Điều chế thời gian xung và trải phổ chuỗi trực tiếp hỗn loạn : ưu điểm nổi bật
1.5. Phƣơng pháp trải phổ trực tiếp chuỗi hỗn loạn
Phương pháp trải phổ trực tiếp chuỗi hỗn loạn (CS-DS/SS) được đề xuất trong [25,26]. Sơ đồ trải phổ và giải trải phổ được đưa ra như trong Hình 1.23(a) và (b) tương ứng. Trong đó chuỗi trải phổ được sử dụng là chuỗi hỗn loạn rời rạc được phát ra bởi các hệ thống động phi tuyến rời rạc để thay thế cho chuỗi PN truyền thống.
Trong sơ đồ trải phổ, tín hiệu nhị phân đầu vào được đưa về dạng đối xứng NRZ với hai mức biên độ là ―1‖ và ―-1‖. Khối phát chuỗi hỗn loạn sử dụng hàm phi tuyến rời rạc,
, với các thơng số được chọn sao cho tín hiệu đầu ra biến đổi hỗn loạn trong
q trình lặp. Tín hiệu hỗn loạn này sau đó được dịch mức để tạo ra chuỗi có biên độ hỗn loạn đối xứng qua mức khơng ở đầu ra. Q trình trải phổ được thực hiện bằng cách nhân trực tiếp dữ liệu nhị phân vào với chuỗi hỗn loạn. Tín hiệu trải phổ đầu ra, , được phát trực tiếp trên kênh truyền. Hình 1.24 minh họa các tín hiệu miền thời
số , được gọi là hệ số trải phổ3
, quyết định sự cải thiện tỷ lệ lỗi bit của phương pháp trong môi trường nhiễu.
r(t)
c*(t)
Dữ liệu khôi phục
(n-1)TbnTb (.)dt Khối tương quan
nTb
Lấy mẫu Quyết định
mức y(nTb) (b) Khối phát chuỗi hỗn loạn rời rạc Khối phát chuỗi hỗn loạn rời rạc Khối bắt và bám đồng bộ Khối đồng bộ chuỗi hỗn loạn Dữ liệu vào 1 hoặc -1 c(t) e(t) b(t) d(t) (a)
Hình 1.23. Sơ đồ (a) trải phổ và (b) giải trải phổ cho phương pháp CS-DS/SS
t t t b(t) c(t) e(t) 0 0 0 1 -1 Tb Tc (a) (b) (c)
Hình 1.24. Minh họa tín hiệu miền thời gian của quá trình trải phổ: (a) dữ liệu vào, (b) chuỗi hỗn loạn rời rạc, và (c) tín hiệu sau trải phổ
Phương pháp trải phổ trực tiếp chuỗi hỗn loạn 35
Quá trình giải trải phổ sẽ thực hiện theo kiểu liên kết, có nghĩa là chuỗi hỗn loạn rời rạc sẽ được khơi phục lại thơng qua q trình đồng bộ. Khác với các phương pháp giải điều chế liên kết sử dụng đồng bộ hỗn loạn được mô tả trong Mục 1.4 ở trên, quá trình đồng bộ chuỗi trải phổ rời rạc được thực hiện theo nguyên lý đồng bộ chuỗi PN truyền thống [42]. Do đó khả năng đồng bộ qua môi trường nhiễu là khá tốt. Khối phát chuỗi hỗn loạn và chuỗi đầu ra của nó hồn toàn giống như bên phát. Khối bắt và bám đồng bộ ln
duy trì kiểm tra mức độ đồng bộ giữa chuỗi được phát lại và tín hiệu nhận được
để đưa ra sự điều chỉnh đối với khối phát chuỗi hỗn loạn thơng qua tín hiệu . Sự điều chỉnh này lần lượt theo hai bước: trước hết đạt được đồng bộ thô (bắt) và sau đó duy trì đồng bộ chính xác (bám)4
. Khảo sát đồng bộ chuỗi hỗn rời rạc được thực hiện chi tiết trong [69].
Quá trình giải trải phổ sau đó hồn tồn giống với giải trải phổ truyền thống. Tín hiệu nhận được và chuỗi hỗn loạn được đồng bộ cùng đưa vào tính tương quan. Giá trị tương quan đầu ra được lấy mẫu với chu kỳ . Các mẫu đầu ra được đưa vào khối quyết định mức với ngưỡng không để khôi phục dữ liệu ở đầu ra.
0 5 10 15 20 25 30 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 K=1 K=3 K=5 K=7 K=10 B E R Eb/N0 Chuỗi PN Chuỗi hỗn loạn
Hình 1.25. So sánh BER giữa các phương pháp trải phổ trực tiếp chuỗi hỗn loạn và chuỗi PN truyền thống với cùng hệ số trải phổ N=31 (K là số người dùng)
Phương pháp trải phổ trực tiếp chuỗi hỗn loạn kế thừa hầu hết các đặc điểm của trải phổ chuỗi PN truyền thống với các ưu điểm như: tăng tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR), loại bỏ nhiễu cùng tần số, khả năng đa truy nhập (MA) và xác suất bị chặn thấp (LPI) [26]. BER qua môi trường nhiễu của hệ thống đa truy nhập sử dụng CS-DS/SS và sự so sánh với phương pháp truyền thống tương đương được đưa ra trong Hình 1.25. Có thể thấy rằng BER của CS-DS/SS thấp hơn so với các phương pháp điều chế hỗn loạn đã chỉ ra trong Hình 1.22. Với cùng EbN0=7,5dB, BER đạt được của CS-DS/SS và ACSK lần lượt là 2.10- 4
và 10-3. So với phương pháp trải phổ chuỗi PN, BER của CS-DS/SS cao hơn không
nhiều, cụ thể với cùng EbN0=15dB và K=3, BER của CS-DS/SS và DS/SS truyền thống là 3.10-5 và 7.10-5 tương ứng. Bù lại tính bảo mật của CS-DS/SS được cải thiện đáng kể so với DS/SS truyền thống. Các đặc điểm về tính bảo mật của phương pháp này được chỉ ra trong [26].