Tóm tắt Luận án Nghiên cứu thiết kế thay đổi cấu trúc của khối đồng bộ trong bộ thu định vị để nhận được một hàm tương quan mới thay thế cho hàm tự tương quan của tín hiệu BOC

1 
MỞ ĐẦU 
1. Hệ thống định vị sử dụng vệ tinh và ảnh hƣởng của nhiễu đa đƣờng 
Trong những năm gần đây, các ứng dụng liên quan đến các hệ thống định vị sử dụng vệ tinh 
(GNSS) ngày càng phát triển rộng rãi. Nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao đó, các hệ thống 
GNSS đã được hiện đại hóa hoặc triển khai mới với việc bổ sung thêm nhiều tính hiệu định vị mới. 
Trong khi tín hiệu định vị của hệ thống GPS thế hệ I sử dụng phương thức điều chế BPSK, các tín 
hiệu định vị mới sử dụng một phương thức điều chế mới gọi là điều chế sóng mang dịch nhị phân 
(BOC). Trong quá trình lan truyền từ vệ tinh tới bộ thu định vị, các tín hiệu định vị phải chịu tác 
động nhiều tác nhân gây sai số. Trong số đó, nhiễu đa đường có những đặc tính riêng biệt, khó khắc 
phục triệt để và trở thành nguồn gây sai số chính trong hệ thống GNSS. Các nghiên cứu để tìm ra 
các giải pháp kỹ thuật xử lý tín hiệu tại bộ thu đối với sai số do truyền dẫn đa đường được thực hiện 
theo nhiều hướng khác nhau. Về cơ bản, các giải pháp đó có thể được chia thành 3 hướng chủ yếu: 
o Giải pháp thực hiện trước bộ thu ứng với miền cao tần của tín hiệu. 
o Giải pháp thực hiện tại khối xử lý tín hiệu trong bộ thu 
o Giải pháp sau quá trình xử lý tín hiệu – kỹ thuật hậu xử lý. 
Với các tín hiệu định vị mới, 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 đường 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 được nhờ phương 
thức điều chế BOC, một nhược điểm của các tín hiệu định mới cũng xuất hiện. Đó là hiện tượng 
đồng bộ nhầm khi hàm tương quan của tín hiệu định vị mới có nhiều đỉnh tương quan. Vì vậy, các 
giải pháp loại bỏ hoặc giảm thiểu nguy cơ đồng bộ nhầm đã được nghiên cứu, triển khai và áp dụng 
cho các bộ thu định vị mới. Các giải pháp này được thực hiện theo một số xu hướng chủ yếu: 
o Nghiên cứu thiết kế thay đổi cấu trúc của khối đồng bộ trong bộ thu định vị để nhận được 
một hàm tương quan mới thay thế cho hàm tự tương quan của tín hiệu BOC. 
o Sử dụng các bộ lọc để tách tín hiệu BOC thu được thành hai tín hiệu BPSK, khi đó hàm tự 
tương quan chỉ có một đỉnh chính. 
2. Những vấn đề còn tồn tại 
Do các ứng dụng sử dụng các dịch vụ được cung cấp bởi các hệ thống định vị sử dụng vệ tinh 
ngày càng phát triển và đòi hỏi về chất lượng dịch vụ ngày càng cao nên những yêu cầu kỹ thuật đặt 
ra cho các hệ thống định vị sử dụng vệ tinh cũng không ngừng tăng lên. Các giải pháp giảm ảnh 
hưởng của truyền dẫn đa đường cũng liên tục được 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 với 
các tín hiệu đa đường có trễ ngắn (trễ của tín hiệu đa đường so với tín hiệu truyền thẳng nhỏ hơn 
 ) vẫn còn rất hạn chế. Do đó, việc triển khai thực hiện giải pháp đa bộ tương quan để tăng 
hiệu quả giảm đa đường và tăng cường hiệu quả giảm nhiễu đa đường có trễ ngắn vẫn luôn là một 
đề tài được 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. Một 
là, tuy đạt được việc tránh đồng bộ nhầm vào các đỉnh phụ nhưng làm mất đi các đặc tính nhờ bề 
rộng đỉnh chính hẹp của tín hiệu BOC. Hai là, các giải pháp được đề xuất chỉ áp dụng tốt với một 
dạng tín hiệu BOC như . Ba là, giải pháp tránh đồng bộ nhầm cho các dạng điều chế 
BOC khác vẫn chưa được đề xuất. 
2 
3. Mục tiêu, đối tƣợng, phƣơng pháp và phạm vi nghiên cứu 
Mục tiêu nghiên cứu: 
 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 là 
những dạng điều chế được hệ thống GPS và Galileo sử dụng cho các tín hiệu định vị mới. 
Đối tượng nghiên cứu: 
 Cấu trúc và các đặc điểm của mạch vòng bám mã (vòng khóa trễ - DLL) trong bộ thu 
GNSS. 
 Tập trung vào các tín hiệu định vị mới sử dụng phương pháp điều chế BOC như 
 pha sin hoặc pha cosin. 
Phạm vi nghiên cứu: 
 Nghiên cứu các đặc tính của các tín hiệu định vị mới sử dụng phương pháp điều chế BOC. 
 Nghiên cứu các đặc điểm của DLL hoạt động với tín hiệu điều chế BOC khi sóng mang đã 
được tách thành công. 
Phương pháp nghiên cứu 
 Sử dụng phương pháp mô phỏng để xem xét ảnh hưởng của nhiễu đa đường đến hiệu năng 
hoạt động của DLL trong bộ thu GNSS. Việc đánh giá sai số do tín hiệu đa đường gây ra 
được thực hiện thông qua tiêu chí đường bao lỗi đa đường và sai số đó (gọi là sai số khoảng 
cách) được xem xét tại khối bám đồng bộ tín hiệu và áp dụng cho tín hiệu định vị xuất phát 
từ mỗi vệ tinh riêng rẽ (link level). 
4. Cấu trúc nội dung của luận án 
Cấu trúc của luận án gồm có 04 chương. Phần giới thiệu về bộ thu của hệ thống định vị sử dụng 
vệ tinh GNSS trình bày ở Chương 1. Chương 2 đi phân tích chi tiết về mạch vòng DLL trong bộ thu 
GNSS. Toàn bộ đóng góp khoa học của luận án được trình bày ở các Chương 3 và Chương 4. Trong 
đó, hai giải pháp giảm nhiễu đa đường dựa trên cấu trúc bộ đa tương quan áp dụng cho tín hiệu định 
vị sử dụng điều chế được đề xuất, phân tích và đánh giá ở Chương 3. Chương 4 đề cập 
đến việc đề xuất một số giải pháp nhằm hạn chế sai lệch đồng bộ tránh nguy cơ bám nhầm đỉnh 
tương 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 TINH 
1.1.Hệ thống GNSS 
Nguyên tắc hoạt động của GNSS dựa trên việc đo khoảng cách giữa người 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 ít 
nhất ba vệ tinh, bộ thu xác định được 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 thống 
khác cũng đang được triển khai mới 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 được minh họa ở Hình 
1.3. 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 đường. Trong 
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 trọng và là mục tiêu 
nghiên cứu chính trong luận án. 
Đầu cuối 
RF
Đồng bộ 
tín hiệu 
Giải điều 
chế dữ liệu
Tính 
toán 
PVT
Anten
ADC
Đầu cuối 
RF
Giải điều 
chế dữ liệu
Tính 
toán 
PVT
Anten
ADC
Giải điều 
chế dữ liệu
Tính 
toán 
PVT
Anten
ADC
Số 
liệu 
định 
vị
Số 
liệu 
định 
vị
Số 
liệu 
định 
vị
Đồng bộ 
tín hiệu 
Đồng bộ tín 
hiệu 
Phần cứng
Phần mềm
Bộ thu 
cứng
Bộ thu 
mềm SDR
Bộ thu mềm 
lý tưởng
Hình 1.3. Kiến trúc tổng quát của bộ thu cứng, bộ thu mềm SDR và bộ thu mềm lý tưởng 
1.3.Tín hiệu định vị vệ tinh 
1.2.1. Điều chế sóng mang dịch nhị phân (BOC) 
1.2.1.1.Khái niệm điều chế BOC 
Tín hiệu BOC ở dạng băng gốc được tạo ra bằng cách nhân một mã giả ngẫu nhiên dạng NRZ 
với sóng mang con có dạng sóng vuông đã được đồng bộ với mã giả ngẫu nhiên. Tùy thuộc vào pha 
ban đầu của sóng mang con mà tín hiệu BOC nhận được là BOC pha sin (nếu pha ban đầu của sóng 
mang con là 0) và BOC pha cosin (nếu pha ban đầu của sóng mang con là ). Một tín hiệu dạng 
BOC được ký hiệu là trong đó là tỉ số giữa tần số sóng mang con và tần số tham 
chiếu ; là tỉ số giữa tốc độ chip mã giả ngẫu nhiên và tần số tham chiếu. Một 
tham số quan trọng được định nghĩa cho các tín hiệu BOC đó là bậc điều chế với . 
1.2.1.2.Các đặc điểm của phương thức điều chế BOC 
a. Hàm mật độ phổ công suất (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 lượng chính của các tín 
hiệu điều chế BOC đã bị chia thành hai phần đối xứng qua tần số trung tâm và dịch chuyển ra khỏi 
tần số trung tâm. Điều này giúp cho các tín hiệu điều chế BOC và tín hiệu BPSK có thể cùng đồng 
thời 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 lọc RF có băng thông vô hạn 
b. Hàm tự tương quan (ACF) của tín hiệu BOC 
Hàm ACF của tín hiệu BOC, được 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 
4 
đổi khi băng thông của bộ lọc RF thay đổi. Do ảnh hưởng băng thông bộ lọc này, đỉnh chính của 
hàm ACF bị uốn và bị suy hao. Băng thông bộ lọc càng nhỏ thì đỉnh chính hàm ACF càng bị suy 
hao nhiều và bị uốn càng nhiều. Ảnh hưởng của băng thông bộ lọc đến đỉnh chính hàm ACF tác 
động rất 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 GNSS 
1.3.1. Sai số do vệ tinh GNSS 
1.3.2. Sai số trong quá trình truyền sóng tín hiệu 
1.3.2.1.Sai số do tầng điện ly 
Để khắc phục sai số do tầng điện ly, các bộ thu GNSS mới thường kết hợp 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 tầng đối lưu 
Mô hình hóa các thành phần khô cũng như ẩm của tầng đối lưu để tính toán sai số trong quá 
trình truyền tín hiệu định vị qua tầng đối lưu đã được phát triển và gọi là mô hình UNB3. 
1.3.3. Sai số do bộ thu GNSS 
1.3.4. Sai số do đa đường 
Ngoài các nguồn gây sai số ở trên, đa đường là một trong những sai số chủ yếu trong hệ thống 
GNSS. Hiện tượng đa đường hoàn toàn mang tính cá thể, với các bộ thu GNSS khác nhau, ở các vị 
trí khác nhau không xa, sự tác động của hiện tượng đa đường là khác nhau. Giải pháp thông dụng 
nhất hiện nay là tìm kiếm các kỹ thuật nhằm giảm thiểu tác động của hiện tượng đa đường đến bộ 
thu GNSS. 
CHƢƠNG 2 
ĐỒNG BỘ MÃ TRONG BỘ THU GNSS 
2.1. Cấu trúc của DLL 
2.1.1. Cấu trúc tổng quát của DLL 
Cấu trúc tổng quát của khối bám tín hiệu được minh họa ở Hình 2.1. Nhiệm vụ của khối bám 
tín hiệu bao gồm: bám sóng mang và bám mã PRN. Trong các bộ thu GNSS, mạch vòng bám sóng 
mang là mạch vòng khóa pha (PLL) còn mạch vòng bám mã PRN là mạch vòng khóa trễ (DLL). Do 
nhiều lý do khác nhau nên hiệu năng hoạt động của DLL ảnh hưởng nghiêm trọng đến bộ thu 
GNSS. 
Hình 2.1. Sơ đồ của khối bám tín hiệu trong bộ thu GNSS 
5 
2.1.2. Bộ so pha mã trong DLL 
Trong cấu trúc DLL, bộ so pha mã quyết định đến chất lượng của DLL. Do đó, việc lựa chọn 
cấu trúc của bộ so pha mã là rất quan trọng 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 kết hợp thông dụng của bộ so pha mã được sử 
dụng: 
2 2
( )
2 2 2
EMLP
P
D R R
 
   
 (2.3) 
 ( )
2 2 2
DP
P
D R R R
 
    
 (2.4) 
2.1.2.1. Đặc điểm của bộ so pha 
Hai tham số quan trọng để đánh giá đặc tính hoạt động của bộ so pha bao gồm: 
 Miền ổn định: 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 
 Miền tuyến tính: miền tuyến tính là miền xung quanh điểm lệch 0 sao cho đáp ứng của bộ 
so pha tỉ lệ thuận với 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 
sớm – muộn mà còn phụ thuộc vào dạng thức của bộ so pha được sử dụng cũng như dạng tín hiệu 
định vị được xử lý. Nhằm loại bỏ những ảnh hưởng không mong muốn đến hiệu năng hoạt động 
của bộ so pha để thực hiện các đề xuất trong luận án, khoảng lệch sớm – muộn và băng thông bộ lọc 
RF cần phải được lựa chọn hợp lý để đảm bảo các đầu ra của bộ tương quan sớm, muộn nằm trên 
các đoạn tuyến tính của hai bên sườn 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 của 
một số nguồn gây sai số chủ yếu như: tạp âm nhiệt, tín hiệu đa đường và độ sai động của tín hiệu. 
2.2.1. Điều kiện biên dưới Cramer – Rao của độ chính xác bám mã 
Điều kiện biên dưới Cramer – Rao (CRLB) xác định sai lệch nhỏ nhất, trong điều kiện chịu ảnh 
hưởng của tạp âm nhiệt, của một bộ ước lượng theo hợp lý cực đại (ML) để ước lượng thời gian đến 
của một tín hiệu: 
2
2 2
0
2
L
LB
RMS
B
C
N

 
 (2.16) 
Điều kiện biên Cramer – Rao phụ thuộc vào dạng điều chế của tín hiệu định vị. 
2.2.2. Sai số Tạp âm nhiệt 
Đây là một trong những nguồn gây sai số chủ yếu trong các mạch vòng DLL, phương sai của 
lỗi bám mã gây ra bởi tạp âm AWGN được xác định bởi: 
2
2 (1 0.5 ) (0)
XL L I N
X
X
B B T G
K

 (2.19) 
2.2.3. Sai số do tín hiệu đa đường 
 Khái niệm về truyền dẫn đa đường 
Đa đường là hiện tượng truyền sóng mà tín hiệu tới 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 được 
anten của bộ thu như tia khúc xạ, tia phản xạ, tia nhiễu xạ, 
6 
 Mô hình kênh đa đường 
Tín hiệu định vị trước 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 đường khác của tín hiệu định vị với độ trễ, pha sóng mang 
và tần số sóng mang khác nhau cùng tới anten của bộ thu GNSS. 
Sự tham gia của thành phần đa đường trong hàm tương quan tổng hợp làm cho hình dạng của 
hàm tương quan tổng hợp này khác với hàm tương quan của riêng thành phần LOS và tín hiệu tái 
tạo ở bộ thu. Điều đó đồng nghĩa với 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) và 
ngược pha (Phải) 
Hình dạng của hàm tương quan tổng hợp này được minh họa ở Hình 2.10. Qua hình vẽ có thể 
nhận thấy, hàm tương quan giữa tín hiệu thu được và tín hiệu tái tạo ở bộ thu GNSS đã bị biến dạng 
khi so sánh với 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 hợp này gây ra những sai lệch có thể xảy ra trong quá trình 
đồng bộ khi bộ thu cố gắng khóa vào đỉnh của hàm tương quan. 
2.2.4. Hiện tượng nhầm lẫn trong bám mã tín hiệu điều chế BOC 
Đối với các tín hiệu điều chế BOC, do sự ảnh hưởng của các symbol điều chế sóng vuông, bên 
cạnh đỉnh chính, hàm tự tương quan của các tín hiệu điều chế BOC có thêm nhiều đỉnh phụ. Số 
lượng đỉn ... ín hiệu dạng điều chế BOCs(n,n) và BOCc(n,n). 
4.3.1. Thuật toán Teager – Kaiser và ứng dụng trong xử lý tín hiệu hệ thống GNSS 
Dựa trên định luật của Newton, thuật toán Teager – Kaiser (TK) đã được đề xuất lần đầu tiên 
vào năm 1990. Thuật toán này thực hiện xác định năng lượng thực tế của một hệ thống và nó khác 
so với các phương pháp khác (tính toán năng lượng trung bình theo bình phương của biên độ). 
Trong trường hợp, tín hiệu là tín hiệu thực, rời rạc, thuật toán TK là: 
 2( ( )) ( ) ( 1) ( 1)d x n x n x n x n (4.15) 
Thuật toán TK cũng có thể được 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. Trước 
khi đi vào bộ so pha, các đầu ra tương quan và được cho đi qua khối thực hiện thuật toán TK 
và được biểu diễn bởi (khi xét ở dạng tín hiệu thực, rời rạc): 
 2( ( )) ( ) ( 1) ( 1)d B B B BR n R n R n R n (4.16) 
Hình 4.15. Hàm ACF và đầu ra bộ TK với các tín hiệu (trái) và (phải) với 
băng 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 Hình 
4.15. Việc xem xét, đánh giá các đỉnh tương quan dựa trên đầu ra của thuật toán TK dễ dàng hơn 
việc xem xét trực tiếp hàm ACF. 
4.3.2. Thiết lập hàm tương quan tổng hợp 
17 
Hàm ACF của tín hiệu khi bỏ qua ảnh hưởng của bộ lọc RF được biểu diễn thành: 
1 1/ 2 1/ 2
( )
1/ 2 2 1/ 2 1/ 2B
R tri tri tri
  

 (4.17) 
Hàm tương quan BOC – PRN của tín hiệu với mã giả ngẫu nhiên PRN cũng có thể 
được mô hình hóa dưới dạng: 
/
1 1/ 2 1/ 2
( )
2 1/ 2 1/ 2BOC PRN
R tri tri
 

 (4.19) 
Do vậy, so sánh (4.2) với (4.5), (4.17) với (4.19), để loại đi các đỉnh phụ, ta có thể thực hiện 
cách kết hợp sau: 
 2 21 /( ) ( ) ( )Bs BOC PRNR R R   (4.20) 
Các kết quả này được minh họa ở Hình 4.19 khi bỏ qua ảnh hưởng của bộ lọc RF. Đối với tín 
hiệu , từ quan sát hình vẽ, hàm tương quan tổng hợp vẫn duy trì được đỉnh chính 
có bề rộng hẹp giống như hàm ACF của tín hiệu và không còn các đỉnh phụ. Đối với tín hiệu 
 , hàm tương quan tổng hợp loại bỏ được hai đỉnh phụ thứ hai, chỉ còn lại hai 
đỉnh phụ thứ nhất (hai đỉnh phụ nằm gần đỉnh chính). 
Tiếp theo, ta xử lý tín hiệu bằng sử dụng thuật toán TK với các đầu vào của khối thực hiện 
thuật toán TK chính là hàm tương quan tổng hợp đã đạt được ở trên. Đầu ra của khối TK được coi 
là một hàm tương quan tổng hợp mới để đưa đến bộ so pha trong mạch vòng DLL. Việc triển khai 
này xuất phát từ thực tế, khi áp dụng thuật toán TK cho các hàm tương quan dạng không kết hợp, 
hàm tương quan tổng hợp mới có độ rộng của đỉnh chính hẹp hơn khá nhiều. 
Hình 4.19. Hàm tương quan , hàm ACF và hàm tương quan BOC-PRN với các tín hiệu 
 (trái) và (phải) với băng thông vô hạn của bộ lọc RF 
Tuy nhiên, trong trường hợp này, thuật toán TK được thay đổi và trở thành: 
2
2 1 1 1( ) ( ) ( ). ( )s s s sR k R R R    (4.21) 
Trong đó là một hệ số tỉ lệ. Nếu , ta có thuật toán TK theo cách truyền thống đã 
được mô tả trước đó. 
Khi thực hiện với tín hiệu rời rạc, (4.21) trở thành: 
2
2 1 1 1( ) ( ) ( 1). ( 1)s s s sR n k R n R n R n (4.22) 
Hình 4.21 minh họa hình dạng của hàm tương quan tổng hợp thu được với các dạng tín 
hiệu điều chế và . Quan sát hình vẽ, ta nhận thấy, hàm tương quan 
18 
vẫn duy trì được khả năng triệt tiêu hoàn toàn đỉnh phụ khi áp dụng với tín hiệu BOCs(n,n). Hơn 
nữa, đỉnh chính của hàm còn hẹp hơn so với cũng như hàm ACF của tín hiệu. Vì vậy, 
hiệu quả bám mã được cải thiện đáng kể. Đối với tín hiệu , hàm vẫn không triệt 
tiêu hoàn toàn được các đỉnh phụ thứ nhất. 
Hình 4.21. Hàm tương quan Rs2 () với các giá trị khác nhau và hàm ACF với 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 hưởng bộ lọc RF) với 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 với 2 giải pháp kia, đáp ứng bộ so pha với giải pháp mới 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 sớm – muộn có giá trị lớn. 
Hình 4.22. Đáp ứng bộ so pha EMLP có cho Rs2 () với , cho ACF và AsPECT với 
các tín hiệu (trái) và (phải) với băng thông vô hạn của bộ lọc RF 
4.3.3. Mở rộng cấu trúc để nâng cao hiệu quả giảm đa đường 
Để thực hiện thiết lập hàm tương quan tổng hợp mới, các bản sao của hàm cần phải 
được tạo ra. Do đó, hàm mới được 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) 
Với , là các bản sao của hàm tương quan . 
19 
Hình 4.26. Hàm tương quan với các giá trị khác nhau và hàm ACF với các tín hiệu 
 (trái) và (phải) với các băng thông khác nhau 
Ảnh hưởng của tham số và băng thông bộ lọc RF được 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 lọc 
RF. Về ảnh hưởng của bộ lọc RF, cũng giống như các hàm tương quan khác, khi băng thông bộ lọc 
RF 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 được mô tả ở Hình 4.29. Như đã 
phân tích ở trên, hiệu năng bám mã của cấu trúc này được cải thiện đáng kể khi chịu ảnh hưởng của 
tín hiệu đa đường. Giải pháp dựa trên thay đổi kết hợp các hàm tương quan phụ. 
Hiệu năng bám mã của cấu trúc này được cải thiện đáng kể khi chịu ảnh hưởng của tín hiệu đa 
đường. Trong trường hợp này, để thuận tiện ta xét riêng ảnh hưởng của tín hiệu đa đường và tác 
động đó được thể hiện qua đường bao lỗi đa đường ở Hình 4.30. Qua mô tả ở hình vẽ cho thấy, sai 
số do đa đường gây ra đối với giải pháp này đã được cải thiện rõ rệt. Tuy không triệt tiêu được phần 
lớn sai số do thành phần đa đường có trễ trung bình và dài nhưng với các đa đường dạng này, hiệu 
năng của giải pháp vẫn rất tốt. Băng thông của bộ lọc ảnh hưởng rất lớn đến hiệu năng giảm nhiễu 
đa đường của giải pháp đề xuất. Băng thông càng giảm, hiệu năng giảm nhiễu đa đường càng kém. 
20 
Hình 4.30. MEE với bộ so pha EMLP có cho Rs3 () với và cho ACF với các tín hiệu 
 (trái) và (phải). 
4.4. Giải pháp cho tín hiệu dạng điều chế . 
Phần tiếp 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 được 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 điểm của tín hiệu 
Hai đặc tính của tín hiệu điều chế được quan tâm xem xét trong phần này bao 
gồm: hàm tự tương quan của tín hiệu và hàm PSD. 
Trước tiên, tín hiệu điều chế được xác định thông qua biểu thức: 
 ( ) sgn sin(2 scs t f t (4.24) 
Trong đó: là tần số sóng mang con và . 
Công thức (4.24) có thể được viết lại ở dạng: 
3
0
( ) ( 1) ( )
sc
i
T sc
i
s t p t iT
  (4.25) 
Với là dạng xung vuông của sóng mang con trong khoảng và là độ 
rộng của các xung vuông sóng mang con. Hàm ACF của tín hiệu (cũng chính là hàm 
ACF của sóng mang con khi coi các chip của mã PRN độc lập) được xác định bởi: 
3 3
0 0
3 3
0 0
( ) ( ) ( ) ( 1) ( ) ( 1) ( )
( 1)
sc sc
sc
sc
i i
sc scT TBOC BOC
i i
i j
j i
i j T
tri
T
R s s p iT p iT

    
 

 (4.26) 
Trong đó: ( ) ( ) ( )
sc scT T
tri p p   (4.27) 
4.4.2. Đề xuất giải pháp 
Từ 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 tượng bám nhầm 
trình bày ở phần trước được thực hiện trên cơ sở thực hiện các kết hợp giữa hàm ACF và hàm tương 
quan BOC – PRN. Tuy nhiên, trong phần này đề xuất một hướng tiếp cận khác được thực hiện 
thông qua thay đổi các kết hợp của các hàm tương quan phụ. 
Trước tiên, (4.26) có thể được viết lại thành: 
21 
 3
sin
0
3 3
0 0
( ) ( )( 1) sc j
jsc
i j
j i
i j T
R tri R
T

 
  (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 với 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 kết hợp giữa các hàm tương quan 
phụ để có thể tạo ra một hàm tương quan tổng hợp mới có những đặc tính mới. Đầu tiên, có thể dễ 
dàng nhận thấy khi thực hiện kết hợp: 
 sin sin( ) ( )
j j jR R R   (4.29) 
Cuối cùng, để tạo ra một hàm tương quan tổng hợp mới không tồn tại các đỉnh phụ, đồng thời 
vẫn duy trì được các ưu điểm của đỉnh chính, kết hợp sau được thực hiện: 
3
sin sin sin
0
( ) ( ) ( )proposed j j
j
R R R  
  (4.30) 
4.4.3. Cấu trúc triển khai giải pháp 
Từ (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 với bộ so pha có cấu trúc EMLP, số lượng bộ tương quan được yêu cầu 
tăng lên đáng kể. Để nhận được hàm tương quan tổng hợp như ở (4.30), ta thực hiện kết hợp các 
thành phần hàm tương quan phụ ở các kênh đồng pha và vuông pha như công thức sau: 
     
   

2 23
sin sin sin sin sin
0
I Q I Q
proposed 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
sin sin
2 2
proposed proposed
EMLPD R R (4.32) 
Đầu ra bộ so pha này được cho qua bộ lọc mạch vòng để điều khiển bộ dao động điều khiển số 
NCO. Sơ đồ giản lược của DLL, trong đó chỉ minh họa quá trình tạo ra hàm tương quan tổng hợp, 
để thực hiện bám tín hiệu với hàm tương quan tổng hợp được minh họa ở Hình 4.36. 
22 
4.4.4. Kết quả mô phỏng và đánh giá 
Hiệu năng hoạt động của giải pháp được đề xuất được so sánh với các giải pháp khác như giải 
pháp truyền thống sử dụng hàm ACF, giải pháp AsPECT và giải pháp SCPC. Các tiêu chí được 
thực hiện so sánh gồm có: đặc tính hàm tương quan được sử dụng, đáp ứng bộ so pha, hiệu năng 
giảm đa đường thông qua MEE và xem xét các ảnh hưởng khác đến hiệu năng hoạt động bám mã. 
Hình 4.37. Hàm tương quan đề xuất cho tín hiệu khi bỏ qua ảnh hưởng của bộ lọc RF. 
Đầu tiên, hàm tương quan của các giải pháp được minh họa ở Hình 4.37 trong đó bỏ qua ảnh 
hưởng của bộ lọc RF. Quan sát hình vẽ, trong khi các giải pháp khác không thích hợp với tín hiệu 
 trên khía cạnh loại bỏ ảnh hưởng của đỉnh phụ. 
Hình 4.38. Đáp ứng bộ so pha EMLP với với 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 được xem xét ứng với các giải pháp nêu 
ở trên. Từ quan sát Hình 4.37, hàm tương quan tổng hợp của giải pháp đề xuất có độ rộng đỉnh 
chính hẹp ( ). Do đó, để bộ so pha hoạt động ổn định, khoảng lệch sớm muộn được lựa 
chọn phải có 
 . Vì vậy, các đáp ứng bộ so pha dạng EMLP được xem xét có . 
Hình dạng của đầu ra bộ so pha khi bỏ qua ảnh hưởng của bộ lọc RF được minh họa ở Hình 4.38. 
Từ kết 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 tượng bám nhầm đã 
được loại bỏ. 
Cuối cùng, ảnh hưởng của tín hiệu đa đường đến hiệu năng hoạt động của giải pháp đề xuất 
được xem xét. Đường bao MEE được sử dụng để thực hiện đánh giá này. Kết quả được minh họa ở 
Hình 4.39. Từ những kết quả ở trên hình vẽ, giải pháp đề xuất có hiệu năng giảm nhiễu đa đường 
23 
tốt hơn so với các giải pháp khác. Trong khi giải pháp truyền thống dùng hàm ACF có sai số đa 
đường suy giảm về mức không đáng kể khi trễ đa đường vào khoảng thì giải pháp đề xuất 
cho kết quả tương tự chỉ với các trễ đa đường lớn hơn . Như vậy, giải pháp này chỉ chịu tác 
động của các tín hiệu đa đường có trễ ngắn. Với các thành phần đa đường có trễ 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 xuất cho 
tín hiệu với bộ so pha dạng EMLP có 
KẾT LUẬN 
Đóng góp khoa học của luận án 
Nội dung của luận án đã tập trung giải quyết những tác nhân gây sai số nhằm cải thiện chất 
lượng, 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 với việc bổ sung thêm nhiều tín hiệu định vị mới. Hai vấn đề 
được tập trung nghiên cứu là nhiễu đa đường và hiện tượng sai lệch đồng bộ khi bộ thu GNSS hoạt 
động với các tín hiệu định vị dạng điều chế BOC. Luận án đã đạt được một số kết quả nghiên cứu 
mới có thể được tóm lược 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) được cải tiến nhằm nâng cao hiệu năng giảm nhiễu đa đường với các tín hiệu đa 
đường ngắn. Tiếp đó, đề xuất và tối ưu cấu trúc MGD 3 tầng nhằm loại trừ khả năng bám 
nhầm và duy trì hiệu năng giảm nhiễu đa đường. 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 với một số dạng điều chế tín hiệu BOC. Nhóm giải pháp này bao gồm 
giải pháp kết hợp giữa hàm ACF của tín hiệu BOC và hàm tương quan BOC – PRN để đat 
được hàm tương quan tổng hợp mới không còn đỉnh phụ và áp dụng cho tín hiệu 
 . Với tín hiệu , dựa trên sự kết hợp đó đồng thời bổ sung thêm toán 
24 
tử phi tuyến TK, một giải pháp mới được đề xuất. Cuối cùng, một giải pháp thực hiện theo 
hướng kết hợp mới giữa các hàm tương quan phụ trong hàm ACF của tín hiệu 
được đề xuất để loại bỏ các đỉnh phụ. 
Các kết quả nghiên cứu đã đạt được này của luận án sẽ góp phần vào nhóm giải pháp kỹ 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 trắc môi trường, cảnh báo thiên 
tai, 
Hƣớng phát triển của luận án 
Hiện nay, kết quả đạt được của các giải pháp đề xuất mới ở dạng mô phỏng. Trong thời gian 
tới, các giải pháp này được triển khai, thực thi và kiểm nghiệm trên các bộ thu mềm GNSS. Bên 
cạnh đó, khi các tín hiệu định vị mới 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 kết quả đo đạc 
thực tế và các kết quả phân tích lý thuyết và mô phỏng giúp ta có được 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.