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.
2.4. Kiểm chứng đề xuất qua mô phỏng 2.4.1. Kiểm chứng sai số hiệu chuẩn 2.4.1. Kiểm chứng sai số hiệu chuẩn
2.4.1.1. Kiểm chứng sai số được ước lượng theo các biểu thức (2.8) và (2.9)
Các biểu thức ước lượng sai số đo (2.8) và (2.9) rất có ý nghĩa trong việc lựa chọn các tham số hiệu chuẩn cho hệ thống. Để xác thực các biểu thức đó, việc mơ phỏng trên Matlab sẽ được thực hiện.
Kết quả mô phỏng sai số biên độ và pha thể hiện trên hình 2.12 và 2.13. Cụ thể, với số xung tích lũy N 5.103 105, các hình a-d tương ứng với các mức cơng suất kênh thu P S( NPX)2NPX2 1, 2, 4,8.
53
Số xung tích lũy N Số xung tích lũy N
Số xung tích lũy N Số xung tích lũy N
Theo mơ phỏng Theo lý thuyết Theo mô phỏng Theo lý thuyết Theo mô phỏng Theo lý thuyết Theo mơ phỏng Theo lý thuyết
Hình 2.12. Sai số biên độ mô phỏng theo công suất P S( NTH)và số mẫu N
Số xung tích lũy N Số xung tích lũy N
Số xung tích lũy N Số xung tích lũy N
Theo mô phỏng Theo lý thuyết Theo mô phỏng Theo lý thuyết Theo mơ phỏng Theo lý thuyết Theo mơ phỏng Theo lý thuyết
Hình 2.13. Sai số pha mơ phỏng theo cơng suất P S( NTH)và số mẫu N
So sánh kết quả mô phỏng với các biểu thức ước lượng theo lý thuyết (2.8) và (2.9), ta thấy dạng biến động sai số trong hai trường hợp này tương đối gần
54
nhau. Điều này cho thấy rằng hai biểu thức ước lượng sai số pha và biên độ trên là hợp lý. Đây là hai biểu thức cho phép ước lượng định lượng số xung cần tích lũy theo các yêu cầu về sai số, từ đó xác định định lượng tài nguyên phần cứng và thời gian khi xử lý cụ thể như trên bảng 2.1.
2.4.1.2. Kiểm chứng kết quả hiệu chuẩn đối với hệ thống AMPS
Trong phần này, hiệu chuẩn kênh thu được kiểm chứng bằng mô phỏng trên Matlab với hệ thống AMPS gồm 4 MĐTP. Tham số pha và biên độ các kênh thu được so sánh với kênh 1 (hình 2.14a), cụ thể như sau: lệch theo pha là 0o, 60o, 120o và 180o, lệch theo biên độ là 0, 1,58, 2,92 và 4,08 (dB). Giả sử tín hiệu thu là các đoạn tín hiệu có mức biên độ ngẫu nhiên bằng K (K trong dải 0÷5) lần mức nội tạp (có phân bố chuẩn và được chuẩn hóa), xuất hiện ngẫu nhiên trên miền thời gian. Mã OOK của THHC có hệ số D = 1/32. Giả sử yêu cầu hệ hiệu chuẩn với sai số pha và biên độ lần lượt nhỏ hơn 1o và 0,2dB, theo biểu thức ước lượng sai số (2.8) và (2.9), số mẫu xung N cần tích lũy là N = 6·104 và mẫu THHC bị loại bỏ khi mức công suất kênh thu lớn hơn công suất nội tạp 4 lần.
55
Tiến hành đo tham số các kênh bằng cách tích lũy tương quan N mẫu xung THHC và hiệu chuẩn theo kênh 1. Mỗi một lần hiệu chuẩn là khi tích lũy đủ
N mẫu, tính tốn sai số và hiệu chuẩn, sau đó lại tiếp tục thực hiện lần hiệu
chuẩn tiếp theo. Kết quả trước và sau khi hiệu chuẩn thể hiện trên hình 2.14 và hình 2.15. Dễ nhận thấy, sau khi hiệu chuẩn, tín hiệu dao động các kênh thu tương đối giống nhau, một cách định tính, hiệu chuẩn cho kết quả tốt.
Hình 2.15. Các kênh thu trước và sau khi hiệu chuẩn được phóng to
Việc đánh giá định lượng chất lượng hiệu chuẩn và kiểm tra các sai số của các kênh so với kênh 1 đã được tính tốn có kết quả thể hiện trên hình 2.16. Theo đó cho thấy, sai số pha nhỏ hơn 0,6o, sai số biên độ nhỏ hơn 0,1dB. Kết quả tốt hơn yêu cầu đầu bài đặt ra, điều này có được là do nhiều mẫu THHC khơng chứa tín hiệu thu nên sai số đo nhỏ hơn ước lượng ban đầu. Các sai số này có thể giảm hơn nữa nếu ta tiếp tục lấy trung bình qua các lần đo [23]. Ví dụ như trên hai hình cho thấy: sai số pha và biên độ của kênh 2 lần lượt nhỏ hơn 0,15o và 0,025dB khi lấy trung bình qua 16 lần đo.
56
Hình 2.16. Sai số pha và biên độ sau hiệu chuẩn
2.4.2. Đánh giá ảnh hưởng của THHC đến chất lượng tín hiệu thu
Để đánh giá ảnh hưởng của THHC đến chất lượng xử lý tín hiệu thu của hệ thống, tỷ số tín/tạp (SNR) được tính tốn khi “có” và “khơng có” THHC. Xét hệ thống ra đa sử dụng tín hiệu phức tạp mã M, hệ số nén 256, tín hiệu thu về nhỏ hơn mức nội tạp 10 lần, hệ số điều biên OOK của THHC D = 1/32. Minh họa các loại tín hiệu trên được thể hiện trên hình 2.17.
Hình 2.17. Minh họa các loại tín hiệu trong kênh thu
Tín hiệu thu được lọc nén trong hai trường hợp “có” và “khơng có” THHC, lấy trung bình qua 32 chu kỳ thu/phát và được thể hiện trên hình 2.18.
57
Hình 2.18. Tín hiệu sau lọc nén
Dễ thấy, nền tạp tín hiệu sau lọc nén khi có THHC cao hơn và trải đều trên miền thời gian. Kết quả tính tốn tỷ số SNR trong hai trường hợp, ta có được giá trị suy giảm của SNR khi có THHC thể hiện trên hình 2.19.
Hình 2.19. Tỷ số SNR và sự suy giảm SNR khi có THHC
Hình 2.19a biểu diễn SNR qua 100 lần đo, do việc sử dụng tín hiệu thu nhỏ nên tỷ số SNR khá thấp (khoảng 2 lần). Giá trị nhỏ này rất tốt cho việc đánh giá sự ảnh hưởng của THHC. Tỷ số SNR khi có THHC cho thấy sự suy giảm được thể hiện trên hình 2.19b. Qua 100 lần đo, mức giảm khoảng
58
0,13dB và tương đương giá trị tăng lên của cơng suất nhiễu theo tính tốn ở trên. Theo tính tốn, khi SNR giảm 0,13dB, thì cự ly RMax giảm dưới 1% và
có thể xem là không đáng kể. Như vậy qua mô phỏng, giải pháp hiệu chuẩn sử dụng THHC đa điều chế như đề xuất ảnh hưởng không đáng kể đến chất lượng thu, xử lý tín hiệu.
2.5. Đánh giá khả năng ứng dụng của giải pháp đề xuất
Hai biểu thức (2.8) và (2.9) cho phép đưa ra các chỉ tiêu chất lượng cần hiệu chuẩn đối với một hệ thống cụ thể gồm sai số sau hiệu chuẩn và thời gian hiệu chuẩn. Hai biểu thức cũng đã được kiểm chứng qua mô phỏng. Do vậy, tùy vào từng hệ thống AMPS cụ thể mà lựa chọn tham số hiệu chuẩn để đạt được chỉ tiêu chất lượng theo yêu cầu. Bảng yêu cầu sai số GĐH của một số hệ thống cụ thể dưới đây cho phép đánh giá, cũng như lựa chọn tham số hiệu chuẩn kênh thu theo giải pháp đã đề xuất.