- Sóng mang L1. - Mã C/A. - Dữ liệu định vị. - Mã P (Y). - Nhiễu.
Hình 5.4 trình bày mô tả mức thấp của triển khai Simulink, biểu diễn sự tạo tín hiệu của một vệ tinh.
Hình 5.4. Bộ mô phỏng tín hiệu GPS hoàn chỉnh cho một vệ tinh.
Sự tạo mã C/A của tín hiệu GPS được đánh dấu với khối A. Bắt đầu từ bên trái, nguồn của bộ tạo mã C/A là một bộ dao động. Bộ dao động này tạo ra một xung vuông với một tần số 1.023 MHz tương ứng với tốc độ chip của mã C/A. Xung này
được sử dụng làm đầu vào của một bộđếm.
Bộ đếm này được thiết kế để đếm từ 0 tới 1022, theo 1023 chip trong một dãy PRN. Bộđếm tăng giá trị của nó tại mỗi cạnh đổ xuống trong tín hiệu xung, với một tần số 1.023 MHz. Giá trị khởi tạo của bộ đếm được thiết lập bằng pha mã PRN, pha mã được xem như một tham số. Một tần số lấy mẫu 12 MHz sẽ cho 12000 mẫu kéo dài trong 1 ms, tương ứng với một chu kỳ mã PRN đầy đủ. Sau mỗi chu kỳ chip thì đầu ra bộđếm tăng lên 1. Khi lấy mẫu với tần số 12 MHz, một chu kỳ chip là 1 ms/1023 kéo dài khoảng 12 mẫu.
Đầu ra từ bộđếm được đưa tới đầu vào của khối tiếp theo, là một bảng tìm kiếm (look-up table), thực tế là một mảng được tạo bởi các chỉ số đầu vào. Trong trường hợp này, look-up table là một mảng hai chiều gồm 32 mã PRN được chọn. Chiều
đầu tiên chỉ ra mã nào trong 32 mã PRN được dùng. Giá trị này được lấy từ số hiệu vệ tinh. Chiều thứ hai chỉ ra chip nào trong 1023 chip được truy nhập. Đây là đầu vào của khối look-up table. Trong mô phỏng này thì mảng là đầu vào mô phỏng lấy từ Matlab workspace. Trước khi mô phỏng thì một mảng với các mã PRN được tạo ra bằng M-file cacode (mã C/A không có trễ) và cacodes (mã C/A có trễ).
Mã C/A đã lấy mẫu được nhân với mẫu dữ liệu định vị trong khối tiếp theo. Dữ
liệu định vị cũng là một chuỗi -1 và 1. Khi mã C/A được kết hợp với dữ liệu định vị, nó phải được điều chế trên một sóng mang. Sóng mang này là một sóng sin được tạo trong một bộ dao động được điều khiển bằng điện áp (VCO). VCO có một đầu vào từ khối ramp. Khối này mô phỏng thay đổi trong tần số như một hàm của tốc độ
Doppler. Nếu tốc độ Doppler bằng 0 thì tần số của VCO giữ giá trị không đổi. Điều chế BPSK của mã C/A và tín hiệu định vị được triển khai bằng cách nhân tín hiệu với sóng mang được tạo ra.
Tiếp theo chúng ta xét khối tạo dữ liệu định vị (khối B). Tốc độ bit của chuỗi dữ
liệu định vị nhị phân là 50 Hz. Trong bộ mô phỏng, tín hiệu tạo ra chuỗi bản tin
định vị nhận được từđầu ra của bộđếm trong phần tạo mã C/A. Bộđếm sẽ bắt đầu lại sau khi chạy hết một chuỗi mã PRN hoàn chỉnh. Chu kỳ này là 1 ms tương
đương với tốc độ 1 kHz. Để nhận một tín hiệu 50 Hz từ tín hiệu cung cấp bởi bộ đếm C/A, khối đầu tiên trong phần dữ liệu định vị là một bộđếm, bộđếm này tăng giá trị của nó theo mỗi cạnh đổ xuống của tín hiệu đầu vào. Bộđếm thiết lập lại khi nó đếm tới 20, tức là mỗi 20 ms, tương đương 50 Hz. Đầu ra từ bộđếm đầu tiên tới khối tiếp theo.
Khối tiếp theo cũng là một bộ đếm. Bộ đếm này làm việc theo cách tương tự với bộđếm trong phần tạo mã C/A. Nó tăng giá trịđầu ra của nó với mỗi cạnh đổ xuống
của tín hiệu đầu vào, và nó bắt đầu lại ở cuối một chu kỳ. Chu kỳ được đặt là một khung dữ liệu định vị tương ứng với 1500 bit.
Khối tiếp theo là một bảng tìm kiếm giống như trong phần mã C/A của bộ mô phỏng. Bảng tìm kiếm chứa một mảng hai chiều, chiều đầu tiên chọn xem có hay không các chuyển tiếp dữ liệu định vị. Chiều thứ hai là chỉ số của bit định vị là đầu ra của bảng tìm kiếm. Nếu không có chuyển tiếp bit định vị thì bảng tìm kiếm cho ra giá trị 1. Nếu có chuyển tiếp bit thì đầu ra bảng tìm kiếm là các giá trị -1 và 1 xen kẽ nhau. Dữ liệu định vị sau đó được nhân với mã C/A và mã P.
Khối C đánh dấu phần tạo mã P. Mã P được mô phỏng là một xung vuông xen kẽ
các giá trị -1 và 1. Trong bộ mô phỏng, tín hiệu này được thực hiện bằng một bộ tạo xung vuông có tần số tương ứng với tốc độ chip của mã P, 10.23 MHz.
Khối tạo sóng mang ở góc dưới bên trái cũng cơ bản giống với khối tạo sóng mang trong phần tạo mã C/A, chỉ khác ở chỗ VCO dịch pha 900. Kết quả là VCO mã P tạo ra một sóng sin còn VCO mã C/A tạo ra sóng cosin. Mã P và tín hiệu dữ
liệu định vịđược điều chế BPSK trên sóng mang trong khối nhân.
Khối cuối cùng của phần tạo mã P là khối khuếch đại. Khối này làm giảm tín hiệu mã P đã điều chế 3 dB giống như trong bộ tạo tín hiệu trong vệ tinh GPS. Hai mã đã điều chế được kết hợp với nhau để tạo một tín hiệu GPS hoàn chỉnh. Hai thành phần được cộng đơn giản với nhau giống như các thành phần đồng pha và vuông pha của tín hiệu cuối cùng. Cuối cùng, nhiễu được thêm vào tín hiệu mô phỏng bằng một khối tạo nhiễu đơn giản trong thư viện của Matlab Simulink.