1.4.1. i·u ch¸ DCSK
Sì ç m¡y ph¡t v m¡y thu DCSK ÷ñc ch¿ ra trong H¼nh 1.9 a. Sì ç m¡y ph¡t
Chuéi hén lo¤n {xk} ð ¦u ra cõa bë ph¡t hén lo¤n ÷ñc t¤o ra bði h m hén lo¤n xk =F (xk−1), trong â xk l gi¡ trà cõa chuéi hén lo¤n ð b÷îc thù k. èi vîi b¶n ph¡t nh÷ trong H¼nh 1.9 (a), méi chu ký bit ÷ñc chia th nh hai khe thíi gian b¬ng nhau. Trong khe thù nh§t, chuéi sâng mang hén lo¤n tham chi¸u ÷ñc truy·n i. Tòy thuëc v o bit dú li»u ÷ñc truy·n l +1 ho°c −1, mët b£n sao ho°c mët b£n £o ng÷ñc v· bi¶n ë cõa chuéi hén lo¤n ð khe thù nh§t ÷ñc truy·n trong khe thù hai. Sè l÷ñng m¨u hén lo¤n ÷ñc gûi i trong méi bit ÷ñc gåi l h» sè tr£i phê trong sì ç DCSK, kþ hi»u l 2β vîi β l sè nguy¶n. Trong kho£ng thíi gian bit thù i, èi vîi thíi gian k= 1,2, ...,2β, t½n hi»u ¦u ra m¡y
H¼nh 1.9: Sì ç khèi cho h» thèng DCSK: (a) M¡y ph¡t v (b) M¡y thu. (nguçn [31])
ph¡t sk ÷ñc biºu di¹n nh÷ sau:
sk = xk, 1≤k ≤β, bixk−β, β < k ≤2β, (1.5)
trong â xk−β l phi¶n b£n tr¹ cõa chuéi tham chi¸u xk, bi = ±1 l gi¡ trà cõa bit thù i.
b. Sì ç m¡y thu
Sì ç m¡y thu DCSK ÷ñc thº hi»n nh÷ H¼nh 1.9 (b). T½n hi»u mang dú li»u trong nûa sau cõa chu bit ÷ñc l§y t÷ìng quan vîi t½n hi»u tham chi¸u trong nûa tr÷îc cõa chu ký bit. Gi¡ trà t½n hi»u ð ¦u ra bë t÷ìng quanDi t÷ìng ùng vîi bit thù i ÷ñc x¡c ành bði
Di = β X k=1 rkrk+β = Pβ k=1x2k, bi = 1, −Pβ k=1x2k, bi =−1. (1.6)
Gi¡ trà t÷ìng quan Di ÷ñc ÷a qua bë quy¸t ành mùc vîi ng÷ïng khæng º khæi phöc l¤i bit truy·n d¨n thù i theo qui tc sau:
ˆb i = +1, n¸u Di>0, −1, n¸u Di<0. (1.7)
H¤n ch¸ lîn nh§t cõa h» thèng DCSK l tèc ë truy·n dú li»u th§p do chuéi hén lo¤n tham chi¸u v chuéi hén lo¤n mang thæng tin ÷ñc truy·n trong hai nûa thíi gian t¡ch bi»t cõa chu ký bit.
1.4.2. i·u ch¸ khâa dàch hén lo¤n vi sai c£i ti¸n (IDCSK)º c£i thi»n tèc ë truy·n dú li»u cõa DCSK, h» thèng khâa dàch hén lo¤n º c£i thi»n tèc ë truy·n dú li»u cõa DCSK, h» thèng khâa dàch hén lo¤n vi sai c£i ti¸n (IDCSK) ÷ñc · xu§t [48]. H¼nh 1.10 thº hi»n sì ç m¡y ph¡t v m¡y thu IDCSK.
H¼nh 1.10: Sì ç khèi cho ph÷ìng ph¡p IDCSK: (a) M¡y ph¡t v (b) M¡y thu. (nguçn [48])
a. Sì ç m¡y ph¡t
èi vîi m¡y ph¡t IDCSK, trong méi kho£ng thíi gian ë rëng bit Tb, chuéi hén lo¤n xk ÷ñc t¤o ra tø bë ph¡t hén lo¤n ÷ñc nh¥n vîi bit dú li»u º t¤o ra chuéi hén lo¤n mang thæng tin, çng thíi chuéi hén lo¤n xk ÷ñc ÷a qua khèi £o ng÷ñc thíi gian º t¤o chuéi hén lo¤n tham chi¸u x˜k theo qui tc sau:
˜
xk =xβ−k+1,1≤k≤β (1.8) vîiβ l sè l÷ñng m¨u hén lo¤n gûi i trong méi bit. Sau â, chuéi hén lo¤n mang thæng tin ÷ñc cëng vîi chuéi hén lo¤n tham chi¸u v ÷ñc truy·n i trong méi chu ký bit. Trong kho£ng thíi gian bit thù i, èi vîi c¡c thíi iºmk = 1,2, ..., β,
t½n hi»u ¦u ra bë i·u ch¸ ð b÷îc thù k l
sk = ˜xk+bixk, (1.9) vîi x˜k l phi¶n b£n £o ng÷ñc thíi gian cõa xk.
b. Sì ç m¡y thu
B¶n m¡y thu, trong méi chu ký bit, t½n hi»u thu ÷ñc gçm t½n hi»u tham chi¸u v t½n hi»u mang dú li»u ÷ñc l§y t÷ìng quan vîi phi¶n b£n £o ng÷ñc v· thíi gian cõa ch½nh nâ. Gi¡ trà ¦u ra bë t÷ìng quan ùng vîi bit thùi ÷ñc x¡c ành bði Di= β X k=1 rkr˜k = Pβ k=1(xk + ˜xk)2, bi = 1, −Pβ k=1(xk −x˜k)2, bi =−1, (1.10)
vîi β l h» sè tr£i phê trong sì ç IDCSK. Gi¡ trà t÷ìng quan n y ÷ñc ÷a qua bë quy¸t ành vîi mùc ng÷ïng khæng º khæi phöc bit dú li»u thù i theo qui tc sau ˆb i = +1, n¸u Di>0, −1, n¸u Di<0. (1.11)
Vîi vi»c sû döng ho¤t ëng £o ng÷ñc thíi gian º truy·n çng thíi chuéi hén lo¤n tham chi¸u v chuéi hén lo¤n mang thæng tin trong còng kho£ng thíi gian cõa chu ký bit, IDCSK ¢ c£i thi»n tèc ë truy·n dú li»u v hi»u qu£ sû döng phê so vîi DCSK. Ngo i ra, tø c¡c cæng thùc (1.6) v (1.10) câ thº th§y t½n hi»u húu ½ch thu ÷ñc ð h» thèng IDCSK lîn hìn so vîi ð h» thèng DCSK v i·u n y d¨n ¸n t¿ l» léi bit cõa h» thèng IDCSK ÷ñc c£i thi»n so vîi h» thèng DCSK [48].
1.4.3. C¡c phi¶n b£n c£i ti¸n kh¡c cõa DCSK
Ngo i h» thèng IDCSK, mët sè l÷ñng lîn c¡c phi¶n b£n c£i ti¸n cõa DCSK ¢ ÷ñc · xu§t v ¡nh gi¡. T§t c£ c¡c · xu§t n y nh¬m möc ½ch c£i thi»n hi»u n«ng cõa h» thèng DCSK.
º c£i thi»n hi»u su§t BER cõa DCSK, Kaddoum v Soujeri · xu§t h» thèng khâa dàch hén lo¤n vi sai gi£m nhi¹u (NR-DCSK) [49], trong â sû döng mët
bë låc trung b¼nh t¤i m¡y thu º gi£m nhi¹u. B¶n m¡y ph¡t, trong méi chu ký bit (Tb = 2β), bë ph¡t hén lo¤n t¤o ra β/P m¨u hén lo¤n, sau â méi m¨u hén lo¤n ÷ñc l°p l¤i P l¦n º t¤o ra t½n hi»u tham chi¸u vîi ë d i β m¨u. Trong nûa ¦u cõa méi chu ký bit, β m¨u t½n hi»u tham chi¸u ÷ñc truy·n i, sau â
β m¨u t½n hi»u tham chi¸u n y ÷ñc nh¥n vîi bit dú li»u v truy·n i trong nûa sau cõa méi chu ký bit. B¶n m¡y thu, t½n hi»u nhªn ÷ñc ÷ñc ÷a qua bë låc trung b¼nh nh¬m gi£m ph÷ìng sai cõa nhi¹u, sau â ÷ñc gi£i i·u ch¸ gièng nh÷ gi£i i·u ch¸ cõa h» thèng DCSK. Ph÷ìng sai cõa nhi¹u t¤i m¡y thu gi£m nhí sû döng bë låc trung b¼nh, n¶n hi»u su§t BER cõa NR-DCSK tèt hìn so vîi cõa DCSK. Tuy nhi¶n, h» thèng NR-DCSK câ c§u tróc phùc t¤p hìn so vîi h» thèng DCSK.
Nh¬m möc ½ch c£i thi»n tèc ë dú li»u v hi»u su§t n«ng l÷ñng cõa DCSK, khâa dàch hén lo¤n vi sai tham chi¸u ngn (SR-DCSK) ¢ ÷ñc · xu§t [50]. º t«ng tèc ë dú li»u v n¥ng cao hi»u su§t n«ng l÷ñng, SR-DCSK · xu§t gi£m sè l÷ñng m¨u t½n hi»u tham chi¸u so vîi h» thèng DCSK. X²t trong mët chu ký bit, thay v¼ t¤o raβ m¨u t½n hi»u tham chi¸u nh÷ thüc hi»n trong sì ç DCSK, SR-DCSK ch¿ t¤o ra R m¨u t½n hi»u tham chi¸u (vîi R < β). Chuéi tham chi¸u gçm R m¨u ÷ñc t¡i t¤o P l¦n b¬ng bë l°p v gh²p nèi vîi nhau rçi nh¥n vîi bit dú li»u nh¬m t¤o chuéi mang dú li»u câ ë d iR.P =β m¨u v duy tr¼ còng mët n«ng l÷ñng bit ÷ñc khæi phöc so vîi h» thèng DCSK. Nh÷ vªy, khung thíi gian bit cõa SR-DCSK ch¿ cán R+β m¨u, nhä hìn so vîiβ+β m¨u cõa khung thíi gian bit cõa DCSK. Do â, SR-DCSK c£i thi»n tèc ë dú li»u v hi»u su§t sû döng n«ng l÷ñng so vîi DCSK. Tuy nhi¶n, vi»c sû döng bë l°p t½n hi»u ð m¡y ph¡t cõa SR-DCSK l m t«ng ë phùc t¤p thüc thi cõa h» thèng so vîi DCSK. G¦n ¥y, þ t÷ðng v· vi»c sû döng i·u ch¸ ch¿ sè vîi DCSK º c£i thi»n hi»u n«ng ¢ ÷ñc nghi¶n cùu, ti¶u biºu l ph÷ìng ph¡p khâa dàch hén lo¤n vi sai ch¿ sè ho¡n và (PI-DCSK) [51]. Trong h» thèng PI-DCSK, luçng dú li»u ¦u v o ÷ñc chia th nh c¡c khèi n+ 1 bit, trong â n bit ÷ñc ¡nh x¤ v o c¡c phi¶n b£n ho¡n và ri¶ng bi»t cõa chuéi tham chi¸u (n bit ÷ñc ¡nh x¤ v o mët trong 2n ho¡n và ÷ñc x¡c ành tr÷îc) v ÷ñc truy·n tr¶n còng mët khe thíi gian, mët bit cán l¤i ÷ñc tr£i bði chuéi tham chi¸u ho¡n và ¢ ành. Bªc i·u ch¸ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
PI-DCSK têng thº l M = 2n+1. Sü vªn h nh n y c£i thi»n hi»u qu£ n«ng l÷ñng v tèc ë dú li»u. Hìn núa, thæng qua vi»c sû döng c¡c ho¡n và kh¡c nhau º lo¤i bä sü gièng nhau giúa t½n hi»u mang dú li»u v t½n hi»u tham chi¸u gióp t«ng c÷íng b£o mªt dú li»u truy·n cõa sì ç · xu§t. Tuy nhi¶n, i·u n y l m cho ë phùc t¤p thüc thi cõa PI-DCSK t«ng l¶n nhi·u so vîi DCSK.
Qua ph¥n t½ch ð tr¶n câ thº th§y, DCSK l phi¶n b£n câ c§u tróc ìn gi£n nh§t. C¡c h» thèng NR-DCSK, SR-DCSK v PI-DCSK ho¤t ëng tèt hìn so vîi DCSK. Tuy nhi¶n c¡c h» thèng n y ph£i ¡nh êi sü c£i thi»n hi»u n«ng b¬ng sü gia t«ng ë phùc t¤p cõa h» thèng. H» thèng IDCSK câ tèc ë truy·n dú li»u, hi»u su§t sû döng n«ng l÷ñng, hi»u n«ng BER cao hìn so vîi DCSK nh÷ng khæng l m t«ng ë phùc t¤p cõa h» thèng.
º ¡nh gi¡ ho¤t ëng cõa c¡c h» thèng DCSK qua c¡c k¶nh truy·n thüc t¸, mët sè l÷ñng lîn c¡c cæng tr¼nh nghi¶n cùu ¢ ÷ñc cæng bè [48, 49, 50, 51, 74, 75], trong â ¢ ti¸n h nh kh£o s¡t c¡c h» thèng n y qua c¡c k¶nh truy·n d¨n væ tuy¸n m°t §t kh¡c nhau, sû döng mæ h¼nh k¶nh ìn gi£n AWGN ¸n c¡c mæ h¼nh k¶nh phùc t¤p hìn nh÷ mæ h¼nh k¶nh fading Rice, mæ h¼nh k¶nh fading Rayleigh a ÷íng. Cho ¸n nay, vi»c ¡nh gi¡ hi»u n«ng cõa h» thèng DCSK qua mæ h¼nh k¶nh truy·n væ tuy¸n cõa h» thèng thæng tin v» tinh di ëng m°t §t v¨n ch÷a ÷ñc nghi¶n cùu.
1.5. K¶nh v» tinh di ëng m°t §t
1.5.1. Giîi thi»u k¶nh v» tinh di ëng m°t §t
Vîi lñi ½ch cõa vi»c phõ sâng to n c¦u, ti¸p cªn c¡c khu vüc xa xæi v khu vüc æng d¥n c÷, thæng tin v» tinh ¢ ÷ñc ùng döng rëng r¢i cho c¡c dàch vö h ng h£i, qu¥n sü, cùu trñ thi¶n tai, v½ dö: gi¡m s¡t t u, an ninh quèc gia v gi¡m s¡t ëng §t [76]. V· cì b£n, c¡c v» tinh li¶n l¤c câ thº ÷ñc ph¥n lo¤i theo c¡ch sû döng nh÷ (i) th÷ìng m¤i, qu¥n sü, nghi»p d÷ ho°c thû nghi»m v (ii) dàch vö nh÷ dàch vö v» tinh cè ành (FSS), dàch vö v» tinh qu£ng b¡ (BSS) v dàch vö v» tinh di ëng (MSS). Trong â, MSS m°t §t ÷ñc nghi¶n cùu trong luªn ¡n n y. V» tinh dàch vö di ëng cung c§p dàch vö thæng tin væ tuy¸n giúa c¡c tr¤m vô trö v c¡c tr¤m di ëng m°t §t ÷ñc gn tr¶n æ tæ ho°c mang, v¡c di
chuyºn.
H¼nh 1.11: Minh håa k¶nh v» tinh di ëng m°t §t. (nguçn [77])
K¶nh v» tinh di ëng m°t §t giúa «ng-ten ph¡t cõa v» tinh v «ng-ten thu cõa m¡y thu di ëng ÷ñc minh håa trong H¼nh 1.11 [77]. T½n hi»u truy·n qua k¶nh bà £nh h÷ðng bði suy hao trong khæng gian tü do, t¦ng i»n ly, t¦ng èi l÷u, che khu§t, nhi¹u, v.v. V· cì b£n, k¶nh v» tinh di ëng m°t §t câ h nh vi ng¨u nhi¶n do t¡c ëng ch½nh cõa a ÷íng v che khu§t [78] ÷ñc t¤o ra bði c¡c ch÷îng ng¤i vªt nh÷ c¥y cèi v c¡c táa nh . Mùc ë che khu§t phö thuëc v o °c iºm mæi tr÷íng v gâc ph÷ìng và cõa v» tinh [79]. T½n hi»u ¸n t¤i m¡y thu bao gçm c¡c ÷íng truy·n th¯ng (LOS), c¡c th nh ph¦n nhi¹u x¤, ph£n x¤ câ pha, bi¶n ë v ë tr¹ lan truy·n kh¡c nhau. Nhúng hi»u ùng n y d¨n ¸n sü suy gi£m ch§t l÷ñng t½n hi»u ð ph½a thu v sü gia t«ng t l» léi cõa c¡c li¶n k¸t truy·n thæng.
Do t½nh ch§t ng¨u nhi¶n v khæng thº o¡n tr÷îc cõa mæi tr÷íng lan truy·n l m t«ng ë phùc t¤p cõa °c t½nh suy gi£m truy·n d¨n trong c¡c li¶n k¸t truy·n thæng di ëng m°t §t, n¶n c¡c £nh h÷ðng truy·n d¨n ÷ñc mæ h¼nh hâa b¬ng c¡c h m ph¥n phèi x¡c su§t kh¡c nhau [80]. Trong möc ti¸p theo, luªn ¡n s³ tr¼nh b y c¡c h m ph¥n phèi x¡c su§t ÷ñc sû döng º mæ h¼nh hâa c¡c £nh h÷ðng truy·n d¨n kh¡c nhau trong mæi tr÷íng truy·n d¨n v» tinh.
1.5.2. Mët sè h m ph¥n phèi x¡c su§t cho mæ h¼nh hâa k¶nhv» tinh di ëng m°t §t v» tinh di ëng m°t §t
Trong möc n y, mët têng quan ngn gån v· c¡c h m ph¥n phèi x¡c su§t ÷ñc sû döng º mæ h¼nh hâa c¡c £nh h÷ðng truy·n d¨n kh¡c nhau l¶n li¶n k¸t trong thæng tin v» tinh di ëng m°t §t ÷ñc tr¼nh b y.
èi vîi tr÷íng hñp ð khu vüc th nh thà, t½n hi»u ¦u v o t¤i m¡y thu ÷ñc coi l têng cõa c¡c th nh ph¦n bà che khu§t, bà ph£n x¤ ho°c nhi¹u x¤ g¥y ra bði sü dàch pha, ë tr¹ thíi gian v sü suy gi£m kh¡c nhau. Trong tr÷íng hñp n y, h m ph¥n phèi x¡c su§t (PDF) cõa h» sè k¶nh ÷ñc ÷a ra trong [80] nh÷ sau: pRayleigh(α) = α σ2exp − α 2 2σ2 , (1.12)
trong âα l h» sè k¶nh (hay cán gåi l h» sè fading) v σ l tham sè t l» cõa ph¥n phèi. Gi¡ trà trung b¼nh cõa b¼nh ph÷ìng h» sè k¶nh ÷ñc x¡c ành bði
Eα2 = 2σ2. Ph¥n bè Rayleigh th÷íng ÷ñc °c t£ bði h» sè K ÷ñc x¡c ành bði K = 10 log 1 2σ2 [dB]. (1.13)
Trong c¡c kàch b£n truy·n d¨n vîi sü hi»n di»n cõa th nh ph¦n LOS, t½n hi»u nhªn ÷ñc ÷ñc biºu thà b¬ng têng cõa th nh ph¦n LOS v c¡c th nh ph¦n fading a ÷íng ëc lªp kh¡c nhau. H» sè k¶nh tu¥n theo ph¥n phèi Rice [80], ÷ñc x¡c ành bði pRice(α) = α σ2exp −α 2+C2 2σ2 I0 aC σ2 , (1.14)
trong â I0(.) v C t÷ìng ùng l h m Bessel bªc khæng sûa êi v bi¶n ë cõa th nh ph¦n LOS. T l» cæng su§t cõa th nh ph¦n LOS vîi c¡c th nh ph¦n a ÷íng ÷ñc gåi l h» sè Rice ÷ñc ÷a ra nh÷ sau:
K = 10 log C2 2σ2 [dB]. (1.15)
Trong tr÷íng hñp câ ch÷îng ng¤i vªt k½ch th÷îc lîn, t½n hi»u thu bà ph¥n t¡n v h§p thö, do â gi¡ trà trung b¼nh cõa cæng su§t nhªn ÷ñc thay êi. H m ph¥n phèi x¡c su§t cõa h» sè k¶nh bà £nh h÷ðng bði che khu§t tu¥n theo ph¥n
phèi Lognormal [80], ÷ñc vi¸t nh÷ sau: pLognormal(α) = 1 ασµ√ 2πexp −(lnα−mµ) 2 2σ2 µ , (1.16)
vîiσµ v mµ l¦n l÷ñt l ë l»ch chu©n v gi¡ trà trung cõa th nh ph¦n che khu§t (ln(α)).
1.5.3. Mæ h¼nh k¶nh Lutz
Mæ h¼nh k¶nh v» tinh di ëng m°t §t ÷ñc sû döng º ¡nh gi¡ hi»u n«ng cõa c¡c h» thèng nghi¶n cùu trong luªn ¡n l mæ h¼nh k¶nh Lutz. Mët sè mæ h¼nh k¶nh v» tinh ¢ ÷ñc · xu§t nh÷ Loo, Corazza, Lutz, Nakagami v Norton [80], trong â mæ h¼nh Lutz phò hñp nh§t vîi dú li»u thüc nghi»m. Trong c¡c cæng tr¼nh ¢ ÷ñc cæng bè g¦n ¥y cho th§y mæ h¼nh k¶nh Lutz v¨n ÷ñc sû döng rëng r¢i cho ph¥n t½ch k¶nh v» tinh di ëng m°t §t trong mët sè t¼nh huèng sau: 1) Mæ h¼nh k¶nh Lutz ÷ñc sû döng rëng r¢i cho mæ h¼nh hâa k¶nh v» tinh di ëng m°t §t trong h» thèng thæng tin v» tinh nh¬m ph¥n t½ch v ¡nh gi¡ c¡c ph÷ìng ph¡p · xu§t º n¥ng cao hi»u su§t cõa h» thèng thæng tin v» tinh [81, 82, 83, 84, 85]: Trong t i li»u [81], mët ph÷ìng ph¡p k¸t hñp giúa i·u ch¸ v m¢ hâa th½ch ùng ð lîp vªt lþ v giao thùc y¶u c¦u l°p l¤i tü ëng hñp t¡c ð lîp li¶n k¸t dú li»u, d nh cho c¡c ùng döng r ng buëc ch§t l÷ñng dàch vö, ÷ñc · xu§t v xem x²t trong thæng tin v» tinh di ëng m°t §t, trong â li¶n k¸t giúa v» tinh v ng÷íi dòng di ëng ÷ñc mæ t£ l mæ h¼nh k¶nh Lutz. Mët ph÷ìng ph¡p k¸t hñp t½n hi»u nhªn tø v» tinh v tø bë l°p m°t §t t¤i bë thu di ëng º n¥ng cao ch§t l÷ñng t½n hi»u thu ÷ñc · xu§t trong [82]. Trong ph¥n t½ch mæ h¼nh cõa ph÷ìng ph¡p k¸t hñp n y, k¶nh v» tinh di ëng m°t §t giúa v» tinh v thi¸t bà ¦u cuèi di ëng ÷ñc sû döng l mæ h¼nh k¶nh Lutz. Murroni v c¡c cëng sü [83] · xu§t ph¥n bê cæng su§t khæng çng ·u tr¶n c¡c kþ hi»u cõa i·u ch¸ a tèc ë theo c£ ë nh¤y cõa dú li»u èi vîi léi k¶nh v t½nh kh£ döng cõa phê º c£i thi»n hi»u su§t cõa h» thèng. Ph÷ìng ph¡p ·