này, em nhận đƣợc hỗ trợ, giúp đỡ nhƣ quan tâm, động viên từ nhiều quan, tổ chức cá nhân Nghiên cứu khoa học đƣợc hoàn thành dựa tham khảo, học tập kinh nghiệm từ kết nghiên cứu thực tế đơn vị, sách, báo chuyên ngành nhiều tác giả trƣờng Đại học, tổ chức nghiên cứu… Đặc biệt giúp đỡ cán giáo viên Học viện Bƣu viễn thơng giúp đỡ, tạo điều kiện từ phía gia đình, bạn bè đồng nghiệp Trƣớc hết, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy giáo TS Nguyễn Chiến Trinh – ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn khoa học dành nhiều thời gian, công sức hƣớng dẫn em suốt q trình thực nghiên cứu hồn thành luận văn nghiên cứu khoa học Tôi xin trân trọng cám ơn Ban giám hiệu, Khoa đào tạo sau đại học tồn thể thầy giáo cơng tác trƣờng tận tình truyền đạt kiến thức q báu, giúp đỡ tơi q trình học tập nghiên cứu Tuy có nhiều cố gắng, nhƣng luận văn nghiên cứu khoa học không tránh khỏi thiếu sót Em kính mong Q thầy cơ, chuyên gia, ngƣời quan tâm đến luận văn, đồng nghiệp, gia đình bạn bè tiếp tục có ý kiến đóng góp, giúp đỡ để luận văn đƣợc hoàn thiện Một lần em xin chân thành cám ơn! ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG ivii DANH MỤC CÁC HÌNH .viii MỞ ĐẦU Chƣơng - TỔNG QUAN VỀ SDR .3 1.1 Khái niệm hệ thống SDR 1.1.1 Quá trình nghiên cứu 1.1.2 Khái niệm thiết bị vơ tuyến có cấu trúc mềm SDR 1.2 Đặc điểm thiết bị SDR 1.2.1 Thiết bị vô tuyến thông minh thích nghi 1.2.2 Thiết bị vô tuyến số, đa dải, đa chế độ 1.2.3 Thiết bị vơ tuyến có cấu trúc mềm 10 1.2.4 Công nghệ yêu cầu cho SDR 11 1.3 Ứng dụng 12 1.3.1 Ứng dụng SDR lĩnh vực quân 12 1.3.2 Ứng dụng thông tin vô tuyến dân 15 Chƣơng - PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA SDR 18 2.1 So sánh SDR với thiết bị vô tuyến khác 18 2.2 Một vài cấu trúc SDR 19 2.2.1 Thiết bị vô tuyến xác định phần mềm lấy mẫu trung tần 19 2.2.2 SDR chuyển đổi trực tiếp 20 2.3 Cấu trúc chung, thành phần SDR 22 2.3.1 Cấu trúc chung SDR 22 2.3.2 Các thành phần SDR 26 2.4 Yêu cầu đặc điểm kỹ thuật SDR 29 2.4.1 Đặc điểm máy phát SDR 29 iii 2.5 Kết luận chƣơng 32 Chƣơng - ĐỀ XUẤT VÀ THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ VIỄN THÔNG QUÂN SỰ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SDR 34 3.1 Đề xuất mơ hình SDR 34 3.2 Cấu trúc thiết bị viễn thông quân sử dụng công nghệ SDR 35 3.2.1 Chức chung thiết bị 35 3.2.1 Chức phần mềm - Nền tảng Yate 35 3.2.2 Chức phần cứng 43 3.3 Triển khai thực nghiệm mơ hình đề xuất 51 3.3.1 Thiết lập chế độ 51 3.3.2 Kết thực nghiệm 52 3.4 Dự kiến đóng góp luận văn 58 3.5 Nhận xét, đánh giá 60 3.6 Kết luận chƣơng 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt SDR Tiếng Anh Tiếng Việt Software Defined Radio Thiết bị vô tuyến có cấu trúc xác định phần mềm Yate Yet Another Telephony Engine Phần mềm thực mạng truy nhập vô tuyến GSM/GPRS ASICs Application-specific integrated Vi mạch chuyên dụng circuit AMPS Advanced Mobile Phone System Chuẩn điện thoại di động 1G Mỹ TDMA Time Division Multiple Access Phƣơng thức truy cập kênh cho mạng chia sẻ DSPs Demand Side Platforms Bộ xử lý tín hiệu số MEMS Micro-Electro-Mechanical Hệ thống vi điện tử đƣợc Systems tích hợp từ thành phần khí GPS Global Positioning System ICNIA The Integrated Hệ thống định vị toàn cầu GPS Communication Nhận dạng điện tử Navigation Identification Avionics hàng không TAJPSP Tactical Anti-Jam Programmable Thông tin liên lạc cấp chiến Signal Processor JTRS thuật Joint Tenancy with Right of Hệ thống radio chiến thuật Survivorship Suggest ACTS Advanced Technology FIRST Communications Công nghệ truyền thông tiên tiến Flexible Integrated Radio System Công nghệ hệ thống vô and Technology FRAMES chung quân đội Mỹ tuyến tích hợp linh hoạt Future Radio Wideband Multiple Hệ thống đa truy nhập băng Access System rộng tƣơng lai ii ADC Analog to Digital converter Bộ chuyển đổi tƣơng tự/số LNA Low-noise amplifier Phần tử khuyếch đại tạp âm nhỏ PTT Thiết bị vơ tuyến nhảy tần bóp phát FEC Phƣơng thức ngăn xếp điều Forward Error Control khiển lỗi hƣớng PSTN Public Switched Telephone Mạng điện thoại chuyển mạch Network công cộng MOPS Maintenance Operation Protocol Giao thức vận hành bảo trì FPGA Field-programmable gate array Dãy cổng lập trình chỗ DSP Digital signal processor Bộ xử lý tín hiệu số DDC Chip hạ tần tín hiệu số MAC Khối nhân tích luỹ PDC Program Delivery Control Kiểm sốt phân phối chƣơng trình PHS Public Health Service Dịch vụ y tế công cộng VoIP Voice over Internet Protocol Giao thức thoại qua Internet MBTS Micro base transceiver station Trạm thu phát vi sở RAN Radio access network Mạng truy cập vô tuyến HLR Home Location Registery Cơ sở liệu thơng tin thuê bao vĩnh viễn cho mạng di động AuC Area Under the ROC Curve Khu vực dƣới đƣờng cong ROC VLR Visitor Location Register Cơ sở liệu mạng truyền thông di động đƣợc liên kết với Trung tâm chuyển mạch di động MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động iii LAPDm Link Access Protocol on the Dm Giao thức truy cập liên kết Channel ISDN Integrated kênh Dm Services Digital Mạng dịch vụ tích hợp số Network ARFCN Absolute radio-frequency channel Số kênh tần số vô tuyến tuyệt number đối TDMA Time division multiple access Phân chia thời gian đa truy cập BCCH Broadcast Control CHannel Kênh điều khiển phát sóng CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung SDCCH Stand-alone Dedicated Control Kênh điều khiển chuyên dụng Channel độc lập SACCH Slow Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết chậm CLPC Closed loop power control Điều khiển cơng suất vịng kín RSSI Received indication signal strength Cƣờng độ tín hiệu nhận đƣợc iv DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng 2.1 So sánh FPGA DSP 28 Bảng 2.2 Yêu cầu công suất cho giao diện vô tuyến 30 Bảng 2.3 Yêu cầu độ nhậy cho giao diện vô tuyến 31 Bảng 2.4 Các dải tần sử dụng cho giao diện vô tuyến 32 Bảng 3.1 Chỉ số kỹ thuật chip FPGA Cyclone IV 45 Bảng 3.2 Điều khiển hoạt động TX 49 Bảng 3.3 Điều khiển hoạt động RX 50 Bảng 3.4 Kết đo công suất cƣờng độ tín hiệu từ thiết bị với 54 khoảng cách đo 1m Bảng 3.5 Kết đo công suất cƣờng độ tín hiệu từ thiết bị với 55 khoảng cách đo 2m Bảng 3.6 Kết đo công suất cƣờng độ tín hiệu từ thiết bị với 56 khoảng cách đo 5m Bảng 3.7 Kết đo công suất cƣờng độ tín hiệu từ thiết bị với 57 khoảng cách đo 10m Bảng 3.8 Mối liên hệ cƣờng độ tín hiệu thu mức tín hiệu thu 60 v DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang Hình 1.1 Sơ đồ tầng SDR - giai đoạn Hình 1.2 SDR - giai đoạn Hình 1.3 SDR - giai đoạn Hình 1.4 SDR - giai đoạn Hình 1.5 Sơ đồ khối SDR 10 Hình 1.6 Sơ đồ AI - SDR 10 Hình 1.7 Sơ đồ khối chức SpeakEASY 14 Hình 1.8 SDR ứng dụng quân 15 Hình 1.9 Ứng dụng SDR thơng tin vơ tuyến dân 16 Hình 2.1 Máy thu siêu ngoại sai nguyên thủy 18 Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc thiết bị vơ tuyến 19 Hình 2.3 SDR lấy mẫu trung tần 19 Hình 2.4 SDR chuyển đổi trực tiếp 21 Hình 2.5 Sự chọn lọc tín hiệu mong muốn lọc số lọc 21 tƣơng tự Hình 2.6 Mơ hình cấu trúc chung SDR 22 Hình 2.7 Sơ đồ cấu trúc tắc SDR 22 Hình 2.8 Sự ánh xạ đối tƣợng chức tới đối tƣợng vật lý 25 Hình 2.9 Quan hệ tần số lấy mẫu số bit phân giải 26 Hình 2.10 Các chức xử lý số cho SDR lấy mẫu trung tần 27 Hình 3.1 Các thiết bị tƣơng/hỗ cho hệ thống viễn thơng qn 34 Hình 3.2 Mạch SDR sử dụng cho thiết bị viễn thông quân 34 Hình 3.3 Mơ hình chi tiết thiết bị 35 Hình 3.4 Hệ thống truyền tin nhắn Yate 37 Hình 3.5 Cấu trúc trạm gốc 38 vi Hình 3.6 Cấu trúc mạng PC 39 Hình 3.7 Cấu trúc chung chip thu phát LMS6002D 47 Hình 3.8 Cấu trúc phần phát chip LMS6002D 49 Hình 3.9 Cấu trúc phần thu chip LMS6002D 50 Hình 3.10 Giao diện cấu hình 51 Hình 3.11 Thử nghiệm kết nối điện thoại với thiết bị 52 Hình 3.12 Sử dụng thiết bị di động để đo công suất cƣờng độ tín 52 hiệu thiết bị Hình 3.13 Đo cơng suất cƣờng độ tín hiệu thiết bị 53 Hình 3.14 Hình ảnh điện thoại mạng kết nối với 58 50 RX gain control Bộ thu LMS6002D có ba phần tử điều khiển khuếch đại, RXLNA, RXVGA1 RXVGA2 (xem Hình 3.9) Kiểm sốt mức tăng RXLNA bao gồm bƣớc 6dB cho AGC có trình chặn đồng kênh lớn việc giảm hệ thống NF chấp nhận đƣợc Các LNA (LNA1 LNA2) có khả kiểm sốt mức tăng tốt thông qua từ bit cung cấp điều khiển ± 6dB nhằm điều chỉnh tần số cần băng thông đầu vào lớn RXVGA1 cung cấp 25dB phạm vi điều khiển, từ điều khiển bit đƣợc sử dụng phản hồi khơng phải log-linear Kích thƣớc bƣớc tối đa 1dB RXVGA1 đƣợc dành cho bƣớc AGC cần thiết để giảm mức tăng hệ thống trƣớc lọc kênh có chặn băng tần lớn Độ lợi đƣợc kiểm soát băng sở cố định hiệu chuẩn RXVGA2 cung cấp phần lớn điều khiển khuếch đại cho AGC cần mức tín hiệu RX khơng đổi đầu vào ADC Nó có kiểm sốt phạm vi tăng 30dB bƣớc 3dB Bảng 3.3 Điều khiển hoạt động RX [24] Thông số RXLNA phạm vi kiểm sốt tăng RXVGA1 phạm vi kiểm sốt tăng RXVGA1 kích thƣớc bƣớc tăng RXLPF Gain Điều kiện Bƣớc đơn Đơn vị tối thiểu Loại Đơn vị tối đa 25 Khơng tuyến tính Tăng dB bỏ qua RXVGA2 phạm vi kiểm sốt tăng RXVGA2 kích thƣớc bƣớc Bƣớc tăng đƣợc bảo đơn đảm dB Đơn vị dB dB 30 dB dB (Nguồn: https://limemicro.com/) Hình 3.9: Cấu trúc phần thu chip LMS6002D [24] 51 3.3 Triển khai thực nghiệm mơ hình đề xuất 3.3.1 Thiết lập chế độ Chế độ quản lý cho phép cấu hình bao gồm lựa chọn cài đặt cấu hình cho thành phần GSM, GPRS, Transceiver… Hình 3.10 hiển thị giao diện cấu hình cho thiết bị, phần bao gồm chọn dải tần số (các dải tần số đƣợc hỗ trợ khoảng từ 850MHz, đến 1900MHz), tƣơng ứng với dải tần cần lựa chọn kênh cho phù hợp, nhiên kết thực nghiệm tiến hành thử nghiệm với khoảng 936 MHz, 1807 MHz 1933 MHz Hình 3.10: Giao diện cấu hình Sau thiết lập, thiết bị đƣợc thử nghiệm kết nối với điện thoại; khởi động thiết bị, điện thoại vùng phủ sóng thiết bị nhìn thấy mạng thiết bị tạo (Hình 3.10) 52 Hình 3.11: Thử nghiệm kết nối điện thoại với thiết bị Giao diện lịch sử kết nối Khi kết nối thành công, ta thu đƣợc lịch sử kết nối với thiết bị giao diện lịch sử kết nối (hình 3.11), thông tin đƣợc hiển thị Hình 3.12: Giao diện lịch sử kết nối Khi kết nối thành công, ta tiến hành thử nghiệm hoạt động thiết bị nhiều dải băng tần, thay đổi khoảng cách để kiểm tra công suất thiết bị 3.3.2 Kết thực nghiệm Đầu tiên, ta đo cơng suất cƣờng độ tín hiệu thiết bị với khoảng cách từ thiết bị đến thiết bị đo mét lần lƣợt dải tần số 936 MHz, 1807 MHz 1933 MHz 53 Tên thiết bị cung cấp dịch vụ (ở “865” Cƣờng độ tín hiệu Cƣờng độ Cơng suất tín hiệu Hình 3.13: Sử dụng thiết bị di động để đo cơng suất cường độ tín hiệu thiết bị 54 Ta thu đƣợc kết cụ thể nhƣ sau: Bảng 3.4 Kết đo công suất cường độ tín hiệu từ thiết bị với khoảng cách đo 1m Thông số Dải Thời gian đo (phút) đo đạc tần Công suất (W) RSSI (dBm) MHz ASU RSSI (dBm) RXLEV MHz 10 50.1 20 20 20 20 20 20 20 20 22 -73 -73 -73 -73 -73 -73 -73 -73 -73 -73 -69 38 38 38 38 38 38 38 38 38 38 42 7.9 50.1 199.5 50.1 50.1 50.1 50.1 50.1 50.1 50.1 x10-9 x10-9 x10-12 x10-9 x10-12 x10-12 x10-12 x10-12 x10-12 x10-12 x10-12 31 31 20 23 20 20 20 20 20 20 20 -51 -51 -73 -67 -73 -73 -73 -73 -73 -73 -73 60 60 38 44 38 38 38 38 38 38 38 Công suất 1933 7.9 RXLEV 20 Công suất 1807 7.9 RSSI (dBm) 20 RXLEV ASU x10-12 x10-12 x10-12 x10-12 x10-12 x10-12 x10-12 x10-12 x10-12 x10-12 x10-12 ASU (W) 936 50.1 50.1 50.1 50.1 50.1 50.1 50.1 50.1 50.1 50.1 MHz (W) 7.9 7.9 7.9 7.9 7.9 7.9 7.9 7.9 7.9 7.9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 -51 -51 -51 -51 -51 -51 -51 -51 -51 -51 -51 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 Tƣơng tự, ta tiến hành đo cơng suất cƣờng độ tín hiệu thiết bị với khoảng cách từ thiết bị thử nghiệm đến thiết bị đo mét dải tần số 936 MHz, 1807 MHz 1933 MHz, ta đƣợc kết nhƣ sau: 55 Bảng 3.5 Kết đo công suất cường độ tín hiệu từ thiết bị với khoảng cách đo 2m Thông số Dải Thời gian đo (phút) đo đạc tần Công suất (W) 936 MHz 2.0 2.0 5.01 2.0 3.16 5.01 2.0 5.01 5.01 50.1 10 5.01 x10-9 x10-9 x10-12 x10-10 x10-12 x10-14 x10-14 x10-12 x10-12 x10-12 x10-12 ASU 28 28 15 23 14 15 15 15 RSSI (dBm) -57 -57 -83 -67 -85 -103 -107 -83 -83 -103 -83 RXLEV 54 54 28 44 26 28 28 28 7.9 5.01 2.0 5.01 2.0 2.0 2.0 5.01 2.0 2.0 Công suất 1807 5.01 (W) MHz x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 ASU 30 31 30 28 30 28 28 28 30 28 28 RSSI (dBm) -53 -51 -53 -57 -53 -57 -57 -57 -53 -57 -57 RXLEV 58 60 58 54 58 54 54 54 58 54 54 Công suất 1933 7.9 7.9 5.01 2.0 5.01 5.01 5.01 5.01 5.01 5.01 5.01 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 (W) MHz ASU 31 31 30 28 20 20 20 20 20 20 20 RSSI (dBm) -51 -51 -53 -57 -53 -53 -53 -53 -53 -53 -53 RXLEV 60 60 58 54 58 58 58 58 58 58 58 Tiếp theo, ta tiến hành đo công suất cƣờng độ tín hiệu thiết bị với khoảng cách từ thiết bị thử nghiệm đến thiết bị đo mét dải tần số 936 MHz, 1807 MHz 1933 MHz, ta đƣợc kết nhƣ sau: 56 Bảng 3.6 Kết đo cơng suất cường độ tín hiệu từ thiết bị với khoảng cách đo 5m Thông số Dải Thời gian đo (phút) đo đạc tần Công suất (W) 936 3.16 1.26 3.16 5.01 5.01 5.01 3.16 5.01 3.16 5.01 MHz 14 27 14 10 10 RSSI (dBm) -85 -59 -85 -93 RXLEV 26 52 26 18 Công suất 1807 1.26 1.26 5.01 MHz 10 5.01 x10-12 x10-9 x10-12 x10-13 x10-13 x10-14 x10-13 x10-13 x10-13 x10-14 x10-13 ASU (W) 2.0 10 10 -93 -103 -95 -93 -95 -103 -93 18 18 16 18 16 3.16 3.16 5.01 5.01 5.01 3.16 5.01 x10-9 x10-9 x10-12 x10-10 x10-12 x10-12 x10-12 x10-12 x10-12 x10-12 x10-12 ASU 27 27 15 23 14 14 15 15 15 14 15 RSSI (dBm) -59 -59 -83 -67 -85 -85 -83 -83 -83 -85 -83 RXLEV 52 52 28 44 26 26 28 28 28 26 28 5.01 3.16 Công suất 1933 3.16 5.01 1.99 1.26 3.16 5.01 5.01 3.16 7.9 (W) MHz x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 x10-9 ASU 29 30 28 27 29 30 30 29 31 30 29 RSSI (dBm) -55 -53 -57 -59 -55 -53 -53 -55 -51 -53 -55 RXLEV 56 58 54 52 56 58 58 56 60 58 56 Cuối cùng, ta tiến hành đo công suất cƣờng độ tín hiệu thiết bị với khoảng cách từ thiết bị thử nghiệm đến thiết bị đo mét dải tần số 936 MHz, 1807 MHz 1933 MHz, ta đƣợc kết nhƣ sau: 57 Bảng 3.7 Kết đo công suất cường độ tín hiệu từ thiết bị với khoảng cách đo 10m Thông số Dải Thời gian đo (phút) đo đạc tần Công suất (W) 936 MHz ASU 10 7.9 2.0 7.9 2.0 2.0 2.0 7.9 2.0 2.0 2.0 7.9 x10-15 x10-14 x10-15 x10-14 x10-14 x10-14 x10-15 x10-14 x10-14 x10-14 x10-15 RSSI (dBm) 3 Công suất 1807 7.9 MHz ASU RSSI (dBm) 7.9 5.01 4 2.0 2.0 5.01 5.01 3 10 4 Công suất 1933 5.01 7.9 5.01 7.9 5.01 7.9 MHz RXLEV 4 2.0 7.9 2.0 -111 7.9 3 -111 5.01 5.01 5.01 5.01 5.01 x10-14 x10-14 x10-14 x10-15 x10-14 x10-15 x10-14 x10-14 x10-14 x10-14 x10-14 RSSI (dBm) -111 -101 -103 -107 -107 -103 -103 -107 -111 -107 RXLEV ASU x10-15 x10-14 x10-14 x10-14 x10-14 x10-14 x10-14 x10-14 x10-15 x10-14 x10-15 (W) -111 -107 -111 -107 -107 -107 -111 -107 -107 -107 RXLEV (W) 5 5 5 -103 -101 -103 -111 -103 -111 -103 -103 -103 -103 10 8 8 8 -103 Trong khoảng cách 10m, ta thấy cƣờng độ tín hiệu bắt đầu yếu đi, qua nhiều lần đo đạc cho thấy thiết bị hoạt động hiệu vòng bán kính khoảng 10m trở lại 58 Ngồi kết trên, ta tiến hành liên tục thu phát 24/24, kết đƣợc đo đạc nhiều lần, công suất tƣơng đối ổn định, liên tục, đáp ứng đƣợc yêu cầu đƣợc giao Ngoài ra, cho điện thoại đăng ký vào mạng thông qua thiết bị, điện thoại đăng kí thực liên lạc với (gửi tin nhắn gọi điện thoại trực tiếp) (Hình 3.14) Hình 3.14: Hai điện thoại mạng kết nối với 3.4 Dự kiến đóng góp luận văn Trong lĩnh vực dân - Ƣu điểm tính thiết bị có giá hợp lý Khi muốn thay hệ thống cũ muốn nâng cấp thêm dịch vụ, áp dụng tiêu chuẩn mà khơng cần phải thay đổi tồn phần cứng, hạn chế tốn lãng phí Khi mang lại hiệu thƣơng mại cao cho nhà sản xuất cung cấp dịch vụ mang lại lợi ích kinh tế cho ngƣời sử dụng - Cho phép đƣa vào sử dụng đƣờng truyền riêng, kênh truyền thuê riêng an tồn cho tổ chức, doanh nghiệp - Việc tích hợp nhiều dịch vụ thiết bị đem lại lợi ích khơng cho nhà sản xuất, kinh doanh mà đem lại tiện lợi lớn cho ngƣời sử dụng Bằng việc chế tạo thiết bị truyền thông đa phƣơng tiện làm cho ngƣời dùng cần mang thiết bị mà dùng nhiều chức khác nhau: điện thoại, máy tính bỏ túi cho ứng dụng số liệu, yêu cầu tốc độ khác nhau: thƣ điện tử, trình duyệt web, thƣ thoại… 59 Trong lĩnh vực quân Trong tƣơng lai, phát triển hệ thống để thông qua việc phát triển điều chỉnh lọc băng rộng, linh hoạt kết hợp với chipset kỹ thuật số lập trình, nhƣ mảng cổng lập trình trƣờng (FPGA) phần mềm Cấu trúc cho phép sử dụng ứng dụng phần mềm tảng phần cứng để điều chỉnh thành nhiều tần số để thiết lập sở hạ tầng thông tin liên lạc quan trọng quân đội Giao tiếp quân đòi hỏi hiệu suất cao, khả giao tiếp qua nhiều dải tần khác nhau, phát tín hiệu khơng dây không xác định để chuyển sang huy kiểm soát, tất nhiên, khả giao tiếp nhiều giao thức khác (WiFi, 4G LTE, Bluetooth, giao thức độc quyền, v.v.) SDR cao cấp cho phép cấu hình dễ dàng tùy thuộc vào tình đáp ứng yêu cầu này, làm giảm lƣợng thiết bị cần thiết thiết bị đƣợc áp dụng cho nhiều thứ giao tiếp cung cấp linh hoạt để kết hợp tín hiệu thông minh, liên lạc chiến tranh điện tử tất tảng Thiết bị cung cấp khả sử dụng công nghệ chúng có sẵn thơng qua cập nhật phần mềm phần cứng Nó dễ dàng đƣợc nâng cấp thông qua thay đổi phần mềm / phần cứng, qn nhân sử dụng với giao thức tiêu chuẩn tƣơng lai mà không cần thay đổi thiết bị, giúp tiết kiệm chi phí phần cứng đào tạo, tránh để lọ lọt thông tin không cần thiết Chức thiết bị SDR có ƣu điểm tính an tồn thơng tin, mã hố bảo mật cao, cho phép qn nhân không giao tiếp dải tần số rộng với khả sử dụng phƣơng pháp mã hóa ln thay đổi Trong chiến tranh đại, trinh sát, tình báo mạng chiến tranh điện tử tạo khác biệt sống chết Các thiết bị SDR nhƣ trình bày luận văn đƣợc tùy chỉnh đặc biệt để đáp ứng nhu cầu cụ thể quân nhân nhƣ thay đổi kích thƣớc, trọng lƣợng, mức tiêu thụ điện , giao diện nhƣng đảm bảo chức liên lạc, hoạt động với băng tần rộng Ngƣời lính có khả giao tiếp quy mô lớn, tham gia vào mạng thông tin lớn hệ thống tác chiến bao gồm nhiều loại thiết bị cho đơn vị với 60 đa dạng tiêu chuẩn dạng loại chế độ thông tin khác nhau, hỗ trợ chiến sỹ hoàn thành nhiệm vụ đƣợc giao chiến trƣờng 3.5 Nhận xét, đánh giá Trong chƣơng tiến hành thử nghiệm hoạt động thiết bị nhiều dải băng tần, ta đo cơng suất cƣờng độ tín hiệu thiết bị điện thoại kết nối với mạng với khoảng cách định dải tần số 936 MHz, 1807 MHz 1933 MHz Với dải tần 1933 MHz ta thu đƣợc cƣờng độ tín hiệu lớn nhất, tƣơng tự với khoảng cách gần 1m ta thu đƣợc cƣờng độ tín hiệu lớn Trong khoảng cách đo đạc 10m, ta thu đƣợc kết nhƣ Bảng 3.7 thể hiện; đó, có số thời điểm cƣờng độ tín hiệu (RSSI) thấp mức tín hiệu thu (RXLEV) yếu (RXLEV đƣợc đánh số từ đến 63 với 63 mạnh nhất, RXLEV có RSSI thấp -110 dBm đƣợc coi nhận biết đƣợc GSM) Ta kết luận thiết bị hoạt động hiệu vịng bán kính ngắn khoảng 10m Bảng 3.8 Mối liên hệ cường độ tín hiệu thu mức tín hiệu thu [21] RXLEV Dải dBm < -110 dBm -110 đến -109 -109 đến -108 … … 61 -50 đến -49 62 -49 đến -46 63 Lớn -48 (Nguồn: https://telecomstudy18.blogspot.com/2014/04/rxlev-in-gsm.html?m=1) 3.6 Kết luận chương Trong chƣơng 3, ta đề xuất mơ hình thử nghiệm thiết bị viễn thơng qn có sử dụng hệ thống SDR; hệ thống thiết bị có sử dụng PC đóng vai trị nhƣ thành phần lõi, vi mạch SDR để điều hành chung, 02 anten thu, phát khuyếch đại Để tích hợp đƣợc tất chức cần thiết, 61 phần mềm ta áp dụng giải pháp sử dụng lớp vật lý mềm thực mạng truy nhập vô tuyến GSM/GPRS dựa Yate (Yet Another Telephony Engine) có khả phục hồi, tùy biến độc lập công nghệ; sử dụng phần cứng với FPGA chip thu phát RF (LMS6002D) FPGA với ƣu điểm có tính kinh tế, có khả định lại cấu hình với chuẩn vơ tuyến khác nhƣ chuẩn điện thoại tế bào khác Chip thu phát LMS6002D đƣợc cấu hình kỹ thuật số để hoạt động băng tần truyền thông di động Với thiết kế nêu trên, thiết bị đƣợc vận hành để thử nghiệm kết nối với điện thoại; khởi động thiết bị, điện thoại vùng phủ sóng thiết bị kết nối với mạng thiết bị tạo Ngoài ra, ta tiến hành thử nghiệm hoạt động thiết bị nhiều dải băng tần, cách đo cơng suất cƣờng độ tín hiệu thiết bị điện thoại kết nối với mạng với khoảng cách định dải tần số 936 MHz, 1807 MHz 1933 MHz Qua đánh giá, ta thấy đƣợc hiệu hoạt động thiết bị vịng bán kính khoảng 10m trở lại, hạn chế thiết bị giai đoạn thử nghiệm, luận văn tiếp tục nội dung nghiên cứu để tăng khả làm việc thiết bị 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua thời gian nghiên cứu, dƣới giúp đỡ tận tình thầy Nguyễn Chiến Trinh cố gắng nghiên cứu thân, tơi hồn thành luận văn Tồn luận văn trình bày đầy đủ đời, phát triển tổng quan thiết bị vơ tuyến có cấu trúc xác định phần mềm - SDR Nội dung luận văn sâu tìm hiểu thành phần cấu trúc SDR, cấu trúc tiêu biểu SDR: cấu trúc SDR chuyển đổi trực tiếp, cấu trúc SDR lấy mẫu trung tần Từ đƣa thơng số nghiên cứu cho thiết kế máy thu máy phát SDR, nhƣ giải vấn đề cấu trúc Và cuối cùng, luận văn đề xuất mơ hình thiết bị có ứng dụng cơng nghệ SDR sử dụng lĩnh vực quân Q trình làm luận văn giúp tơi hồn thiện thêm kiến thức lý thuyết, khả tìm hiểu tài liệu, cách đặt vấn đề, giải vấn đề cách tổng thể Qua trang bị cho thân lý thuyết công nghệ “ Software Defined Radio ” - SDR Đây kiến thức bổ ích giúp tơi cơng tác thực tiễn đơn vị Tuy vậy, thời gian hạn chế tính mẻ luận văn vấn đề khó khăn tài liệu nên luận văn nêu lên đƣợc kiến thức chung, tổng quan SDR Vì vậy, tơi mong muốn nhận đƣợc đóng góp tạo điều kiện thầy, cô giáo học viên để tiếp tục phát triển luận văn, có điều kiện nghiên cứu chi tiết SDR 63 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] PGS TS Nguyễn Quốc Bình, Kỹ thuật truyền dẫn số, Nhà xuất Quân đội nhân dân, 2001 [2] PGS TS Nguyễn Quốc Bình, Tổng quan thơng tin di động hệ thống GSM, Nhà xuất Quân đội nhân dân, 2002 [3] TS Phạm Văn Bính - TS Đỗ Quốc Trinh, Tài liệu dùng cho giảng dạy Kỹ sƣ thông tin quân HVKTQS - Cơ sở xây dựng điện đài quân sự, 2003 [4] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động hệ 3, Nhà xuất Bƣu điện, 2001 [5] Vũ Đức Thọ, Thông tin di động số cellular, 1997 [6] Vũ Thị Hồng Xiêm, Công nghệ xử lí tín hiệu số DSP cơng nghệ FPGA, 2008 Tài liệu tiếng Anh [7] Bose V G, “A Software Driven Approach to SDR Design”, COTS Journal, 2004 [8] Hosking R H, Software Defined Radio Handbook (Notes Gathering), ed., 2010 [9] Lackey R J and Upmal D W, “Speakeasy: the Military Software Radio”, IEEE 94 Revista Facultad de Ingeniería (Fac Ing.), Enero-Abril 2015, Vol 24, No 38 Software Defined Radio: Basic Principles and Applications Communications Magazine, vol 33, pp 56-61, 1995 [10] Market Impact of Software Radio: Benefits and Barriers, Fuencisla MerinoTC, May 23, 2002 [11] Minden G J, Evans J B, and Roberts J A, “Agile Radio Systems and National Radio Networking Research Testbed”, SensorNet Architecture Forum, Lawrence, KS, USA, 2003 [12] Mitola Joseph III “SOFTWARE RADIO ARCHITECTURE: Object Oriented Approaches to Wireless Systems Engineering ”, JOHN WILEY & SONS, INC - 2000 64 [13] Mitola J III, “Software Radios Survey, Critical Evaluation and Future Directions”, IEEE National Telesystems Conference, pp 13-15, 1992 [14] Murphy P, A Sabharwal, and B Aazhang, “Design of WARP: A Flexible Wireless OpenAccess Research Platform”, Proceedings of 14th European Signal Processing Conference, 2006 [15] Tsao S.-L, C C Lin, C L Chiu, H.-L Chou, and M C Wang, “Design and Implementation of Software Framework for Software Defined Radio System”, Proceedings of the 56th IEEE Vehicular Technology Conference, vol 4, pp 2395-2399, 2002 [16] Vidano R, “SPEAKeasy II : an IPT Approach to Software Programmable Radio Development”, MILCOM 97 Proceedings, vol 3, pp 12121215, 1997 [17] Walter Tuttlebee “SOFTWARE DEFINED RADIO Enabling Technologies”, JOHN WILEY & SONS, LTD, 2002 [18] Wipro Technologies “Software - Defined Radio: A Technology Overview ”, White Paper, 2002 [19] Youngblood G, “A Software-Defined Radio for the Masses, Part 1”, QEX: A Forum for Communications Experimenters, 2002 Trang web [20] (April 2012) High Performance Software Defined Radio Website Available: http:// openhpsdr.org/history.php [21] (April 2014) RXLEV in GSM Available: https://telecomstudy18.blogspot.com/2014/04/rxlev-in-gsm.html?m=1 [22] (August 2014) SDR-Sharp Oficial Web Site Available: http://sdrsharp.com/ [23] (August 2014) RTLSDR Scanner GitHub reference Available: http://github.com/ EarToEarOak/RTLSDR-Scanner [24] (October 2015) LMS6002D Multi-band Multi-standard Transceiver Available:https://limemicro.com/app/uploads/2015/10/LMS6002Dr2DataShe et-1.2r0.pdf [25] (March 2016) Cyclone IV Device Family Overview Vailable: https://www.intel.com/content/dam/www/programmable/us/en/pdfs/literature /hb/cyclone-iv/cyiv-51001.pdf ... dụng có hiệu thiết bị cần có kiến thức tổng quan, “Software Defined Radio - SDR? ?? Chính vậy, chọn luận văn: ? ?Ứng dụng công nghệ SDR vào phát triển thiết bị viễn thông quân sự? ?? cho luận văn tốt nghiệp... động quân nhằm đáp ứng yêu cầu thông tin: “ kịp thời - xác - bí mật an tồn ” Do luận văn tập trung vào nghiên cứu ứng dụng SDR vào phát triển thiết bị viễn thông quân Để khai thác, thiết kế, sử dụng. .. cơng nghệ 3.2 Cấu trúc, tính thiết bị viễn thông quân sử dụng công nghệ SDR 3.2.1 Tính chung thiết bị Thiết bị cho phép sử dụng ứng dụng phần mềm phần cứng để điều chỉnh thành nhiều tần số để thiết