Đồ Án Kỹ thuật trải phổ CDMA và ứng dụng trong thông tin quân sự

Lời nói đầu
Trong những năm gần đây các tài liệu kỹ thuật đã bắt đầu đề cập nhiều đến thông tin trải phổ. Kỹ thuật này đã được sử dụng trong quân sự hơn một nửa thế kỷ nay trong lĩnh vực thông tin và ra đa với hai mục đích chính là chống nhiễu và bảo mật thông tin. Những mục đích này có thể đạt được nhờ trải phổ tín hiệu. Có hai kỹ thuật trải phổ cơ bản đó là trải phổ chuỗi trực tiếp và trải phổ nhảy tần. Trong thông tin di động người ta thường dùng trải phổ chuỗi trực tiếp bởi đứng về khía cạnh đa truy nhập và công suất phát thì hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp có ưu thế hơn hệ thống trải phổ nhảy tần. Đối với thông tin quân sự thì hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp lại bộc lộ nhiều khuyết điểm như: băng tần trải thấp, đồng bộ khó khăn, đồng thời không có khả năng tránh các băng tần số vô tuyến bị pha đinh hoặc bị nhiễu. Ngày nay công nghệ đã cho phép khả năng nhảy tần đến 100Khop vì vậy hệ thống trải phổ nhảy tần mở ra khả năng ứng dụng trong quân sự rất cao.
Nhiệm vụ của thông tin liên lạc trong quân đội là bảo đảm thông tin thông suốt cho chỉ huy trong mọi tình huống. Trong điều kiện chiến tranh hiện nay, các tổ hợp trinh sát phát triển rất mạnh, các trang bị thông tin của chúng ta dễ dàng bị đối phương chế áp và hủy diệt. Vì vậy cần thiết nghiên cứu, chế tạo và mua sắm các phương tiện thông tin mới là một việc làm hết sức cần thiết. Hiện nay quân đội ta đã được trang bị hệ thống thông tin trải phổ như hệ thống vi ba số dùng kỹ thuật DS như Cylink, , các thiết bị nhảy tần vô tuyến sóng ngắn như CXH200, XK852 Để khai thác, nghiên cứu chế tạo tốt cần nắm bắt được kỹ thuật trải phổ. Đồ án này nhằm mục đích giải quyết vấn đề đó. Phạm vi đồ án này nghiên cứu hai kỹ thuật trải phổ cơ bản: trải phổ chuỗi trực tiếp và trải phổ nhảy tần trên các khía cạnh: cách điều chế trải phổ và đồng bộ hệ thống, xem xét khả năng chống nhiễu và khả ứng dụng vào trong thông tin quân sự. Đó là những khía cạnh cơ bản mới của hệ thống thông tin trải phổ so với các hệ thống thông tin thông thường khác. Đồ án được chia làm ba chương:
Chương 1: Tổng quan về kỹ thuật trải phổ. Chương này giới thiệu sơ lược về kỹ thuật trải phổ, phân loại kỹ thuật trải phổ, nguyên tắc trải phổ và dạng phổ của chúng, các ưu điểm, nhược điểm của các hệ thống trải phổ cơ bản.
Chương 2: Các Hệ thống thông tin trải phổ. Chương này sẽ trình bày các cách điều chế trải phổ tín hiệu, các phương pháp, sơ đồ đồng bộ của hai hệ thống trải phổ cơ bản. Đó là hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp và hệ thống trải phổ nhảy tần.
Chương 3: ứng dụng kỹ thuật trải phổ trong thông tin quân sự. Chương này trình bày xác suất lỗi của hai hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp và trải phổ nhảy tần, mô phỏng chất lượng của hai hệ thống dưới tác động của nhiễu. Từ đó chọn hệ thống trải phổ nhảy tần ứng dụng cho lĩnh vực thông tin quân sự và đưa ra cách cải thiện chất lượng hệ thống trải phổ nhảy tần dưới tác động của nhiễu một phần băng, là một dạng nhiễu nguy hiểm đối với hệ thống trải phổ nhảy tần.
Phụ lục: Các chương trình mô phỏng Monte-Carlo trên Matlab. Phụ lục này sẽ trình bày các gói chương trình mô phỏng Monte - Carlo trên Matlab.
Do thời gian hạn chế, tài liệu ít và các vấn đề còn mới mẻ và bao quát khá rộng nên trong phạm vi đồ án này chắc chắn không thể tránh khỏi thiếu sót. Kính mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy giáo để đồ án được hoàn thiện hơn.

Mục lục

Lời nói đầu 1
Chương I: Tổng quan về kỹ thuật trải phổ 3
1.1 Giới thiệu chung . .3
1.2 Phân loại kỹ thuật trải phổ . 6
1.3 Ưu điểm của kỹ thuật trải phổ . . 10
1.3.1 Giảm nhiễu . 10
1.3.2 Giảm mật độ năng lượng 11
1.3.3 Đa truy nhập theo mã . 13
1.4 So sánh ưu nhược điểm của các hệ thống thông tin trải phổ . . 13
1.4.1 Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp 13
1.4.2 Hệ thống trải phổ nhảy tần . 15
1.4.3 Hệ thống trải phổ nhảy thời gian 16
Chương 2:Các Hệ thống thông tin trải phổ .18
2.1 Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp DS-SS . . .18
2.1.1 Điều chế trải phổ và giải điều chế trải phổ trong hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp 18
2.1.1.1 Trải phổ DS BPSK . 18
2.1.1.2 Trải phổ DS QPSK .21
2.1.2 Đồng bộ trong hệ thống trải phổ chuổi trực tiếp 23
2.1.2.1 Khái quát về đồng bộ mã trải phổ trong hệ thống DS-SS .23
2.1.2.2 Bắt mã PN trong các hệ thống DS-SS 25
2.1.2.3 Bám mã PN trong các hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-SS) .35
2.2 Hệ thống trải phổ nhảy tần (FH-SS) .43
2.2.1 Đồng bộ trong hệ thống trải phổ nhảy tần FH-SS .45
2.2.1.1 Quá trình bắt mã PN trong các hệ thống thông tin trải phổ nhảy tần .46
2.2.1.2 Quá trình bám mã trong hệ thống thông tin trải phổ nhảy tần .51
Chương 3: ứng dụng kỹ thuật trải phổ trong thông tin quân sự 54
3.1 Đặt vấn đề . 54
3.1.1 Hiện trạng các phương tin thông tin trong quân đội hiện nay và khả năng đáp ứng yêu cầu thông tin trong chiến tranh hiện đại 54
3.1.2 Sự cấp thiết ra đời hệ thống thông tin trải phổ . 55
3.2 Khả năng chống nhiễu của hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp 56
3.2.1 Khả năng chống nhiễu hình sin của hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp .56
3.2.2 Xác xuất lỗi của hệ thống khi bị tác động của nhiễu băng hẹp .57
3.2.3 Mô phỏng hệ thống trải phổ trong việc nén nhiễu hình sin 58
3.2.4 Khả năng giấu tín hiệu của hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp .60
3.3 Khả năng chống nhiễu của hệ thống trải phổ nhảy tần .62
3.3.1 Xác suất lỗi của hệ thống trải phổ FH dưới tác động của nhiễu một phần băng .62
3.3.2 Mô phỏng chất lượng của hệ thống trải phổ FH dưới tác động của nhiễu một phần băng . 64
3.3.3 Phân tập trong hệ thống trải phổ FH để giảm tác động của nhiễu một phần băng .66
Kết luận 70