ở phần trớc chúng ta đã đợc giới thiệu về nguyên lý của các hệ thống DS/SS. Dạng hệ thống trảI phổ thứ hai là hệ thống trảI phổ nhảy tần FH/SS (Frequency Hopping/Spread spectrum). í niệm của hệ thống FH/SS là nhảy hay chuyển đổi tần số sóng mang ở một tập hợp các tần số theo mẫu đợc xác định bởi chuỗi giả tạp âm PN. Lu ý rằng ở đây chuỗi PN không phảI là chuỗi ±1, không giống nh chuỗi PN ở các hệ thống DS/SS; nó chỉ có nhiệm vụ xác định mẫu nhảy tần. Tốc độ nhảy tần có thể nhanh hay chậm hơn tốc độ số liệu. Trờng hợp thứ nhất đợc gọi là nhảy tần nhanh còn trờng hợp thứ hai đợc gọi là nhảy tầp chậm. Dới đây ta sẽ xét các hệ thống này.
Ta ký hiệu Th cho thời gian của một đoạn nhảy và T cho thời gian của một bit số liệu nh ở các bàI trớc. ĐIều chế FSK thờng đợc sử dụng cho các hệ thống FH/SS. Do việc thay đổi nhanh tần số mang nên giảI đIều chế nhất quán không phù hợp và vì thế giảI đIều chế không nhất quán thờng đợc sử dụng. Các hệ thống sẽ đ- ợc trình bày với giả thiết sử dụng dảI đIều chế không nhất quán.
(tiếp)
Hệ thống trải phổ trực tiếp sử dụng bộ điều chế pha QPSK kết hợp mà chúng ta đã tìm hiểu ở phần trên có một hạn chế là tốc độ của mã trải phổ chỉ đạt cực đại là 100 Mchip/s do đó giới hạn độ rộng băng tần trải phổ chỉ tới vài trăm Mhz.
Tiếp theo trong phần này, ta sẽ xem xét một loại hệ thống trải phổ có độ rộng băng tần lớn hơn nhiều so với trải phổ trực tiếp. Đó là hệ thống trải phổ nhảy tần ( Frequency Hopping - FH ) với kỹ thuật điều chế khoá dịch tần M trạng thái. Khác với trải phổ trực tiếp ở trải phổ nhảy tần mã trải phổ không trực tiếp điều chế tín hiệu sóng mang mà đợc dùng để điều khiển bộ tổng hợp tần số. Bộ tổng hợp tần số có k chip mã do đó có thể nhảy đến 2k tần số khác. Một đoạn k chip của mã giả ngẫu nhiên sẽ điều khiển bộ tổng hợp tần số nhảy đến tần số tơng ứng k chip đó. Trên một bớc nhảy tần thì phổ sóng mang không thay đổi mà chỉ nhảy đến hoạt động ở một tần số mới.
Với kỹ thuật công nghệ ngày nay, độ rộng băng tần tín hiệu trải phổ có thể đạt tới vài Ghz. Tuy nhiên ở tần số cao nh vậy thì bộ tổng hợp tần số không thể giữ đợc sự kết hợp về pha khi nhảy tần và vì vậy kỹ thuật điều chế kết hợp chỉ có ý nghĩa trong từng khoảng nhảy tần.
Hình 3.9 Sơ đồ khối hệ thống trải phổ nhảy tần 3.2.2 Các hệ thống FH/SS nhanh
ở một hệ thống FH/SS nhanh ít nhất phảI có một lần nhảy ở một bit số liệu, nghĩa là T/Th≥1. Trong khoảng thời gian Th giây của mỗi lần nhảy tần, một trong số J tần số {f0, f0+∆f, , f… 0+(J-1)∆f }đợc phát. Biểu đồ tần số cho hệ thống FH với nhảy Ngời hớng dẫn: PGS.TS Hồ Anh Tuý Sinh viên: Nguyễn Bá Long 37 Dữ liệu
d(t)
xung nhịp nhiễu
Bên phát Kênh truyền Bên thu
d(t) k Bộ điều chế MFSK Σ Giải điều chế MFSK Điều chế nhảy tần Tạo mã PN 1 Điều chế nhảy tần Tạo mã PN k 1 xung nhịp
tần FSK đợc cho ở hình 4.1. Trục đứng thể hiện tần số còn trục ngang thể hiện thiện thời gian. Tần số đợc phát ở từng đoạn nhẩy đợc thể hiện bằng hình hộp tô đậm khi số liệu là bit 1 hoặc hình hộp gạch chéo khi số hiệu là 0. Khi dịch chuyển theo phơng ngang của biểu đồ ta thấy rằng cứ Th giây tần số phát lại thay đổi. Lu ya rằng ∆f là là khoảng cách giữa các tàn số lân cận. ở hình này tốc độ nhảy tần bằng ba lần tốc độ dữ liệu, nghã là T=3Th. Mặc dù rằng tín hiệu phát ở mỗi bớc nhảy là f0+i∆f, do độ rộng có hạn (Th giây), phổ của nó chiếm độ rộng vào khoảng 2/ThHz.
Khoảng cách ∆f thờng đợc chọn bằng 1/Th. Lý do chọn lựa nh vậy là vì các tín hiệu cos(2πf0t+θ0), cos[2π(f0+∆f)t+θ1], , cos{[f… 0+(J-1)∆f]t+θJ-1} trực giao ở khoảng nhảy, nghĩa là:
k i dt t f k f t f i f h T k i + ∆ + = ≠ + ∆ + ∫ 0 0 0 ) ]cos[2 ( ) ] 0, ( 2 cos[ π θ π θ
trong đó: ∆f=1/Th. Chứng minh đợc nh ở phần phụ lục. ở các hệ thống không nhất quán, sự sử dụng các hàm trực giao cho hiệu quả tốt hơn( ở ý nghĩa xá suát lỗi bit) là tập hợp khong trực giao.