Lý thuyết gây nhiễu bằng trải phổ

CHƯƠNG II: NHIỄU VÔ TUYẾN ĐIỆN

2.6 Lý thuyết gây nhiễu bằng trải phổ

Như đã nêu ở trên, có nhiều dạng sóng khác nhau có thể được sử dụng để gây nhiễu các hệ thống thông tin liên lạc. Các dạng sóng gây nhiễu chính cho thông tin liên lạc phổ trải rộng là nhiễu tạp âm băng thông rộng, nhiễu tạp âm dải cục bộ, nhiễu đa âm, nhiễu xung, nhiễu lặp lại.

2.6.1 Nhiễu tạp âm băng thông rộng

Nếu muốn gây nhiễu toàn bộ phổ trải rộng của băng thông, Wss, với năng lượng cốđịnhcủa nó, việc gây nhiễuđược hướng theogây nhiễubăng rộng, vàmật độphổ công suấtnhiễu là:

J0 = J

Wss ( 2.31) J là công suất nhiễu cố định thu được

Trong chương II đã chỉ ra xác suất lỗi bitPb đối với một hệ thốnggiải điều chếBPSKkết hợp là:

Pb = Q 2Eb

(2.32)

(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.cai.tien.thiet.bi.gay.nhieu.lien.lac.qua.dien.thoai.di.dong(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.cai.tien.thiet.bi.gay.nhieu.lien.lac.qua.dien.thoai.di.dong(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.cai.tien.thiet.bi.gay.nhieu.lien.lac.qua.dien.thoai.di.dong(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.cai.tien.thiet.bi.gay.nhieu.lien.lac.qua.dien.thoai.di.dong

Mật độ phổ công suất nhiễu N0 đặc trưng cho tạp âm nhiệt ở cuối đầu vào máy thu. Việc sử dụng nhiễu đã làm tăng mật độ phổ công suất nhiễu từ đến (N0 + J0). Vì vậy, xácsuấtlỗi bittrungbìnhđối với một hệ thốngBPSKkết hợp khi sử dụngnhiễubăng thông rộnglà:

Pb= Q 2Eb N0+J0

= Q 2Eb/N0 1+J0/N0

(2.33)

Sử dụng phương trình 2.19 chúng ta có thể viết được phương trình 2.34 như sau:

Pb =Q 2Eb/N0

1+(Eb+N0)(J/S)/(Wss+R) = Q 2Eb/N0

1+(Eb+N0)(J/S)/Gp(2.34) Ở đây, Gp là độ khuếch đại xử lý (Wss/R). Với tỷ lệ nhất định cường độ nhiễu và cường độ tin hiệu sẽ gây ra xác suất lỗi. Cách duy nhất làm giảm xác suất lỗi này là tăng tốc độ xử lý.

2.6.2 Nhiễu tạp âm dải cục bộ

Nếu mục tiêu gây nhiễu là chế áp một dải tần số trong toàn bộ băng thông trải phổ, Wss, với cường độ không đổi, thì nhiễu đó được gọi là nhiễu cục bộ.

Một nguồn nhiễu thường có thể tăng hệ số suy giảm đối với một hệ thống nhảy tần bằng cách sử dụng nhiễu cục bộ. Giả thiết rằng, dạng điều chế nhảy tần được phát hiện là FSK nhị phân không kết hợp và khi đó xác suất lỗi bít là:

Pb = 1 2 e

-Eb

2N0 (2.35)

Chúng ta xác định được tham số ρ với 0< ρ <1, tương ứng với phần băng thông bị nhiễu. Máy gây nhiễu có thể thay đổi dải thông bị gây nhiễu với cùng cường độ nhiễu trong toàn dải, như vậy băng thông bị gây nhiễu là W=Wssρ, như vậy mật độ phổ công suất nhiễu có thể được tập trung tới mức J0/ρ, do đó duy trì một cường độ nhiễu ở máy thu là J=J0Wss

Trong trường hợp gây nhiễu cục bộ, xác suất truyền các ký tự không bị ảnh hưởng bởi nhiễu là 1-ρ, và bị gây nhiễu với công suất máy phát nhiễu có mật độ phổ J0/ρ là ρ. Vì vậy xác suất lỗi bit trung bình có thể tính theo công thức:

Pb = 1-ρ 2 e

-Eb

2N0+ρ 2 e

-Eb

2(N0+J0/ρ) (2.36) Khi đó, trong môi trường nhiễu, thường là J0 >> N0, chúng ta có thể đơn giản hóa phương trình 2.37

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

Pb = ρ 2 e

-ρEb

2J0 (2.37)

Một máy phát nhiễu thông minh, với cường độ cố định, có thể gây ra suy giảm đáng kể với nhiễu cục bộ hơn nhiễu dải rộng.

2.6.3 Nhiễu đa âm

Trong trường hợp gây nhiễu đa âm, máy gây nhiễuphân chiatổng sốnăng lượng nhậnđượccủa nóJ,thành từng phần khác biệt, nănglượngbằng nhau, các âm CW pha ngẫu nhiên. Nhiễu được phân phối trên toàn bộ băng thông trải phổ, Wss. Việc phân tích những ảnh hưởng của nhiễu tone phức tạp hơn so với nhiễu tạp âm của các hệ thốngDS. Vì vậy, hiệu quả của việc nén tone thường xấp xỉ bằng tạp âm Gaussian. Đối với việc hoạt động của một hệ thống FH / FSK không kết hợp trong khi dùng nhiễu tone dải cục bộ, hiệu suất thường được tính toán giống nhiễu tạp âm cục bộ. Tuy nhiên, nhiềuCW đa âm có thể hiệu quả hơn nhiễu tạp âmdải cục bộ đối với các tín hiệu FH/MFSK vìCW tone là cách hiệu quả nhất cho việc gây nhiễu để gây ảnh hưởng năng lượng đầu vào các thiết bị dò tìm không kết hợp.

2.6.4 Nhiễu xung

Xem xét một hệ thống thông tin liên lạc trải phổ DS/BPSK khi sử dụng nhiễu tạp âm xung. Máy gây nhiễu tạp âm xung truyền các xung nhiễu tạp trắng Gaussian có công suất nhận được ứng với các khoảng thời gian trung bình là J, mặc dù năng lượng thực tế trong thời gian xung gây nhiễu là lớn hơn. Giả sử rằng máy gây nhiễu có thể chọn các tần số trung tâm và băng thông của nhiễu giống như tần số trung tâm và băng thông của máy thu. Giả sử, nguồn nhiễu có thể thay đổi chu kì ứng với tăng công suất nhiễu, nếu gây nhiễu trong một khoảng thời gian 0 <ρ< 1 thìmật độ phổ công suất nhiễu được tăng lên đến mức J0 /ρ, do đó duy trì công suất trong các khoảng thời gian trung bình là J. Xác suất lỗi bit Pbđối với một hệ thống giải điều chế kết hợp BPSK được đưa ra trong phương trình 2.38 như sau:

Pb = Q 2Eb

(2.38)

N0 là mật độ phổ công suất nhiễu tương ứngvớitạp âm nhiệt tại đầu cuối máy thu. Sự xuất hiện của nguồn nhiễu làm tăngmật độ phổ công suất nhiễu từ N0 lên (N0 + J0 /ρ). Kể từ khi nguồn nhiễu truyền với chu kỳ (ρ), xác suất lỗi bit trung bình:

41 Pb = (1-ρ).Q 2Eb

N0 + ρ.Q. 2Eb

N0+J0/ρ (2.39) Chúng tacó thể giả thiếtrằng trongmộtmôi trườnggây nhiễucó thểbỏ qua N0, do đó, chúng ta có thểviết là:

Pb = ρ.Q. 2Ebρ

J0 (2.40) Các nguồn nhiễu sẽ cố gắng lựa chọn chu kỳ ρ để có Pb là lớn nhất.Tỉ số Eb / Jb giữa gây nhiễu băng thông rộng và gây nhiễu xung trường hợp xấu nhất sẽ sai khác gần 40 dB. Với cùng một công suất nhiễu, máy gây nhiễu có thể gây ra những tác hại đáng kể cho hệ thống DS/BPSK với nhiễu xung so với gây nhiễu công suất liên tục. Hiệu quả của gây nhiễu tạp âm xung đến DS/BPSK là tương tự như hiệu quả của gây nhiễu tạp âmdải cục bộ trênFH/BFSK.

2.6.5 Nhiễu lặp lại

Rõ ràng là việc nhảy tần nhanh dễ dàng che giấu các tín hiệu từ nguồn gây nhiễu. Để đo đạc khả năng chống nhiễu, hay gọi là độ khuếch đại xử lí,Gρ, dựa trên giả thiết rằng nguồn nhiễu là một nguồnnhiễu câm, có nghĩa là nguồn gây nhiễu biết được dải thông của tín hiệu trải phổ, Wss, nhưng không biết chính xácvị trí phổ của tín hiệu tại thời điểm bất kì. Giả thiết rằng tốc độ nhảy tần là đủ nhanh để ngăn cản việc nguồn gây nhiễu bám theo tín hiệu được truyền đi vì vậy nguồn gây nhiễu phải thaycách thức gây nhiễu.

Các thiết bị gây nhiễu thông minh được biết đến là các nguồn gây nhiễu lặp lại, hay các nguồn gây nhiễu theo tần số (FF). Thiết bị gây nhiễu này bám theo một tín hiệu vô tuyến (thường là thông qua chùm cánh sóng bên từ ăng-ten truyền). Chúng có các máy thu dải rộng và khả năng xử lý tín hiệu tốc độ cao cho phép chúng nhanh chóng tập trung năng lượng tín hiệu nhiễu trong vùng phổlân cận của tín hiệu FH / FSK của hệ thống thông tin liên lạc. Bằng cách làm như vậy, các máy gây nhiễu thông minh có thể tăng công suất nhiễu tức thời trong dải thông của thống thông tin liên lạc, nhờ đó thu được lợi ích hơn gây nhiễu băng rộng. Chú ý rằng cách gây nhiễu này chỉ hữu ích chống lại các tín hiệu nhảytần.

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

KẾT LUẬN CHƯƠNG II

Trong chương II luận văn đã trình bày về các loại nhiễu các đặc trưng cơ bản của nhiễu trên cơ sở đó hiểu được bản chất của việc gây nhiễu trong tác chiến điện tử, đồng thời để đối phó với các thiết bị thông tin số thế hệ mới, luận văn cũng tiến hành nghiên cứu lý thuyết gây nhiễu cho BPSK và BFSK, cũng như nhiễu cho các thiết bị thông tin sử dụng kỹ thuật trải phổ đã đáp ứng được yêu cầu của nhiệm vụ an ninh, quốc phòng hiện nay.

43 CHƯƠNG III

Phương pháp hình thành một số dạng nhiễu

Lý thuyết gây nhiễu cho BFSK và BPSK