http://www.ebook.edu.vn         CHÖÔNG 1. TOÅNG QUAN VEÀ HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN   1.1. TOÅNG QUAN      Hình 1.1 moâ taû caù...
http://www.ebook.edu.vnhieän trong caùc heä thoáng voâ tuyeán do nhöõng anten thöôøng thu nhieàu loaïi tín hieäuñoàng thôø...
http://www.ebook.edu.vn   1.2.2. MAÙY THU• Khoái khueách ñaïi nhieãu thaáp    o Khueách ñaïi tín hieäu thu coù cöôøng ñoä ...
http://www.ebook.edu.vn              CHÖÔNG 2.                 CAÙC KYÕ THUAÄT ÑIEÀU CHEÁ SOÁ   2.1. GIÔÙI THIEÄU CAÙC PHÖ...
http://www.ebook.edu.vnthöôøng gaëp ôû ñöôøng truyeàn vi ba soá vaø veä tinh. Vì vaäy FSK vaø PSK hay ñöôïc söûduïng hôn A...
http://www.ebook.edu.vn                                        2                            φ1 (t ) =      cos(2πf c t + θ...
http://www.ebook.edu.vn                   T/h vaøo             Ñôn cöïc/                                   T/h BPSK       ...
http://www.ebook.edu.vn   2.3. ÑIEÀU CHEÁ PSK VI SAI (DPSK)     Input      data          Logic             {dk}       BPSK...
http://www.ebook.edu.vnDPSK. ÔÛ maùy thu, chuoãi tín hieäu goác ñöôïc khoâi phuïc töø tín hieäu DPSK bôûi caùcmaïch boå su...
http://www.ebook.edu.vn                                     ⎡       ⎡         π ⎤⎤                                     ⎢ E...
http://www.ebook.edu.vn           Ñaàu vaøo          1        1        0             0     0       0   0       1          ...
http://www.ebook.edu.vn                                           T                                     y1 = ∫ y (t )φ1 (t...
http://www.ebook.edu.vnra caû hai y1 vaø y2 ñeàu laø caùc bieán ngaãu nhieân coù giaù trò trung bình baèng        E 2 vaøp...
http://www.ebook.edu.vn       2.4.2. PHOÅ VAØ BAÊNG THOÂNG CUÛA TÍN HIEÄU QPSK                       0                    ...
http://www.ebook.edu.vn                                      Rb/2          LPF                                            ...
http://www.ebook.edu.vnkhoaûng thôøi gian nhaát ñònh. Neáu caùc boä loïc khoâng tuyeán khi tín hieäu qua ñieåmkhoâng (zero...
http://www.ebook.edu.vn             CHÖÔNG 3. BAÊNG THOÂNG CUÛA HEÄ THOÁNG   3.1. BAÊNG THOÂNG VAØ PHOÅ CUÛA TÍN HIEÄU SOÁ...
http://www.ebook.edu.vn      FCC (federal Communication Commission) ñònh nghóa baêng thoâng chieámgiöõ bôûi tín hieäu laø ...
http://www.ebook.edu.vn     1      0      1      0      1V0V0-V V0-VHình3.1 Daïng soùng cuûa maõ hoaù ñöôøng. (a) NRZ ñôn ...
http://www.ebook.edu.vn                  0.5Tb                                    Rb         2Rb         3Rb              ...
http://www.ebook.edu.vnxung. AÛnh höôûng naøy ñöôïc goïi laø nhieãu giao thoa giöõa caùc kyù hieäu (ISIInterymbol Interfer...
http://www.ebook.edu.vn                                                                   ⎛ f   ⎞                         ...
http://www.ebook.edu.vn                             ⎧    1, f ≤ f 0 (1 − α )                             ⎪ ⎡              ...
http://www.ebook.edu.vn                                                       h(t)                                        ...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

He thong vo tuyen

496 views
440 views

Published on

He thong vo tuyen

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
496
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
13
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

He thong vo tuyen

  1. 1. http://www.ebook.edu.vn CHÖÔNG 1. TOÅNG QUAN VEÀ HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN 1.1. TOÅNG QUAN Hình 1.1 moâ taû caùc phaàn töû cô baûn cuûa heä thoáng thoâng tin. Coù ba phaàn caênbaûn cuûa baát cöù heä thoáng naøo phaûi coù laø maùy phaùt, maùy thu vaø keânh truyeàn. Moãiphaàn coù moät vai troø nhaát ñònh trong vieäc truyeàn daãn tín hieäu. Input Transmitted Received Output signal signal signal signal Transmission Source Transmitter Receiver Destination channel Noise, inteference, and distortion Hình 1.1: Caùc phaàn töû cuûa heä thoáng thoâng tin Maùy phaùt xöû lyù tín hieäu ñaàu vaøo vaø taïo ra tín hieäu coù nhöõng ñaëc tính thích hôïpvôùi keânh truyeàn daãn. Quaù trình xöû lyù tín hieäu ñeå truyeàn daãn chuû yeáu laø ñieàu cheá vaømaõ hoaù (modulation and coding). Keânh truyeàn laø moâi tröôøng giöõa ñieåm phaùt vaø ñieåm thu. Keânh truyeàn coù theå laølaø caùp song haønh, caùp ñoàng truïc, caùp quan, hay moâi tröôøng voâ tuyeán. Moïi keânhtruyeàn ñeàu gaây ra ñoä suy hao hay laø ñoä toån thaát truyeàn daãn. Vì theá cöôøng ñoä tínhieäu bò suy giaûm daàn theo khoaûng caùc truyeàn. Maùy thu laáy tín hieäu ñaàu ra töø keânh truyeàn ñeå xöû lyù vaø taùi taïo ngöôïc laïi tínhieäu ôû ñaàu phaùt. Caùc hoaït ñoäng cuûa maùy thu bao goàm khueách ñaïi ñeå buø vaøo toånhao truyeàn daãn, vaø giaûi ñieàu cheá vaø giaûi maõ tín hieäu ñaõ ñöôïc ñieàu cheá vaø maõ hoaù ôûmaùy phaùt. Boä loïc cuõng laø moät phaàn quan troïng trong maùy thu duøng ñeå choïn loïc tínhieäu mong muoán töø keânh truyeàn. Coù raát nhieàu aûnh höôûng khoâng mong muoán xuaát hieän trong quaù trình truyeàndaãn tín hieäu. Suy hao laø moät aûnh höôûng khoâng mong muoán do noù gaây ra suy giaûmcöôøng ñoä tín hieäu taïi maùy thu. Caùc hieäu öùng khaùc nhö meùo (distortion) nhieãu(noise) taïp aâm (interference) laøm cho daïng tín hieäu bò thay ñoåi do ñoù coù aûnh höôûngnghieâm troïng hôn. Meùo laø laø hieän töôïng aûnh höôûng ñeán daïng soùng tín hieäu gaây ra bôûi ñaùp öùngkhoâng lyù töôûng cuûa heä thoáng nhö mong muoán. Khoâng gioáng nhö nhieãu vaø cannhieãu, khi khoâng coù tín hieäu thì khoâng coù meùo. Neáu keânh truyeàn laø tuyeán tínhnhöng ñaùp öùng coù meùo thì meùo naøy coù theå ñöôïc söûa, hoaëc coù theå giaûm thieåu baèngboä loïc ñaëc bieät goïi laø boä caân baèng. Can nhieãu laø nhöõng tín hieäu taùc ñoäng töø nhöõng nguoàn tín hieäu khaùc vaøo tínhieäu caàn truyeàn nhö caùc maùy phaùt khaùc, ñöôøng daây ñieän. Can nhieãu thöôøng xuaát
  2. 2. http://www.ebook.edu.vnhieän trong caùc heä thoáng voâ tuyeán do nhöõng anten thöôøng thu nhieàu loaïi tín hieäuñoàng thôøi. Caùc boä loïc thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå loaïi boû can nhieãu coù taàn soá ngoaøi daûitaàn cuûa tín hieäu truyeàn daãn mong muoán. Nhieãu (noise) hay laø caùc tín hieäu ñieän ngaãu nhieân sinh ra bôûi caùc quùa trình vaätlyù trong heä thoáng vaø caû töø beân ngoaøi. Khi nhieãu taùc ñoäng vaøo tín hieäu truyeàn coù theålaøm giaûm chaát löôïng cuûa tín hieäu hay coù theå laøm hoûng ñöôøng truyeàn. Boä loïc duøngñeå giaûm nhieãu moät phaàn nhöng nhieãu khoâng theå loaïi boû hoaøn toaøn. Nhieãu laø moätthaønh phaàn cô baûn taïo ra nhöõng giôùi haïn trong heä thoáng truyeàn thoâng. 1.2. CAÙC THAØNH PHAÀN CUÛA MOÄT HEÄ THOÁNG VI BA SOÁ Sô ñoà khoái chung cuûa moät cuûa moät keânh truyeàn daãn vi ba soá ñöôïc cho ôû hình1.2. Vai troø cuûa caùc khoái chöùc naêng trong sô ñoà hình 1.2 nhö sau: Source Tx Modulator and Power Baseband Upmixer amplifier Channel Output Tx Modulator and Power Baseband Upmixer amplifier Hình 1.2 : Sô ñoà khoái cuûa heä thoáng vi ba soá 1.2.1. MAÙY PHAÙT • Khoái xöû lyù baêng taàn goác: o Phoái hôïp trôû khaùng vôùi ñöôøng soá o Bieán ñoåi maõ ñöôøng truyeàn o Khoâi phuïc xung ñoàng hoà o Gheùp caùc keânh nghieäp vuï vaø giaùm saùt o Maõ hoaù keânh choáng loãi o Ngaãu nhieân hoaù tín hieäu • Khoái ñieàu cheá vaø bieán ñoåi taàn o Ñieàu cheá soá ñeå chuyeån ñoåi tín hieäu soá vaøo vuøng taàn soá cao thuaän tieän cho vieäc truyeàn daãn. o Ñoái vôùi caùc maùy phaùt ñoåi taàn vôùi ñieàu cheá thöïc hieän ôû trung taàn, khoái naâng taàn cho pheùp chuyeån tín hieäu trung taàn phaùt vaøo taàn soá voâ tuyeán tröôùc khi phaùt. • Khoái khueách ñaïi coâng suaát o Khueách ñaïi coâng suaát phaùt ñeán möùc caàn thieát tröôùc khi phaùt.
  3. 3. http://www.ebook.edu.vn 1.2.2. MAÙY THU• Khoái khueách ñaïi nhieãu thaáp o Khueách ñaïi tín hieäu thu coù cöôøng ñoä nhoû vaø boä khuyeách ñaïi naøy phaûi coù heä soá nhieãu ñeå laøm giaûm heä soá nhieãu trong toaøn heä thoáng.• Khoái bieán ñoåi haï taàn vaø giaûi ñieàu cheá soá o Giaûi ñieàu cheá soá tín hieäu thu ñeå khoâi phuïc tín hieäu soá. o Ñoái vôùi maùy thu ñoåi taàn, tröôùc khi giaûi ñieàu cheá tín hieäu thu ñöôïc bieán ñoåi vaøo trung taàn maùy thu nhôø boä bieán ñoåi haï taàn. Trong quaù trình bieán ñoåi haï taàn do suaát hieän taàn soá aûnh neân khoái bieán ñoåi haï taàn thöôøng phaûi trieät taàn soá aûnh. o Cuõng ñoái vôùi maùy thu ñoåi taàn, sau khi haï taàn laø boä khueách ñaïi trung taàn. Nhieäm vuï cuûa boä khueách ñaïi trung taàn laø khueách ñaïi, loïc nhieãu keânh laân caän vaø caân baèng thích öùng ôû vuøng taàn soá cuõng nhö caân baèng treã nhoùm ôû caùc phaàn töû cuûa keânh truyeàn daãn.• Khoái xöû lyù baêng taàn goác thu o Taùch caùc keânh nghieäp vuï vaø giaùm saùt o Giaûi maõ ngaãu nhieân o Söûa loãi keânh o Giaûi maõ ñöôøng truyeàn o Phoái hôïp ñöôøng truyeàn soá
  4. 4. http://www.ebook.edu.vn CHÖÔNG 2. CAÙC KYÕ THUAÄT ÑIEÀU CHEÁ SOÁ 2.1. GIÔÙI THIEÄU CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU CHEÁ SOÁ Ñieàu cheá laø quaù trình maø trong ñoù moät ñaëc tính naøo ñoù cuûa soùng mang ñöôïcthay ñoåi theùo tín hieäu ñieàu cheá. Thöôøng soùng mang laø haøm sin bieåu thò theo coângthöùc 2.1. Caùc thoâng soá cuûa soùng mang coù theå thay ñoåi laø bieân ñoä , taàn soá, vaø pha. S(t)=Acos(ωct+θ) (2.1) Trong ñoù: ωc =2πfc laø taàn soá goùc cuûa soùng mang, fc laø taàn soá soùng mang, coøn θlaø pha. Neáu söû duïng tín hieäu thoâng tin ñeå thay ñoåi bieân ñoä A, taàn soá soùng maïng fc vaøpha θ(t) ta ñöôïc caùc kieåu ñieàu cheá bieân ñoä , ñieàu cheá taàn soá vaø ñieàu cheá pha töôngöùng. Neáu tín hieäu thoâng tin laø tín hieäu lieân tuïc thì ta ñöôïc caùc kieåu ñieàu cheá töôngtöï, neáu tín hieäu thoâng tin laø tín hieäu soá ta coù caùc kieåu ñieàu cheá soá töông öùng. ÔÛ daïng ñieàu cheá soá, tín hieäu thoâng tin thöôøng ôû daïng 2 möùc hoaëc nhieàu möùc.Trong tröôøng hôïp ñieàu cheá soá tín hieäu thoâng tin laøm thay ñoåi bieân ñoä, taàn soá , haypha cuûa soùng mang caùc caùc teân goïi töông öùng laø ñieàu cheá khoaù chuyeån bieân (ASK),ñieàu cheá khoaù chuyeån taàn (FSK), vaø ñieàu cheá khoaù chuyeån pha (PSK). Hình 1 moâta daïng soùng caùc kieåu ñieàu cheá soá. 0 1 1 0 1 0 a) b) c) Hình 2.1: Caùc daïng soùng ñieàu cheá. a)ASK; b)PSK; c)FSK Nhö ôû hình 2.1 ta thaáy caùc daïng soùng PSK vaø FSK coù ñöôøng bao bieân ñoäkhoâng ñoåi. Ñaëc ñieåm naøy cho pheùp chuùng khoâng bò aûnh höôûng cuûa tính phi tuyeán
  5. 5. http://www.ebook.edu.vnthöôøng gaëp ôû ñöôøng truyeàn vi ba soá vaø veä tinh. Vì vaäy FSK vaø PSK hay ñöôïc söûduïng hôn ASK. Tuy nhieân ñeå coù theå taêng duïng löôïng ñöôøng truyeàn daán soá khi baêngthoâng cuûa keânh truyeàn coù haïn, ngöôøi ta söû duïng ñieàu cheá PSK vaø ASK keát hôïp,phöông phaùp ñieàu cheá naøy ñöôïc goïi laø ñieàu cheá bieân ñoä vuoâng goùc (QAMQuandrature Amplitude Modulation). Trong tröôøng hôïp ñieàu cheá M traïng thaùi toång quaùt , boä ñieàu cheá taïo ra moät taäphôïp M=2m tuyø theo toå hôïp m bit cuûa luoàng soá lieäu vaøo. Ñieàu cheá 2 traïng thaùi laøtröôøng hôïp ñaëc bieät vôùi M=2. Trong thoâng tin soá, thuaät ngöõ taùch soùng vaø giaûi ñieàu cheá thöôøng ñöôïc söû duïnghoaùn ñoåi cho nhau, maëc duø thuaät ngöõ giaûi ñieàu cheá nhaán maïng vieäc taùch tín hieäuñieàu cheá ra khoûi soùng mang coøn taùch soùng bao haøm caû quaù trình quyeát ñònh choïn kyùhieäu thu. Giaûi ñieàu cheá ôû maùy thu coù theå thöïc hieän theo 2 daïng: giaûi ñieàu cheá keát hôïphoaëc khoâng keát hôïp. ÔÛ daïng giaûi ñieàu cheá keát hôïp, maùy thu phaûi bieát chính xaùc phacuûa soùng mang, hay maùy thu phaûi khoaù ñöôïc pha cuûa tín hieäu phaùt. Taùch soùng keáthôïp ñöôïc thöïc hieän baèng caùch thöïc hieän töông quan cheùo tín hieäu thu ñöôïc vôùi soùngmang. ÔÛ phöông phaùp giaûi ñieàu cheá khoâng keát hôïp maùy thu khoâng caàn bieát pha cuûasoùng mang, vì vaäy ñoä phöùc taïp cuûa maùy thu ñöôïc giaûm bôùt nhöng khaû naêng choángloãi laïi thaáp hôn so vôùi giaûi ñieàu cheá keát hôïp. Coù raát nhieàu phöông phaùp ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá khaùc nhau coù theå ñöôïcduïng trong heä thoáng thoâng tin. Moãi phöông phaùp cocs caùc öu nhöôïc ñieåm rieâng cuûamình. Vieäc löïa choïn phuï thuoäc vaøo tyû leä loãi, coâng suaát phaùt vaø ñoä roäng keânhtruyeàn. 2.2. ÑIEÀU CHEÁ PSK 2 TRAÏNG THAÙI (2-PSK, BPSK) 2.2.1. XAÙC SUAÁT LOÃI ÔÛ heä thoáng BPSK töông quan, caùc kyù hieäu 0 vaø 1 coù tín hieäu ñieàu cheá laø s1(t),s2(t). Neáu soùng mang ñieàu hoaø coù bieân ñoä Ac do ñoù naêng löôïng cuûa moät bit laø 1 2Eb = Ac Tb , theo phöông phaùp ñieàu cheá BPSK 2 tín hieäu leäch pha nhau 1800 neân 2ta coù theå bieåu dieãn: 2 Eb s i (t ) = cos[2πf c t + θ (t ) + θ c ],θ (t ) = (i − 1)π , 0 ≤ t ≤ Tb , i = 1,2 (2.10) Tb hay: 2 Eb s1 (t ) = cos[2πf c t + θ c ], 0 ≤ t ≤ Tb (2.11) Tb 2 Eb s 2 (t ) = − cos[2πf c t + θ c ], 0 ≤ t ≤ Tb (2.12) Tb Töø caùc phöông trình (2.11), (2.12) ta thaáy raèng chæ coù moät haøm cô sôû laø:
  6. 6. http://www.ebook.edu.vn 2 φ1 (t ) = cos(2πf c t + θ c ), 0 ≤ t ≤ Tb (2.13) Tb Khi ñoù ta coù theå bieåu dieãn s1(t), s2(t) theo φ1 (t ) nhö sau: s1 (t ) = Eb φ1 , 0 ≤ t ≤ Tb s 2 (t ) = − Eb φ1 , 0 ≤ t ≤ Tb Vuøng Z1 Vuøng Z2 − E E s1 s2 Hình 2.3: Khoâng gian tín hieäu BPSK Vaäy ñieàu cheá BPSK ñöôïc ñaëc tröng bôûi khoâng gian tín hieäu moät(N=1) chieàuvôùi 2 ñieåm baûn tin(M=2) nhö ôû hình 2.3 vaø toaï ñoä ñöôïc tính: Tb s11 = ∫ s1 (t )φ1 (t )dt = E b 0 Tb s 21 = ∫ s 2 (t )φ1 (t )dt = − E b 0 Ñeå quyeát ñònh tín hieäu thu ñöôïc laø 0 hay 1 ta chia khoâng gian tín hieäu thaønh 2vuøng: • Vuøng Z1: caùc ñieåm gaàn baûn tin + Eb nhaát (öùng vôùi 0). • Vuøng Z2: caùc ñieåm gaàn baûn tin − Eb nhaát (öùng vôùi 1). Quy taéc quyeát ñònh laø döï ñoaùn tính hieäu laø s1(t) jau “0” ñöôïc phaùt neáu tín hieäuthu rôi vaøo vuøng Z1 vaø laø s2(t) hay “1” neáu rôi vaøo Z2. Tuy nhieân coù theå xaûy ra haiquyeát ñònh sai. Tín hieäu s2(t) ñöôïc phaùt, tuy nhieân do taùc duïng cuûa nhieãu, tín hieäuthu rôi vaøo vuøng Z1 vaø ngöôïc laïi.
  7. 7. http://www.ebook.edu.vn T/h vaøo Ñôn cöïc/ T/h BPSK löôõng cöïc Soùng mang φ1 (t ) T/h BPSK Tb T/h ra So saùnh ∫ dt 0 Soùng mang φ1 (t ) Hình 2.4: Sô ñoà khoái maùy phaùt vaø maùy thu BPSK Ñeå tính toaùn xaùc suaát gaây ra loãi neáu phaùt ñieåm 1, giaù trò quan saùt neáu phaùtñieåm “1” laø: Tb y1 = ∫ y(t )φ (t )dt 0 1 vôùi y(t) laø tín hieäu thu ñöôïc. Ta coù theå ruùt ra haøm phaân boá xaùc suaát khi kyùhieäu 1 hay tín hieäu s2(t) ñöôïc phaùt: f Y 1 ( y1 1) = 1 πN 0 ⎡ 1 exp ⎢ − N y1 E b ( )⎤ 2 ⎥ ⎣ ⎦ Xaùc suaát loãi maø khi phaùt kyù hieäu 1 maø maùy thu quyeát ñònh laø 0 baèng: ∫ exp⎢− N (y ) ∞ ∞ 1 ⎡ 1 2⎤ Pe (0 1) = ∫ f Y 1 ( y1 1)dy1 = 1 + Eb ⎥dy1 0 πN 0 0 ⎣ ⎦ Töø ñoù ta tính ñöôïc: 1 ⎛ Eb ⎞ ⎛ 2 Eb ⎞ Pe (0 1) = erfc⎜ ⎜ N ⎟ ⎟ = Q⎜ ⎜ N ⎟ ⎟ 2 ⎝ 0 ⎠ ⎝ 0 ⎠ Do tính ñoái xöùng neân Pe (0 1) = Pe (1 0 ) do ñoù xaùc suaát loãi trung bình ñoái vôùi ñieàucheá BPSK laø: ⎛ 2 Eb ⎞ Pe = Q⎜ ⎜ N ⎟ ⎟ (2.14) ⎝ 0 ⎠ Ta coù sô ñoà boä ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá BPSK töông quan nhö hình 2.4
  8. 8. http://www.ebook.edu.vn 2.3. ÑIEÀU CHEÁ PSK VI SAI (DPSK) Input data Logic {dk} BPSK DPSK {mk} Circuit Modulator signal {dk-1} cos(2πfc) Delay Tb DPSK output signal Bandpass Logic Intergrate Threshold filter Circuit and Dump device Delay Tb Hình 2.6 Sô ñoà khoái cuûa maùy phaùt vaø maùy thu DPSK Ñieàu cheá DPSK laø daïng ñieàu cheá maø phöông phaùp giaûi ñieàu cheá khoâng caànphaûi laø daïng keát hôïp vôùi muïc ñích ñeå giaûm ñoä phöùc taïp cuûa maùy thu. Maùy thukhoâng keát hôïp reû hôn vaø deã cheá taïo hôn do ñoù ñöôïc söû duïng roäng raõi trong caùc heäthoáng thoâng tin voâ tuyeán. Trong heä thoáng DPSK, chuoãi tín hieäu nhò phaân ñaàu vaøotröôùc heát ñöôïc maõ hoaù vi sai sau ñoù ñoù ñöôïc ñieàu cheá BPSK. Chuoãi tín hieäu maõ hoaùvi sai {dk} ñöôïc taïo ra töø chuoãi nhò phaân ñaàu vaøo {mk} baèng caùch coïng mk vaø dk-1.Muïc ñích laø ñeå kyù hieäu dk khoâng ñoåi so vôùi kyù hieäu tröôùc neáu kyù hieäu ñaàu vaøo mklaø 1, vaø dk seõ ñoåi neáu mk laø 0. Baûng 1 minh hoaï caùch taïo tín hieäu DPSK töø chuoãi mktheo coâng thöùc d k = mk ⊕ d k −1 {mk} 1 0 0 1 0 1 1 0 {dk} 1 1 0 1 1 0 0 0 {dk-1} 1 1 0 1 1 0 0 0 1 Baûng 2.1 Minh hoaï quaù trình maõ hoaù vi sai Hình 2.6(a) laø sô ñoà khoái cuûa maùy phaùt DPSK. Trong hình naøy coù phaàn töû treãvôùi thôøi gian laø 1 bit Tb vaø maïch logic ñeå taïo chuoãi maõ hoaù vi sai töø tín hieäu nhòphaân ñaàu vaøo. Tín hieäu ñaàu ra ñöôïc ñöa vaøo boä ñieàu cheá BPSK ñeå thu ñöôïc tín hieäu
  9. 9. http://www.ebook.edu.vnDPSK. ÔÛ maùy thu, chuoãi tín hieäu goác ñöôïc khoâi phuïc töø tín hieäu DPSK bôûi caùcmaïch boå sung nhö ôû hình 2.6(b). 2.4. ÑIEÀU CHEÁ PHA VUOÂNG GOÙC (QPSK) 2.4.1. XAÙC SUAÁT LOÃI Cuõng nhö ôû BPSK ñieàu cheá pha kieåu naøy ñöôïc ñaëc tröng bôûi vieâc thoâng tincuûa luoàng soá ñöôïc truyeàn ñi baèng pha cuûa soùng mang. Ta coù theå vieát coâng thöùc chosoùng mang ñöôïc ñieàu cheá 4-PSK nhö sau: ⎧ 2E s i (t ) = ⎨ T cos[2πf c + θ (t ) + θ ], ⎪ 0≤t ≤T ⎪ 0, ⎩ t < 0; t < T Trong ñoù: I = 1,2,3,4 töông öùng vôùi phaùt ñi caùc kyù hieäu hai bit: 00, 10, 11 vaø 10 E laø naêng löôïng tín hieäu phaùt treân moat kyù hieäu T = 2Tb laø thôøi gian cuûa moât kyù hieäu fc laø taàn soá soùng mang θ (t ) laø goùc pha ñöôïc ñieàu cheá θ laø goùc pha ban ñaàu Moãi giaù trò cuûa pha töông öùng vôùi hai bit duy nhaát cuûa tín hieäu ñöôïc goïi laø caëpbit, chaúng haïn ta coù theå laäp caùc giaù trò pha ñeå bieåu dieãn taäp caùc caëp bit ñöôïc maõhoaù Grey nhö sau: 10, 00, 01 vaø 11. Goùc pha ban ñaàu θ laø moät haèng soá nhaän giaù tròbaát kyø trong khoaûng 0 ñeán 2 π , vì goùc pha naøy khoâng aûnh höôûng ñeán quaù trình phaântích neân ta seõ ñaët baèng khoâng. Söû duïng bieán ñoåi löôïng giaùc, ta coù theå vieát laïi phöông trình treân laïi daïngtöông ñöôïng nhö sau: ⎧ 2E ⎡ π⎤ 2E ⎡ π⎤ ⎪− sin ⎢(2i − 1) ⎥ sin( 2πf c t ) + cos ⎢(2i − 1) ⎥ cos(2πf c t ) s (t ) = i ⎨ T ⎣ 4⎦ T ⎣ 4⎦ , 0≤t ≤T ⎪ 0, ⎩ t < 0, t > T Trong ñoù: i = 1,2,3,4 Döïa treân coâng thöùc treân ta coù theå ñöa ra caùc nhaän xeùt sau: • Chæ coù hai haøm cô sôû tröïc giao chuaån, φ1 (t ) vaø φ 2 (t ) trong bieåu thöùc si(t). Daïng töông öùng cuûa caùc, φ1 (t ) vaø φ 2 (t ) ñöôïc ñònh nghóa nhö sau: 1 φ1 (t ) = sin [2πf c ], 0≤t ≤T T 1 φ 2 (t ) = cos[2πf c ], 0≤t ≤T T • Toàn taïi boán ñieåm baûn tin bôùi caùc vectô töông öùng ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:
  10. 10. http://www.ebook.edu.vn ⎡ ⎡ π ⎤⎤ ⎢ E sin ⎢(2i − 1) 4 ⎥ ⎥ si = ⎢ ⎣ ⎦⎥ i = 1,2,3,4 ⎡ ⎢ E cos (2i − 1) π ⎤⎥ ⎢ ⎢ 4 ⎥⎥ ⎣ ⎣ ⎦⎦ Caùc phaàn töû cuûa caùc vectô tín hieäu: si1 vaø si2 coù caùc giaù trò ñöôc toång keát ôûbaûng. Hai coät ñaàu cuûa baûng cho ta caùc caëp bit vaø pha töông öùng cuûa tín hieäu QPSK, E Etrong ñoù bit 0 töông öùng vôùi ñieän aùp + , coøn bit 1 töông öùng vôùi ñieän aùp − . 2 2 Caëp bit Pha cuûa Toaï ñoä cuûa caùc ñieåm baûn vaøo 0 ≤ t ≤ T tín hieäu tin QPSK(radian) Si1 Si2 00 π /4 + E 2 + E 2 01 3 π /4 + E 2 - E 2 11 5 π /4 - E 2 - E 2 10 7 π /4 - E 2 + E 2 Baûng 2.2 Caùc vectô ôû khoâng gian tín hieäu cuûa QPSK Töø khaûo saùt ôû treân ta thaáy moät tín hieäu QPSK ñöôïc ñaëc tröng bôûi moät khoânggian chieàu (N=2) vaø boán ñieåu baûn tin (M=4) nhö ôû hình veõ: Vuøng Z2 Vuøng Z1 01 00 11 10 Vuøng Z3 Vuøng Z4 Hình 2.8 : Khoâng gian tín hieäu ñieàu cheá QPSK Thí duï: Hình 2.9 cho thaáy moät luoàng soá ñöa leân ñieàu cheá QPSK. Chuoãi cô soáhai ñaàu vaøo 11000001 ñöôïc cho ôû hình 2.9a. Chuoãi naøy laïi ñöôïc chia thaønh haichuoãi bao goàm caùc bit leû vaø caùc bit chaún. Hai chuoãi naøy ñöôïc bieåu thò ôû caùc doøngtreân cuøng cuûa caùc hình 2.9b vaø 2.9c. Caùc daïng soùng theå hieän caùc thaønh phaàn ñoàngpha vaø leäch pha vuoâng goùc cuûa QPSK cuõng ñöôïc cho ôû caùc hình 2.9b vaø 2.9c. Coùtheå nhaän xeùt rieâng hai daïng soùng naøy nhö caùc daïng tín hieäu 2-PSK. Coäng chuùng tañöôïc daïng soùng QPSK ôû hình 2.9d.
  11. 11. http://www.ebook.edu.vn Ñaàu vaøo 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 Nhaùnh leû 1 0 0 1 Nhaùnh chaún QPSK Hình 2.9: Quaù trình hình thaønh soùng QPSK Ñeå hieåu ñöôïc nguyeân taéc quyeát ñònh khi taùch soùng chuoãi soá lieäu phaùt, ta phaânchia khoâng gian tín hieäu thaønh 4 phaàn nhö sau: • Taäp hôïp cuûa caùc ñieåm gaàn nhaát ñieåm baûn tin lieân quan vôùi vectô tín hieäu s1. • Taäp hôïp cuûa caùc ñieåm gaàn nhaát ñieåm baûn tin lieân quan vôùi vectô tín hieäu s2. • Taäp hôïp cuûa caùc ñieåm gaàn nhaát ñieåm baûn tin lieân quan vôùi vectô tín hieäu s3. • Taäp hôïp cuûa caùc ñieåm gaàn nhaát ñieåm baûn tin lieân quan vôùi vectô tín hieäu s4. Ñeå thöïc hieän vieäc phaân chia noùi treân ta keû hai ñöôøng vuoâng goùc chia ñeàu hìnhvuoâng noái caùc ñieåm baûn tin sau ñoù ñaùnh daáu caùc vuøng töông öùng. Ta ñöôïc vuøngquyeát ñònh laø caùc goùc phaàn tö coù ñænh truøng vôùi goác toaï ñoä. ÔÛ hình 2.10 caùc vuøngnaøy ñöôïc ñaùnh soá laø Z1, Z2, Z3, vaø Z4. Ta coù theå bieåu dieãn tín hieäu thu ñöôïc nhö sau: y (t ) = si (t ) + x(t ) 0≤t ≤T Trong ñoù: i =1,2,3,4 x(t) laø haøm maãu cuûa quaù trình ngaãu nhieân nhieãu Gauss coù giaù trò trung bình 0 vaø maät ñoä phoå coâng suaát N0/2. Vectô quan traéc y cuûa moät maùy thu QPSK nhaát quaùn coù hai thaønh phaàn y1 vaøy2 ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:
  12. 12. http://www.ebook.edu.vn T y1 = ∫ y (t )φ1 (t )dt 0 ⎡ π⎤ = E sin ⎢(2i − 1) ⎥ + x1 ⎣ 4⎦ T y2 = ∫ y (t )φ 2 (t )dt 0 ⎡ π⎤ = E cos ⎢(2i − 1) ⎥ + x2 ⎣ 4⎦ Trong ñoù i=1,2,3,4 Vaäy y1 vaø y2 laø caùc giaù trò maãu cuûa caùc bieán ngaãy nhieân Gauss ñoäc laäp coù caùc ⎡ π⎤ ⎡ π⎤giaù trò trung bình baèng E cos ⎢(2i − 1) ⎥ vaø E cos ⎢(2i − 1) ⎥ töông öùng vaø coù ⎣ 4⎦ ⎣ 4⎦phöông sai baèng nhau vaø baèng N0/2. Baây giôø quy taéc quyeát ñònh chung chæ ñôn giaûn laø ñoaùn si(t) ñöôïc phaùt neáuñieåm tín hieäu thu lieân quan ñeán vectô y quan traéc rôi vaøo vuøng Zi. Seõ xaûy ra moätquyeát ñònh sai khi chaúng haïn tín hieäu s1(t) ñöôïc phaùt nhöng taïp aâm x(t) lôùn ñeán möùcmaø ñieåm tín hieäu thu rôi ra ngoaøi vuøng Z1. Ta nhaän thaáy raèng nhôø tính ñoái xöùng cuûa caùc vuøng quyeát ñònh, xaùc xuaát dieãngiaûi ñieåm tín hieäu thu ñuùng khoâng phuï thuoäc vaøo tín hieäu naøo ñöôïc phaùt. Giaû söû tabieát raèng tín hieäu s1(t) ñöôïc phaùt. Maùy thu seõ ñöa ra moät quyeát ñònh ñuùng neáu ñieåmtín hieäu thu ñöôïc trình baøy bôûi vectô quan traéc y naèm trong vuøng Z1 cuûa bieåu ñoàkhoâng gian tín hieäu ôû hình 2.8. Vaäy ñoái vôùi moät quyeát ñònh ñuùng khi tín hieäu s1(t)ñöôïc phaùt, caùc thaønh phaàn cuûa vectô quan traéc y: y1 vaø y2 phaûi cuøng döông (hình2.10). y2 Vuøng quyeát ñònh ñuùng 0 y1 Vuøng quyeát ñònh sai Hình 2.10: Vuøng quyeát ñònh ñuùng vaø Ñieàu naøy coù nghóa raèng xaùc suaát cuûa moät quyeát ñònh ñuùng baèng xaùc suaát coùñieàu kieän cuûa söï kieän lieân hôïp y1>1 vaø y2>0, khi s1(t) ñöôïc phaùt. Vì caùc bieán ngaãunhieân y1 vaø y2 ñoäc laäp vôùi nhau, neân xaùc suaát quyeát ñònh ñuùng Pc cuõng baèng tíchcaùc xaùc suaát coù ñieàu kieän cuûa caùc söï kieän y1>0 vaø y2>0, khi s1(t) ñöôïc phaùt. Ngoaøi
  13. 13. http://www.ebook.edu.vnra caû hai y1 vaø y2 ñeàu laø caùc bieán ngaãu nhieân coù giaù trò trung bình baèng E 2 vaøphöông sai baèng N0/2 neân ta coù theå vieát nhö sau: ∞ 1 ⎡ ( y − E 2)2 ⎤ ∞ 1 ⎡ ( y − E 2)2 ⎤ Pc = ∫ exp ⎢− 1 ⎥ dy1 . ∫ exp ⎢− 2 ⎥ dy 2 0 πN 0 ⎢ ⎣ N0 ⎥ ⎦ 0 πN 0 ⎢ ⎣ N0 ⎥ ⎦ Trong ñoù tích phaân thöù nhaát veá phaûi laø xaùc suaát coù ñieåu kieän cuûa söï kieân y1>0vaø tích phaân thöù hai laø xaùc xuaát coù ñieàu kieän cuûa y2>0, khi s1(t) ñöôïc phaùt. Ñaët: y− E 2 z= N0 Khi thay caùc bieán y1 vaø y2 baèng x ta coù theå vieát laïi: 2 ⎡1 ∞ ⎤ Pc = ⎢ ⎢π ∫ exp(− z 2 )dz ⎥ ⎥ ⎣ E 2 N0 ⎦ Töø ñònh nghóa cuûa haøm buø loãi ta ñöôïc : ⎡1 ∞ ⎤ 1 ⎛ E ⎞ ⎢ ⎢π ∫ exp(− z 2 )dz ⎥ = 1 − erfc⎜ ⎥ 2 ⎜ 2N ⎟ ⎟ ⎣ E 2 N0 ⎦ ⎝ 0 ⎠ Vaäy ta coù: 2 ⎡ 1 ⎛ E ⎞⎤ Pc = ⎢1 − erfc ⎜ ⎜ 2 N ⎟⎥ ⎟ ⎢ ⎣ 2 ⎝ 0 ⎠⎥⎦ ⎛ E ⎞ 1 ⎛ E ⎞ = 1 − erfc ⎜ ⎜ 2N ⎟ 4 ⎟ + erfc 2 ⎜ ⎜ 2N ⎟ ⎟ ⎝ 0 ⎠ ⎝ 0 ⎠ Vaây xaùc suaát trung bình ñoái vôùi loãi kyù hieäu cho tröôøng hôïp QPSK keát hôïpñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Pe = 1 − Pc ⎛ E ⎞ 1 ⎛ E ⎞ = erfc ⎜ ⎜ ⎟ − erfc 2 ⎜ ⎟ 4 ⎜ 2N ⎟ ⎟ ⎝ 2N 0 ⎠ ⎝ 0 ⎠ ÔÛ vuøng (E/2N0) >> 1 ta coù theå boû qua thaønh phaàn thöù hai ôû veá phaûi cuûa bieåuthöùc treân. Vaäy ta coù coâng thöùc tính xaùc suaát trung bình cuûa loãi kyù hieäu ñoái vôùiQPSK keát hôïp: ⎛ E ⎞ ⎛ ⎞ Pe = erfc⎜ ⎟ = 2Q⎜ E ⎟ ⎜ 2N ⎟ ⎜ N ⎟ ⎝ 0 ⎠ ⎝ 0 ⎠ ÔÛ heä thoáng QPSK ta thaáy raèng coù hai bit treân moät kyù hieäu. Ñieàu naøy coù nghóaraèng naêng löôïng ñöôïc phaùt treân moät kyù hieäu gaáp hai laàn naêng löôïng treân moät bit,nghóa laø: E = 2Eb Vaäy coù theå bieåu dieãn xaùcc suaát trung bình cuûa loãi kyù hieäu theo tyû soá Eb/N0: ⎛ Eb ⎞ ⎛ 2 Eb ⎞ Pe = erfc⎜ ⎜ N ⎟ ⎟ = 2Q⎜ ⎜ N ⎟ ⎟ ⎝ 0 ⎠ ⎝ 0 ⎠
  14. 14. http://www.ebook.edu.vn 2.4.2. PHOÅ VAØ BAÊNG THOÂNG CUÛA TÍN HIEÄU QPSK 0 -10 -20 Normalized PSD -30 -40 -50 -60 f c- 3R b f c- 2R b f c- R b fc f c- R b f c- 2R b f c- 3R b Hình 2.11: Maät ñoä phoå coân g suaát cuûa tín hieäu QPSK Maät ñoä phoå coâng suaát cuûa tín hieäu QPSK coù theå tìm theo caùc gioáng nhö ñoáivôùi tín hieäu BPSK vôùi chu kyø 1 bit Tb thay baèng chu kyø moät kyù hieäu Ts. Maät ñoä phoåcoâng suaát cuûa tín hieäu QPSK ñöôïc tính theo coâng thöùc. E ⎡⎛ sin π ( f − f )T ⎞ 2 ⎛ sin π ( f + f )T ⎞ 2 ⎤ PQPSK (t ) = s⎢⎜⎜ π ( f − f )T ⎟ + ⎜ π ( f + f )T ⎟ ⎥ c s ⎟ ⎜ c s ⎟ 2⎢⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎥ ⎣ c s c s ⎦ ⎡⎛ sin π ( f − f )T ⎞ ⎛ sin π ( f + f )T ⎞ ⎤ 2 2 ⎜ = Eb ⎢⎜ c s ⎟ +⎜ ⎟ ⎜ π ( f + f )T ⎟ ⎥ c s ⎟ ⎢⎝ π ( f − f c )Ts ⎠ ⎝ ⎣ c s ⎠ ⎥ ⎦ Baêng thoâng cuûa tín hieäu QPSK BW=Rb/2 giaûm ½ so vôùi baêng thoâng tín hieäuBPSK. 2.4.3. MAÙY THU PHAÙT QPSK Baây giôø ta ñi xeùt quaù trình ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá QPSK. Hình 2.12 chothaáy sô ñoà khoái cuûa moät boä ñieàu cheá QPSK ñieån hình. Luoàng cô soá hai ñaàu vaøo b(t) qua boä phaân luoàng chia thaønh hai luoàng ñoäc laäpchöùa caùc bit chaún vaø caùc bit leû (hai luoàng I vaø Q). Boä chuyeån ñoåi möùc chuyeån ñoåicaùc kyù hieäu 0 vaø 1 thaønh löôõng cöïc töông öùng vôùi + E vaø - E . Ta thaáy raèng ôû moïikhoaûng thôøi gian, 2 luoàng tín hieäu naøy ñöôïc nhaân vôùi hai tín hieäu soùng mang tröïcgiao töông öùng laø φ1 (t ) vaø φ 2 (t ) . Keát quaû nhaän ñöôïc caëp soùng 2-PSK. Sau ñoù 2 soùngnaøy ñöôïc coïng vôùi nhau taïo ra tín hieäu QPSK. Do tính tröïc giao cuûa 2 soùng mangneân coù theå taùch 2 luoâng tín hieäu naøy ñöôïc. Löu yù raèng ñoä roäng bit T cuûa tín hieäuQPSK gaáp hai laàn ñoä roäng cuûa doøng tín hieäu.
  15. 15. http://www.ebook.edu.vn Rb/2 LPF QPSK Input Output Data Serial to Local Parralel Oscilltor Σ Rb Converter 900 Rb/2 LPF Hình 2.12 Maùy phaùt QPSK LPF Decision circuit Received Signal Carrier Recovered Recovery Symbol Signal BPF Timing MUX Recovery 900 Decision LPF circuit Hình 2.13 Maùy thu QPSK 2.5. ÑIEÀU CHEÁ OQPSK (OFFSET QPSK) Chuyeån möùc Tín hieäu Luoàng vaøo QPSK 1 Phaân luoàng φ1 (t ) = sin[2πf c ] T Treã Tb Chuyeån möùc 1 φ 2 (t ) = cos[2πf c ] T Hình 2.14: Sô ñoà boä ñieàu cheá OQPSK Bieân ñoä cuûa tín hieäu ñieàu cheá QPSK laø haèng soá, tuy nhieân khi ñi qua boä loïctaïo daïng, tín hieäu QPSK khoâng coøn giöõ ñöôïc tính chaát naøy. Trong caùc tröôøng hôïpdòch pha π radian bieân ñoä cuûa tín hieäu QPSK chuyeån ñoåi qua ñieåm khoâng trong moät
  16. 16. http://www.ebook.edu.vnkhoaûng thôøi gian nhaát ñònh. Neáu caùc boä loïc khoâng tuyeán khi tín hieäu qua ñieåmkhoâng (zero crossing) thì seõ gaây ra hieän töôïng troøn ôû mieàn doác cuûa phoå vaø laøm roängphoå do ñoä trung thöïc cuûa tín hieäu bò aûnh höôûng do caùc möùc ñieän aùp nhoû seõ bò aûnhhöôûng nhieàu trong quaù trình truyeàn daãn. Ñeå traùnh hieän töôïng naøy vieäc duïng caùc boäloïc tuyeán tính cho tín hieäu QPSK laø khoâng hieäu quaû. Moät daïng khaùc cuûa ñieàu cheáQPSK goïi laø ñieàu cheá OQPSK. Daïng naøy ít bò aûnh höôûng cuûa caùc boä loïc khoângtuyeán tính. Sô ñoà khoái cuûa boä ñieàu cheá OQPSK nhö hình 2.14. Ta thaáy phöông phaùp ñieàucheá OQPSK chæ khaùc phöông phaùp QPSK ôû nhaùnh Q ñöôïc laøm treã ñi thôøi gian Tb laøñoä roäng cuûa moät bit. Do hai doøng tín hieäu I, Q ñeàu coù ñoä roäng bit laø 2Tb neân khi laømtreã ôû nhaùnh Q ñi moät thôøi gian Tb thì 2 bit ñöa vaøo boä ñieàu cheá seõ khoâng coù tröôønghôïp chuyeån töø 00 sang 11 vaø ngöôïc laïi. Doøng tín hieäu ñieàu cheá OQPSK nhôø vaâycuõng khoâng chuyeån qua ñieåm khoâng (xem bieåu ñoà khoâng gian tín hieäu cuûa ñieàu cheáQPSK). Nhôø vaäy tín hieäu OQPSK coá ñònh bieân ñoä hôn tín hieäu QPSK vaø ít bò aûnhhöôûng saùi daïng AM sang AM hoaëc AM sang PM sinh ra bôûi maïch khueách ñaïi coângsuaát. Xaùc suaát loãi cuûa phöông phaùp ñieàu cheá OQPSK cuõng ñöôïc tính nhö ôû phöôngphaùp QPSK, laø: ⎛ Eb ⎞ ⎛ 2 Eb ⎞ Pe = erfc⎜ ⎟ ⎜ ⎜ N ⎟ = 2Q⎜ N ⎟ ⎟ ⎝ 0 ⎠ ⎝ 0 ⎠
  17. 17. http://www.ebook.edu.vn CHÖÔNG 3. BAÊNG THOÂNG CUÛA HEÄ THOÁNG 3.1. BAÊNG THOÂNG VAØ PHOÅ CUÛA TÍN HIEÄU SOÁ Maät ñoä phoå coâng suaát cuûa tín hieäu ngaãu nhieân w(t) ñöôïc ñònh nghóa: ⎛W (f)2 ⎞ ⎜ T ⎟ Pw (t ) = lim ⎜ ⎟ T − >∞ ⎜ T ⎟ ⎝ ⎠ ÔÛ ñaây daáu gaïch ngang treân ñaàu laø kyù hieäu trung bình cuûa haøm. Vaø WT(f)laø bieán ñoåi Fourier cuûa wT(t), vôùi ⎧w(t ) − T / 2 < t < T / 2 wT (t ) = ⎨ ⎩0 elsewhere Maät ñoä phoå coâng suaát cuûa tín hieäu ñieàu cheá (tín hieäu baêng thoâng) coù quanheä vôùi maät ñoä phoå coâng suaát cuûa cuûa tín hieäu ñöôøng bao phöùc. Neáu tín hieäubaêng thoâng ñöôïc bieåu dieãn döôùi daïng s (t ) = Re{g (t ) exp( j 2πf c t )}ôû ñaây g(t) laø tín hieäu ñöôøng bao phöùc cuûa tín hieäu baêng thoâng, thì maät ñoä phoåcoâng suaát cuûa tín hieäu baêng thoâng ñöôïc tính bôûi Ps ( f ) = 1 4 [ Pg ( f − f c ) + Pg ( f + f c ) ] ôû ñaây Pg(f) laø maät ñoä phoå coâng suaát cuûa g(t). Baêng thoâng cuûa tín hieäu coù nhieàu caùch ñònh nghóa khaùc nhau tuyø theo töøngtröôøng hôïp, vaø khoâng coù moät ñònh nghóa thoáng nhaát chung cho moïi tröôøng hôïp.Taát caû caùc tröôøng hôïp ñeàu döïa treân ñònh nghóa maät ñoä phoå coâng suaát cuûa tínhieäu. Baêng thoâng tuyeät ñoái cuûa tín hieäu ñöôïc ñònh nghóa laø khoaûng taàn soá treânñoù maät ñoä phoå coâng suaát khoâng baêng khoâng. Tín hieäu xung vuoâng baêng taàn goáccoù maät ñoä phoå coâng suaát laø haøm (sinf)2/f2, haøm naøy traûi roäng ra voâ cuøng do ñoùbaêng thoâng cuûa tín hieäu xung vuoâng laø voâ cuøng. Moät ñònh nghóa baêng thoâng ñôngiaûn hôn vaø ñöôïc söû duïng nhieàu hôn laø ño baêng thoâng döïa vaøo khoaûng caùchgiöõa 2 ñieåm 0 ñaàu tieân (null-to-null bandwidth). Baêng thoâng thoâng luùc naøy baèngñoä roäng phoå cuûa buùp chính cuûa tín hieäu. Ñònh nghóa baêng thoâng thöôøng ñöôïc söû duïng nhaát laø baêng thoâng nöûa coângsuaát (half-power bandwidth). Baêng thoâng nöûa coâng suaát ñöôïc ñònh nghóa laøkhoaûng caùch giöõa 2 ñieåm maø maät ñoä phoå coâng suaát giaûm ½ hay 3dB so vôùi giaùtrò ñænh. Baêng thoâng nöûa coâng suaát coøn ñöôïc goïi laø baêng thoâng 3dB.
  18. 18. http://www.ebook.edu.vn FCC (federal Communication Commission) ñònh nghóa baêng thoâng chieámgiöõ bôûi tín hieäu laø khoaûng taàn soá chöøa laïi chính xaùc 0.5% ôû vuøng baêng taàn döôùivaø 0.5% ôû vuøng baêng taàn treân cuûa coâng suaát tín hieäu. Hay noùi caùch khaùc 99%naêng löôïng tín hieäu naèm trong vuøng baêng thoâng. Moät caùch ñònh nghóa khaùc döïa vaøo möùc ñöôïc ñöa ra beân döôùi möùc ñænh.Ví duï baêng thoâng suy hao 45dB, hay 60dB. Maõ hoaù ñöôøng truyeàn (Line Coding) Tín hieäu soá thöôøng söû duïng caùc daïng maõ hoaù ñöôøng truyeàn khaùc nhau ñeåcoù caùc daïng phoå khaùc nhau phuø hôïp vôùi ñöôøng truyeàn. Caùc maõ ñöôøng truyeànkhaùc thöôøng ñöôïc duøng trong thoâng tin voâ tuyeán laø maõ RZ(return-to-zero),NRZ(non-return-to-zero), vaø maõ Manchester. Caùc loaïi maõ naøy coù theå laø ñôncöïc hoaëc löôõng cöïc. Maõ RZ trôû veà 0 trong moãi chu kyø bit. Ñieàu naøy laøm phoå tínhieäu roäng ra, buø laïi kieåu maõ hoaù naøy cung caáp theâm thoâng tin ñònh thôøi. MaõNRZ khoâng trôû veà 0 trong chu kyø bit-noù giöõ nguyeân giaù trò trong moät chu kyø bit.Maõ NRZ hieäu quaû hôn maõ RZ veà maët phoå, tuy nhieân keùm hôn veà maët ñònh thôøi.Hôn nöõa, do coù thaønh phaàn dc lôùn neân 2 loaïi maõ naøy khoâng thích hôïp cho caùcmaïch chaën dc nhö maïch khuyeách ñaïi aâm taàn hay caùc chuyeån maïch thoaïi. Maõ Manchester laø moät daïng ñaëc bieät cuûa maõ NRZ, maõ naøy raát thích hôïpcho caùc tín hieäu phaûi ñi qua caùc maïch chaën dc hay caùc chuyeån maïch thoaïi donoù khoâng coù thaønh phaàn dc vaø cung caáp phöông thöùc ñònh thôøi ñôn giaûn. MaõManchester söû duïng 2 xung cho moät bit, do ñoù deã daøng khoâi phuïc xung clock.
  19. 19. http://www.ebook.edu.vn 1 0 1 0 1V0V0-V V0-VHình3.1 Daïng soùng cuûa maõ hoaù ñöôøng. (a) NRZ ñôn cöïc (b) RZ löôõng cöïc (c) Manchester RZ
  20. 20. http://www.ebook.edu.vn 0.5Tb Rb 2Rb 3Rb Tb Rb 2Rb 3Rb Tb Rb 2Rb 3Rb Hình 3.2 Maät ñoä phoå coâng suaát (a)NRZ ñôn cöïc; (b)RZ löôõng cöïc ; (c)Manchester RZ 3.2. KYÕ THUAÄT TAÏO DAÏNG XUNG Nhö ta ñaõ bieát, moät daõy xung vôùi ñoä roäng T ñôn cöïc hoaëc löôõng cöïc coù voâhaïn thaønh phaàn taàn soá. Tuy nhieân caùc ñöôøng truyeàn daãn thöïc teá coù baêng taàn bòhaïn cheá, vì theá xung thu ñöôïc bò môû roäng ôû ñaùy. Phaàn môû roäng naøy choàng laánleân caùc xung ôû phía tröôùc vaø phía sau gaây aûnh höôûng cho vieäc phaân bieät caùc
  21. 21. http://www.ebook.edu.vnxung. AÛnh höôûng naøy ñöôïc goïi laø nhieãu giao thoa giöõa caùc kyù hieäu (ISIInterymbol Interference). Ñeå giaûm aûnh höôûng cuûa ISI, keânh truyeàn daãn caàn phaûi coù daûi thoâng ñuûroäng, tuy nhieân khi ñoù taïp aâm seõ taêng leân do nhieät, giao thoa RF. Do ñoù daûithoâng cuûa thieát bò caàn phaûi ñöôïc thieát keá toát veà ñoä roäng, ñoä doác ñeå choáng caùccan nhieãu, tuy nhieân phaûi ñaït moät giaù trò toái öu ñeå khoâng taïo ra ISI do giôùi haïndaûi laøm xung dao ñoäng keùo daøi vaø ñoä doác taêng taïo ra ñoä treã nhoùm lôùn. Coù theå trình baøy söï haïn cheá baêng taàn baèng haøm truyeàn ñaït cuûa boä loïcthoâng thaáp lyù töôûng nhö ôû hình 3.3a. Neáu ta ñöa moät xung kim δ(t) vaøo boä loïcnaøy thì phoå cuûa tín hieäu nhaän ñöôïc ôû ñaàu ra seõ coù daïng haøm chöõ nhaät sau: ⎛ f ⎞ H ( f ) = ∏⎜ ⎜2f ⎟ ⎟ ⎝ 0 ⎠ Trong ñoù f0 laø taàn soá caét. Bieán ñoåi fourier ngöôïc cho bieåu thöùc treân ta ñöôïc ñaùp öùng ñaàu ra: h(t) = 2f0Sinc(2f0t) Hình 3.3b cho ta thaáy daïng cuûa ñaùp öùng naøy. Ngoaïi tröø giaù trò ñænh taïi 1trung taâm, caùc ñieåm khoâng xuaát hieän ôû moïi thôøi ñieåm kT0 = k , trong ñoù k laø 2 f0soá nguyeân döông khaùc khoâng . Khoaûng caùch T0 ñöôïc goïi laø khoaûng caùchNyquist. Neáu ta phaùt ñi moät daõy xung kim δT(t) goâm caùc xung kim caùch nhau moätkhoaûng Nyquist, thì coù theå traùnh ñöôïc nhieãu giao thoa giöõa caùc kyù hieäu (neáutieán haønh pha bieät caùc xung naøy taïi caùc thôøi ñieåm kT0 cuûa caùc xung thu ñöôïc(hình 3.3c).
  22. 22. http://www.ebook.edu.vn ⎛ f ⎞ H ( f ) = ∏⎜ ⎜2f ⎟ ⎟ ⎝ 0 ⎠ f0 0 f0 Xung δ(t) Daõy xung δT(t) 0 T h(t) h(t) h(t-T) 2f0 2f0 -3T0 -2T0-T0 0 T0 2T 3T0 -3T -2T -T 0 T 2T 3T Hình 3.3: Haøm truyeàn ñaït cuûa boä loïc thoâng thaáp lyù töôûng vaø caùc ñaùp öùng ñaàu ra Neáu khoaûng caùch giöõa caùc xung kim T nhoû hôn khoaûng caùc Nyquist T0, thìsöï choàng laán cuûa caùc xung naøy laøm ta khoâng theå phaân bieät ñöôïc chuùng. Noùimoät caùc khaùc ñoä roäng baêng taàn caàn thieát ñeå phaân bieät caùc xung (caùc kyù hieäu) 1coù toác ñoä kyù hieäu Rs= 1/T thì 2 f 0 = , nghóa laø: T 1 R f0 = = s 2T 2 Ñaây chính laø ñònh lyù giôùi haïn baêng thoâng Nyquist. Ñònh lyù Nyquist: Trong thöïc teá raát khoù thöïc teá raát khoù thöïc hieän ñöôïc boä loïc thoâng thaáp lyùtöôûng nhö ñaõ ñeà caäp. Vì vaäy ñeå ñaït ñöôïc ñieàu kieän caàn thieát cuûa boä loïc trongñöôøng truyeàn daãn thöïc teá, ta aùp duïng ñònh lyù Nyquist sau ñaây. Ngay caû khi xeáp choàng ñaëc tính ñoái xöùng kieåu haøm leû öùng vôùi taàn soá caét f0vôùi ñaëc tính cuûa boä loïc thoâng thaáp lyù töôûng thì ñieåm caét (ñieåm 0) vôùi truïc cuûañaùp öùng xung kim vaãn khoâng thay ñoåi. Caùc ñaëc tính cuûa boä loïc thoaû maõn ñònh lyù thöù nhaát cuûa Nyquist thöôøngñöôïc söû duïng coù daïng nhö ôû hình 3.4 ñöôïc goïi laø haøm ñoä doác (Roll off) vaø coùtheå ñöôïc bieåu thò baèng haøm truyeàn ñaït Roll(f) sau ñau:
  23. 23. http://www.ebook.edu.vn ⎧ 1, f ≤ f 0 (1 − α ) ⎪ ⎡ ⎤ ⎛ π ⎪1 Roll ( f ) = ⎨ ⎢1 − sin ⎜ ⎜ 2αf ( f − f 0 )⎞⎥, f 0 (1 − α ) ≤ f ≤ f 0 (1 + α ) ⎟ ⎟ ⎪2 ⎣ ⎝ 0 ⎠⎦ ⎪ 0, f ≥ f 0 (1 − α ) ⎩ Trong ñoù α ñöôïc goïi laø heä soá ñoä doác (Roll-off factor). Phaàn nghieâng cuûa roll(f) coù theå chuyeån thaønh caùc ñaëc tính Cosin bìnhphöông nhö sau: ⎧ π π⎫ Roll ( f ) = cos 2 ⎨ ( f − f0 ) + ⎬ ⎩ 4αf 0 4⎭ Do vaäy Roll(f) cuõng ñöôïc goïi laø ñaëc tính doác cosin.Ngoaøi ra ta cuõng coù theå trình baøy phaàn nghieâng noùi treân ôû daïng haøm cosin taêngsau ñaây: ⎧ 1, f ≤ f 0 (1 − α ) ⎪ ⎡ ⎤ ⎛ π ⎪1 Roll ( f ) = ⎨ ⎢1 + cos⎜ ⎜ ( f − f 0 )⎞⎥, f 0 (1 − α ) ≤ f ≤ f 0 (1 + α ) ⎟ ⎟ ⎪2 ⎣ ⎝ 2αf 0 ⎠⎦ ⎪ 0, f ≥ f 0 (1 − α ) ⎩ vì theá Roll(f) cuõng coøn ñöôïc goïi laø ñaëc tính doác cosin taêng. Ñaùp öùng xung kim h(t) cuûa boä loïc coù ñaëc tính doác cosin coù theå ñöôïc bieåudieãn baèng bieán ñoåi Fourier ngöôïc sau ñaây. cos(2παf 0 t ) h(t ) = 2 f 0 Sinc(2 f 0 t ) 1 − (4αf 0 ) 2 Trong ñoù α ñöôïc söû duïng nhö laø moät thoâng soá, goïi laø heä soá roll-off (heä soátröôït). Khi naøy ñoä toäng baêng taàn caàn thieátt ñeå phaân bieät caùc xung hay ñoä roângbaêng taàn Nyquist ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: B N = f 0 (1 + α ) = Rs (1 + α ) / 2 Trong ñoù Rs laø toác ñoä truyeàn daãn caùc kyù hieäu.
  24. 24. http://www.ebook.edu.vn h(t) 2f0 f0 f -3T0 -2T0-T0 0 T0 2T 3Tf0(1-α) f0(1+α)f0(1-α) f0 f0(1+α)Hình 3.4 Caùc ñaëc tính vaø ñaùp öùng xung kim cuûa boä loïc thoaû maõng ñònh lyù Nyquist

×