Phân tích ảnh hưởng của THHC đến tín hiệu thu

2.3. Ước lượng sai số đo và ảnh hưởng của THHC đến tín hiệu thu

2.3.2. Phân tích ảnh hưởng của THHC đến tín hiệu thu

Mục 2.3.1 đã giải quyết bài toán xác định sai số đo phụ thuộc vào mức tín hiệu thu và số xung tích lũy N. Cịn trong mục này, ảnh hưởng của THHC đến tín hiệu thu sẽ được phân tích, đánh giá. Như đã biết, THHC được coi là nhiễu đối với tín hiệu thu và ảnh hưởng đến chất lượng xử lý tín hiệu thu có ích. THHC đề xuất là tín hiệu đa điều chế theo hai mã BPSK và OOK với hệ số điều chế D (hình 2.4). Việc lựa chọn mức THHC tương đương mức nội tạp, có mã pha BPSK ngẫu nhiên, cùng với việc xuất hiện ngẫu nhiên trên kênh thu bởi mã OOK nhằm hướng tới mục đích là khi THHC được trích vào kênh thu sẽ không làm thay đổi dạng phân bố của tạp, tính chất đường truyền, cũng như dải động kênh thu. Do đó, việc đưa THHC dạng xung, mức công suất thấp và xuất hiện ngẫu nhiên theo thời gian trên kênh thu tương đương với sự biến động ngẫu nhiên của nội tạp. Một cách định tính ta thấy rằng tính chất của tạp không thay đổi và không thể phát hiện ra sự tồn tại của THHC. Cách tiếp cận đánh giá định lượng tác động của THHC đến kênh thu là phân tích hàm mật độ phân bố của nhiễu kênh thu (gồm nội tạp và THHC) khi “có” và “khơng có” THHC với giả thiết nội tạp có dạng phân bố chuẩn.

Trên hình 2.10 là kết quả mơ phỏng mật độ nhiễu kênh thu khi “có” THHC với mã OOK có độ trống điều chế M ( 1 / D) = 4, 8, 16, 32 và “khơng có” THHC. Có thể thấy rằng: dạng hàm mật độ xác suất khi có THHC gần như khơng đổi. THHC chỉ làm thay đổi độ lệch chuẩn của nhiễu kênh thu N với mức tăng lên tương ứng công suất trung bình của THHC. Với giả sử nội tạp

50

có phân bố chuẩn, thì biểu thức xác định công suất nhiễu kênh thu khi có THHC được tính như sau:

2

1 1 / ( 1) /

NHC NHC

P    M  M  M (2.10)

Hình 2.10. Hàm mật độ xác suất nhiễu khi có và khơng có THHC

Với M = 4, 8, 16, 32, thì giá trị NHC tương ứng là 1,118, 1,061, 1,031, 1,016, tương đương công suất nhiễu NHC2 tăng 0,97, 0,051, 0,26, 0,13 (dB). Như vậy, khi M 32(D = 1/32) thì cơng suất nhiễu tăng không đáng kể (0,13dB). Để đánh giá định lượng một cách tường minh hơn ảnh hưởng của THHC đến chất lượng hệ thống, có thể lấy ví dụ đối với hệ thống ra đa chủ động như sau:

Trong ra đa, tính năng quan trọng nhất là cự ly phát hiện. Quan hệ giữa cự ly phát hiện lớn nhất RMax, độ nhạy PTmin và công suất nhiễu PN theo phương trình ra đa [62] có dạng như sau:

Tmin 4 Max N Min A P P SNR R    (2.11)

Trong đó: SNRMin là tỷ số tín/tạp nhỏ nhất xác định giá trị xác suất phát hiện đúng, báo động lầm. Khi có THHC trong kênh thu, để chất lượng hệ thống khơng đổi thì SNRMin khơng đổi, khi đó (2.11) sẽ có dạng:

51 min 4 Max T HC NHC Min HC A P P SNR R    (2.12) với PTminHC là độ nhạy, PNHC là công suất nhiễu, và RMaxHC là cự ly phát hiện lớn nhất khi có THHC, ta có biểu thức xác định tỷ lệ cự ly phát hiện lớn nhất khi “có”và “khơng có” THHC như sau:

2 4 4 4 / / 1 / / ( 1) MaxHC Max N NHC NHC R R  P P    M M  (2.13)

Trên hình 2.11 là đồ thị hàm RMaxHC /RMax(%) phụ thuộc vào M . Từ đó cho thấy, khi M > 24, thì RMaxHC /RMax> 99%. Như vậy, với THHC có hệ số

D nhỏ (độ trống M lớn) sẽ ít ảnh hưởng đến chất lượng xử lý tín hiệu thu. Với

cách lập luận tương tự, ta cũng có cùng kết luận với các hệ thống thơng tin.

Ma x H C Ma x R / R (% )

Hình 2.11. Tỷ lệ RMaxHC /RMax theo độ trống M

Dễ nhận thấy, dạng THHC đề xuất sẽ mất nhiều thời gian cho mỗi lần hiệu chuẩn bởi một số nguyên nhân như: số lượng mẫu THHC N cần tích lũy lớn, điều chế OOK có độ trống M lớn, đồng thời khi tín hiệu thu về lớn thì trong khoảng thời gian đó ta cũng khơng lấy được mẫu THHC. Tất cả các nhân tố này được tổng kết trên bảng 2.1 phục vụ cho việc lựa chọn tối ưu chế độ đo sai lệch khi hiệu chuẩn. Giả sử hệ thống có độ rộng phổ kênh thu là 20MHz (tương ứng mỗi mẫu THHC có độ rộng Δt = 0,05µs), u cầu sai số đo pha và biên độ lần lượt nhỏ hơn 1o và 0,2 dB, mẫu THHC bị loại khi công suất kênh

52

thu lớn hơn 4 lần công suất nội tạp (P S( NPX)4 với giả thuyết chiếm 50% thời gian thu.

Bảng 2.1. Tính tốn các tham số hiệu chuẩn

ST T Hệ số M=1/D Số xung N Thời gian hiệu chuẩn (ms) 2N∙ Δt∙M Mức tăng công suất nhiễu (dB) / MaxHC Max R R (%) Thời gian (s) với sai số nhỏ hơn 0,25o/0,05dB 1 8 6·104 48 0,51 97,1 0,77 2 16 6·104 96 0,26 98,5 1,54 3 32 6·104 192 0,13 99,2 3,07 4 64 6·104 384 0,07 99,6 6,14

Các số liệu trong bảng 2.1 đã chứng minh hiệu quả hiệu chuẩn trong TGT hoàn toàn đạt được. Thật vậy, khi hệ số điều biên nhỏ D < 1/32, cự ly phát hiện của ra đa rất ít bị ảnh hưởng (RMaxHC /RMax > 99%) và với yêu cầu sai số pha/biên độ nhỏ hơn 1o/0,2dB thì thời gian cho mỗi lần hiệu chuẩn chỉ khoảng vài trăm ms. Thậm chí, khi yêu cầu sai số nhỏ hơn 0,25o/0,05dB thì thời gian cho một lần hiệu chuẩn chỉ hơn 3s.

Với những kết quả đã được phân tích, với cấu trúc THHC đề xuất, tham số pha và biên độ kênh thu được đo với độ chính xác cao theo yêu cầu với một hệ thống nhất định, ít ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống, đáp ứng yêu cầu hiệu chuẩn TGT cho các hệ thống AMPS hiện đại.