4. Cấu trúc nội dung của luận án
4.2. Các giải pháp bám mã chính xác cho tín hiệu BOC
Như đã phân tích ở trong Chương 2, bên cạnh những tác động gây sai số do tạp âm nhiệt và đặc biệt tín hiệu đa đường, DLL trong các bộ thu GNSS khi triển khai với tín hiệu định vị dạng điều chế BOC còn phải chịu một nguy cơ nữa đó là việc bám nhầm vào các đỉnh phụ của hàm ACF. Hiện tượng đó cũng gây ra những sai số trong quá trình bám mã do ở trạng thái khóa của DLL vẫn tồn tại sai lệch giữa mã PRN trong tín hiệu định vị thu được và mã PRN được tạo ra ở bộ thu GNSS. Vì vậy, đã có nhiều giải pháp nhằm loại bỏ các đỉnh phụ trong hàm ACF để tránh nguy cơ đồng bộ nhầm.
Đầu tiên đó là giải pháp với tên gọi kỹ thuật “Bump- Jump” được đề xuất ở trong [39]. Kỹ thuật này vẫn sử dụng các mạch vòng DLL như EMLP với ba bộ tương quan để thực hiện bám mã. Tuy nhiên, để có thể kiểm tra khi nào thì mạch vòng khóa vào đúng đỉnh chính hàm ACF thì kỹ thuật này bổ sung thêm hai bộ tương quan nữa với tên gọi “rất sớm” ( ) và “rất muộn” ( ) nằm ở các vị trí ứng với các hai đỉnh phụ lớn nhất. Biên độ của hai đầu ra tương quan và này được so sánh với đầu ra tương quan đúng ( ). Nếu DLL khóa vào đỉnh chính hàm ACF thì biên độ đầu ra tương quan đúng ( ) có giá trị lớn nhất và khi đó đạt trạng
thái khóa đúng (bump). Ngược lại, nếu đầu ra hoặc lớn hơn đầu ra đúng ( ) thì thực hiện nhảy (jump) để chuyển đầu ra đúng sang giá trị của hoặc để tránh việc khóa nhầm vào các đỉnh phụ. Tuy nhiên, giải pháp này chỉ có hiệu quả khi tỉ số lớn, nếu tỉ số
nhỏ thì khả năng bị bám nhầm tăng lên và cần thời gian để phát hiện ra bám nhầm và khôi phục trạng thái nên thời gian xử lý bị tăng lên.
Giải pháp “BPSK-like” triển khai trong miền tần số nhằm tránh bám nhầm khi thực hiện bám mã tín hiệu BOC cũng đã được đề xuất ở [40, 73]. Trong giải pháp này, tín hiệu dạng điều chế BOC được coi là tổng của hai tín hiệu BPSK thành phần. Khi đó tần số sóng mang của các tín hiệu BPSK thành phần này nằm đối xứng ở hai bên của tần số sóng mang tín hiệu BOC. Như vậy, mỗi băng tần tín hiệu được xử lý riêng biệt như một tín hiệu BPSK. Do đó tín hiệu tạo ra ở bộ thu để thực hiện đồng bộ với tín hiệu định vị thu được không phải ở dạng điều chế BOC mà ở dạng điều chế BPSK.
Bên cạnh các giải pháp thực hiện, trong miền tần số, các giải pháp tránh bám nhầm thực hiện trong miền thời gian còn được gọi là các giải pháp loại đỉnh phụ SPC hàm ACF. Giải pháp đầu tiên được đề xuất trong [100] đã thực hiện loại bỏ được các đỉnh phụ của hàm ACF. Tuy nhiên, trong giải pháp này, ưu điểm về bề rộng đỉnh chính hẹp của hàm ACF đã không được duy trì. Trong [48, 49], các tác giả đã đề xuất một giải pháp khử đỉnh phụ với tên gọi triệt pha sóng mang con (SCPC) và tạo ra một hàm tương quan mới có dạng giống với hàm ACF của tín hiệu BPSK. Để thực hiện giải pháp này, bên cạnh các thành phần sóng mang đồng pha và vuông pha được tạo ra ở trong bộ thu GNSS, hai thành phần sóng mang con đồng pha và vuông pha được tạo ra. Khi đó tín hiệu thu được sẽ được xử lý tương quan với các tín hiệu BOC được tạo ra ở bộ thu ở cả kênh đồng pha và vuông pha của sóng mang con. Sau đó, các kênh này được kết hợp lại với nhau giống như trường hợp các kênh đồng pha và vuông pha của sóng mang. Cũng để thực hiện giải pháp khử đỉnh phụ, các tác giả trong [30] đã triển khai việc tính tương quan giữa tín hiệu BOC thu được và mã PRN tạo ra ở bộ thu (tương quan BOC – PRN) thay cho việc tính tương quan giữa tín hiệu BOC thu được và tín hiệu BOC tạo ra ở bộ thu (tương quan BOC – BOC). Giải pháp này khá đơn giản và đã loại bỏ được đỉnh phụ. Hơn nữa, giải pháp này cũng không cần phải sử dụng DLL. Tuy nhiên, hiệu quả giảm nhiễu đa đường của giải pháp này không tốt lắm khi hiệu năng của giải pháp với tín hiệu BOC chỉ tương đương với cấu trúc DLL truyền thống dùng với tín hiệu BPSK(sử dụng 03 bộ tương quan với khoảng lệch sớm – muộn ). Một số giải pháp cải thiện cho giải pháp trên cũng đã được đề xuất ở trong [27, 103]. Trên cơ sở sử dụng hàm tương quan BOC – PRN, giải pháp khử đỉnh phụ hàm ACF (AsPECT) trong [59] đã được đề xuất. Giải pháp này tính hiệu giữa hàm tương quan BOC – BOC và hàm tương quan BOC – PRN. Tuy nhiên, giải pháp này chỉ áp dụng cho tín hiệu dạng điều chế ( . Khi áp dụng với các tín hiệu dạng điều chế BOC khác, hiệu quả khử đỉnh phụ không đạt được. Một giải pháp khác được công bố ở trong [18, 19] với tên gọi phương pháp khử đỉnh phụ (SCM), trong đó, thông qua việc ước lượng đáp ứng kênh truyền, hàm tương quan dạng BOC – PRN được tạo ra. Sau đó,
hàm tương quan BOC – PRN được sử dụng để giảm ảnh hưởng của các đỉnh phụ. Đây có thể được coi là các giải pháp mở rộng của giải pháp đã đề xuất ở trong [59]. Tuy nhiên, giải pháp này đã không thể triệt hoàn toàn các đỉnh phụ do có sự sai khác giữa độ dốc của hàm ACF của tín hiệu thu được và hàm tương quan BOC – PRN.
Tóm lại, để nâng cao độ chính xác trong bám mã với tín hiệu điều chế dạng BOC, nhiều giải pháp khử đỉnh phụ (hay chống bám nhầm vào các đỉnh phụ) đã được đề xuất. Tuy nhiên, với mỗi giải pháp đều tồn tại một số nhược điểm. Một số giải pháp đã không duy trì được những ưu điểm về đỉnh chính hẹp, băng thông RMS lớn của phương thức điều chế BOC như các giải pháp [40, 49, 73, 100]. Một số giải pháp lại có hiệu năng giảm nhiễu đa đường không tốt như [30] hoặc chỉ áp dụng được với một dạng điều chế BOC như [59]. Bên cạnh đó, một số giải pháp lại bị hiện tượng các đỉnh phụ vẫn còn tồn tại với biên độ khá lớn nên hiện tượng bám nhầm vẫn xảy ra như [19].
Vì vậy, việc nghiên cứu đề xuất giải pháp loại bỏ các đỉnh phụ của hàm ACF để tránh xảy ra hiện tượng bám nhầm, đồng thời vẫn duy trì được các ưu điểm của dạng điều chế BOC vẫn là một hướng nghiên cứu được quan tâm rộng rãi. Do đó, luận án tìm kiếm giải pháp để nâng cao khả năng bám mã cho DLL áp dụng với tín hiệu điều chế ( (cả pha sin và pha cosin) và tín hiệu ( vì đây là những phương thức điều chế được sử dụng trong các tín hiệu định vị mới như đã mô tả ở Chương 1. Một giải pháp chống bám nhầm được đề xuất cần phải đảm bảo các tiêu chí:
o Cấu trúc của DLL ít thay đổi so với các cấu trúc của các giải pháp hiện có để có thể dễ dàng triển khai trong các bộ thu GNSS.
o Độ tin cậy cao, đảm bảo được việc không tồn tại các điểm khóa sai của mạch vòng.
o Hiệu quả giảm nhiễu đa đường cao để nâng cao độ chính xác của quá trình bám mã trong điều kiện chịu ảnh hưởng của tín hiệu đa đường.
o Duy trì được các ưu điểm về đỉnh chính có bề rộng hẹp của tín hiệu điều chế BOC