CHƯƠNG 2: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ
2.2.1 Giới thiệu chung
Kỹ thuật trải phổ với các hệ thống thông tin số nguyên thủy được phát triển và ứng dụng trong thông tin nhằm cung cấp khả năng chống lại việc gây nhiễu cố ý, che dấu tín hiệu bằng cách phát nó với mức công suất thấp, nhờ
đó làm cho người nghe không mong muốn khó phát hiện ra được sự có mặt của tín hiệu trong nền tạp âm, hoặc để làm cho nhiều người sử dụng có thể
truyền qua cùng một kênh. Ngày nay, các kỹ thuật trải phổđang được sử dụng nhằm cho phép truyền tin tin cậy trong một loạt các ứng dụng thương mại, bao gồm cả thông tin trên xe di động thông tin vô tuyến liên sở ( interoffice). Các hệ thống thông tin trải phổ là các hệ thống sử dụng tín hiệu có băng tần W rất rộng, thường gấp hàng trăm lần tốc độ bit của hệ thống nhờ sử dụng kỹ thuật trải phổ tín hiệu bằng các tín hiệu giả tạp PN (Pseudo Noise). Khi chỉ
có một người sử dụng băng tần trải phổ, sử dụng băng tần này là không hiệu quả. Tuy nhiên trong môi trường nhiều người sử dụng, những người sử dụng này có thể sử dụng chung một băng tần trải phổ và hệ thống sử dụng băng tần có hiệu quả mà vẫn giữđược các ưu điểm của trải phổ.
Ý tưởng của trải phổ trong các hệ thống thông tin là dựa vào định lý Shannon, định lý này được phát biểu như sau: Với một kênh có tạp âm trắng cộng tính (AWNG) thì tương quan giữa dung lượng, công suất và độ rộng dải tần cho bởi:
C = W log 2 ( 1+ S/N )
Trong đó: C: dung lượng của kênh
W: độ rộng dải tần của tín hiệu S: công suất tín hiệu
N: công suất tạp nhiễu
Như vậy, với cùng dung lượng C xác định. Nhờ tăng W mà có thể
truyền được tín hiệu với tỷ số S/N rất thấp, thậm chí < 1. Điều này có thể đạt
được nhờ thực hiện trải rộng phổ cần truyền ở phần phát và nén phổ ở phần thu. Trên cơ sở này cho phép hệ thống liên lạc làm việc tốt trong các điều kiện có nhiễu mạnh, thậm chí che giấu tín hiệu chìm vào trong nền nhiễu, nhờ đó
dụng các dãy giả ngẫu nhiên để trải phổ nên đối phương hầu như không thể
giải mã được thông tin.
Đặc điểm cơ bản của hệ thống thông tin trải phổ là phổ tín hiệu được truyền đi rất rộng. Tuy vậy, không phải loại hệ thống thông tin nào có phổ
rộng cũng là hệ thống thông tin trải phổ. Một hệ thống thông tin được gọi là hệ thống trải phổ nếu nó thỏa mãn ba yếu tố sau:
• Tín hiệu sau khi trải phổ có bề rộng phổ lớn hơn gấp nhiều lần so với bề rộng phổ ban đầu của nó trước khi trải phổ.
• Việc trải phổ được thực hiện bởi tín hiệu trải phổ thường gọi là mã trải phổ, mã trải phổ này độc lập với dữ liệu và có tốc độ lớn hơn nhiều lần tốc độ dữ liệu. Tín hiệu trải được lựa chọn sao cho tạo ra một phổ tổng cộng gần với phổ của tạp âm.
• Quá trình nén phổ được thực hiện nhờ tính tương quan giữa tín hiệu thu
được và tín hiệu giải trải phổ là bản sao đồng bộ của tín hiệu trải đã
được sử dụng ở phần phát
Các phần tử cơ sở của một hệ thống thông tin trải phổ được minh họa trên hình 2.5
Hình 2.5: Mô hình một hệ thống thông tin trải phổ
Chúng ta đã thấy rằng bộ mã hóa và giải mã, bộ điều chế và giải điều chế là các phần tử cơ bản của hệ thống thông tin số truyền thống. Ngoài các phần tử này, một hệ thống thông tin trải phổ còn áp dụng hai bộ tạo chuỗi giả
ngẫu nhiên như nhau, một trong chúng giao tiếp với điều chế ở đầu phát và bộ kia thì giao tiếp với bộ giải điều chế ởđầu thu. Hai bộ này tạo ra một chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên hay giả tạp PN được sử dụng tại bộ điều chế để trải tín hiệu được phát đi về phổ và trải phổ tín hiệu thu được tại bộ giải điều chế ở phía máy thu.
Chuỗi giả ngẫu nhiên PN được tạo ra ở máy thu phải đồng bộ với chuỗi PN hàm chứa trong tín hiệu thu để được giải trải chính xác tín hiệu thu được
đã được trải phổ. Trong một hệ thống thực tế, việc đồng bộ được thiết lập trước khi truyền đưa thông tin bằng cách truyền một mẫu bit cố định được thiết kế sao cho máy thu sẽ tách được nó với một xác suất cao ngay cả khi có nhiễu. Sau khi việc đồng bộ thời gian của các bộ tạo chuỗi PN đã thực hiện xong, việc truyền thông tin bắt đầu. Trong chế độ truyền dữ liệu, máy thu thường bám định thời với tín hiệu thu và giữ cho bộ tạo chuỗi PN được đồng bộ. Sơđồ chức năng hệ thống thông tin trải phổ được trình bày trên hình 2.6.
Từ sơ dồ ta thấy vị trí của khối trải phổ trong hệ thống thông tin vô tuyến. Phổ của tín hiệu sau khi được xử lý sẽ được trải rộng đến độ rộng băng tần cần thiết, sau đó qua bộ điều chế chuyển phổ này tới băng tần truyền dẫn. Tín hiệu đã điều chế được khuếch đại và phát trên kênh truyền dẫn – kênh mặt đất hoặc kênh vệ tinh [6]