Tốc độ mã PRN càngcao, nh ả hƣởng gây sai s cố ủa tín hiệu đa đƣờng càng gi m.Cùng vả ới tốc đ mã PRN, phƣơng thức điềộ u ch giúp ích r t nhi u cho tín ế ấ ề hiệu định v trong vi c h n ch ị ệ ạ ế ảnh hƣởng c a tín hiủ ệu đa đƣờng đố ới v i bộ thu GNSS.Lý do này chính làm t trong nhộ ững cơ sở ữ v ng ch c cho viắ ệc đề xuất các phƣơng thức điều ch m i cho các tínhiế ớ ệu định v m i. ị ớ
Các nghiên cứu để tìm ra các gi i pháp kả ỹ thu t x lý tín hi u t i b ậ ử ệ ạ ộ thu đối v i sai s do truy n dớ ố ề ẫn đa đƣờng đƣợc th c hi n theo nhiự ệ ều hƣớng khác nhau. V ề cơ bản, các giải pháp đó có th ể đƣợc chia thành 3 hƣớng ch y u: ủ ế
Giải pháp th c hiự ện trƣớc b thu ng v i mi n cao t n c a tín hi u. ộ ứ ớ ề ầ ủ ệ Các gi i pháp này bao g m vi c thi t k anten c a b ả ồ ệ ế ế ủ ộ thu định v ị nhƣ anten Choke ring, hệ anten hay anten m ng. ả
Giải pháp th c hi n t i kh i x tín hiự ệ ạ ố ửlý ệu trong b ộthu
Các gi i pháp này bao g m các gi i pháp dả ồ ả ựa trên thay đổ ấi c u trúc vòng khóa pha (PLL), vòng khóa tr (DLL); các gi i pháp s d ng tín hi u tái t o b ễ ả ử ụ ệ ạ ở ộ thu khác d ng v i tín hiạ ớ ệu thu đƣợc đểthực hiện quá trình đồng b tín hi u; các ộ ệ giải pháp s d ng các thu t toán x lý tín hi u tiên ti n ử ụ ậ ử ệ ế
Giải pháp sau quá trình x lý tín hi u k thu t h u x ử ệ – ỹ ậ ậ ửlý.
Trong các gi i pháp trên, giả ải pháp đƣợc th c hi n t i kh i x lý tín hi u cự ệ ạ ố ử ệ ủa b ộthu có nhiều ƣu điểm hơn so với hai xu hƣớng còn l i nhạ ƣ: tính linh động cao, d ễ thực hi n, khệ ối lƣợng tính toán không l n, hi u qu ớ ệ ả cao. Đặc bi t, các gi i pháp này ệ ả d dàng áp dễ ụngđƣợc trong các b thu m m SDR, mộ ề ột xu hƣớng thi t k b thu ế ế ộ GNSS ph bi n hi n nay trên th gi i và có chi phí r ổ ế ệ ế ớ ẻ hơn so với xu hƣớng thi t k ế ế b ộthu cứng truy n th ng. ề ố
Các gi i pháp thả ực hiệ ạn t i trƣớc khi tín hiệu định v ị đi vào bộ thu GNSS liên quan đến vi c thi t k anten c a b ệ ế ế ủ ộ thu GNSS để có th tránh thu ph i các thành ể ả ph n tín hiầ ệu đa đƣờng nhƣ sử ụ d ng anten choke ring , h anten, s d ng h ệ ử ụ ệanten ho c s d ng các k thu t x lý tín hi u cho h ặ ử ụ ỹ ậ ử ệ ệ anten nhƣ giải pháp beamforming .
Các gi i pháp h u x ả ậ ử lý đƣợc th c hi n sau khi b ự ệ ộ thu GNSS đã tính toán đƣợc gi ả kho ng cách. Còn các gi i pháp x lý t i kh i trung t n là các gi i pháp th c hi n ả ả ử ạ ố ầ ả ự ệ t i các khạ ối đồng b ộ mã PRN và đồng b sóng mang. Các gi i pháp th c hi n theo ộ ả ự ệ xu hƣớng này đƣợc tri n khai khá ph bi n c trong các b ể ổ ế ả ộ thu GNSS thƣơng mại cũng nhƣ là xu hƣớng nghiên c u chính c a nhi u nhóm nghiên c u trên th gi i. ứ ủ ề ứ ế ớ Các giải pháp đƣợc th c hi n khự ệ ở ối đồng b tín hi u có nhiộ ệ ều ƣu điểm hơn so với hai xu hƣớng còn lại nhƣ: tính linh động cao, hi u qu ệ ả cao. Đặc bi t, các gi i pháp ệ ả này d dàng áp dễ ụng đƣợc trong các b thu m m SDR, mộ ề ột xu hƣớng thi t k b ế ế ộ thu GNSS ph bi n hi n nay trên th gi i và có chi phí r ổ ế ệ ế ớ ẻ hơn so với xu hƣớng thiết k b ế ộthu cứng truy n th ng. ề ố
Cấu trúc DLL điển hình trong b thu GNSS s d ng 03 b ộ ử ụ ộ tƣơng quan: Sớm, Muộn và Đúng với kho ng l ch s m muả ệ ớ – ộn là 1 chip . Cấu trúc DLL này đã không gi i quyả ết đƣợc những tác động c a hiủ ện tƣợng đa đƣờng. Để có th gi i quyể ả ết đƣợc vấn đề này, m t cách ti p c n c a các gi i pháp gi m nhiộ ế ậ ủ ả ả ễu đa đƣờng đó là thu hẹp kho ng l ch sả ệ ớm –muộn và đó là cơ sở ủ c a b ộ tƣơng quan hẹp (NC). Trong c u trúc ấ NC, kho ng l ch sả ệ ớm –muộ đƣợn c thu h p t 1 ẹ ừ chip xu ng ch còn 0.1 ố ỉ chip . Việc triển khai gi i pháp này rõ ràng rả ất đơn giản khi hầu nhƣ không thay đổ ấi c u trúc c a DLL. Tuy nhiên, vi c l a ch n kho ng l ch sủ ệ ự ọ ả ệ ớm – muộn này ph ụ thuộc rất nhiều vào băng thông của b l c khộ ọ ối đầu cu cao t n.. Các b ối ầ ộ thu GNSS thƣơng m i s d ng c u trúc NC có = 0.05 ạ ử ụ ấ δ chip÷0.2 chip.
Một xu hƣớng khác trong vi c tri n khai gi i pháp gi m nhiệ ể ả ả ễu đa đƣờng đƣợc đề xu t cho các b ấ ộ thu GNSS và đã đƣợc áp d ng khá r ng rãi trong các b ụ ộ ộ thu GNSS thƣơng mại đó là giải pháp DDC. Trong gi i pháp DDC, thay vì ch s ả ỉ ử d ng ba b ụ ộ tƣơng quan nhƣ trong NC, s ố lƣợng b ộ tƣơng quan của DLL tăng lên thành 05 bao g m: hai b ồ ộ tƣơng quan Sớm ( E1,E2), m t b ộ ộ tƣơng quan Đúng (P) và hai b ộ tƣơng quan Muộn (L1,L2). Thông thƣờng, các b ộ tƣơng quan trong cấu trúc DDC đƣợc b trí sao cho kho ng l ch s m mu n c a cố ả ệ ớ – ộ ủ ặp tƣơng quan sớ –m mu n ộ phía ngoài (E2,L2), gấp đôi khoảng l ch sệ ớm – muộn c a củ ặp tƣơng quan sớm –
muộn phía trong (E1,L1). V i cớ ấu trúc này, đầu ra c a b so pha trong DLL c a khủ ộ ủ ối bám tín hi u có th ệ ể đƣợc tạo ra theo nhi u cách khác nhau. ề
Với cách điều ch nh c u trúc c a khỉ ấ ủ ối bám mã nhƣ vậy, gi i pháp DDC có ả hiệu năng giảm nhiễu đa đƣờng tốt hơn khá nhiều so v i giớ ải pháp NC, đặc bi t vệ ới nh ng tr ữ ễ đa đƣờng trong kho ng t ả ừ trung bình đến dài (tín hiệu đa đƣờng có tr ễ tƣơng đối so v i tín hi u LOS t 0.ớ ệ ừ 5 chip đến 1 chip ). Trên cơ sở ả gi i pháp DDC, m t s ộ ố trƣờng h p c ợ ụthể ủ c a giải pháp này đƣợc đề xu t và tri n khai trong các b ấ ể ộ thu GNSS thƣơng mại nhƣ giải pháp b ộ tƣơng quan phân giải cao (HRC), gi i pháp ả b ộ tƣơng quan Strobe, bộtƣơng quan Pulse Aperture (PAC).
Trên cơ sở ủa ý tƣở c ng nâng s ố ợlƣ ng b ộ tƣơng quan, một gi i pháp v gi m ả ề ả nhiễu đa đƣờng khác cũng đã đƣợ ềcđ xu t v i tên g i b ấ ớ ọ ộ đa tƣơng quan (MGD). Giải pháp MGD s d ng s ử ụ ố ợlƣ ng cặp tƣơng quan là N (N 1 ≥ ) để ạ t o ra hàm so pha trong DLL. Khi đó N đƣợc g i là b c c a c u trúc MGD. Các cọ ậ ủ ấ ặp tƣơng quan trong MGD đƣợc k t h p m t cách tuy n tính v i nhau v i vi c s d ng thích h p các ế ợ ộ ế ớ ớ ệ ử ụ ợ thông số: tr ng s ng vọ ố ứ ới từng cặp tƣơng quan, khoảng l ch sệ ớ –m mu n. ộ
Việ ực l a ch n các tr ng s và kho ng l ch s m ọ ọ ố ả ệ ớ – mu n ộ ảnh hƣởng r t nhi u ấ ề đến chất lƣợng và hiệu năng của gi i pháp MGD. Ngoài ra s ả ố lƣợng cặp tƣơng quan càng nhiều thì độ ph c t p c a cứ ạ ủ ấu trúc MGD càng tăng lên gây khó khăn trong vi c thi t k , ch t o DLL. Bên cệ ế ế ế ạ ạnh đó, số lƣợng cặp tƣơng quan càng tăng thì vi c l a ch n tệ ự ọ ối ƣu các thông số cho b so pha tr ộ ở nên khó khăn hơn. Trên đây là ba trong s r t nhi u các gi i pháp v gi m nhiố ấ ề ả ề ả ễu đa đƣờng đã đƣợc đề xu t vê ấ m t lý thuyặ ết cũng nhƣ đã đƣợc tri n khai trong th c t trên các b thu GNSS ể ự ế ộ thƣơng mại.
Bên cạnh đó, mộ ất c u trúc dạng nhƣ DDC cũng đã đƣợc đề xuấtvới tên gọibộ bám mã Early1/Early2 (E1/E2). Khác v i gi i pháp DDC, gi i pháp này ch s ớ ả ả ỉ ử d ng mụ ộtcặp tƣơng quan Sớm, thay vì hai cặp tƣơng quan Sớm, Mu n. Mộ ục đích chính c a giủ ải phápnày đó là tìm một điểm bám mã ở trên hàm ACF sao cho điểm này không chịu tác động c acác tín hiủ ệu đa đƣờng. Do đó, hai bộ tƣơng quan đƣợc s d ng cho b so pha trong giử ụ ộ ải phápnày đều là dạng tƣơng quan Sớm. L i do tín ỗ
hiệu đa đƣờng đƣợc tính toán d a trên vi c sosánh ự ệ các đầu ra tƣơng quan Sớm khi chịu tác động c a tín hiủ ệu đa đƣờng với các đầu ra tƣơngquan Sớm trong trƣờng h p không chợ ịu tác động c a tín hiủ ệu đa đƣờng. Gi i pháp này cànghi u qu khi lả ệ ả ựa chọn các b ộ tƣơng quan Sớm có kho ng l ch so v i b ả ệ ớ ộ tƣơng quan Đúngcàng l n ớ càng t t. Tuy nhiên, khi l a chố ự ọn nhƣ vậy, giá tr u ra c a các b ị đầ ủ ộ tƣơng quan S mchớ ịu tác động càng l n c a t p âm nhi t nên hi u qu b suy giớ ủ ạ ệ ệ ả ị ảm. Giải pháp nàyr t hi u qu v i tín hiấ ệ ả ớ ệu điều ch d ng BPSK (tín hiế ạ ệu GPS C/A). Nhƣng với tín hi u ệ điều ch d ng BOCsế ạ (n,n),gi i pháp này ch hi u qu v i tín hiả ỉ ệ ả ớ ệu đa đƣờng có trễ dài.
M t giộ ải pháp khác cũng có cấu trúc khá gi ng c u trúc c a gi i pháp DDC ố ấ ủ ả đó là giải pháp Early/Late Slope (ELS) khi cũng sử ụ d ng hai cặp tƣơng quan Sớm, Muộn giống nhƣ DDC. Tuy nhiên, trong khi DDC, kho ng lở ả ệch sớm –muộn đƣợc chọ ựn l a sao cho δ2=2δ1 thì ở ả gi i pháp ELS, kho ng l ch sả ệ ớm – muộn này đƣợc chọn tùy ý. Giải pháp này đã đƣợc s d ng trong các b thu GPS c a hãng №vAtel ử ụ ộ ủ v i tên g i MET (Multipath Elimination Technology). Gi i pháp này d a trên viớ ọ ả ự ệc xác định độ ố d c gi a hai b ữ ộ tƣơng quan Sớm và độ ố d c gi a hai b ữ ộ tƣơng quan Muộn. Trên cơ sở đó, sẽ tính toán đƣợc giá tr c n bù l i sai s do ị ầ ạ ố ảnh hƣởng c a tín ủ hiệu đa đƣờng. Tuy nhiên, hiệu năng của gi i pháp Eả LS kém hơn so với gi i pháp ả DDC khi áp dụng cho tín hiệu BPSK cũng nhƣ tín hiệu sin BOC(n,n).
Cùng chung xu hƣớng gi i pháp gi m nhiả ả ễu đa đƣờng dựa trên độ ố d c hàm ACF là gi i pháp b ả ộ ƣớc lƣợng đa đƣờng theo độ ố d c (SBME). Gi i pháp SBME ả ƣớc lƣợng thông s ố đa đƣờng thông qua s d ng hình d ng cử ụ ạ ủa hàm tƣơng quan lý tƣởng đƣợc chu n hóa. Các thông s ẩ ố đó đƣợc s dử ụng để bù l i sai lạ ệch do đa đƣờng cho DLL c a củ ấu trúc NC. Để ự th c hiện đƣợc điều đó, SBME sử ụ d ng thêm m t b ộ ộ tƣơng quan Muộn để ế k t h p v i DLL c a cợ ớ ủ ấu trúc NC. Do đó, giải pháp SBME có hiệu năng giảm nhiễu đa đƣờng tốt hơn so với giải pháp NC.
B ng ả sau li t kê các gi i pháp gi m nhiệ ả ả ễu đa đƣờng d a trên c u trúc b ự ấ ộ so pha trongDLL phân chia theo s ố lƣợng b ộ tƣơng quan đƣợc s d ng. So sánh các ử ụ giải pháp đã chỉ ra ởtrên, gi i pháp DDC có hiả ệu năng giảm nhiễu đa đƣờng tốt
nhất. Ngƣợc l i, gi ipháp E1/E2 chạ ả ịu tác động nhi u nh t c a tín hiề ấ ủ ệu đa đƣờng (đặc bi t vệ ới các đa đƣờng có tr ng n và trung bình). ễ ắ
B ng 2.2Phân lo i các gi i pháp gi m nhiả ạ ả ả ễu đa đƣờng theo s ố lƣợng b ộ tƣơng quan
s d ng trong b so pha c a m ch vòng DLL ử ụ ộ ủ ạ
S ố lƣợng b pha ộ Giải pháp giảm nhiễu đa đƣờng
3 b ộ tƣơng quan NC, wEML, E1/E2
4 b ộ tƣơng quan SBME
5 b ộ tƣơng quan DDC (HRC, SC, PAC), ELS
7 b ộ tƣơng quan MGD
Bên c nh các gi i pháp gi m nhiạ ả ả ễu đa đƣờng d a trên c u trúc DLL, còn mự ấ ột nhóm gi ipháp gi m nhiả ả ễu đa đƣờng khác cũng đã đƣợc đề xu t d a trên viấ ự ệc ƣớc lƣợng kh ả nănggiống nhất (ML). Đó là các giải pháp m ch vòng khóa tr ạ ễ ƣớc lƣợng đa đƣờng (MEDLL) k thuỹ ật ƣớc lƣợng đa đƣờng (MMT gi), ải thu t FIMLA, thu t ậ ậ toán kh ả nănggiống nh t v i không gian tìm kiấ ớ ếm đƣợc gi m nh (RSSML). Nh ng ả ỏ ữ gi i pháp này ả thƣờng có đặc điểm vi c tính toán r t ph c t p và r t khó tri n khai ệ ấ ứ ạ ấ ể trên các b ộ thu GNSS dođòi hỏ ố lƣợi s ng b ộ tƣơng quan lớn và x lý vử ới các đầu ra tƣơng quan dạng ph c v i khônggian tìm ki m rứ ớ ế ộng để xác định đỉnh tƣơng quan.Vì v y, các gi i pháp gi m nhiậ ả ả ễu đa đƣờng đƣợc nghiên cứu, đề xu t, tri n ấ ể khai trong án th c hi n t i kh i bám mã RN cùng v i viđồ ự ệ ạ ố ớ ệc thay đổ ấi c u trúc của kh i này do viố ệcthực hi n kh i này có hi u qu khá cao trong vi c gi m nhiệ ở ố ệ ả ệ ả ễu đa đƣờng.