+ All Categories
Home > Documents > 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

Date post: 05-Jul-2018
Category:
Upload: tinh-dong
View: 220 times
Download: 0 times
Share this document with a friend

of 24

Transcript
  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    1/24

    1

    MỞ  ĐẦU

    1.  Hệ thống định vị sử  dụng vệ tinh và ảnh hƣở ng của nhiễu đa đƣờ ngTrong những năm gần đây, các ứng dụng liên quan đến các hệ  thống định vị sử dụng vệ  tinh

    (GNSS) ngày càng phát triển r ộng rãi. Nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao đó, các hệ  thống

    GNSS đã đượ c hiện đại hóa hoặc triển khai mớ i vớ i việc bổ sung thêm nhiều tính hiệu định vị mớ i.Trong khi tín hiệu định vị của hệ thống GPS thế hệ I sử dụng phương thức điều chế BPSK, các tínhiệu định vị mớ i sử dụng một phương thức điều chế mớ i gọi là điều chế sóng mang dịch nhị phân(BOC). Trong quá trình lan truyền từ vệ tinh tớ i bộ thu định vị, các tín hiệu định vị phải chịu tácđộng nhiều tác nhân gây sai số. Trong số đó, nhiễu đa đườ ng có những đặc tính riêng biệt, khó khắc

     phục triệt để và tr ở  thành nguồn gây sai số chính trong hệ thống GNSS. Các nghiên cứu để tìm racác giải pháp k ỹ thuật xử lý tín hiệu tại bộ thu đối vớ i sai số do truyền dẫn đa đường đượ c thực hiệntheo nhiều hướ ng khác nhau. Về cơ bản, các giải pháp đó có thể được chia thành 3 hướ ng chủ yếu:

    o  Giải pháp thực hiện trướ c bộ thu ứng vớ i miền cao tần của tín hiệu.

    Giải pháp thực hiện tại khối xử lý tín hiệu trong bộ thuo  Giải pháp sau quá trình xử lý tín hiệu –  k ỹ thuật hậu xử lý.Vớ i các tín hiệu định vị mớ i, bên cạnh có thể sử dụng lại các giải pháp đề xuất áp dụng cho tín

    hiệu GPS C/A, các giải pháp chống nhiễu đa đườ ng mới cũng được đề xuất dựa trên đặc tính của phương thức điều chế BOC. Bên cạnh những ưu điểm mà tín hiệu định vị mới có đượ c nhờ   phươngthức điều chế BOC, một nhược điểm của các tín hiệu định mới cũng xuất hiện. Đó là hiện tượ ngđồng bộ nhầm khi hàm tương quan của tín hiệu định vị mớ i có nhiều đỉnh tương quan. Vì vậy, cácgiải pháp loại bỏ hoặc giảm thiểu nguy cơ đồng bộ nhầm đã đượ c nghiên cứu, triển khai và áp dụngcho các bộ thu định vị mớ i. Các giải pháp này đượ c thực hiện theo một số xu hướ ng chủ yếu:

    o   Nghiên cứu thiết k ế thay đổi cấu trúc của khối đồng bộ trong bộ thu định vị để nhận đượ cmột hàm tương quan mớ i thay thế cho hàm tự tương quan của tín hiệu BOC.

    o  Sử dụng các bộ lọc để tách tín hiệu BOC thu đượ c thành hai tín hiệu BPSK, khi đó hàm tự tương quan chỉ có một đỉnh chính.

    2.  Nhữ ng vấn đề còn tồn tạiDo các ứng dụng sử dụng các dịch vụ đượ c cung cấ p bở i các hệ thống định vị sử dụng vệ tinh

    ngày càng phát triển và đòi hỏi về chất lượ ng dịch vụ ngày càng cao nên những yêu cầu k ỹ thuật đặtra cho các hệ  thống định vị sử dụng vệ  tinh cũng không ngừng tăng lên. Các giải pháp giảm ảnhhưở ng của truyền dẫn đa đường cũng liên tục đượ c nghiên cứu, đề xuất và triển khai. Trong số đó,các giải pháp dựa trên cấu trúc đa tương quan như DDC (5 bộ tương quan) và MGD (nhiều hơn ba

     bộ tương quan) đã chứng minh được ưu điểm. Tuy nhiên, hiệu quả của giải pháp DDC này đối vớ icác tín hiệu đa đườ ng có tr ễ ngắn (tr ễ của tín hiệu đa đườ ng so vớ i tín hiệu truyền thẳng nhỏ hơn) vẫn còn r ất hạn chế. Do đó, việc triển khai thực hiện giải pháp đa bộ tương quan để tănghiệu quả giảm đa đường và tăng cườ ng hiệu quả giảm nhiễu đa đườ ng có tr ễ ngắn vẫn luôn là mộtđề tài đượ c nhiều nhóm nghiên cứu quan tâm.

    Trong các giải pháp về tránh đồng bộ nhầm cho tín hiệu BOC cũng tồn tại một số vấn đề. M ộtlà, tuy đạt đượ c việc tránh đồng bộ nhầm vào các đỉnh phụ nhưng làm mất đi các đặc tính nhờ  bề r ộng đỉnh chính hẹ p của tín hiệu BOC. Hai là, các giải pháp được đề xuất chỉ áp dụng tốt vớ i mộtdạng tín hiệu BOC như .  Ba là, giải phá p tránh đồng bộ nhầm cho các dạng điều chế 

    BOC khác vẫn chưa được đề xuất.

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    2/24

    2

    3.  Mục tiêu, đối tƣợ ng, phƣơng pháp và phạm vi nghiên cứ uM ục tiêu ngh iên c ứ u:   Nghiên cứu nâng cao hiệu năng bám mã cho DLL sử dụng cấu trúc đa tương quan như cải

    tiến cấu trúc DDC và tối ưu cấu trúc MGD.

       Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp tránh đồng bộ nhầm khi thực hiện thu tín hiệu định vị 

    dạng điều chế  BOC như tín hiệu   và . Đây đều lànhững dạng điều chế đượ c hệ thống GPS và Galileo sử dụng cho các tín hiệu định vị mớ i.

     Đối tượ ng nghiên c ứ u:  Cấu trúc và các đặc điểm của mạch vòng bám mã (vòng khóa tr ễ  - DLL) trong bộ  thu

    GNSS.

      Tậ p trung vào các tín hiệu định vị  mớ i sử  dụng phương pháp điều chế  BOC như  pha sin hoặc pha cosin.

    Ph ạm vi nghiên c ứ u:   Nghiên cứu các đặc tính của các tín hiệu định vị mớ i sử dụng phương pháp điều chế BOC.

     

     Nghiên cứu các đặc điểm của DLL hoạt động vớ i tín hiệu điều chế BOC khi sóng mang đãđượ c tách thành công.

     Phương pháp nghiên c ứ u    Sử dụng phương pháp mô phỏng để xem xét ảnh hưở ng của nhiễu đa đường đến hiệu năng

    hoạt động của DLL trong bộ thu GNSS. Việc đánh giá sai số do tín hiệu đa đườ ng gây rađượ c thực hiện thông qua tiêu chí đườ ng bao lỗi đa đườ ng và sai số đó (gọi là sai số khoảngcách) đượ c xem xét tại khối bám đồng bộ tín hiệu và áp dụng cho tín hiệu định vị xuất pháttừ mỗi vệ tinh riêng r ẽ (link level ).

    4.  Cấu trúc nội dung của luận án

    Cấu trúc của luận án gồm có 04 chương. Phần giớ i thiệu về bộ thu của hệ thống định vị sử dụngvệ tinh GNSS trình bày ở  Chương 1. Chương 2 đi phân tích chi tiết về mạch vòng DLL trong bộ thuGNSS. Toàn bộ đóng góp khoa học của luận án đượ c trình bày ở  các Chương 3 và Chương 4. Trongđó, hai giải pháp giảm nhiễu đa đườ ng dựa trên cấu trúc bộ đa tương quan áp dụng cho tín hiệu địnhvị sử dụng điều chế  được đề xuất, phân tích và đánh giá ở  Chương 3. Chương 4 đề cậ pđến việc đề xuất một số giải pháp nhằm hạn chế sai lệch đồng bộ  tránh nguy cơ bám nhầm đỉnhtương quan khi thực hiện bám mã tín hiệu định vị dạng điều chế BOC.

    CHƢƠNG 1 

    TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ SỬ  DỤNG VỆ TINH1.1.Hệ thống GNSS

     Nguyên tắc hoạt động của GNSS dựa trên việc đo khoảng cách giữa ngườ i sử dụng và các vệ tinh quỹ đạo tầm trung (MEO) có vị trí đã biết. Trên cơ sở  các khoảng cách từ bộ thu GNSS đến ítnhất ba vệ tinh, bộ thu xác định đượ c vị trí của nó dựa trên nguyên lý tam giác. Hệ thống GNSS phổ 

     biến nhất hiện nay là hệ thống định vị toàn cầu (GPS) của Mỹ. Bên cạnh đó, còn có các hệ thốngkhác cũng đang đượ c triển khai mớ i hoặc tái khởi động lại như GLONASS của Liên bang Nga, hệ thống Bắc đẩu (Beidou) của Trung Quốc và hệ hệ thống Galileo của Liên minh châu Âu.1.2.Bộ thu trong hệ thống GNSS

    Các chức năng của một bộ thu GNSS và cấu trúc bộ thu mềm GNSS đượ c minh họa ở  Hình1.3. Quá trình xử lý tín hiệu trong bộ thu GNSS bắt đầu từ quá trình thu nhận tín hiệu định vị từ vệ tinh của khối đầu cuối cao tần RF đến quá trình tính toán của khối xử lý bản tin dẫn đườ ng. Trong

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    3/24

    3

    hình vẽ, khối đồng bộ  tín hiệu bao gồm: khối bắt đồng bộ  tín hiệu và khối bám đồng bộ tín hiệu(sau đây gọi tắt là khối bắt tín hiệu và khối bám tín hiệu) đóng vai trò rất quan tr ọng và là mục tiêunghiên cứu chính trong luận án.

     Đầu cuốiRF

     Đồng bộtín hiệu

    Giải điềuchế dữ liệu

    Tính

    toán

    PVT

     Anten

     ADC

     Đầu cuốiRF

    Giải điềuchế dữ liệu

    Tính

    toán

    PVT

     Anten

     ADC

    Giải điềuchế dữ liệu

    Tính

    toán

    PVT

     Anten

     ADC

    Sốliệuđịnh

    vị

    Sốliệuđịnhvị

    Sốliệuđịnhvị

     Đồng bộtín hiệu

     Đồng bộ tínhiệu

    Phần cứng

    Phần mềm

    Bộ thucứng

    Bộ thumềm SDR

    Bộ thu mềmlý tưởng

     Hình 1.3.  Kiế n trúc t ổ ng quát của bộ thu cứ ng, bộ thu mề m SDR và bộ thu mềm lý tưở ng

    1.3.Tín hiệu định vị vệ tinh1.2.1.  Điều ch ế  sóng mang d ị ch nh ị  phân (BOC)1.2.1.1.Khái niệm điề u chế  BOC

    Tín hiệu BOC ở  dạng băng gốc đượ c tạo ra bằng cách nhân một mã giả ngẫu nhiên dạng NRZvớ i sóng mang con có dạng sóng vuông đã được đồng bộ vớ i mã giả ngẫu nhiên. Tùy thuộc vào pha

     ban đầu của sóng mang con mà tín hiệu BOC nhận đượ c là BOC pha sin (nếu pha ban đầu của sóngmang con là 0) và BOC pha cosin (nếu pha ban đầu của sóng mang con là ). Một tín hiệu dạngBOC đượ c ký hiệu là  trong đó  là tỉ số giữa tần số sóng mang con   và tần số thamchiếu  ;  là tỉ số giữa tốc độ chip mã giả ngẫu nhiên   và tần số tham chiếu. Một

    tham số quan tr ọng được định nghĩa cho các tín hiệu BOC đó là bậc điều chế  vớ i .1.2.1.2.Các đặc điể m của phương thức điề u chế  BOC

    a. 

    Hàm m ật độ ph ổ  công su ấ t (PSD)Hình 1.6 minh họa hàm PSD chuẩn hóa của các tín hiệu  và tín hiệu

    BPSK. Có thể nhận thấy, do tác động của sóng mang con, thành phần năng lượ ng chính của các tínhiệu điều chế BOC đã bị chia thành hai phần đối xứng qua tần số trung tâm và dịch chuyển ra khỏitần số trung tâm. Điều này giúp cho các tín hiệu điều chế BOC và tín hiệu BPSK có thể cùng đồngthờ i tồn tại trên một tần số sóng mang.

    Hình 1.6.  PSD của tín hiệu BPSK,  và  

    Hình 1.7.  Hàm ACF của một số  tín hiệu định vị khi bộ l ọc RF có băng thông vô hạn

    b. 

    Hàm t ự  tương quan (ACF) của tín hi ệu BOCHàm ACF của tín hiệu BOC, đượ c minh họa ở  Hình 1.7, có dạng tuyến tính từng đoạn, xung

    răng cưa và có nhiều đỉnh tương quan phụ  bên cạnh đỉnh tương quan chính. Hàm ACF này bị thay

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    4/24

    4

    đổi khi băng thông của bộ lọc RF thay đổi. Do ảnh hưởng băng thông bộ lọc này, đỉnh chính củahàm ACF bị uốn và bị suy hao. Băng thông bộ lọc càng nhỏ thì đỉnh chính hàm ACF càng bị suyhao nhiều và bị uốn càng nhiều. Ảnh hưở ng của băng thông bộ  lọc đến đỉnh chính hàm ACF tácđộng r ất nhiều đến hiệu năng hoạt động của các cấu trúc ở  bên trong bộ thu GNSS.

    1.4.Các nguồn gây lỗi trong hệ thống GNSS1.3.1.  Sai s ố  do v ệ tinh GNSS1.3.2.  Sai s ố  tr ong quá trình truy ền sóng tín hi ệu1.3.2.1.Sai số  do t ầng điện ly

    Để khắc phục sai số do tầng điện ly, các bộ thu GNSS mới thườ ng k ết hợ  p hai tín hiệu định vị tại hai tần số sóng mang là L1 và L2 để khử sai số này. Các bộ thu GNSS đơn tần phổ biến có thể sử dụng các mô hình sửa lỗi tầng điện ly để loại bỏ sai số tầng điện ly như mô hình Klobuchar.1.3.2.2.Sai số  do t ầng đối lưu 

    Mô hình hóa các thành phần khô cũng như ẩm của tầng đối lưu để tính toán sai số trong quátrình truyền tín hiệu định vị qua tầng đối lưu đã đượ c phát triển và gọi là mô hình UNB3.1.3.3.

     

    Sai s ố  do b ộ thu GNSS1.3.4.  Sai s ố  do đa đườ ng

     Ngoài các nguồn gây sai số ở  trên, đa đườ ng là một trong những sai số chủ yếu trong hệ thốngGNSS. Hiện tượng đa đườ ng hoàn toàn mang tính cá thể, vớ i các bộ thu GNSS khác nhau, ở  các vị trí khác nhau không xa, sự tác động của hiện tượng đa đườ ng là khác nhau. Giải pháp thông dụngnhất hiện nay là tìm kiếm các k ỹ thuật nhằm giảm thiểu tác động của hiện tượng đa đường đến bộ thu GNSS.

    CHƢƠNG 2 

    ĐỒNG BỘ MÃ TRONG BỘ THU GNSS2.1.  Cấu trúc của DLL2.1.1.  C ấ u trúc t ổ ng quát c ủa DLL

    Cấu trúc tổng quát của khối bám tín hiệu đượ c minh họa ở  Hình 2.1. Nhiệm vụ của khối bámtín hiệu bao gồm: bám sóng mang và bám mã PRN. Trong các bộ thu GNSS, mạch vòng bám sóngmang là mạch vòng khóa pha (PLL) còn mạch vòng bám mã PRN là mạch vòng khóa tr ễ (DLL). Donhiều lý do khác nhau nên hiệu năng hoạt động của DLL ảnh hưở ng nghiêm tr ọng đến bộ  thuGNSS.

    Hình 2.1. Sơ đồ của khố i bám tín hiệu trong bộ thu GNSS

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    5/24

    5

    2.1.2.  B ộ so pha mã trong DLLTrong cấu trúc DLL, bộ so pha mã quyết định đến chất lượ ng của DLL. Do đó, việc lựa chọn

    cấu trúc của bộ so pha mã là r ất quan tr ọng vì việc này ảnh hưởng đến việc ước lượng ban đầu về sai số của quá trình bám mã. Khi triển khai trong các bộ  thu GNSS thương mại, để tránh sự phụ thuộc vào việc tách sóng mang, hai dạng thức không k ết hợ  p thông dụng của bộ so pha mã đượ c sử 

    dụng:

    2 2( )

    2 2 2 EM LP 

     P  D R R

       

      (2.3)

    ( )2 2 2

     DP 

     P  D R R R

       

      (2.4)

    2.1.2.1.  Đặc điể m của bộ so phaHai tham số quan tr ọng để đánh giá đặc tính hoạt động của bộ so pha bao gồm: Mi ền ổn đị nh : miền ổn định là miền xung quanh điểm lệch 0 của bộ so pha sao cho trong

    miền đó khi sai số đầu vào bộ so pha không đổi dấu thì đáp ứng của bộ so pha cũng không đổi dấu Mi ền tuy ế n tính : miền tuyến tính là miền xung quanh điểm lệch 0 sao cho đáp ứng của bộ 

    so pha tỉ lệ thuận vớ i sai số về pha ở  đầu vào.Các miền ổn định và miền tuyến tính của các bộ so pha phụ thuộc không chỉ vào khoảng lệch

    sớ m –  muộn mà còn phụ thuộc vào dạng thức của bộ so pha đượ c sử dụng cũng như dạng tín hiệuđịnh vị đượ c xử lý. Nhằm loại bỏ những ảnh hưở ng không mong muốn đến hiệu năng hoạt độngcủa bộ so pha để thực hiện các đề xuất trong luận án, khoảng lệch sớ m –  muộn và băng thông bộ lọcRF cần phải đượ c lựa chọn hợp lý để đảm bảo các đầu ra của bộ tương quan sớ m, muộn nằm trêncác đoạn tuyến tính của hai bên sườ n búp chính hàm ACF.2.2.  Những tác động gây sai số trong DLL

    Trong quá trình bám đồng bộ tín hiệu định vị, các mạch vòng bám mã DLL chịu tác động củamột số nguồn gây sai số chủ yếu như: tạ p âm nhiệt, tín hiệu đa đường và độ sai động của tín hiệu.2.2.1.  Điều ki ện biên dướ i Cramer  –  Rao c ủa độ chính xác bám mã

    Điều kiện biên dướ i Cramer –  Rao (CRLB) xác định sai lệch nhỏ nhất, trong điều kiện chịu ảnhhưở ng của tạ p âm nhiệt, của một bộ ước lượ ng theo hợ  p lý cực đại (ML) để ước lượ ng thời gian đếncủa một tín hiệu:

    2

    2 2

    0

    2

     L

     LB

     RM S 

     B

     N 

     

     

      (2.16)

    Điều kiện biên Cramer –  Rao phụ thuộc vào dạng điều chế của tín hiệu định vị.2.2.2.  Sai s ố  T ạp âm nhi ệt

    Đây là một trong những nguồn gây sai số chủ yếu trong các mạch vòng DLL, phương sai củalỗi bám mã gây ra bở i tạ p âm AWGN được xác định bở i:

    2

    2 (1 0.5 ) (0) X 

     L L I N 

     X 

     X 

     B B T G

     K  

      (2.19)

    2.2.3.  Sai s ố  do tín hi ệu đa đườ ng  Khái niệm về  truyề n d ẫ n đa đườ ngĐa đườ ng là hiện tượ ng truyền sóng mà tín hiệu tớ i bộ thu bao gồm nhiều tia sóng thành phần

    khác nhau. Bên cạnh thành phần tia truyền thẳng (LOS), các tia sóng khác cũng có thể  tới đượ canten của bộ thu như tia khúc xạ, tia phản xạ, tia nhiễu xạ,…

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    6/24

    6

      Mô hình kênh đa đườ ngTín hiệu định vị trướ c khi đến bộ thu GNSS bị phản xạ, khúc xạ, tán xạ. Điều này dẫn đến bên

    cạnh thành phần LOS, các thành phần đa đườ ng khác của tín hiệu định vị với độ tr ễ, pha sóng mangvà tần số sóng mang khác nhau cùng tớ i anten của bộ thu GNSS.

    Sự tham gia của thành phần đa đường trong hàm tương quan tổng hợ  p làm cho hình dạng của

    hàm tương quan tổng hợ  p này khác với hàm tương quan của riêng thành phần LOS và tín hiệu táitạo ở  bộ thu. Điều đó đồng nghĩa vớ i việc tín hiệu đa đường đã làm biến dạng hàm tương quan mà

     bộ thu GNSS quan tâm.

    Hình 2.10.  Hàm ACF của tín hiệu  khi có sự  tham gia của tia đa đường đồng pha (Trái) vàngượ c pha (Phải)

    Hình dạng của hàm tương quan tổng hợp này đượ c minh họa ở  Hình 2.10. Qua hình vẽ có thể nhận thấy, hàm tương quan giữa tín hiệu thu đượ c và tín hiệu tái tạo ở  bộ thu GNSS đã bị biến dạngkhi so sánh vớ i hàm tương quan của thành phần tín hiệu LOS và tín hiệu tái tạo ở  bộ thu GNSS. Sự 

     biến dạng của hàm tương quan tổng hợ  p này gây ra những sai lệch có thể xảy ra trong quá trìnhđồng bộ khi bộ thu cố gắng khóa vào đỉnh của hàm tương quan. 2.2.4.  Hi ện tượ ng nh ầm l ẫ n trong bám mã tín hi ệu điều ch ế  BOC

    Đối vớ i các tín hiệu điều chế BOC, do sự ảnh hưở ng của các symbol  điều chế sóng vuông, bêncạnh đỉnh chính, hàm tự  tương quan của các tín hiệu điều chế BOC có thêm nhiều đỉnh phụ. Số lượng đỉnh phụ phụ thuộc vào bậc điều chế. Do đó, trong quá trình bắt đồng bộ tín hiệu, hiện tượ ngđồng bộ nhầm xảy ra. Khi xảy ra đồng bộ nhầm, giữa mã PRN trong tín hiệu thu và mã PRN tái tạoở  bộ thu tồn tại sai lệch dẫn đến sai số trong quá trình bám mã.

    CHƢƠNG 3 CẤU TRÚC ĐA TƢƠNG QUAN VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU NĂNG 

    BÁM MÃ

    3.1  Các giải pháp giảm nhiễu đa đƣờng và tiêu chí đánh giá 3.1.1.  Các gi ải pháp gi ảm nhi ễu đa đườ ng

    Hiện nay, các giải pháp về giảm ảnh hưởng đa đườ ng cho các bộ  thu GNSS đượ c thực hiệntheo ba xu hướ ng khác nhau. Các giải pháp đượ c thực hiện ở  khối đồng bộ  tín hiệu có nhiều ưuđiểm hơn so vớ i hai xu hướ ng còn lại như: tính linh động cao, hiệu quả cao. Đặc biệt, các giải phápnày dễ dàng áp dụng đượ c trong các bộ thu mềm SDR, một xu hướ ng thiết k ế bộ thu GNSS phổ 

     biến hiện nay trên thế giớ i và có chi phí r ẻ hơn so với xu hướ ng thiết k ế bộ thu cứng truyền thống3.1.2.  Các tiêu chí đánh giá tác động c ủa nhi ễu đa đườ ng

      Phương pháp đườ ng bao l ỗi đa đườ ng MEEPhương pháp MEE xem xét trườ ng hợ  p bộ thu GNSS được đặt trong môi trườ ng chỉ có 1 thành

     phần tín hiệu đa đườ ng bên cạnh thành phần tín hiệu LOS. Trong đó, biên độ tương đối của thành

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    7/24

    7

     phần đa đườ ng so vớ i thành phần LOS duy trì không đổi trong suốt quá trình đánh giá tác động củahiện tượng đa đườ ng. Việc tính toán đườ ng bao lỗi trung bình tương đương vớ i việc tìm ra điểm cắt0 của đáp ứng bộ so pha vì đây là điểm khóa ổn định của mạch vòng DLL.

      Phương pháp đườ ng bao l ỗ i trung bình RAEĐể đánh giá thực tế hơn, phương pháp giá trị trung bình của MEE (RAE) đượ c sử dụng để thay

    thế cho MEE. Trong phương pháp RAE, chỉ những giá tr ị tuyệt đối của đườ ng bao mới đượ c xemxét và tổng tích lũy của chúng đượ c sử dụng để tính lỗi trung bình.3.2  Cấu trúc bộ tƣơng quan kép (DDC) 

    Trong giải pháp DDC, thay vì chỉ sử dụng 03 bộ tương quan như tr ong NC , DLL sử dụng 05 bộ tương quan (hai bộ tương quan Sớ m ; hai bộ tương quan Muộn  và một bộ tươngquan Đúng . Các bộ tương quan này cách đều nhau về mặt độ tr ễ. Trong trườ ng hợ  p tách sóngk ết hợ  p (coherent ), đáp ứng bộ  so pha trong DLL của khối bám tín hiệu là sự k ết hợ  p tuyến tínhgiữa các đầu ra tương quan theo công thức:

    DD 1 1 2 2

    1( ) ( ) ( ) ( ) ( )

    2C  D E L E L     (3.5)

    Hình 3.5. C ấ u trúc DLL d ạng DDC hoạt động vớ i tín hiệu .

    Với cách điều chỉnh cấu trúc của khối bám mã như vậy, giải pháp DDC có hiệu năng giảmnhiễu đa đườ ng tốt hơ n khá nhiều so vớ i giải pháp NC, đặc biệt vớ i những tr ễ  đa đườ ng trongkhoảng từ trung bình đến dài (tín hiệu đa đườ ng có tr ễ tương đối so vớ i tín hiệu LOS từ  đến). Tuy nhiên, vớ i những tr ễ đa đườ ng gần (độ lệch giữa thành phần đa đườ ng và thành phầnLOS nhỏ hơn , giải pháp DDC vẫn không có sự vượ t tr ội so vớ i giải pháp NC.

    Vì vậy, để có thể cải thiện đượ c hiệu năng giảm ảnh hưởng đa đườ ng của giải pháp DDC, sai số của giải pháp DDC do ảnh hưở ng của đa đường được đánh giá. Trên cơ sở  xác định đượ c sai số đó,ta tiến hành bù lại phần sai lệch đó để khắc phục sai lệch do đa đườ ng gây ra. Khi có sự tham giacủa thành phần đa đường, đỉnh tương quan  này bị lệch ra khỏi điểm lệch 0. Tùy thuộc vào phacủa thành phần đa đường, đỉnh tương quan  này có thể bị lệch sang phải hoặc sang trái điểm lệch0. Điều này tương đương với điểm khóa của bộ so pha DLL bị dịch sang bên phải hoặc sang bêntrái của điểm lệch 0.3.3  Điều chỉnh đáp ứ ng bộ so pha của cấu trúc DDC3.2.1.  Tín hi ệu đa đường đồng pha

    Trườ ng hợ  p tín hiệu đa đường đồng pha vớ i tín hiệu, các hàm tương quan của tín hiệu tạo ra ở   bộ thu vớ i các tín hiệu LOS (LOS ACF), tín hiệu đa đườ ng (MP) (MP ACF) và tín hiệu tổng đượ cminh họa ở  Hình 3.10. 

    Gọi  là lỗi đầu ra của bộ so pha do ảnh hưở ng của đa đườ ng (lỗi này tương ứng với độ lệchcủa đầu ra bộ tương quan đúng  khỏi điểm lệch 0 (điểm tương quan đúng);  là giá tr ị  biên độ cực

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    8/24

    8

    đại của hàm tương quan tín hiệu LOS;  là giá tr ị  biên độ cực đại của hàm tương quan tín hiệu đađườ ng MP;  là tr ễ của thành phần đa đườ ng so vớ i thành phần tín hiệu LOS và  là khoảng lệchsớ m –  muộn.

    Thực hiện mô hình hóa các đoạn của các hàm tương quan này. Từ đó thực hiện các tính toán, biến đổi toán học để cuối cùng xác định đượ c lỗi đầu ra bộ so pha do tác động của nhiễu đa đườ ng:

    1 2 1

    1 2 )

    ( ) ( )

    2(

     E E P E 

     L L   

      (3.15)

    Hình 3.10.  Dạng hình học của các hàm tươngquan khi thành phần đa đường đồng pha

    Hình 3.11.  Dạng hình học của các hàm tươngquan khi thành phần đa đườ ng đồng pha

     Như vậy, sai lệch ở  đầu ra bộ so pha do tác động của thành phần đa đường được xác định thôngqua (3.15). Giá tr ị cực đại của sai lệch này đượ c sử dụng để thay đổi đáp ứng đầu ra của bộ so pha.Khi đó, đáp ứng đầu ra của bộ so pha trong giải pháp DDC được thay đổi và có dạng mớ i:

    2 2 1 2 1max1 1 1mod1

    1 2 )

    ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

    2 2( DD C  E L E E P E 

     D D E L L L

     

      (3.16)

    3.2.2.  Tín hi ệu đa đường ngượ c phaĐối với trườ ng hợ  p tín hiệu đa đườ ng ngượ c pha vớ i tín hiệu LOS, các hàm tương quan lúc này

    đượ c minh họa ở  Hình 3.11. Cũng thực hiện các giai đoạn mô hình hóa các đoạn của các hàm tươngquan để xây dựng công thức xác định giá tr ị các đầu ra tương quan. Tuy nhiên, khác với trườ ng hợ  ptín hiệu MP đồng pha, một bộ  tương quan muộn mới đượ c bổ  sung vào cấu trúc DLL. Bộ  tươngquan muộn này là , có khoảng lệch so vớ i bộ tương quan  là .

    Cuối cùng sai lệch ở  đầu ra bộ so pha đượ c biểu diễn bở i:

    12 1 12

    12 1

    ( ) ( )

    4( )

     L L P L

     L L  

      (3.23)Vì vậy, với trườ ng hợ  p tín hiệu MP ngượ c pha so vớ i tín hiệu LOS, hàm đầu ra của bộ so pha

    được thay đổi thành:

    2 2 12 1 12max 2 1 1mod 2

    12 1

    ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

    2 4( ) DD C  E L L L P L

     D D E L L L

       

      (3.24)

    3.2.3.  Cơ chế   xác đị nh pha c ủa tín hi ệu đa đườ ngXem xét lại công thức, khi tín hiệu đa đườ ng có tr ễ nhỏ hơn , vế trái của công thức này

    luôn có giá tr ị dương khi tín hiệu đa đường đồng pha. Cũng từ nhận xét đối vớ i tín hiệu đa đườ ngngượ c pha, vế trái của luôn có giá tr ị bằng 0 do tín hiệu đa đường ngượ c pha không làm sai khác

    giữa hai hiệu  và  nên đây là một tham số quyết định pha của tín hiệu đa đườ ng: 1 1 2 1 D E E P E    (3.25)

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    9/24

    9

    Bên cạnh đó, khi xét biên độ của bộ tương quan sớ m  và bộ tương quan muộn  ta cũng cóđượ c nhận xét: khi tín hiệu đa đường đồng pha, biên độ của  nhỏ hơn  và ngượ c lại, khi tín hiệuđa đường ngược pha, biên độ của  lớn hơn . Đây chính là cơ sở  để xác định tham số quyết định

     pha của tín hiệu đa đườ ng theo công thức:

    2 2 2 D E L   (3.26)

    3.2.4.  K ế t qu ả mô ph ỏng và đánh giá hi ệu năng giảm đa đườ ngCác mô phỏng đượ c tiến hành nhằm tìm ra đườ ng bao lỗi đa đườ ng MEE. Khi sử dụng tiêu chí

    đánh giá MEE, mô hình kênh truyền tĩnh bao gồm hai tín hiệu: một tín hiệu LOS và một tín hiệuMP. Tín hiệu MP có biên độ bằng ½ tín hiệu MP, có pha đồng pha hoặc ngượ c pha so vớ i tín hiệuLOS. Cuối cùng, độ tr ễ của tín hiệu MP thay đổi từ  đến . Các k ết quả về MEE của cấutrúc cải tiến này và cấu trúc DDC đượ c minh họa ở  Hình 3.12 vớ i các giá tr ị khác nhau của .

    Hình 3.12.  Đồ thị MEE cho tín hiệu  vớ i cấu trúc EML DDC và EML DDC điề u chỉ nh vớ i

     1=0.2chip (trái) và  1=0.3chip (phải)

    So vớ i cấu trúc DDC, giải pháp cải tiến này cải thiện hiệu năng giảm đa đườ ng khi gặ p các tínhiệu đa đườ ng có tr ễ ngắn. Trong khi đó, với các đa đườ ng có tr ễ trung bình và dài, hiệu năng giảmđa đường không đượ c cải thiện. Như đã nêu ban đầu, mục đích chính của cấu trúc điều chỉnh này đólà tăng hiệu năng giảm đa đườ ng cho cấu trúc DDC khi gặ p tín hiệu đa đườ ng có tr ễ ngắn. Do đó,yêu cầu đặt ra ban đầu đã đạt đượ c.3.4  Cấu trúc có nhiều bộ tƣơng quan (MGD) 3.3.1.  C ấ u trúc MGD vành ữ ng v ấn đề t ồn t ại

    Giải pháp MGD sử dụng số lượ ng cặp tương quan là  ( ) để tạo ra đáp ứng bộ so pha

    trong DLL. Khi đó  đượ c gọi là bậc của cấu trúc MGD. Đáp ứng bộ so pha của cấu trúc MGD códạng (bộ lọc RF có băng thông vô cùng lớ n):

    1 1

    1

    1 1( )

    2 2

    m m N 

     MG D i

    i

     D a R i R i  

      (3.27)

    Vớ i  là tr ọng số ứng vớ i mỗi cặp tương quan sớ m –  muộn;  là khoảng lệch sớ m –  muộn củacặp tương quan sớ m –  muộn gần sát nhất vớ i bộ  tương quan đúng. Còn tham số   ứng vớ itách sóng k ết hợ  p (coherent );   ứng vớ i tách sóng không k ết hợ  p (noncoherent ).

    Việc lựa chọn các tr ọng số và khoảng lệch sớ m –  muộn ảnh hưở ng r ất nhiều đến hiệu năng hoạt

    động của giải pháp MGD. Ngoài ra số lượ ng cặp tương quan càng nhiều thì độ phức tạ p của cấutrúc MGD càng tăng lên gây ra những khó khăn trong việc thiết k ế, chế tạo DLL.

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    10/24

    10

    3.3.2.  C ấ u trúc MGD v ớ i 7 b ộ tương quan 3.3.2.1.  Đề  xuấ t cấ u trúc

    Trên cơ sở  những phân tích ở  trên, cấu trúc MGD đượ c đề xuất gồm 3 tầng ứng vớ i 3 cặp tươngquan sớ m muộn như Hình 3.13. Đồng thờ i, một cấu trúc DLL dựa trên cấu trúc đó được đề xuất ápdụng. Trong cấu trúc này, khoảng lệch của các cặp tương quan sớ m  –  muộn , tương ứng

    các bộ  tương quan Sớ m, Muộn cách đều nhau. Hàm đầu ra của bộ  so pha ở  dạng “noncoherent ” đượ c biểu diễn:

          3   2 2

    1

    ( ) / 2 / 2i i i p M G Di

     D a R R  

      (3.31)

    Bộ tạo mãBộ tạo sóng

    mang con

    Lọc vòng

    Tạo sóng

    mang NCO

    ( ) s t L3

    NCO

    L2 L1

    E3 E2 E1

    +

    -

    Các bản sao Muộn

    Các bản sao Sớm

    NCO: Bộ tạo dao động điều khiển số

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    2a

    1a

    3a

    ( )

    ( )

    ( )

    ( )

    ( )

    ( )

    +-

    +

    -

                (

                )

       p    M    G    D

        D

          

       

    B  ộ 

     s  o

     ph  a

     Hình 3.13.  Sơ đồ khố i cấu trúc MGD đề  xuấ t

    Việc lựa chọn các hệ số   ảnh hưở ng r ất nhiều đến hiệu năng hoạt động của khối bámmã khi xét đến nhiễu đa đườ ng. Bên cạnh đó, việc lựa chọn các hệ số này ảnh hưởng đến đặc tínhđầu ra của bộ so pha. Tiêu chí để đánh giá đặc tính đầu ra bộ so pha đó chính là hàm đầu ra bộ so

     pha chỉ có một điểm cắt 0 là điểm cắt 0 đúng ứng với độ lệch bằng 0 giữa mã PRN trong tín hiệuđịnh vị thu đượ c và mã PRN tạo ra ở  bộ thu.3.3.2.2.  T ối ưu các hệ số  trong cấ u trúc MGD

      Nâng cao độ chính xác –  tránh bám nhầm vớ i tín hiệu  Giai đoạn thứ nhất của quá trình tối ưu nhằm tìm ra các cặ p hệ số   để hàm đầu ra của

     bộ so pha không còn các điểm khóa nhầm. Do vậy, đáp ứng đầu ra của bộ so pha phải thỏa mãnđiều kiện sau:

    ( ) 0, 0 1( )

    ( ) 0, -1 0( )

     p MG D

     p MG D

     D ch ip

     D ch ip

     

     

      (3.33)

    Biểu thức (3.33) đồng nghĩa vớ i vùng làm việc ổn định của bộ so pha tr ải r ộng thành .Các hàm đầu ra bộ so pha dạng NC –  EMLP hầu hết đều tồn tại hai điểm khóa phụ bên cạnh

    một điểm khóa chính khi thực hiện vớ i tín hiệu định vị . Vớ i cấu trúc MGD được đề xuất ở  đây có số cặp tương quan sớ m –  muộn  và khoảng lệch sớ m –  muộn tuân theo quyluật  thì điều kiện để có thể tối ưu đượ c các hệ số là .

    Thực hiện điều chỉnh các hệ  số của cấu trúc MGD vớ i khoảng giá tr ị   (việc lựa chọn

    khoảng giá tr ị này tương ứng vớ i việc chuẩn hóa  theo giá tr ị của hệ số  vớ i  vàcũng không mất đi tính tổng quát của bài toán) và bướ c dịch của các hệ  số  là , các bộ hệ  số  nhận đượ c khá nhiều ứng vớ i mỗi giá tr ị của khoảng lệch sớ m –  muộn .

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    11/24

    11

    Hình 3.17.  Đáp ứ ng bộ so pha của cấ u trúc EMLP NC, EMLP DDC, và MGD có  (trái) và  

    Hình 3.17 minh họa đáp ứng bộ so pha của cấu trúc MGD đượ c tối ưu ở  giai đoạn này vớ i cáccặ p hệ số được xác định ứng vớ i các giá tr ị khác nhau của khoảng lệch sớ m –  muộn và bỏ qua ảnh

    hưở ng của bộ lọc RF. Quan sát các hình vẽ, ta nhận thấy thông qua việc lựa chọn các hệ số theo tiêuchí tối ưu được đưa ra ban đầu, các đáp ứng của bộ so pha của cấu trúc MGD không xuất hiện cácđiểm khoa nhầm. Bộ so pha chỉ có một điểm cắt 0 trong khoảng , điều này cho phépmạch vòng bám mã tránh đượ c hiện tượ ng bám nhầm.

     T ối ưu hiệu năng giảm ảnh hưởng đa đườ ng

    Hình 3.20.  Miề n bao phủ của l ỗ i bám mã vớ i cấ u trúc MGD

    Sang đến giai đoạn thứ hai, ứng vớ i mỗi khoảng lệch sớ m –  muộn cần phải tìm ra ít nhất một bộ hệ số  mà giúp cho cấu trúc MGD có khả năng giảm ảnh hưởng đa đườ ng tốt nhất. Trong

    trườ ng hợ  p này, khả năng giảm đa đườ ng của mạch vòng DLL sử dụng cấu trúc MGD là tối ưu nếulỗi trung bình nhỏ, sai số cực đại nhỏ và giá tr ị cực đại của tr ễ đa đườ ng mà sau đó giá trị của MEEtiến về 0 cũng có giá trị nhỏ. Để thuận tiện khi đánh giá, các tiêu chí này đượ c k ết hợ  p lại thành tiêuchí miền bao phủ (enclosed area).

    Hình 3.20 minh họa miền bao phủ  của cấu trúc MGD vớ i các tham số  của mạch vòng DLLđượ c cho ở  hình vẽ. Các điều kiện ban đầu như: không có nhiễu AWGN, chiều dài mã PRN đủ lớ n,không có sai pha sóng mang và bỏ qua ảnh hưở ng của bộ lọc RF. Đồng thờ i, tín hiệu đa đườ ng có

     biên độ tương đối là , tr ễ của thành phần đa đườ ng biến đổi từ 0 đến  (với bướ c dịch củađộ tr ễ là ). Căn cứ vào những tiêu chí vừa nêu và các điều kiện đầu của bài toán, khảo sát

    vớ i các cặ p hệ số khác nhau của  đã xác định ở  phần trước để tìm ra một số cặ p hệ số tối ưucho hiệu năng giảm đa đườ ng.

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    12/24

    12

    Thực hiện tính toán vớ i các giá tr ị khác nhau của  để tìm ra đượ c các cặ p hệ số   tốiưu về hiệu quả giảm đa đườ ng cho cấu trúc MGD. Các k ết quả này đượ c mô tả ở  Bảng 3.6. 

     Bảng 3.6.  Giá trị tối ưu các hệ số của cấu trúc MGDKhoảng lệch sớ m –  

    muộn [chip] 2a  

    3a   Miền bao phủ 

    của MGDMiền bao phủ 

    của NCMiền bao phủ của

    DDC

    1  0.2      -0.5 0.6 4.8797 5.3981 3.8088

    1  0.25      -0.5 0.4 6.0894 7.0228 6.1869

    1  0.3      -0.4 1 8.4809 7.7959 8.0334

    1  0.35   

      -0.2 0.78.8069 9.0969 9.3691

    1  0.4      -0.1 0.8 10.2872 9.8987 9.9934

    1  0.45   

      0 0.310.3466 9.7313 10.0231

    So sánh các k ết quả về miền bao phủ của các cấu trúc MGD, DDC và NC vớ i các khoảng lệchsớ m –  muộn khác nhau, ta nhận thấy, cấu trúc MGD có hiệu quả giảm đa đườ ng tốt hơn NC nhưngcó thể vẫn kém hơn so vớ i DDC. Tuy nhiên, sự sai khác này là không quá lớ n. Hiệu năng của cấutrúc MGD có đượ c phải tr ả giá bằng cấu trúc mạch vòng DLL phức tạp hơn và khối lượ ng tính toáncủa bộ so pha cũng nhiều hơn. Bù lại sự suy giảm đó, cấu trúc MGD đề xuất còn có đượ c lợ i thế về việc tránh bám nhầm vào các đỉnh phụ của hàm ACF. Hiệu năng về giảm đa đườ ng của cấu trúcMGD vớ i cặ p hệ số tối ưu đượ c so sánh vớ i các cấu trúc DDC, NC đượ c minh họa ở  Hình 3.21 vớ icác giá tr ị khác nhau của khoảng lệch sớ m –  muộn.

    Hình 3.21.  MEE của cấ u trúc EMLP NC, EMLP DDC, và MGD có  (trái) và  (phải).

    CHƢƠNG 4 CẢI THIỆN HIỆU NĂNG BÁM MÃ VỚ I TÍN HIỆU ĐIỀU CHẾ BOC CHO

    MẠCH VÒNG KHÓA TR Ễ 

    4.1.  Các giải pháp bám mã chính xác cho tín hiệu BOCHiện tượ ng bám nhầm cũng gây ra những sai số trong quá trình bám mã do ở  tr ạng thái khóa

    của DLL vẫn tồn tại sai lệch giữa mã PRN trong tín hiệu định vị thu đượ c và mã PRN đượ c tạo ra ở   bộ thu GNSS. Vì vậy, đã có nhiều giải pháp nhằm loại bỏ các đỉnh phụ  trong hàm ACF để tránhnguy cơ đồng bộ nhầm như: kỹ  thuật “Bump-  Jump”, giải pháp “ BPSK-like”, giải pháp khử đỉnh

     phụ vớ i tên gọi triệt pha sóng mang con (SCPC) và tạo ra một hàm tương quan mớ i có dạng giống

    vớ i hàm ACF của tín hiệu BPSK. Ngoài ra còn có các giải pháp dựa trên hàm tương quan BOC –  PRN cũng đã được đề xuất. Tuy nhiên, vớ i mỗi giải pháp đều tồn tại một số nhược điểm như: không

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    13/24

    13

    duy trì đượ c những ưu điểm về búp chính hẹp phương thức điều chế BOC; có hiệu năng giảm đađườ ng không tốt hoặc chỉ áp dụng đượ c vớ i một dạng điều chế BOC; các đỉnh phụ vẫn còn tồn tạivới biên độ khá lớ n.

    Vì vậy, việc nghiên cứu đề xuất giải pháp loại bỏ các đỉnh phụ của hàm ACF để tránh xảy rahiện tượ ng bám nhầm, đồng thờ i vẫn duy trì được các ưu điểm của dạng điều chế BOC vẫn là một

    hướ ng nghiên cứu đượ c quan tâm r ộng rãi.4.2.  Giải pháp cho tín hiệu ở  dạng điều chế   4.2.1.  Đề xu ấ t gi ải pháp

    Hàm ACF của tín hiệu  có thể đượ c minh họa bở i:

    1 1 / 4 1 / 4 3 / 4 3 / 4( )

    1 / 4 4 1 / 4 1 / 4 1 / 4 1 / 4

    1 1 / 2 1 / 2 

    2 1 / 4 1 / 4

     B R tr i tr i tr i tr i tr i

    tri tri

      

     

     

      (4.2)

    Vớ i  là một hàm tam giác có độ r ộng , đỉnh tại vị trí  và có biên độ bằng .

    Cũng vớ i cách thức mô hình hóa tương tự, hàm tương quan BOC –  PRN (tương quan chéo giữatín hiệu BOC và mã PRN tạo ra ở  bộ thu) có thể đượ c minh họa:

    /

    1 1 / 4 1 / 4 3 / 4 3 / 4( )

    4 1 / 4 1 / 4 1 / 4 1 / 4 BO C PR N 

     R tr i tr i tr i tr i  

     

      (4.5)

    Thực hiện k ết hợ  p hai hàm tương quan này qua hai giai đoạn. Giai đoạn thứ nhất, thực hiện k ếthợ  p:

    int   /

    1 1 / 2 1 / 2( )

    1 / 4 2 1 / 4 1 / 4( ) ( )

     B BO C PR N  R R tr i tr i tr i R

          

      (4.6)

    Hình 4.3.   Hàm tương quan BOC –  PRN và hàm

     ACF của tín hiệu  và hiệu của haihàm tương quan này. 

    Hình 4.5.   Hàm đề  xuấ t và các hàm ACF,

     AsPECT và SCPC vớ i tín hiệu.

    Hàm tương quan   ở   trong (4.6), so vớ i hàm ACF   của tín hiệu   đãkhông còn hai đỉnh phụ ngoài cùng như minh họa ở  Hình 4.3. Do đó, bên cạnh một đỉnh chỉnh, hàmtương quan  chỉ tồn tại hai đỉnh phụ. Thực hiện tiế p sự k ết hợp sau để loại bỏ hoàn toàn cácđỉnh phụ này:

    int int / /1 / 4

    ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 pr o B BO C PR N B BO C PR N 

     R R tr i R R R R R 

      

     

      (4.7)

     Như vậy, thông qua các phép k 

    ết h

    ợ  p gi

    ữa hàm  ACF v

    ới hàm tương quan BOC –  PRN, ta đã nhận đượ c một hàm tương quan tổng hợ  p mớ i không còn tồn tại các đỉnh phụ. Hàm

    tương quan tổng hợ  p  đượ c sử dụng trong mạch vòng DLL, vớ i các bản sao có độ tr ễ khác

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    14/24

    14

    nhau làm đầu vào của bộ so pha. Bên cạnh đó, dạng của hàm tương quan đề xuất cũng đượ c so sánhvới các hàm tương quan khác như minh họa ở  Hình 4.5. Vớ i giải pháp đề xuất, hàm tương quan vẫnduy trì đỉnh chính hẹp, đồng thờ i loại bỏ được các đỉnh phụ.

    4.2.2.  Ảnh hưở ng c ủa băng thông b ộ l ọc RF

    Ở phần trên, hàm tương quan tổng hợ  p  đã không còn các đỉnh phụ. Do vậy, khi triểnkhai bám mã vớ i hàm này, khả năng bị bám nhầm có thể không xảy ra.Tuy nhiên, dưới tác động của bộ  lọc RF, các đỉnh tương quan của các hàm ACF tín hiệu

     bị suy hao, đồng thờ i, vị trí của các giữa đỉnh phụ của hàm ACF bị lệch so vớ i vị trí cũ.Băng thông bộ lọc càng nhỏ thì các đỉnh bị suy hao càng nhiều và sự dịch chuyển của các đỉnh phụ hàm ACF tín hiệu  càng lớn. Trong khi đó, các đỉnh của hàm tương quan BOC –  PRNchỉ bị suy hao mà không bị dịch. Khi đó, kết hợp các hàm tương quan này theo (4.7), hàm tươngquan tổng hợ  p   nhận đượ c tồn tại các đỉnh phụ  có biên độ  khá nhỏ  ở   quanh giá tr ị 

    .Để giảm thiểu ảnh hưở ng của bộ lọc RF, ta có thể thực hiện điều chỉnh biên độ của hàm tương

    quan BOC  –   PRN trong quan hệ  vớ i hàm ACF tín hiệu   trong (4.7) bằng hệ  số   ( ). Khi đó, (4.7) tr ở  thành:

    / /( ) ( ) . ( ) ( ) . ( ) pr o B BO C PR N B BO C PR N  R R R k R k R     (4.9)

    Hình 4.8.   Hàm tương quan tổ ng hợ  p vớ i  vớ i các giá tr ị  khác nhau

    Hình 4.8 minh họa hàm tổng hợ  p ( ) pro

     R      dướ i ảnh hưở ng của bộ lọc đầu cuối RF ứng vớ i các

    giá tr ị khác nhau của hệ số . Theo quan sát ở  hình vẽ, để khử được các đỉnh phụ trong hàm tươngquan tổng hợ  p, giá tr ị của hệ số  phụ thuộc vào băng thông của bộ lọc RF. Băng thông càng nhỏ,giá tr ị của  càng lớ n.4.2.3.  Đáp ứ ng b ộ so pha

    Trong trườ ng hợp bám sóng mang chính xác và không có các tác động của sai số bên ngoài nàokhác, đáp ứng bộ so pha dạng EMLP với hàm đề xuất có thể đượ c viết lại thành:

    2 2

    ( )2 2 2

       

     EM LP 

     pr o

     pr o pr o

     P  R R D   (4.11)

    Hình 4.9 mô tả hình dạng của đáp ứng bộ so pha dạng EMLP của cấu trúc NC và cấu trúc đề xuất ứng vớ i các giá tr ị khác nhau của băng thông bộ lọc RF. Trong trườ ng hợ  p này, ở  cấu trúc đề xuất, giá tr ị hệ số  . Rõ ràng, quan sát hình vẽ, khi băng thông lớn, đáp ứng bộ so pha ở  cấutrúc đề xuất không có điểm khóa nhầm. Điều đó cũng có nghĩa, mạch vòng không bị khóa ở  cácđỉnh phụ của hàm ACF tín hiệu . Còn vớ i cấu trúc EMLP NC, đáp ứng của bộ so pha

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    15/24

    15

    xuất hiện bốn điểm khóa nhầm ứng vớ i bốn đỉnh phụ  của hàm ACF tín hiệu . Tuynhiên, khi điều chỉnh băng thông giảm xuống, hai điểm khóa nhầm xuất hiện ứng với các đỉnh phụ của hàm tương quan tổng hợp. Để đạt đượ c tr ạng thái loại bỏ hoàn toàn hiện tượ ng khóa nhầm, tathay đổi giá tr ị của hệ số  như minh họa ở  Hình 4.10. Qua mô tả ở  hình vẽ, khi giá tr ị của  cànglớn thì đáp ứng của bộ so pha càng tiến tớ i loại bỏ điểm khóa phụ rõ ràng hơn.

    Hình 4.9.  Đầu ra bộ so pha có   vớ i  của cấ u trúc EMLP NC và cấu trúc đề  

     xuấ t có  

    Hình 4.10.  Điể m khóa phụ bộ so pha của cấu trúc đề   xuấ t vớ i các giá tr ị  khác nhau và  

    Hình 4.11.  Cấu trúc mạch vòng DLL theo giải pháp đề xuất  

    Trên cơ sở  những phân tích ở  trên, cấu trúc mạch vòng DLL thực hiện bám mã vớ i giải pháp đề xuất đượ c xây dựng như minh họa ở  Hình 4.11. Để thuận tiện, ở  hình vẽ chỉ minh họa các kênh ứngvớ i việc tạo ra các bản sao Sớ m, Muộn của các kênh tín hiệu đồng pha. Việc tạo ra hàm tương quantổng hợp đượ c thực hiện trong khối “ K ế t hợ  p”. Bên cạnh đó, để giảm ảnh hưở ng của hiện tượ ng saiđộng của tín hiệu đối vớ i hoạt động mạch vòng DLL, đáp ứng của bộ so pha ở  PLL cũng được đưađến để điều chỉnh hoạt động của bộ dao động điều khiển số (NCO) ở  trong mạch vòng DLL (giải

     pháp “carrier aiding ”).4.2.4.  Ảnh hưở ng c ủa tín hi ệu đa đườ ng

    Ảnh hưở ng của tín hiệu đa đường đến hiệu năng của mạch vòng DLL phụ thuộc vào biên độ tương đối và pha tương đối của tín hiệu đa đườ ng so vớ i tín hiệu LOS. Trong trườ ng hợ  p chỉ xemxét ảnh hưở ng của một thành phần tín hiệu đa đường thì tiêu chí đượ c sử dụng là đườ ng bao lỗi đađườ ng MEE và RAE như đã mô tả ở  Chương 2. Đặc tính của MEE và RAE đượ c biểu diễn ở  Hình4.12. Trong đó, tín hiệu MP có biên độ bằng ½ so vớ i tín hiệu LOS và bộ so pha dạng EMLP có . Từ quan sát hình vẽ, ta thấy r ằng, với trườ ng hợ  p tín hiệu đa đườ ng có tr ễ ngắn, giải

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    16/24

    16

     pháp đề xuất và hai giải pháp AsPECT và NC có hiệu năng giảm đa đường tương đương và kémhơn so vớ i giải pháp SCPC. Với các trườ ng hợ  p tr ễ đa đường trung bình đến dài, giải pháp đề xuấtcó hiệu năng giảm đa đườ ng tốt nhất. Điều này đượ c khẳng định rõ nét hơn ở  đồ thị RAE khi giá tr ị cực đại của sai số đa đườ ng ở  SCPC nhỏ nhất nhưng xu hướ ng tiến về 0 của sai số này là tươngđương giữa giải pháp đề xuất và SCPC.

    Hình 4.12.  Đườ ng bao MEE (trái) và RAE (phải) của cấu trúc đề  xuấ t, EMLP NC, AsPECT, SCPC và

    bộ so pha có  cho tín hiệu .

    4.3.  Giải pháp cho tín hiệu dạng điều chế BOCs(n,n) và BOCc(n,n).4.3.1.  Thu ật toán Teager –  Kaiser và ứ ng d ụng trong x ử  lý tín hi ệu h ệ th ố ng GNSS

    Dựa trên định luật của Newton, thuật toán Teager –  Kaiser (TK) đã được đề xuất lần đầu tiênvào năm 1990. Thuật toán này thực hiện xác định năng lượ ng thực tế của một hệ thống và nó khácso với các phương pháp khác (tính toán năng lượng trung bình theo bình phương của biên độ).

    Trong trườ ng hợ  p, tín hiệu  là tín hiệu thực, r ờ i r ạc, thuật toán TK là:2

    ( ( )) ( ) ( 1) ( 1)d 

      x n x n x n x n      (4.15)

    Thuật toán TK cũng có thể đượ c áp dụng trong quá trình xử lý tín hiệu trong các bộ thu GNSS.Khi đó, mạch vòng bám mã DLL trong khối bám tín hiệu của bộ thu GNSS được thay đổi. Trướ ckhi đi vào bộ so pha, các đầu ra tương quan  và  được cho đi qua khối thực hiện thuật toán TKvà đượ c biểu diễn bở i (khi xét ở  dạng tín hiệu thực, r ờ i r ạc):

    2( ( )) ( ) ( 1) ( 1)

    d B B B B R n R n R n R n      (4.16)

    Hình 4.15.  Hàm ACF và đầu ra bộ TK vớ i các tín hiệu  (trái) và  (phải) vớibăng thông vô hạn của bộ lọc RF và không có thành phần đa đường. 

    Đáp ứng đầu ra của khối TK thể hiện vị trí của các đỉnh tương quan của hàm ACF như Hình4.15. Việc xem xét, đánh giá các đỉnh tương quan dựa trên đầu ra của thuật toán TK dễ dàng hơnviệc xem xét tr ực tiế p hàm ACF.4.3.2.  Th i ế t l ập h àm tương quan tổ ng h ợ p

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    17/24

    17

    Hàm ACF của tín hiệu  khi bỏ qua ảnh hưở ng của bộ lọc RF đượ c biểu diễn thành:

    1 1 / 2 1 / 2( )

    1 / 2 2 1 / 2 1 / 2 B R tr i tr i tr i

      

     

      (4.17)

    Hàm tương quan BOC –  PRN của tín hiệu  vớ i mã giả ngẫu nhiên PRN cũng có thể 

    được mô hình hóa dướ i dạng:

    /

    1 1 / 2 1 / 2( )

    2 1 / 2 1 / 2 B OC PR N  R tr i tr i

      

      (4.19)

    Do vậy, so sánh (4.2) vớ i (4.5), (4.17) vớ i (4.19), để loại đi các đỉnh phụ, ta có thể thực hiệncách k ết hợ  p sau:

    2 2

    1   /( ) ( ) ( )

     B s   B O C P R N   R R R     (4.20)

    Các k ết quả này đượ c minh họa ở  Hình 4.19 khi bỏ qua ảnh hưở ng của bộ lọc RF. Đối vớ i tínhiệu , từ quan sát hình vẽ, hàm tương quan tổng hợ  p  vẫn duy trì được đỉnh chínhcó bề  r ộng hẹ p giống như hàm ACF của tín hiệu và không còn các đỉnh phụ. Đối vớ i tín hiệu

    , hàm tương quan tổng hợ  p   loại bỏ đượ c hai đỉnh phụ  thứ hai, chỉ  còn lại haiđỉnh phụ thứ nhất (hai đỉnh phụ nằm gần đỉnh chính).

    Tiế p theo, ta xử  lý tín hiệu bằng sử dụng thuật toán TK vớ i các đầu vào của khối thực hiệnthuật toán TK chính là hàm tương quan tổng hợp đã đạt đượ c ở  trên. Đầu ra của khối TK đượ c coilà một hàm tươ ng quan tổng hợ  p mới để đưa đến bộ so pha trong mạch vòng DLL. Việc triển khainày xuất phát từ thực tế, khi áp dụng thuật toán TK cho các hàm tương quan dạng không k ết hợ  p,hàm tương quan tổng hợ  p mới có độ r ộng của đỉnh chính hẹp hơn khá nhiều.

    Hình 4.19.  Hàm tương quan  , hàm ACF và hàm tương quan BOC -PRN vớ i các tín hiệu (trái) và  (phải) với băng thông vô hạn của bộ lọc RF  

    Tuy nhiên, trong trườ ng hợ  p này, thuật toán TK được thay đổi và tr ở  thành:2

    2 1 1 1( ) ( ) ( ). ( )

     s s s s R k R R R  

      (4.21)

    Trong đó  là một hệ số tỉ lệ. Nếu , ta có thuật toán TK theo cách truyền thống đãđượ c mô tả trước đó.

    Khi thực hiện vớ i tín hiệu r ờ i r ạc, (4.21) tr ở  thành:2

    2 1 1 1( ) ( ) ( 1). ( 1)

     s s s s R n k R n R n R n

      (4.22)

    Hình 4.21 minh họa hình dạng của hàm tương quan tổng hợ  p  thu đượ c vớ i các dạng tínhiệu điều chế  và . Quan sát hình vẽ, ta nhận thấy, hàm tương quan  vẫn duy trì đượ c khả năng triệt tiêu hoàn toàn đỉnh phụ khi áp dụng vớ i tín hiệu BOCs(n,n). Hơnnữa, đỉnh chính của hàm  còn hẹp hơn so vớ i  cũng như hàm ACF của tín hiệu. Vì vậy,

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    18/24

    18

    hiệu quả  bám mã đượ c cải thiện đáng kể. Đối vớ i tín hiệu , hàm  vẫn không triệttiêu hoàn toàn được các đỉnh phụ thứ nhất.

    Hình 4.21.  Hàm tương quan R s2 () vớ i các giá tr ị  khác nhau và hàm ACF vớ i các tín hiệu

     (trái) và  (phải) với băng thông vô hạn của bộ lọc RF  Hình 4.22 minh họa đáp ứng bộ so pha dạng EMLP (khi bỏ qua ảnh hưở ng bộ lọc RF) vớ i cấu

    trúc tương quan đề xuất và các đáp ứng bộ so pha của EMLP NC và giải pháp AsPECT. Có thể nhận thấy, so vớ i 2 giải  pháp kia, đáp ứng bộ so pha vớ i giải pháp mớ i này có miền ổn định nhỏ hơn. Như vậy giải pháp này hoạt động tốt nếu lỗi bám mã là nhỏ. Về miền tuyến tính, trong khi

    miền tuyến tính của giải pháp AsPECT và EMLP khoảng

     thì giải pháp đề xuất có miền tuyến

    tính nhỏ hơn khi khoảng lệch sớ m –  muộn có giá tr ị lớ n.

    Hình 4.22.  Đáp ứ ng bộ so pha EMLP có  cho R s2 () vớ i  , cho ACF và AsPECT vớ icác tín hiệu  (trái) và  (phải) với băng thông vô hạn của bộ lọc RF  

    4.3.3.  M ở  r ộng c ấu trúc để  nâng cao hi ệu qu ả gi ảm đa đườ ngĐể thực hiện thiết lập hàm tương quan tổng hợ  p mớ i, các bản sao  của hàm  cần phải

    đượ c tạo ra. Do đó, hàm  mới đượ c tạo ra có dạng:2

    3 1 1 1

    2

    1 1 1

    ( ) ( ) ( ) ( )

      ( ) ( / 2) ( / 2)

     s s s E s L

     s s s

     R kR R R

    kR R R

     

     

      (4.1)

    Vớ i ,  là các bản sao  của hàm tương quan .

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    19/24

    19

    Hình 4.26.  Hàm tương quan vớ i các giá tr ị  khác nhau và hàm ACF vớ i các tín hiệu (trái) và  (phải) với các băng thông khác nhau 

    Ảnh hưở ng của tham số  và băng thông bộ lọc RF đượ c thể hiện qua Hình 4.26. Quan sát hình

    vẽ ta nhận thấy, đặc tính hàm tương quan này phụ thuộc cả vào  cũng như băng thông của bộ lọcRF. Về ảnh hưở ng của bộ lọc RF, cũng giống như các hàm tương quan khác, khi băng thông bộ  lọcRF giảm, đỉnh hàm tương quan bị suy hao và bị uốn.

    Hình 4.29. Cấu trúc mạch vòng DLL thực hiện  giải pháp đề xuất  

    Cấu trúc của mạch vòng DLL để thực hiện giải pháp đề xuất đượ c mô tả ở  Hình 4.29.  Như đã

     phân tích ở  trên, hiệu năng bám mã của cấu trúc này đượ c cải thiện đáng kể khi chịu ảnh hưở ng củatín hiệu đa đườ ng. Giải pháp dựa trên thay đổi k ết hợ  p các hàm tương quan phụ.

    Hiệu năng bám mã của cấu trúc này đượ c cải thiện đáng kể khi chịu ảnh hưở ng của tín hiệu đa

    đường. Trong trườ ng hợp này, để  thuận tiện ta xét riêng ảnh hưở ng của tín hiệu đa đườ ng và tác

    động đó đượ c thể hiện qua đườ ng bao lỗi đa đườ ng ở  Hình 4.30. Qua mô tả ở  hình vẽ cho thấy, sai

    số do đa đường gây ra đối vớ i giải pháp này đã đượ c cải thiện rõ r ệt. Tuy không triệt tiêu đượ c phần

    lớ n sai số do thành phần đa đườ ng có tr ễ trung bình và dài nhưng với các đa đườ ng dạng này, hiệu

    năng của giải pháp vẫn r ất tốt. Băng thông của bộ lọc ảnh hưở ng r ất lớn đến hiệu năng giảm nhiễu

    đa đườ ng của giải pháp đề xuất. Băng thông càng giảm, hiệu năng giảm nhiễu đa đườ ng càng kém.

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    20/24

    20

    Hình 4.30.  MEE vớ i bộ so pha EMLP có   cho R s3 () vớ i  và cho ACF vớ i các tín hiệu (trái) và  (phải). 

    4.4.  Giải pháp cho tín hiệu dạng điều chế .

    Phần tiế p theo của chương đề xuất thêm một giải pháp để  loại bỏ các đỉnh phụ  trong hàm tự tương quan của tín hiệu điều chế dạng . Đây là dạng điều chế đượ c hệ thống GPS đề xuất sử dụng cho tín hiệu định vị M code trong quá trình hiện đại hóa hệ thống.4.4.1.  Đặc điể m c ủa tín hi ệu  

    Hai đặc tính của tín hiệu điều chế   đượ c quan tâm xem xét trong phần này baogồm: hàm tự tương quan của tín hiệu và hàm PSD.

    Trướ c tiên, tín hiệu điều chế   được xác định thông qua biểu thức:

    ( ) s gn s in (2  sc s t f t     (4.24)

    Trong đó:  là tần số sóng mang con và   .

    Công thức (4.24) có thể đượ c viết lại ở  dạng:3

    0

    ( ) ( 1) ( ) sc

    i

    T sc

    i

     s t p t iT 

      (4.25)

    Vớ i  là dạng xung vuông của sóng mang con trong khoảng  và  là độ 

    r ộng của các xung vuông sóng mang con. Hàm ACF của tín hiệu  (cũng chính là hàmACF của sóng mang con khi coi các chip của mã PRN độc lậ p) được xác định bở i:

    3 3

    0 0

    3 3

    0 0

    ( ) ( ) ( ) ( 1) ( ) ( 1) ( )

    ( 1)

     sc sc

     sc

     sc

    i i

     sc scT T  B O C BO C 

    i i

    i j

     j i

    i j T tr iT 

     R s s p iT p iT 

     

     

      (4.26)

    Trong đó: ( ) ( ) ( ) sc scT T 

    tr i p p     (4.27)

    4.4.2.  Đề xu ấ t gi ải phápTừ những phân tích ở   trên cần phải có các giải pháp để khắc phục các điểm khóa nhầm này

    nhằm nâng cao hiệu quả bám mã cho DLL. Trong các giải pháp khắc phục hiện tượ ng bám nhầmtrình bày ở  phần trước đượ c thực hiện trên cơ sở  thực hiện các k ết hợ  p giữa hàm ACF và hàm tươngquan BOC  –   PRN. Tuy nhiên, trong phần này đề  xuất một hướ ng tiế p cận khác đượ c thực hiệnthông qua thay đổi các k ết hợ  p của các hàm tương quan phụ.

    Trướ c tiên, (4.26) có thể đượ c viết lại thành:

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    21/24

    21

      3sin

    0

    3 3

    0 0

    ( ) ( )( 1)  sc   j

     j sc

    i j

     j i

    i j T  R tr i R

       

        (4.28)

    Gọi  là hàm tương quan phụ. Như vậy, hàm ACF của tín hiệu là tổng của

     bốn hàm tương quan phụ . Các hàm tương quan phụ này có dạng xung tam giác vớ i bốn

    đỉnh tương quan gồm hai đỉnh tương quan mang dấu  và hai đỉnh tương quan mang dấu – .Từ  những nhận xét ở  trên, ta có thể thực hiện thay đổi các k ết hợ  p giữa các hàm tương quan

     phụ để có thể tạo ra một hàm tương quan tổng hợ  p mớ i có những đặc tính mới. Đầu tiên, có thể dễ dàng nhận thấy khi thực hiện k ết hợ  p:

      sin sin( ) ( ) j j j

     R R R     (4.29)

    Cuối cùng, để tạo ra một hàm tương quan tổng hợ  p mớ i không tồn tại các đỉnh phụ, đồng thờ ivẫn duy trì được các ưu điểm của đỉnh chính, k ết hợp sau đượ c thực hiện:

    3

    sin sin s in

    0

    ( ) ( ) ( ) pr op os ed j j

     j

     R R R  

      (4.30)

    4.4.3.  C ấ u trúc tri ể n khai gi ải phápTừ (4.30), để thực hiện hàm tương quan tổng hợp đề xuất, đòi hỏi phải có 8 bộ tương quan. Do

    đó khi triển khai trong DLL vớ i bộ so pha có cấu trúc EMLP, số lượ ng bộ tương quan đượ c yêu cầu

    tăng lên đáng kể. Để nhận được hàm tương quan tổng hợp như ở  (4.30), ta thực hiện k ết hợ  p các

    thành phần hàm tương quan phụ ở  các kênh đồng pha và vuông pha như công thức sau:

           

    2 23

    s in s in s in s in s in

    0

    I Q I Q pr op os ed j j j j 

     j 

    R R R R R   (4.31)

    Hình 4.36. Cấu trúc DLL lược giản để tạo ra hàm tương quan đề xuất. 

    Để thực hiện tạo ra đáp ứng hàm so pha dạng EMLP với hàm tương quan tổng hợp, ta có đáp

    ứng của bộ so pha như sau: 

       

     

    2 2

    s in s in

    2 2

     pr op ose d pr op os ed 

    E M L P D R R   (4.32)

    Đầu ra bộ so pha này đượ c cho qua bộ lọc mạch vòng để điều khiển bộ dao động điều khiển số  NCO. Sơ đồ giản lượ c của DLL, trong đó chỉ minh họa quá trình tạo ra hàm tương quan tổng hợ  p,để thực hiện bám tín hiệu  với hàm tương quan tổng hợp đượ c minh họa ở  Hình 4.36. 

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    22/24

    22

    4.4.4.  K ế t qu ả mô ph ỏng và đánh giá Hiệu năng hoạt động của giải pháp được đề xuất đượ c so sánh vớ i các giải pháp khác như giải

     pháp truyền thống sử dụng hàm ACF, giải pháp AsPECT và giải pháp SCPC. Các tiêu chí đượ cthực hiện so sánh gồm có: đặc tính hàm tương quan đượ c sử dụng, đáp ứng bộ so pha, hiệu nănggiảm đa đườ ng thông qua MEE và xem xét các ảnh hưởng khác đến hiệu năng hoạt động bám mã.

    Hình 4.37.  Hàm tương quan đề  xuấ t cho tín hiệu  khi bỏ qua ảnh hưởng của bộ lọc RF. 

    Đầu tiên, hàm tương quan của các giải pháp đượ c minh họa ở  Hình 4.37 trong đó bỏ qua ảnhhưở ng của bộ lọc RF. Quan sát hình vẽ, trong khi các giải pháp khác không thích hợ  p vớ i tín hiệu  trên khía cạnh loại bỏ ảnh hưở ng của đỉnh phụ.

    Hình 4.38.  Đáp ứ ng bộ so pha EMLP vớ i  vớ i tín hiệu  của các giải pháp hàm ACF, AsPECT, SCPC và giải pháp đề xuất. 

    Tiếp theo, đặc tính của đáp ứng bộ so pha dạng EMLP đượ c xem xét ứng vớ i các giải pháp nêuở   trên. Từ quan sát Hình 4.37, hàm tương quan tổng hợ  p của giải pháp đề xuất có độ  r ộng đỉnhchính hẹ p ( ). Do đó, để bộ so pha hoạt động ổn định, khoảng lệch sớ m muộn đượ c lựa

    chọn phải có

    . Vì vậy, các đáp ứng bộ  so pha dạng EMLP đượ c xem xét có .

    Hình dạng của đầu ra bộ so pha khi bỏ qua ảnh hưở ng của bộ lọc RF đượ c minh họa ở  Hình 4.38. Từ k ết quả hình vẽ, ta nhận thấy, trong khi các giải pháp khác có nhiều điểm khóa nhầm thì giải

     pháp đề xuất chỉ có một điểm khóa đúng trùng với điểm lệch 0. Do đó, hiện tượ ng bám nhầm đãđượ c loại bỏ.

    Cuối cùng, ảnh hưở ng của tín hiệu đa đường đến hiệu năng hoạt động của giải pháp đề xuấtđược xem xét. Đường bao MEE đượ c sử dụng để thực hiện đánh giá này. Kết quả đượ c minh họa ở  Hình 4.39. Từ những k ết quả ở  trên hình vẽ, giải pháp đề xuất có hiệu năng giảm nhiễu đa đườ ng

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    23/24

    23

    tốt hơn so vớ i các giải pháp khác. Trong khi giải pháp truyền thống dùng hàm ACF có sai số đađườ ng suy giảm về mức không đáng kể khi tr ễ đa đườ ng vào khoảng  thì giải pháp đề xuấtcho k ết quả tương tự chỉ vớ i các tr ễ đa đườ ng lớn hơn . Như vậy, giải pháp này chỉ chịu tácđộng của các tín hiệu đa đườ ng có tr ễ ngắn. Vớ i các thành phần đa đườ ng có tr ễ dài và trung bình,hiệu năng của giải pháp đề xuất khá tốt.

    Hình 4.39.  MEE (trái) và RAE (phải) của các giải pháp:hàm ACF, AsPECT, SCPC và hàm đề  xuấ t chotín hiệu  vớ i bộ so pha d ạng EMLP có  

    KẾT LUẬN

    Đóng góp khoa học của luận án

     Nội dung của luận án đã tậ p trung giải quyết những tác nhân gây sai số nhằm cải thiện chấtlượng, nâng cao độ chính xác của các bộ thu GNSS, đặc biệt khi các hệ  thống GNSS đang trong

    giai đoạn phát triển và hiện đại hóa vớ i việc bổ sung thêm nhiều tín hiệu định vị mớ i. Hai vấn đề 

    đượ c tậ p trung nghiên cứu là nhiễu đa đườ ng và hiện tượ ng sai lệch đồng bộ khi bộ thu GNSS hoạt

    động vớ i các tín hiệu định vị dạng điều chế BOC. Luận án đã đạt đượ c một số k ết quả nghiên cứu

    mớ i có thể được tóm lượ c lại như sau: 

      Đề xuất, cải tiến và tối ưu các cấu trúc DLL sử dụng đa bộ tương quan nhằm nâng cao hiệu

    quả hoạt động cho các cấu trúc này. Đầu tiên, cấu trúc sử dụng 5 bộ tương quan (cấu trúc

    DDC) đượ c cải tiến nhằm nâng cao hiệu năng giảm nhiễu đa đườ ng vớ i các tín hiệu đađườ ng ngắn. Tiếp đó, đề xuất và tối ưu cấu trúc MGD 3 tầng nhằm loại tr ừ khả năng bám

    nhầm và duy trì hiệu năng giảm nhiễu đa đườ ng. Ngoài ra, khả năng triển khai cấu trúc này

    trên các bộ thu mềm GNSS cũng rất dễ dàng.

      Đề xuất và thực hiện một số giải pháp cải thiện độ chính xác trong quá trình bám mã cho

    DLL khi triển khai vớ i một số dạng điều chế tín hiệu BOC. Nhóm giải pháp này bao gồm

    giải pháp k ết hợ  p giữa hàm ACF của tín hiệu BOC và hàm tương quan BOC –  PRN để đat

    được hàm tương quan tổng hợ  p mới không còn đỉnh phụ  và áp dụng cho tín hiệu

    . Vớ i tín hiệu , dựa trên sự k ết hợp đó đồng thờ i bổ sung thêm toántử phi tuyến TK, một giải pháp mới được đề xuất. Cuối cùng, một giải pháp thực hiện theo

  • 8/16/2019 3-Tom Tat Luan An_PhamVietHung

    24/24

    24

    hướ ng k ết hợ  p mớ i giữa các hàm tương quan phụ trong hàm ACF của tín hiệu  

    được đề xuất để loại bỏ các đỉnh phụ.

    Các k ết quả nghiên cứu đã đạt đượ c này của luận án sẽ góp phần vào nhóm giải pháp k ỹ thuật

    để cải thiện độ chính xác cho các bộ thu GNSS. Điều này có thể mở  ra nhiều ứng dụng hơn nữa của

    công nghệ định vị sử dụng vệ tinh trong quản lý giao thông, quan tr ắc môi trườ ng, cảnh báo thiêntai,… 

    Hƣớ ng phát triển của luận án

    Hiện nay, k ết quả đạt đượ c của các giải pháp đề xuất mớ i ở  dạng mô phỏng. Trong thờ i gian

    tớ i, các giải pháp này đượ c triển khai, thực thi và kiểm nghiệm trên các bộ thu mềm GNSS. Bên

    cạnh đó, khi các tín hiệu định vị mớ i của các hệ thống GNSS phủ sóng đều đặn và ổn định trên lãnh

    thổ Việt Nam, việc kiểm nghiệm, đánh giá các giải pháp đó trên cơ sở  so sánh các k ết quả đo đạc

    thực tế và các k ết quả phân tích lý thuyết và mô phỏng giúp ta có đượ c một sự đánh giá khách quan,

    chính xác hơn về các nội dung khoa học đã đề xuất và tính khả thi của việc áp dụng trong các bộ thu

    GNSS.


Recommended