Điều chế thời gian xung và trải phổ chuỗi trực tiếp hỗn loạn : ưu điểm nổi bật
1.4. Các phƣơng pháp điều chế và giải điều chế số hỗn loạn
1.4.5. Điều chế vị trí xung hỗn loạn (CPPM)
Khối điều chế trễ 1 0 Dữ liệu nhị phân vào CPPG Dữ liệu nhị phân khôi phục CPPG 1 0 e(t) Khối tách trễ r(t) (a) (b) (c) Ra Vào Vào Ra Reset Bộ đếm C(t) F(.) S/H Xn Xn+1 Ra Vào Khối so sánh Khối phát xung X(t)
Hình 1.20. Sơ đồ (a) điều chế, (b) giải điều chế, và (c) khối phát lại vị trí xung hỗn loạn CPPG cho phương pháp CPPM
Phương pháp điều chế vị trí xung hỗn loạn CPPM là sự kết hợp của hệ thống động hỗn loạn rời rạc và điều chế vị trí xung PPM truyền thống [38,39]. Trong đó vị trí của mỗi xung được xác định bởi khoảng cách thời gian giữa nó và xung trước đó. Khoảng cách này phụ thuộc vào giá trị đầu ra của hệ thống phi động tuyến được sử dụng, các thông số điều chế và giá trị của bit thông tin. Với sự lựa chọn hợp lý của các thông số, khoảng cách giữa các xung liên tiếp vừa biến đổi hỗn loạn vừa mang thông tin nhị phân. Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là cơ chế tự đồng bộ mà không cần giao thức bắt tay đặc biệt nào, trong
Các phương pháp điều chế và giải điều chế số hỗn loạn 31
đó mỗi xung nhận được đóng vai trị như là tín hiệu đánh dấu đồng bộ [39]. Tín hiệu đánh dấu giúp cho phía thu khơi phục lại tồn bộ các tín hiệu hỗn loạn bên phát và từ đó khơi phục bit dữ liệu.
Sơ đồ điều chế và giải điều chế CPPM được đưa ra như Hình 1.20(a) và (b) tương ứng [38]. Về cơ bản, các sơ đồ này được xây dựng dựa trên khối phát xung vị trí hỗn loạn CPPG được biểu diễn như Hình 1.20(c). Trong khối CPPG, một bộ đếm được sử dụng để phát ra tín hiệu có biên độ tăng dần, , với là khoảng thời gian từ thời điểm
reset và là bước đếm (độ dốc của tín hiệu). Bộ đếm này được reset mỗi khi có sự tác động xung đầu vào. Tại thời điểm , xung thứ ) đầu vào kích thích mạch lấy và giữ mẫu (S/H) để lưu lại giá trị đầu ra của bộ đếm, đồng thời nó kích thích bộ đếm để reset giá trị đầu ra về không. Mẫu đầu ra với giá trị được đưa qua khối biến đổi phi tuyến để tạo ra giá trị mới . Khi biên độ của bằng giá trị , khối so sánh sẽ phát hiện ra và xung thứ được phát ra tại thời điểm . Nếu
đầu ra được nối với đầu vào tạo thành vịng lặp kín, các xung sẽ được phát ra liên tục để tạo thành chuỗi xung ở đầu ra. Với việc lựa chọn hợp lý các thông số của hàm phi tuyến
và bước đếm . Vị trí các xung đầu ra sẽ biến đổi hỗn loạn.
UCPPM(t) 0 . . . tn-1 tn t ΔTn ΔTn-1 Δτ
Hình 1.21. Minh họa chuỗi xung CPPM
Trong khối điều chế, bit dữ liệu sẽ được điều chế vị trí xung bởi khối điều chế trễ được đặt trên đường phản hồi của khối CPPG. Tùy thuộc vào giá trị bit đầu vào , xung đầu vào sẽ bị trễ một khoảng thời gian tương ứng là , với gọi là độ sâu điều chế. Khi đó xung thứ sau khi được điều chế trễ sẽ được phát ra tại thời điểm, . Chuỗi xung CPPM đầu ra được minh họa như trong Hình 1.21 và được biểu diễn như sau:
∑ với { (1.20) trong đó, ⁄ , là thời điểm phát ra xung thứ , là độ rộng xung
không đổi. Khoảng cách giữa hai xung liên tiếp được xác định bởi, ⁄ Mối quan hệ giữa hai khoảng cách xung liên tiếp, và , được xác định như sau:
⁄ ⁄ (1.21)
Công thức (1.21) chỉ ra rằng sự biến đổi khoảng cách xung phụ thuộc vào giá trị bit và các thông số , hàm . Với sự lựa chọn hợp lí giá trị các thơng số này, các khoảng
Bên phía giải điều chế, tín hiệu nhận được đưa vào khối CPPG hoàn toàn tương tự như phía phát. Khi hệ thống đạt được trạng thái đồng bộ, chuỗi xung được phát lại ở đầu ra khối CPRG cũng tương tự như chuỗi phía phát. Tại khối tách trễ, chuỗi xung phát lại này sẽ được so sánh với chuỗi xung nhận được để xác định lại các thời gian trễ, ⁄ , sau đó bit dữ liệu sẽ được khơi phục như sau:
⁄ ⁄ (1.22)
Công thức (1.22) chỉ ra rằng, phía giải điều chỉ chỉ cần xác định được hai khoảng cách xung đúng liên tiếp là và để có thể đạt lại được trạng thái đồng bộ và khôi phục đúng dữ liệu. Giá trị của các thông số và đóng vai trị như khóa bảo mật. Rất khó cho các truy cập trái phép có thể giải mã đúng dữ liệu nếu khơng có thơng tin đầy đủ về sơ đồ điều chế cũng như khóa bảo mật này. Do đó phương pháp CPPM cải thiện được tính bảo mật so với các phương pháp điều chế hỗn loạn không liên kết và cao hơn nhiều so với phương pháp PPM truyền thống.