1. 5 Kết luận
3.4 Kết quả mô phỏng số
Hệ thống thông tin trải phổ chuỗi trực tiếp sử dụng kỹ thuật hỗn loạn như sơ đồ trong Hình 3.3 với các trường hợp khác nhau có các thông số cụ thể tương ứng như trong Bảng 3.1 được mô phỏng số sử dụng Simulink/Matlab. Các kết quả mô phỏng được chỉ ra để kiểm tra lại các kết quả lý thuyết đã đạt được cũng như hoạt động của hệ thống.
Các tín hiệu theo miền thời gian đạt được từ mô phỏng của hệ thống sử dụng hàm Tent map với trường hợp [ = 21, = 41] trong khoảng thời gian từ 0 (thời điểm khởi động) đến 1000 được đưa ra trong Hình 3.4. Khi trạng thái đồng bộ của hệ thống được thiết lập và duy trì, tín hiệu trong các bộ phát VPP-PNS ở máy phát và máy thu là giống hệt nhau và được chỉ ra như trong các Hình 3.4(a) - (d). Các tín hiệu ở băng cơ sở trong máy phát và máy thu được đưa ra trong các Hình 3.4(e) - (f) và (g) - (i) tương ứng.
Trạng thái động hỗn loạn của các giá trị đầu ra khối biến đổi phi tuyến (∙) được chỉ ra bởi sơ đồ vùng hút như trong Hình 3.5(a). Rõ ràng, vùng hút này chính là vùng hút của hàm Tent map sau khi được dịch lên một khoảng giá trị = 1,075. Sự biến đổi độ rộng bit theo trạng thái động hỗn loạn được đưa ra như sơ đồ trong Hình 3.5(b). Trong đó, mỗi điểm biểu diễn mối quan hệ giữa giá trị độ rộng bit hiện tại và độ rộng của bit trước đó. Chúng ta có thể thấy rằng độ rộng bit biến đổi trong
Hình 3.4. Tín hiệu theo miền thời gian đạt được từ mô phỏng của hệ thống đề xuất sử dụng hàm Tent map cho trường hợp [ = , = ]
Hình 3.5. Biến đổi của độ rộng bit theo trạng thái động hỗn loạn: (a) vùng hút của hàm hỗn loạn (∙), (b) biến đổi của độ rộng bit
Hệ thống được tính toán, mô phỏng số để xác định tỉ số lỗi bit BER. Trong mô phỏng này, kênh truyền được sử dụng là kênh AWGN, và BER sẽ được tính bằng
tỷ số giữa số bit lỗi và tổng số 10 bit phát đi. Các đường cong kết quả được chỉ ra như trong Hình 3.6.
(a)
Hình 3.6. BER mô phỏng của hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp sử dụng kỹ thuật hỗn loạn với các hàm hỗn loạn khác nhau cho các trường hợp: (a) [ =
, = ], (b) [ = , = ]
Nhận xét: ta có thể thấy từ Hình 3.6 các đường cong mô phỏng ứng với các hàm hỗn loạn khác nhau cũng sai khác rất nhỏ. Các kết quả này chứng tỏ rằng, các phân tích lý thuyết và kết quả lý thuyết, mô phỏng số của chúng là hợp lý.
3.5 Kết luận
Trong chương này, tác giả đã nghiên cứu và thực hiện hệ thống thông tin trải phổ chuỗi trực tiếp sử dụng kỹ thuật hỗn loạn cụ thể lả với độ rộng bit biến đổi dựa trên hỗn loạn. Kiến trúc, hoạt động, tỷ lệ lỗi bit của hệ thống đã được khảo sát sử dụng cả phân tích lý thuyết và mô phỏng số. Có thể thấy từ các kết quả đạt được một số điểm chú ý sau:
Vì hệ thống đề xuất cũng hoạt động dựa trên kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp sử dụng chuỗi PN và điều chế BPSK nên nó kế thừa hầu hết các ưu điểm từ hệ thống truyền thống như: loại bỏ nhiễu giao thoa, chống jamming, giảm fading, khả năng đa truy nhập, xác suất bị chặn thấp và đặc biệt là khả năng linh hoạt trong dịch chuyển lên tần số phát mong muốn.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Khi kỹ thuật trải phổ đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong hệ thống thông tin truyền thông với mục đích chính là chống nhiễu và bảo mật. Có hai kỹ thuật trải phổ thường được sử dụng là trải phổ chuỗi trực tiếp và trải phổ nhảy tần. Trong thông tin di động người ta thường sử dụng kỹ thuật 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 ưu thế hơn kỹ thuật trải phổ nhảy tần. Trong những năm gần đây, người ta đã nghiên cứu để sử dụng các chuỗi hỗn loạn thay thế các chuỗi PN truyền thống trong hệ thống trải phổ vì những ưu điểm của chuỗi hỗn loạn với tính bảo mật thông tin cao. Luận văn này em đã nghiên cứu tổng quan về hỗn loạn và kỹ thuật thông tin hỗn loạn. Các nguyên lý thực hiện, sơ đồ cụ thể của các phương pháp điều chế/giải điều chế hỗn loạn được đề cập. Luận văn cũng nghiên cứu mô phỏng hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp truyền thống. Đặc biệt luận văn nghiên cứu việc sử dụng chuỗi hỗn loạn để thay thế các chuỗi PN truyền thống trong hệ thống thông tin trải phổ chuỗi trực tiếp. Tuy nhiên đây là chủ đề nghiên cứu rất khó và do thời gian có hạn nên luận văn mới chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu, tổng hợp các phương pháp điều chế/ giải điều chế hỗn loạn, các hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp, hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp sử dụng kỹ thuật hỗn loạn và bước đầu mô phỏng số hệ thống.
Hướng phát triển trong thời gian tới mô phỏng hệ thống với các mô hình kênh, fading khác nhau để đánh giá tính năng của hệ thống. Ngoài ra cũng cần mô phỏng để so sánh hai hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp và trải phổ chuỗi trực tiếp sử dụng kỹ thuật hỗn loạn với các phương thức điều chế khác nhau như BPSK, QPSK để so sánh tính năng của chúng. Tiếp theo có thể triển khai thực hiện và thử nghiệm các hệ thống trên mạch điện phần cứng, từ đó các kết quả về đo đạc, về dạng sóng, dạng phổ và đặc biệt là tỷ lệ lỗi bit sẽ được đưa ra.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] L. M. Pecora and T. L. Carroll, “Synchronization in chaotic systems”,
Physical Review Letters, vol. 64, No. 8, 1990, pp. 821- 824.
[2] Peter Stavroulakis, Chaos Applications in Telecommunications, CRC Press, 2006
[3] T. Y. Li and J. A. Yorke, “Period three implies chaos”, American Math. Monthly, vol. 82, pp. 481-485, 1975.
[4] R. L. Davaney, Anintroduction to chaotic dynamical systems, Addison- Wesley, 1987.
[5] G. Chen and X. Dong, From chaos to order: Methodologies, perspectives, and applications, World Scientific, Singapore, 1998.
[6] M. P. Kennedy “Communication with chaos: state of the art and engineering challenges”, Proceeding of NDES’96, Seville, Spain. June, pp. 1-8, 1996.
[7] M. P. Kennedy and L. O. Chua, “Van der Pol and chaos”, IEEE Trans. Circuits Syst., vol. 33, pp. 974-980, 1986.
[8] Y. Ueda and N. Akamatsu, “Chaotically transitional phenomena in the forced negative-resistance oscillator”, IEEE Trans. Circuits Syst., vol. 28, pp. 271-224, 1980.
[9] P. Lindsay, “Period doubling and chaotic behaviour in a driven anharmonic oscillator”, Phys. Rev. Lett., vol. 47, pp. 1349-1392, 1981.
[10] T. Matsumoto, “A chaotic attractor from Chua’s circuit”, IEEE Trans. Circuits Syst., vol. 31, pp. 1055-1058, 1984.
[11] M. P. Kennedy, “Chaos in the Colpitts oscillator”, IEEE Transactions on Circuits and Systems I, vol. 41, No. 11, 1994, pp. 771-774.
[12] Chance M. Glenn, Sr., “Synthesis of a Fully-Integrated Digital Signal Source for Communications from Chaotic Dynamics-based Oscillations”, PhD thesis, Johns Hopkins University, 2003
[13] Francis C. Moon, Chaotic Vibrations: An Introduction for Applied Scientists and Engineers, John Wiley & Sons, New York, 1987.
[14] J.M.T. Thompson and H.B. Stewart, Nonlinear Dynamics and Chaos, John Wiley & Sons, LTD, New York, 1991
[15] Jianxin Zhang,“Investigation of chaos and nonlinear dynamical behaviour in two different self-driven oscillators”, PhD thesis, University of London, 2001
[16] G.D. Vanwiggeren and R. Roy, "Communication with Chaotic Lasers,"
Science, vol. 279, 1998, pp. 10-12.
[17] A. Argyris, D. Syvridis, L. Larger, V. Annovazzi-lodi, P. Colet, I. Fischer, C.R. Mirasso, L. Pesquera, and K.A. Shore, "Chaos-based communications at high bit rates using commercial fibre-optic links," Nature, vol. 438, 2006, pp. 343-346.
[18] http://www.cplire.ru/html/InformChaosLab/index.htm truy cập cuối cùng ngày 23/05/2014
[19] Maria – Gabriella Di Benedetto, Thomas Kaiser, Andreas F. Molisch, Ian Oppermann, Christian Politano and Domenico Porcino (2006), UWB Communication Systems A Comprehensive Overview, Hindawi Publishing Corporation, New York
[20] K. M. Coumo, A. V. Oppeheim “Circuit Implementation of synchronied chaos with applications to communications”, Physical Review Letters, Vol. 71, pp.65-68, 1993
[21] Leon 0. Chua, Chai Wah Wu, Anshan Huang, and Guo-Qun Zhong, “A Universal Circuit for Studying and Generating Chaos” IEEE Tra. On circuit and system-I: VOL. 40, NO. IO, October 1993. pp 732-744.
[22] O.D. Feo and G.M. Maggio, "Bifurcations in the colpitts oscillator: from theory to practice," International Journalof Bifurcation and Chaos, vol. 13, 2003, pp. 2917-2934.
[23] M.P. Kennedy and L.O. Chua, "The Role of Synchronization in Digital Communications Using Chaos — Part II: Chaotic Modulation and Chaotic Synchronization”,IEEE transactions on circuits and systems, vol. 45, 1998, pp. 1129-1140.
[24] Wai M.Tam, Francis C. M. Lau, Chi K.Tse ,”Digital Communications with Chaos – Multiple Accesss Techniques and Performance,”
[25] Christopher P.Silva and Albert M.Young, “Introduction to Chaos-Based Communications and Signal Processing,” the Aerospace Corporation.
[26] Nikolai F.Rulkon, Mikhail M.Sushchik, Lev S.Tsimring, and Alexander R.Volkovskii ,“Digital Communication Using Chaotic – Pulse- Position Modulation”.
[27] Sneha Venkateswar, Gargi Rajadhyaksha, Jinal Shah ,“Analysis of chaotic signals as an alternative to pseudo-random sequences in DS-CDMA”.
[28] TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng “Lý thuyết trải phổ và đa truy nhập vô tuyến”.