Cơ sở viễn thông.pdf

GV : LÊ VĂN HÙNG
Môn học
CÔ SÔÛ VIEÃN THOÂNG
GV: LÊ VĂN HÙNG
CƠ SỞ VIỄN THÔNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN VIỄN THÔNG
------000------
2
Giới thiệu học phần Cơ Sở Viễn Thông
Môn đại cương
Môn cơ bản
Môn cơ sở
ngành điện tử
Môn cơ sở
ngành Viễn
thông
Lý thuyết tín
hiệu
Cơ sở viễn
thông
Xử lý số tín
hiệu
Chuyên ngành viễn
thông
Hệ thống viễn
thông
Kỹ thuật truyền
thanh truyền hình
Anten truyền song
Mạng viễn thông
thế hế mới NGN
https://nationalindustryinsights.aisc.net.au/industries/information-and-communications-
technology/telecommunications-
technology#:~:text=Telecommunications%20Technology%20includes%20cabling%2C%20wireless,in
%20a%20large%20telecommunications%20company.
https://aceproject.org/ace-en/topics/et/etf/etf03
Cơ Sở Viễn Thông
Khoa CNĐT-Bộ môn Viễn Thông
Mục tiêu của học phần
Sau khi hoàn tất môn học sinh viên:
Hiểu được chức năng và nguyên lí hoạt động của các modun trong hệ thống
thông tin.
Nắm được các kĩ thuật biến đổi tương tự - số: điều chế PCM, Delta; kĩ thuật
điều chế số: ASK, PSK, FSK; điều chế tương tự: AM, FM; kĩ thuật ghép
kênh: TDM, FDM
Sinh viên có khả năng giải được các bài toán về tính toán phổ, công suất của
các loại điều chế
Giải thích được nguyên lý hoạt động chung của từng modun và của cả hệ
thống
Đánh giá được ưu điểm nhược điểm và so sánh các chức năng chính của các
hệ thống
Nhiệm vụ của Sinh Viên
Nhiệm vụ của sinh viên:
 Dự lớp: trên 75%
 Bài tập: trên lớp và ở nhà
 Khác: theo yêu cầu của giảng viên

Phân bố thời gian
Lên lớp: 45 tiết
TT phòng thí nghiệm: 0 tiết
Thực hành: 0 tiết
Tự học: 90 tiết D
Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên:
 Dự lớp: trên 75%
 Thảo luận theo nhóm
 Tiểu luận: không
 Kiểm tra thường xuyên
 Thi giữa môn học
 Thi kết thúc môn học
 Khác: theo yêu cầu của giảng viên
Tài liệu học tập
Sách, giáo trình chính:
[1] BERNARD SKLAR, DIGITAL COMMUNICATIONS Fundamentals and
Applications, Communications Engineering Services, Tarzana, California and
University of California, Los Angeles
[2]Giáo trình Cơ sở viễn thông, ĐH Công nghiệp Tp. HCM (http://fet-
hui.edu.vn/giao-trinh-tai-lieu-tham-khao.html)
Tài liệu tham khảo:
[1] Vũ Đình Thành, Hệ thống viễn thông NXB Khoa học Kĩ thuật, 1997.
[2] Herbert Taub, Donald L. Schilling, Principles of Communication Systems, 2nd
Edition, Mc Graw Hill, 1987
Bài giảng môn Cơ Sở Viễn Thông
Khoa CNDT-BM Viễn Thông
Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin tương tự và hệ thống số
Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
Chương 3: Mã hóa nguồn-Mã đường dây
Chương 4: Điều chế và giải điều chế số
Chương 5: Kỹ thuật mã hóa và giải mã dữ liệu
Chương 6: Mã hóa kênh truyền
Chương 7: Đồng bộ kênh truyền
Chương 8: Kĩ thuật trải phổ
Chương 9: Ghép kênh và đa truy cập
Chương 10: Khảo sát kênh truyền Fading
45 tiết lý thuyết
Nôi dung môn học

Khái niệm viễn thông
Khái niệm thông tin
Thành phần hệ thống thông tin đơn giản
Tín hiệu (phương tiện) trong hệ thống thông tin
Tín hiệu analog ( hệ thống thông tin anlalog)
Tín hiệu số ( hệ thống thông tin số)
Basic Functions of Telecommunications Network
Telecommunication is the sending of information in any
form (example – Voice, data, tenet, and image) from
places to another using electronic or light emitting media.
It is a universal term that is used for a vast range of
information-transmitting technologies such as mobile
phones, landlines, VoIP and broadcast networks.
.
Basic functions of telecommunication network:
1. Transmit information; the primary function of telecommunication systems is
Transmits information to far distance and establish an interface between
sender and receiver by some means of transmission mode or way.
2. Establish the interface between the sender and receiver;
3. Route message along with most efficient path;
4. Performs elementary processing of the information to ensure that the right
message gets to the right receiver;
5. Perform editorial task on the better;
6. Convert message from one speed to another and from one format to another;
7. Telecommunication systems control the flow of information.
Thực trạng viễn thông
What are the latest trends in telecommunications?
https://web.uanataca.com/en/blog/telecommunications/telec
ommunications-technology-trends-for-2022
https://www.startus-insights.com/innovators-guide/top-10-
telecom-industry-trends-innovations-in-2021/

Thực trạng viễn thông
1.Internet of Things. IoT devices and sensors influence
almost all industries of the technology economy. ...
2.Connectivity Technologies. ...
3.5G Network & Technology. ...
4.Artificial Intelligence. ...
5.High Resolution Content. ...
6.Cybersecurity. ...
7.Cloud Computing. ...
8.Communication Models.
COMPARISON OF 1G-5G TECHNOLOGY
COMPARISON OF 1G-5G TECHNOLOGY
ProtoCOMPARISON OF 1G-5G TECHNOLOGY

1.1 Tổng quan hệ thống thông tin tương tự (analog)
1.2 Sự cần thiết phải số hóa tín hiệu
1.3 Sơ đồ tổng quát của hệ thống thông tin số, vai trò
của các khối trong hệ thống số
1.4 Những đặc điểm nổi bật của hệ thống thông tin số so
với hệ thống thông tin tương tự
Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin tương tự
và hệ thống số
Một vài khái niệm cơ bản về viễn thông
 Tín hiệu ( tần số, băng tần, phổ, độ rộng phổ, liên tục,
rời rạc)
Thông tin ( tiếng nói, hình ảnh, dữ liệu….)
Hệ thống thông tin (các thành phần chức năng)
1.1Tổng quan hệ thống thông tin tương tự
Basic Elements of a Communication System
A transmitter
A receiver
A medium over which transmission occurs
Transmitter Receiver
Communication
medium
Noise

Chương 1: Tổng quan hệ thống tương tự, số
21/30
Định nghĩa Hệ thống thông tin tương tự (Analog System)
Là hệ thống các thiết bị thao tác trên các đại lượng vật lý được biểu diễn
dưới dạng tương tự. Trong hệ thống tương tự các đại lượng có thể thay
đổi trong một khoảng giá trị liên tục.
Một vài hệ thống tương tự thường gặp như: bộ khuếch đại âm tần, bộ
điều chế tương tự, thiết bị thu phát băng từ,…
History timeline of telecommunication
https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_telecommunication
Visual, auditory and ancillary methods (non-electrical)
Prehistoric: Fires, Beacons, Smoke signals, Communication
drums, Horns
6th century BCE –Before the Common Era( trước CN): Mail
5th century BCE: Pigeon post
4th century BCE: Hydraulic semaphores ()
Visual, auditory and ancillary methods (non-electrical)
15th century CE: Maritime flag semaphores
1672: First experimental acoustic (mechanical) telephone
1790: Semaphore lines (optical telegraphs)
1867: Signal lamps
1877: Acoustic phonograph
1900; optical picture
Khoa CNDT-BM Viễn Thông Cơ Sở Viễn Thông
Basic electrical signals
1838: Electrical telegraph. See: Telegraph history
1830s: Beginning of attempts to develop "wireless telegraphy",
systems using some form of ground, water, air or other media for
conduction to eliminate the need for conducting wires.
1858: First trans-Atlantic telegraph cable
1876: Telephone. See: Invention of the telephone, History of the
telephone, Timeline of the telephone
1880: Telephony via lightbeam photophones

Advanced electrical and electronic signals
1896: First practical wireless telegraphy systems based on Radio.
See: History of radio.
1900: first television displayed only black and white images. Over the
next decades, colour television were invented, showing images that were
clearer and in full colour.
1914: First North American transcontinental telephone calling
1927: Television. See: History of television
1927: First commercial radio-telephone service, U.K.–U.S.
1930: First experimental videophones
1934: First commercial radio-telephone service, U.S.–Japan
1936: World's first public videophone network
1946: Limited capacity Mobile Telephone Service for automobiles
1947: First working transistor (see History of the transistor)
1950: Semiconductor era begins
1956: Transatlantic telephone cable
1959: Metal–oxide–semiconductor field-effect transistor (MOSFET)
1962: Commercial telecommunications satellite
1964: Fiber optical telecommunications
1965: First North American public videophone network
1969: Computer networking
1972: Discrete cosine transform (DCT) digital media data compression
1973: First modern-era mobile (cellular) phone
1974: Internet (see History of Internet)
1979: INMARSAT ship-to-shore satellite communications
1981: First mobile (cellular) phone network
1982: SMTP email
1998: Mobile satellite hand-held phones
2003: VoIP Internet Telephony
Outline of telecommunication (https://en.wikipedia.org/wiki/Outline_of_telecommunication)
Modes of telecommunication
E-mail
Fax
Instant messaging
Radio
Satellite
Telegraphy
Telephony
Television broadcasting
Videoconferencing
VoIP

Types of telecommunication networks
Telecommunications network
Computer networks
 ARPANET
 Ethernet
 Internet
 Wireless networks
Public switched telephone networks (PSTN)
Packet switched networks
Radio network
Aspects of telecommunication transmission
Telecommunication
 Analog
 Digital
 Functional profile
 Optics
Telecommunication technology
 Modulation
– Amplitude modulation
– Frequency modulation
– Quadrature amplitude modulation
 Nyquist rate , Nyquist ISI criterion. Pulse shaping, Intersymbol interference
Communications media types
 Physical media for TelecommunicationTwisted pair
– Coaxial cable
– Optical fiber
Telecommunication through Free Space
 Broadcast radio frequency including television and radio
 Line-of-sight
– Communications satellite
– Terrestrial Microwave
– Wireless LAN
Multiple access to media
 MultiplexingAnalog
– Frequency division multiplexing
– Space division multiplexing
 Digital
– Time-division multiplexing
– Statistical multiplexing and Packet switching
 Media Access Control
– Contention
– Token-based
» Centralized token control
» Distributed token control

33/30
Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin và công nghệ analog
Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin và công nghệ analog
36/30
Suy hao xung và tái tạo
1.2 Sự cần thiết phải số hóa tín hiệu
Tín hiệu analog có giá trị biên độ bất kỳ ( vô số các giá trị suy hao khó khôi phục
đúng hoàn toàn)
Tín hiệu số hữu hạn giá trị biên độ( khôi phục đúng hoàn toàn hoặc sai hoàn
toàn

Other Destination
Other Sources
Dmod
Mod UC PA
LNA
DC
Inf
Inf
Mux
Dmux
Carrier Frequency
SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN ANALOG
38/30
Vai trò của các khối trong hệ thống số
 Formatting chuyển nguồn thông tin sang chuỗi
bit đảm bảo tương thích thông tin với khối xử lý
số trong hệ thống DCS. (Formating+ data
compressing = source coding)
LNA DC Dem Dmx SDe
CDe For
DeE
TA
PA UC Mod Mux SEn
CEn For
Enc
Transmitter Side
Inf
Source
Inf
Sink
Receiver Side
other sources
other destinations
Channel
RA
Communication Formating+ data compressing = source coding
1.3 Sơ đồ tổng quát của hệ thống thông tin số
Khoa CNĐT-Bộ môn Viễn Thông 39/97
Chương 3: Mã hóa nguồn-Mã đường truyền
PA UC Mod Mux SEn
CEn For
Enc
Inf
Source
Sampling
PAM
Quantization
PCM
DPCM
Predictive
coding
JPEG, MPEG,
…
PuM
Binary
Digital
message
Digital
circuit
Logic circuit
PCM
wave
form
RZ
NRZ
AMI
…
ASK
FSK
PSK
QAM
…
Spreading
Multiple
access
FDMA-
TDMA
CDMA
OFDMA
Baseband
Modulation
Analog-Digital
Modulation
Block
Convolution
BCH
Interleaving
….
Baseband
signaling
Line coding
Digital-Digital
Modulation
Passband
Modulaion
Digital-Analog
Modulation
Carrier Frequency
Modulation
Symbol
maping
TA
40/30
 Source Encoding thực hiện chuyển đổi tín hiệu từ tương tự
sang số (A/D) (cho nguồn analog) và loại bỏ dư thừa trong
thông tin (nén)
 Encryption cung cấp tín bảo mật thông tin, chặn những
người dùng trái phép sử dụng trao đổi thông tin với hệ thống
 Channel Encoding cung cấp thêm các bit có chức năng phát
hiện lỗi và sữa lỗi ở đầu thu (sửa lỗi kênh truyền).

41/30
Multiplexing kết hợp nhiều tín hiệu từ nhiều nguồn thông tin khác
nhau cùng truyền chung trên một kênh truyền chia sẻ (ví dụ., tần số,
thời gian).
Pulse modulation là bước cơ bản cho việc truyền symbol, dữ liệu nhị
phân logic phải được chuyển qua tín hiêu vật lý (mức điện thế biểu diển
cho binary ones và zeros) thành dạng sóng baseband (line codes và
PAM/PPM/PPM)
42/30
 Bandpass modulation là kỹ thuật điều chế băng thông tạo sóng vô
tuyến truyền trong không gian, đây là môi trường không thích hợp
cho truyền xung, tín hiệu bandpass được tạo ra bằng cách nhân sóng
mang cao tần với tín hiệu băng cơ sở (baseband)
 Multiple-access là thủ tục kết hợp nhiều nguồn tín hiệu có đặc điểm
khác nhau đến từ nhiều nguồn khác nhau cùng truyền chia sẻ trên
một tài nguyên kênh truyền (chẳng hạn như tần số, thời gian )
 Frequency spreading tạo ra tín hiệu có khả năng chịu nhiễu cao, cung
cấp tính bảo mật và đa truy cập
43/30
Lợi điểm của hệ thống số ( khắc phục những nhược điểm của hệ thống
analog)
Tái tạo (Regeneration) Độc lập khoảng cách
 Tỉ lệ lổi rất thấp Free Error
 Ghép đa hợp FDM, TDM
 Mật mã Hoàn toàn bảo mật
 Nén Hiệu quả băng thông cao
 Đa truy cập FDMA, TDMA, CDMA
 Chương trình Software
 Reliable & Cheap VLSI
1.4 Những đặc điểm nổi bật của hệ thống thông tin số so với
hệ thống thông tin tương tự

2. Điều chế và giải điều chế tương tự
2.1. Tín hiệu và phổ tín hiệu
2.1.1. Tín hiệu và phân loại tín hiệu
2.1.2. Năng lượng và công suất tín hiệu
2.1.3. Mật độ phổ tín hiệu
2.1.4. Tương quan và tự tương quan
2.2. Điều chế tuyến tính
2.2.1. Điều chế biên độ AM
2.2.2. Điều chế DSB,SSB,VSB
2.3. Điều chế hàm mủ
2.3.1. Điều chế tần số và pha (FM và PM)
2.3.2. Giải điều chế FM, PM
Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
2.1.1 Tín hiệu và phân loại tín hiệu
Khái niệm tín hiệu: là sự biểu hiện vật lý của tin tức mà nó
mang từ nguồn tin đến nơi nhận tin.
Phương cách biểu diễn tín hiệu: tín hiệu điện: dòng điện hay điện áp.
Cách biểu diễn hay truyền đạt tín hiệu: mô hình toán học.
Phân loại tín hiệu
Tín hiệu năng lượng
 Tín hiệu công suất
2.1. Tín hiệu và phổ tín hiệu
Tín hiệu năng lượng là tín hiệu tồn tại trong thời gian ngắn và có
năng lượng hữu hạn trong khoảng thời gian tồn tại của tín hiệu
Tín hiệu công suất có công suất hữu hạn, thông thường tín hiệu công
suất có thời gian tồn tại vô hạn vì thế năng lượng vô hạn, các tín hiệu
tuần hoàn theo thời gian là tín hiệu công suất
dt
t
x
dt
t
x
E
T
T
x 









2
/
2
/
2
2
/
2
/
2
T
)
(
)
(
lim
dt
t
x
T
E
T
P
T
T
T
x
x 



2
/
2
/
2
)
(
1
1

Tỉ lệ lỗi bit trong hệ thống viễn thông phụ thuộc vào năng lượng
của tín hiệu nhận được
Công suất của tín hiệu là tốc độ mà năng lượng thu được
Trong thực tế, tín hiệu phát đi là tín hiệu analog, đó là tín hiệu
công suất vì năng lượng sẽ tiến đến vô hạnđại lượng công suất
được quan tâm ở bên phát
Trong phân tích tín hiệu viễn thông ở đầu thu, người ta thường chỉ
quan tâm điến năng lượng của dạng sóng nhận được
2.1.2 Năng lượng và công suất tín hiệu
Năng lượng của tín hiệu Ex :
2
1
2 2
( )
t
x
t
E x x t dt
 
 
  
Với tín hiệu có thời hạn hữu hạn:
2
( )
x
E x t dt


 
Với tín hiệu có thời hạn vô hạn:
tín hiệu x là tín hiệu năng
lượng
0 x
E
   
Nếu
Tín hiệu năng lượng có thời hạn hữu hạn
a. Xung vuông góc  
t

2
1
2
1

)
(t
x
b
a
)
(t
x
 
 


   





0 1/ 2
1
( ) 1/ 2
2
1 1/ 2
t
x t t t
t
( )
t c
x t a
b

 
  
 
 
1/ 2
1/ 2
1
x dt

 

1/ 2
1/ 2
1
x
E dt

 

 
x ab

2
Ex a b

2.1. Tín hiệu và phổ tín hiệu(tt)
 
1 1
( )
0 1
t t
x t t
t
  

   



1
1

)
(t
x
0 1
2 2
1 0
(1 ) (1 ) 2/3
x
E t dt t dt

    
 
 
0 1
1 0
(1 ) (1 ) 1
x t dt t dt

    
 
T
t 
0
)
(t
x
T
t 
0 0
t
0
( )
t t
x t A
T

 
   
 
b. Xung tam giác  
t

Tín hiệu năng lượng có thời hạn hữu hạn (tt)




 

 
  
 
 
2
( ) >0
t
T
t
x t Xe
T
 
0
(1 )
T
t T
X
x Xe dt e
 

 
  

T
0
)
(t
x
c. Xung hàm mũ
2
2 2 2
0
(1 )
2
T
t T
x
X
E X e dt e
 

 
  

d. Xung cosin
0
0
( ) cos
t
x t X t



 
 
 
 
 
 
 
 
0
0
2
0
0
2
2
cos
X
x X tdt







 

2
0
2
X
Ex



o


2
)
(t
x
o


2

Tín hiệu năng lượng có thời hạn vô hạn
a. Hàm mũ suy giảm



 
 


0
( ) >0
0 0
t
Xe t
x t
t
 
0
t X
x Xe dt




 

T
0
)
(t
x
2
2 2
0
2
t
x
X
E X e dt




 

b. Tín hiệu sin suy giảm theo hàm mũ



 
 


0
sin 0
( )
0 0
t
Xe t t
x t
t
  0
2 2
0
x X

 


0


0
)
(t
x
0
2


 
0
2 2
2 2 2
0
4
x
X
E

  


Tín hiệu năng lượng có thời hạn vô hạn(tt)







  
 

0
0
0
sin
0
( )
1 0
t
t
t
x t Sa t
t
 
0
x



c. Tín hiệu Sa
0
x
E











t
x
0


0
2


0
3


0



0
2



0
3



Tín hiệu năng lượng có thời hạn vô hạn (tt)
d. Tín hiệu Sa20t
 

 



  


2
0
2
2
0 0
sin
t 0
( )
1 t = 0
t
x t Sa t t
 
0
x



0
2
3
x
E











t
x
0


0
2


0
3


0



0
2



0
3



Tín hiệu năng lượng có thời hạn vô hạn (tt)
Công suất trung bình của tín hiệu
2
1
2
2 1
( )
t
t
x
x t dt
P
t t



Với tín hiệu có thời hạn hữu hạn:
2
1
lim ( )
2
T
x
T
T
P x t dt
T


 
Với tín hiệu có thời hạn vô hạn:
Với tín hiệu tuần hòan:
2
0
1
( )
T
x
P x t dt
T
 
tín hiệu x là tín hiệu công suất
0 x
P
 
Nếu
Tín hiệu CS không tuần hoàn
Tín hiệu tuần hòan

a. Bước nhảy đơn vị 1(t)
0
1 1
lim
2 2
T
T
x dt

 



  


1 t > 0
( ) 1( ) 1/ 2 t = 0
0 t < 0
x t t
1
2
x
P 
0
)
(t
x
0
 
0
( ) .1
x t X t t
 
0
t
0
)
(t
n
z
2
1
)
(
1 t
Z
)
(
2 t
Z


n
t
Zn ),
(
1
1
2
1 1 1
( )
2 2 2
1
0
2
n
t
n
z t nt t
n n
t
n





    



 


Tín hiệu CS không tuần hoàn (tt)
b. Hàm mũ tăng dần
0
)
(t
x
 
( ) 1 1( )
t
x t X e t


 
2
2
x
X
P 
 



  

 


1 t 0
( ) > 0
0 t < 0
t
X e
x t
Tín hiệu CS không tuần hoàn (tt) 2
1
lim ( )
2
T
x
T
T
P x t dt
T


 
 
 
{
   
  
  

 

 
 
      
 
 
 
    
1444444444
42 4444444444
3
2
2
2 2 2
0 0 0 0
0
1 1 1
lim ( ) lim 1 lim 2
2 2 2 2
T T T T T
t t t
x
T
T T
T
X
P x t dt X e dt X dt e dt e dt
T T T


  



1 t > 0
( ) ( ) 0 0
1 t < 0
x t Sgn t t
b. Tín hiệu Sgn(t)
0
)
(t
x


 
   
 
 
 
0
2 2
0
1
lim ( 1) (1) 1
2
T
x
T
T
P dt dt
T
Tín hiệu CS không tuần hoàn (tt) 2
1
lim ( )
2
T
x
T
T
P x t dt
T


 
0
0 ( )
T
t T T

   
0
(0)
T
t T T
  

 
1
lim 2 1
2
x
T
P T
T
a. Tín hiệu điều hòa
x(t)
q
X
T
t
t
X 0
cos 
 

 
t
X 0
cos
2
2
X
Px 
0

x
Tín hiệu CS tuần hòan

x(t)
X
T
t
pha = 0
pha = /4
b. Dãy xung vuông góc lưỡng cực
0
x 
2
x
P X

2
/

2
/


c. Tín hiệu xung vuông góc đơn cực
/ 2
/ 2
1
;
X
x Xdt
T T




 

/ 2 2
2
/ 2
1
;
x
X
P X dt
T T




 

Tín hiệu CS tuần hoàn (tt)
 Tín hiệu và phổ tín hiệu
 Tín hiệu và phân loại tín hiệu
 Năng lượng và công suất tín hiệu
 Mật độ phổ tín hiệu
 Tương quan và tự tương quan
 Điều chế tuyến tính
 Điều chế biên độ AM
 Điều chế DSB, SSB,VSB
 Điều chế hàm mũ
 Điều chế tần số và pha (FM và PM)
 Giải điều chế FM, PM
Phổ của tín hiệu năng lượng được xác định bởi biến đổi thuận
Fourier. Biến đổi Fourier là một công cụ tóan được định nghĩa
là một cặp biến đổi thuận – ngược như sau:
Định nghĩa
 
( ) ( ) ( ). j t
X F x t x t e dt





  
 
1 1
( ) ( ) ( ).
2
j t
x t F X X e d

  




  
x(t) và gọi là cặp biến đổi Fourier
( )
X 
( ) ( )
x t X 

Ký hiệu
2.1.3 Mật độ phổ tín hiệu
. ( ) . ( ) . ( ) . ( )
a x t b y t a X bY
 
  
1. Nếu x(t) là tín hiệu thực thì P( ),|X( )| là hàm chẵn theo
, Q( ), ( ) là hàm lẽ theo
3. Tính chất tuyến tính
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
x t X
x t X
x t X
x t X




 
 

  
 
 
2.
Các tính chất của
phổ
2.1.3 Mật độ phổ tín hiệu (tt)

 
( )
t
x a X a
a


4. Tính chất đối xứng
( ) ( )
x t X 

5. Tính chất đồng dạng
6. Tính chất dịch chuyển trong miền thời gian
  0
0
( ) j t
x t t X e 
 
 
  0
0
( ) j t
x t t X e 

 
 
( ) 2
X t x
 

Các tính chất của phổ(tt)
7. Tính chất dịch chuyển trong miền tần số (điều chế)
 
0
0
( ) j t
x t e X

 
 
   
0 0 0
1
( ) cos
2
x t t X X
    
   
 
 
 
0
0
( ) j t
x t e X

 

 
   
0 0 0
1
( )sin
2
x t t X X
j
    
   
 
 
9. Vi phân trong miền thời gian
( )
( ) . ( )
n
n
n
d x t
j X
dt
 

 
( )
( ) 1,2,3...
n
n n
n
d X
j t x t n
d


  
8. Vi phân trong miền tần số
( )
1: ( )
dX
n tx t j
d


 
2
2
2
( )
2 : ( )
d X
n t x t
d


  
11. Tích chập trong miền thời gian
( ) ( ) ( ) ( )
x t y t X Y
 
 
12. Tích chập trong miền tần số
 
1
( ). ( ) ( ) ( )
2
x t y t X Y
 

 
10. Tích phân trong miền thời gian
1
( ) ( )
t
x d X
j
  





13. Phổ của hàm tương quan và tự tương quan
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
xy x t y t dt x t y t
  

 

    

Theo định nghĩa ta có
( ) ( ) ( )
xy
F X Y
   

  
 
Đối với hàm tự tương quan x(t) = y(t)
  2
( ) ( ) ( )
x
F X
    
  mật độ phổ năng lượng

 
( ) ( ) ( ). j t
X F x t x t e dt





  
14. Định lý Parseval
1
( ) ( ) ( ) ( )
2
x t y t dt X Y d
  

 
 
 

 
Khi x(t) = y(t)
2 2
1
( ) ( )
2
x
x t dt X d E
 

 
 
 
 
Đl Parseval cho ta một sự liên hệ giữa năng lượng được xác định trong miền thời
gian và miền tần số
2.1.3 Mật độ phổ tín hiệu (tt) 2
( )
x
E x t dt


 
 
( ) ( ) ( ). j t
X F x t x t e dt





  
 
2
( ) ( ) ( )
x
F X
    
  Mật độ phổ
Phổ một số tín hiệu thường gặp




 ( ) 1
( ) ( >0)
t
x t e t
0
( )
x t
( )
X 
( )
 
1


2

2



 



1
1
( )
t
e t
j
 

 


2 2
1
X
 
 



  1
tan

 


1
( )
X
j
2.1.3 Mật độ phổ tín hiệu (tt) T=0.01 f=1/T
f
A
t
A
f=1/T=100Hz
A=2
2
 
( ) ( ) ( ). j t
X F x t x t e dt





  
Phổ
Phổ một số tín hiệu thường gặp




 ( ) 1( ) ( >0)
t
x t e t
0
( )
x t
( )
X 
( )
 
1


2

2



 



1
1
( )
t
e t
j
 

 


2 2
1
X
 
 



  1
tan
,
1
( )
X
j

 


 
 
( )
0 0
( )
( ) ( ) ( )
0
1( ) 1
1 1 1
( ) ( ) . .
0 1
at j t at j t a j t
a j t
a j a j a j
t
X F x t e e dt e e dt e dt
e
  

  

  
     


 
    
    
   
  
2 2
1
 


2 2
, , arctan( )
b
z a jb z a b
a

    
( )
1
X
j

 


( ) ( ) 0 (arctan( ))
X

  

   

f
A
A
t
( )
X 
( )
 
1


2

2


0
( )
x t
 
 



2 2
2
t
e
( )
x t ( )
X 
2





 ( )
t
x t e  


 


2 2
2
X
Phổ một số tín hiệu thường gặp(tt)
2
T
2
T

)
(t
x  
 
 
 
 
 

 
t t
x
T
( )
X 

2
T
 4
T

2
T


4
T


 
 
 
 
 
  2 2
2
t T
T Sa
T

 
 

2
T
X TSa


 0
( ) t
x t Sa
0


( )
X 
0


0


Áp dụng tính chất đối xứng ta có:

 

 
 
 

2
TSa
T
t T








t
x
0


0
2


0
3


0



0
2



0
3








 
 
 
 
0
0
0 2
t
Sa

0 0
2 Sa t



 
  
 
0
2
2

 
 
 
 
 

 ( ) t
x t
T
T
T

)
(t
x
 
X 
2
T
 3
T
 4
T

2
T


3
T


4
T



 
( )
2
x
TSa
T
T
T
t T
x t




 

 
 
 
 
  
 

Áp dụng tính chất phổ của hàm tự tương quan ta có:
2
2
T
F T TSa
T
 
 
 
  
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
  2
2
T
t TSa
T


 2
0
( ) t
x t Sa








t
x
0


0
2


0
3


0



0
2



0
3



( )
X 

0
2
0
2

0







 
 
 
 
2
0
0
0 2
t
Sa


  2 2
/ 2
( ) t
e
x t
( )
x t
1
t
( )
X 
2
 

  

 

2 2 2 2
2
/ 2 / 2
2
t
e e
2
( )
x
E x t dt


 
 
( ) ( ) ( ). j t
X F x t x t e dt





  
2
1
lim ( )
2
T
x
T
T
P x t dt
T


 
2 2
1
( ) ( )
2
x
x t dt X d E
 

 
 
 
 
 
2
( ) ( ) ( )
x
F X
    
 
  ( ) ( ) ( ) ( )
  



    

 
  



    
 ( ) ( ) ( ) ( )
xx
x t x t dt x t x t
Các công thức cần nhớ
Năng lượng, công suất
Phổ Fourier
Mật độ phổ NL
Định Lý Parseval
Hàm tương quan
Hàm tự tương quan

Mật độ phổ năng lượng
Mật độ phổ công suất
a. Tín hiệu công suất không tuần hòan
b. Tín hiệu tuần hòan
Mật độ phổ năng lượng của tín hiệu năng lượng là đại lượng
   
  

2
X
Theo tính chất của phổ(tc 13) ta có:    
  

2
x X
Như vậy và ( là cặp biến đổi Fourier
    
    



 
j
x e d
    
    



 
1
2
j
x e d
Với tín hiệu thực, HTTQ chẵn, do đó mật độ phổ năng lượng cũng là hàm chẵn theo .
   
  

2
X    
  

2
x X
43/152
Như vậy năng lượng của TH có thể được xác định theo 3 cách sau:
Khi thay = 0 vào HTTQ ta có:
   
   



  

1
0
2
x x
d E
Năng lượng của TH được xác định
trong miền tần số
(1) Tính trực tiếp từ tích phân bình phương tín hiệu Ex = [x2].
(3) Tính từ hàm tự tương quan Ex= (0).
(2) Tính từ mật độ phổ năng lượng
2
( )
x
E x t dt


 
   
   



 

1
0
2
x x
d E
 
  



 
1
2
x
E d
 
  



    
 ( ) ( ) ( ) ( )
xx
x t x t dt x t x t     
    



 
1
2
j
x e d
Ví dụ: Tìm mật độ phổ năng lượng và năng lượng của tín hiệu x(t) = e- t1(t) ( >0)
Ta có:  

 


1
X
j
 
 
 
 

2 2
1
Mật độ phổ năng lượng(tt)
2 2
1
 


( )
1
X
j

 


( )
X 
( )
 
1


2

2


( )
X 
2


0
( )
x t
     
   



 
 
 
1 1
2
F e

 
1
2
x
E
 


 
   
   

 2 2
3
3
1 1 1 1
12 6
x x
E d E
Năng lượng tín hiệu trong dải tần
  
 
   
 
 
3
,
3
Năng lượng một dải tần = 2- 1
     
  
  
        
  


  
 
  
1 2 2
2 1 1
1 1 1
2 2
x x
E d d E d
( khi chẵn)
 
2
( )
X   

    
    



 
1
2
j
x e d
 
  

 
 
     
 
 
2 2 2
0
0 0
1 1 1
( ) 0
2 2 2
t t
x
E x t dt e dt e

 
 
 


2 2
1
 
     
  
 
    
       

   
   
   
 
 
 
2 2 2 2 2 2
2 2 2 2
2
1 1 1
tan( ) 1 tan ( ) cos ( )
cos ( )
1 3
, , ,
cos ( ) 3 6 4
t t t
t
d dt t
t
  
 
   
 
 
3
,
3
 
 


   
   


  

 
1
2
2 2
3
3
1 1 1
x
E d d
 


 


        
    
 
4 4
2 4
2 2
6
6 6
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
cos ( )
cos ( ) 2 12 12
x
E t dt dt t
t
 
  

 
 
     
 
 
2 2 2
0
0 0
1 1 1
( ) 0
2 2 2
t t
x
E x t dt e dt e
0
( )
0
0,
( )
0 0
t t
Xe t t const
x t
t

 
  

 



Ta có HTTQ của THCS x(t):
     
/ 2
/ 2
1
lim
T
T
T
x t x t dt
T
  



 

      
   
 

 
 
   
 
 
 
 
/ 2 / 2
/ 2 / 2
1
lim
T T
j
T
T T
F x t x t dt e d
T
 
/ 2
/ 2
1
lim
T
j t
T
T
T
e d
T

  



     
1
lim T
T T
   

 
Phổ Fourier giới hạn
    
 
 

 
 
 
 
 
 
/ 2 / 2
/ 2 / 2
1
lim
T T
j
T
T T
x t x t dt e d
T
Như vậy HTTQ và mật độ phổ CS là cặp biến đổi Fourier giới hạn
   
   

trong đó T( ) là mật độ phổ năng lượng của tín hiệu xT(t) =
x(t) (t/T) tức x(t) được xét trong khỏang thời gian T
 
 
 
 

 lim T
T T
và
a. Tín hiệu công suất không tuần hòan(tt)
Mật độ phổ công suất(tt)

Công suất của TH


 
/ 2
2
/ 2
1
lim ( )
T
x
T
T
P x t dt
T
 
  



  
1
2
x
P d
Tín hiệu xT(t) có năng lượng :
 
  


 
 
 
/ 2
2
/ 2
1
( )
2
T
T
x T
T
E x t dt d
Công suất của x(t) được xác định theo biểu thức sau:
 
  




 
1 1
lim
2
T
T
d
T
   
     
 
 

 
 
 
1 1 1
lim
2 2
T
T
d d
T
Như vậy CS của tín hiệu có thể được xác định theo các cách sau:
(1) Tính trực tiếp từ trị trung bình bình phương tín hiệu Px = <x2>.
(2) Tính từ hàm tự tương quan Px= (0).
(3) Tính từ mật độ phổ công suất
   
     
 
 

 
 
0
1 1
2
x
P d d ( khi chẵn)
       
  
  
         
  


   
  
1 2 2
2 1 1
1 1 1
2 2
x
P d d d
Theo tính chất của phổ ta có:
   
  
2
x n
X
Như vậy, mật độ phổ công suất của THTH:
     
          
 
 
   
 
2
0 0
2 2
x n n
n n
X n n
 
2
n n
X là hệ số khai triển Fourier của HTTQ
Mật độ phổ công suất của THTH là phổ của HTTQ

Công suất được xác định từ mật độ phổ công suất :
   
      

 
 
 
 
   
 
 
2 2
0
1
2
x n n
n n
P d X n d X



 
x n
n
P
 


  
0
1
2
x n
n
P
Với tín hiệu thực, phổ biên độ là hàm chẵn, do đó
b. Tín hiệu tuần hòan(tt)
2.1. Tín hiệu và phổ tín hiệu
2.1.1. Tín hiệu và phân loại tín hiệu
2.1.2. Năng lượng và công suất tín hiệu
2.1.3. Mật độ phổ tín hiệu
2.1.4. Tương quan và tự tương quan
2.2. Điều chế tuyến tính
2.2.1. Điều chế biên độ AM
2.2.2. Điều chế DSB,SSB,VSB
2.3. Điều chế hàm mủ
2.3.1. Điều chế tần số và pha (FM và PM)
2.3.2. Giải điều chế FM, PM
a. Hệ số tương quan
b. Hàm tương quan
2.1.4 Tương quan và tự tương quan
a. Hệ số tương quan
Hệ số tương quan giữa hai tín hiệu được định nghĩa như sau:
 
 
2
( ) ( )
,
,
( )
xy
x t y t dt
x y
x x
x t dt






 


 
 
2
( ) ( )
,
,
( )
yx
y t x t dt
y x
y y
y t dt






 


Hệ số tương quan chuẩn hóa
  
  
, ,
, ,
xy yx
x y y x
x x y y
  
 
0 1

 
0
1


 

khi x và y trực giao
khi x = y
2.1.4 Tương quan và tự tương quan(tt)

HTQ tín hiệu năng lượng
HTQ tín hiệu công suất
Hàm tương quan THCS không tuần hòan
Hàm tương quan tín hiệu CS tuần hòan
a. Hàm tương quan
  ( ) ( ) ( ) ( )
  



    

  ( ) ( ) ( ) ( )
yx y t x t dt y t x t
  



    

Hàm tương quan
Hàm tự tương quan   ( ) ( )
x x t x t dt
  



 

HTQ tín hiệu năng lượng
Tích chập
• Tính chất:
 
2
(3) 0 ( )
x x
x t dt E



 

   
(4) 0
   
 
   
(1) xy xy
   

     
xy xy
   
 
với tín hiệu thực
   
(2) x x
   

     
x x
   
 
với tín hiệu thực
 Hàm tự tương quan của tín hiệu thực là hàm chẵn
 Năng lương của tín hiệu = giá trị HTTQ khi  = 0
a. Hàm tương quan(tt)
• Ví dụ 1: Tìm hàm tương quan của hai tín hiệu sau:
1
0
)
(t
y
0
)
(
1
)
( t
t
Xe
t
x 


)
(t
x
*Xét 1 1
2 2


 
 
1/ 2
0
t
xy Xe dt


 


 
+1/2
-1/2
 
1/ 2
1
X
e
 

 
 
 
 
  ( ) ( )
x x t x t dt
  



 


Hàm tương quan THCS không tuần hòan
 
1
lim ( ) ( )
2
T
xy
T
T
x t y t dt
T
  



 

Hàm tương quan
Hàm tự tương quan
 
1
lim ( ) ( )
2
T
yx
T
T
y t x t dt
T
  



 

 
1
lim ( ) ( )
2
T
x
T
T
x t x t dt
T
  



 

• Ví dụ 1: Tìm hàm tự tương quan của x(t) = X1(t)
0
)
(t
x
0
)
(t
x
0

 
 
2
2
1
lim
2 2
T
x
T
X
X dt
T 
 

 

0

 
 
2
2
0
1
lim
2 2
T
x
T
X
X dt
T
 

 

 
2
2
x
X
  
  
0
)
(t
x
Hàm tương quan THCS không tuần hòan

Hàm tương quan tín hiệu CS tuần hòan
 
0
1
( ) ( )
T
xy x t y t dt
T
  

 

 
0
1
( ) ( )
T
yx y t x t dt
T
  

 

 
0
1
( ) ( )
T
x x t x t dt
T
  

 

• Tính chất
 
2
(3) 0
x x
x P
  
   
(4) 0
   
 
   
(1) ;
xy xy
   

     
xy xy
   
  (đối với TH thực)
   
(2) ;
x x
   

     
x x
   
  (đối với TH thực)
Tương quan giữa hai tín hiệu cho phép ta đo mức độ giống nhau giữa 2 tín hiệu
Tương quan được ứng dụng nhiều trong các bộ thu của các thiết bị viễn thông
với mục đích đồng bộ, tách sóng, phát hiện mục tiêu (radar), giải chập, loại
nhiễu,…
Tự tương quan đại diện cho sự tương khớp của một tín hiệu và một tín hiệu
khác là phiên bản dịch chuyển của tín hiệu đó.
Hàm tự tương quan cho phép ta đo mức độ ( khoảng cách) tương khớp của một
tín hiệu và copy của tín hiệu đó đã được dịch chuyển một khoảng thời gian
Bài tập
Xác định mật độ phổ năng lượng của hàm
chữ nhật
2
1
2
1

)
(t
x
 
 


   





0 1/ 2
1
( ) 1/ 2
2
1 1/2
t
x t t t
t

Tóm tắt công thức
2
( )
x
E x t dt


 
 
( ) ( ) ( ). j t
X F x t x t e dt





  
2
1
lim ( )
2
T
x
T
T
P x t dt
T


 
2 2
1
( ) ( )
2
x
x t dt X d E
 

 
 
 
 
  2
( ) ( ) ( )
x
F X
    
 
  ( ) ( ) ( ) ( )
  



    

 
  



    
 ( ) ( ) ( ) ( )
xx
x t x t dt x t x t
Năng lượng, công suất
Phổ Fourier
Mật độ phổ NL
Định Lý Parseval
Hàm tương quan
(1) Tính trực tiếp từ tích phân bình
phương tín hiệu Ex = [x2].
(3) Tính từ hàm tự tương quan Ex=
(0).
(2) Tính từ mật độ phổ năng lượng
2
( )
x
E x t dt


 
   
   



 

1
0
2
x x
d E
 
  



 
1
2
x
E d
Năng lượng một dải tần = 2- 1
     
  
  
        
  


  
 
  
1 2 2
2 1 1
1 1 1
2 2
x x
E d d E d
( khi chẵn)
3 Cách tính năng lượng tín hiệu
• 2.1.1. Tín hiệu và phân loại tín hiệu
• 2.1.2. Năng lượng và công suất tín hiệu
• 2.1.3. Mật độ phổ tín hiệu
• 2.1.4. Tương quan và tự tương quan
2.2. Điều chế tuyến tính
• 2.2.1. Điều chế biên độ AM
• 2.2.2. Điều chế DSB,SSB,VSB
2.3. Điều chế hàm mủ
• 2.3.1. Điều chế tần số và pha (FM và PM)
• 2.3.2. Giải điều chế FM, PM
i. Vai trò của điều chế trong hệ thống viễn thông
ii. Vị trí của điều chế trong hệ thống viễn thông
iii.Định nghĩa và định lý điều chế (A-A,D-A)
iv.Mục đích của điều chế
v. Phân loại điều chế
i. Vai trò của điều chế trong hệ thống viễn thông
Điều chế là một kỹ thuật rất quan trọng trong hệ thống viễn thông,
thông qua quá trình điều chế và giải điều chế ta có thể hiểu được cơ
chế truyền tải thông tin qua một hệ thống viễn thông
Nắm bắt các kỹ thuật điều chế giúp ta nắm bắt được các công nghệ
viễn thông hiện tại cũng như các công nghệ viễn thông đã phát triễn
và được ứng dụng

Other Destination
Other Sources
Dmod
Mod UC PA
LNA
DC
Inf
Inf
Mux
Dmux
Hệ thống thông tin analog cơ bản
Carrier Frequency
LNA DC Dem Dmx SDe
CDe For
DeE
TA
PA UC Mod Mux SEn
CEn For
Enc
Transmitter Side
Inf
Source
Inf
Sink
Receiver Side
other sources
other destinations
Channel
RA
Communication
Hệ thống thông tin số cơ bản
Carrier Frequency (IF)
a. Định nghĩa điều chế
Điều chế (tương tự-tương tự và số-tương tự) là quá trình: Biến đổi
một trong các thông số sóng mang cao tần tỷ lệ với tín hiệu điều chế
băng gốc
b. Định lý điều chế
 
0
0
( ) j t
x t e X

 

 
 
( )
x t X 

ω0
iii.Định nghĩa điều chế
 
X 
 Chuyển phổ của tín hiệu từ tần số thấp lên tần số cao và biến
đổi thành dạng sóng điện từ lan truyền trong không gian
 Giảm bước sóng, thu nhỏ kích thước antenna
 Cho phép sử dụng hữu hiệu kênh truyền
 Tạo ra các tín hiệu có khả năng tránh nhiễu
iii. Mục đích của điều chế

iv.Phân loại điều chế
Các hệ thống điều chế
Liên tục Xung
Biên độ Góc Tương tự Số
AM-SC
AM
SSB-SC
VSB
PM
FM
PAM
PDM
PCM
DELTA
Biến đổi thông tin không
thay đổi tần số băng góc
Biến đổi thông tin
thay đổi tần số băng góc
 2.2 Điều chế tuyến tính
 2.2.1 Điều chế biên độ AM
 2.2.2 Điều chế DSB,SSB,VSB
 2.3 Điều chế góc
 2.3.1 Điều chế tần số và pha (FM và PM)
 2.3.2 Giải điều chế FM,PM
Điều chế biên độ tác động lên biên độ của sóng mang điều
hòa làm thay đổi tuyến tính biên độ của sóng mang điều
hòa làm dịch chuyển tần số sóng mang điều hòa theo tần
số của tín hiệu cần điều chế
Yếu tố tác động tuyến tính lên sóng mang điều hòa chính
là tín hiệu tin tức
Định nghĩa điều chế biên độ (Amplitude Modulation)
2.2. Điều chế tuyến tính(tt)
 2.1 Điều chế biên độ (tuyến tính)
 2.1.2 Điều chế DSB,SSB
 2.2 Điều chế góc( hàm mũ)

Điều biên (AM – Amplitude Modulation)
 Điều biên hai dải bên (DSB – Double Side band)
 Điều biên triệt sóng mang (AM-SC – Amplitude Modulation
with Suppressed Carrier)
Điều biên một dải bên (SSB – Single Side band)
Điều biên một dải bên triệt sóng mang (SSB-SC – Single Side band
with suppreĐiều biên một dải bên (SSB– Single Side band)
ssed Carrier)
Điều biên triệt một phần dải bên (VSB – Vestigal Side band)
2.2.1 Điều chế biên độ AM(tt)
Các tín hiệu điều biên
Nếu tín hiệu tin tức x(t) âm tần tác động làm thay đổi
biên độ của sóng mang cao tần ta có tín hiệu điều biên
Nếu tín hiệu tin tức x(t) tác động làm thay đổi biên độ của sóng
mang ta có tín hiệu điều biên
Vc(t) đường bao biên độ, là hàm của thời gian biến thiên theo quy luật của tín
hiệu băng gốc x(t).
Định nghĩa: Sóng mang là các dao động điều hòa cao tần
Sóng mang điều hòa
)
cos(
)
( 0

 
 t
V
t
y c
C
trong đó: VC biên độ , tần số là hằng số
góc pha tức thời
c

)
( 0

 
t
c
     
0
AM C c
y t V t cos t
 
 
Tín hiệu âm tần là tín hiệu của sóng
âm thanh sau khi được đổi thành tín
hiệu điện thông qua Micro.
Phổ
băng
tần
thoại
0 4kHz
Phổ băng
tần của
audio
0 20kHz 0
Phổ băng
tần của
video
4MHz(4.3MHz)
Các tín
hiệu băng
góc x(t) có
phổ X(ῳ) ( )
X 
( )
X  ( )
X 

Quá trình phát tín hiệu AM ở đài phát
Tín hiệu AM có dạng :
Ví dụ với x(t) = Vm cos 0t. Tín hiệu AM có dạng:
t
V
t
t
x
t
y c
C
c
AM 
 cos
cos
)
(
)
( 

t
t
x
V
t
y c
C
AM 
cos
)]
(
[
)
( 

( )
x t ( )
AM
y t
t
V c
C 
cos
t
c

cos
t
t
m
V
t
t
V
V
t
y c
c
c
m
C
AM 


 cos
]
cos
1
[
cos
]
cos
[
)
( 0
0 



0 0
1
( ) cos [cos( ) cos( ) ]
2
AM C c c c c
y t V t mV t t
    
    
Điều chế và giải điều chế AM tổng quát là Switching modulator,
rectifier detector (TKTL:BP Lathi)
m
c
V
m
V

Sơ đồ mạch điều chếAM
 
C
V t
Khai triển Fourier
2
c
m
V
2
c
m
V
Vc
0
c
 
 0
c
 

c

Phổ
trung
tâm Phổ biên
trên USB
Phổ biên
dưới
LSB
Ví dụ với x(t) = Vm cos 0t. Tín hiệu AM có dạng:
0
c
0 0
1
( ) cos [cos( ) cos( ) ]
2
AM C c c c c
y t V t mV t t
    
    
t
V
t
V
t
y c
c
c
c 

 cos
)
cos(
)
( 0 


Phổ tin
tức
X(ῳ)
của x(t)
Phổ
của
sóng
mang
c
V
m
V
0
x(t) = Vm cos 0t.
Chỉ số điều chế m
t
V
t
V
t
y c
c
c
c 

 cos
)
cos(
)
( 0 



Công suất AM
Áp dụng cho một hài của thông tin
tính trong miền tần số
x(t) = Vm cos 0t.
1
m 
 Công suất trường hợp tổng quát ( tính trung bình trong miền thời gian)
)
)
(
)
(
2
1
(
2
1
))
(
1
(
2
1 2
2
2
2
2
t
x
m
t
mx
V
t
mx
V
P c
c
AM 




)
1
(
2
1
)
)
(
1
(
2
1 2
2
2
2
2
x
c
c S
m
V
t
x
m
V 



sb
c
AM P
P
P 2

 2
2
1
c
V
Pc 
c
x
x
c
sb P
S
m
S
m
V
P 2
2
2
2
1
4
1


t
t
m
V
t
t
V
V
t
y c
c
c
m
C
AM 


 cos
]
cos
1
[
cos
]
cos
[
)
( 0
0 



0
( ) 1.cos
x t t


2
)
(t
x
Sx 
Với Sx=1/2 PAM=Pc(1+m2/2)
1
)
( 
t
mx 1
2

x
S
m c
sb P
P
2
1
 AM
sb P
P
4
1
 Tính cho một side band
Đặt
2
c
m
V 2
c
m
V
Vc
0
c
 
 0
c
 

c

Phổ trung
tâm
Phổ biên
trên USB
Phổ biên
dưới LSB
x(t) = Vm. 1cos 0t.
=0
2 2 2
1 1 1 1
( ) (1 )
2 2 2 2
sb AM c c x c
P P P V m S V
 
    
 
 
1
)
( 
t
mx 1
2

x
S
m c
sb P
P
2
1
 AM
sb P
P
4
1
 Tính cho một side band
2
c
m
V 2
c
m
V
Vc
0
c
 
 0
c
 

c

Phổ trung
tâm
Phổ biên
trên USB
Phổ biên
dưới LSB
sb
P
2
AM c sb
P P P
 
1
2
2
sb c c sb
P P P P
  
1
4
sb AM
P P

)
1
(
2
1
)
)
(
1
(
2
1 2
2
2
2
2
x
c
c
AM S
m
V
t
x
m
V
P 



Công suất sóng mang thông tin là
   2
2
cos
)
(
cos
)
( t
t
mx
V
t
t
x
V
P c
c
c
m
m 
 

 
2
2 2 2
( )cos ( )
2
c
m c c
V
P V mx t t m x t

 
Tương
đương 2
dãy bên
Với X(t) là hàm sin
2 1
( )
2
x t 
𝑃 =
𝑉
4
𝑚 = 1𝑃 2
2
2
2
2
2
2
)
2
1
(
2
4
m
m
m
V
m
V
H
c
c





Hiệu suất luôn tính
cho 1 sideband

1
)
( 
t
mx 1
2

x
S
m c
sb P
P
2
1
 AM
sb P
P
4
1

Các đẳng thức xảy ra khi mx(t)=1
x(t) là hàm bất kỳ ta có
2
2 2 2 2
2 2 2
2 2
( ) ( ) 1
2 50%
2
1 ( )
(1 ( ) )
2
c
c
V
m x t m x t
H
V m x t
m x t
    


 ít nhất 50% Công suất hao phí không mang thông tin
Công suất trường hợp tổng quát
1
m 
Công thức công
suất cho trường
hợp tín hiệu bất
kỳ
Công suất AM
Sóng AM có công suất sóng mang là 30W, chỉ số điều chế là 85%
 Tính công suất toàn phần và công suất một dãi bên của sóng AM trên
2
c
m
V 2
c
m
V
Vc
0
c
 
 0
c
 

c

Phổ trung
tâm
Phổ biên
trên USB
Phổ biên
dưới LSB
10.8
26%
40.8
H  
VD tính hiệu suất
Công suất của sóng AM giải điều chế so với tổng công suất AM
phát đi được gọi là hiệu suất phát AM và được tính theo công thức
Ps là công suất của sideband, Pt là công suất AM phát
 Chứng minh rằng với AM hai dãi bên có hiệu suất cực đại=0.33 khi m=1
100%
Ps
H
Pt
2 2 2
2
2 2
2
4 4
2
1
2 2
.
( )
m c
AM c
V m V
m
P m
V m
t
)
(t
x
 

 y




0
4
1

yc(t)
t
A
 A
 

 c
y

2
2
A

A

A
 
t
y AM
phổ sóng AM cho tín hiệu bất kỳ
2
c
m
V 2
c
m
V
Vc
0
c
 
 0
c
 

c

Phổ
trung
tâm Phổ
biên
trên
USB
Phổ
biên
dưới
LSB
c

c


 

 x

0

max

min

min


max


USB
LSB

R
C  
t
yAM
 
t
x
t
A 
cos
L

( )
x t
 

cos t
( )
AM
y t
 

cos
A t
Sơ đồ khối tạo tín hiệu AM và mạch thực hiện
Giải điều chế tín hiệu AM (tách không kết hợp)
R C
 
t
yAM
 
t
uc
t
)
(t
uc
t
)
(t
yAM
quá điều chế
A

A
 
t
y AM
Nếu đường bao biên độ có giá trị âm:
A

A
m>1
1
m 
Chỉ số điều chế <1 Chỉ số điều chế =1 Chỉ số điều chế >1
Chọn thời hằng RC hợp lý để tách sóng chính xác
/
( ) t RC
c
v t Ee
Ta cần thời hằng
suy giảm theo hàm
mủ (RC) lớn hơn
rất nhiều so với chu
kỳ sóng AM (1/wc)
nên có thể xấp xỉ
Taylor như sau:
1
1
( ) ( )
c
v t E t
RC

Ta cần c
dv E dE
dt RC dt
Chọn thời hằng RC hợp lý để tách sóng chính xác
1
( ) ( cos )
sin
m
m m
E t A t
dE
A t
dt
1
1
( cos )
sin
cos
sin
m
m m
m
m m
A t
A t t
RC
t
RC t
t
2
1
1
m
RC
Giải điều chế tín hiệu AM (tách kết hợp)
LPF
Low Pass
Filter
Local
Oscillator
( Synchronous)
AM
input
infor
m(t)
+distortion
Giải điều chế tín hiệu AM (tách kết hợp)
VX = AM input x LO
Khi qua LPF Vx=Vc/2+ x(t)/2
( ) ( ) cos cos
AM c c c
y t LO V x t t t
cos cos
c c c
V + x t t t
1 1
cos 2
2 2
c c
V + x t + t
cos 2 cos 2
2 2 2 2
c c
x c c
x t x t
V V
V = + t + + t
LPF
Low Pass
Filter
Local
Oscillator
( Synchronous)
AM
input
x(t)
+distortion
R C
 
t
yAM
 
t
uc
2
cos
c c
V + x t t
cos 2 cos 2
2 2 2 2
14442 4443 144444444444442 44444444444443
c c
x c c
DC AC
x t x t
V V
V = + + t t
Nếu băng thông tín hiệu điều chế là W
Băng thông của sóng AM : BAM =2W
 

 y

0
4
1

 

 x

0

max

min

min


max


W
2
AM
BW W

c

 c

610
604 614
620

Superheterodyne (Máy thu Amstrong)
IF=455kHz lý do: khó thiết kế bandpass filter có băng thông 10kHz nếu tần số fc
cao+ mạch khuếch đại lý tưởng ở tần số này (adequate selectivity), IF=455kHz là
tương đối thấp và có thể sử dụng mạch khếch đại 3 tầng + các mạch cộng hưởng dể
thiết kế, đồng bộ mạch khuếch đại và cộng hưởng cho tất cả các đài.
Tóm tắt cần nhớ
106/152
t
t
x
V
t
y c
C
AM 
cos
)]
(
[
)
( 

+
( )
x t ( )
AM
y t
t
V c
C 
cos
t
c

cos
2 2 2
2
2 2
2
4 4
2
1
2 2
.
( )
m c
AM c
V m V
m
H
P m
V m
m
c
V
m
V

LPF
Low Pass
Filter
Local
Oscillator
( Synchronous)
AM
input x(t)
+distortion
2
AM
BW W

 

 y

0
4
1

USB
LSB
c

c


A

A
 
t
y AM
2.2.2 Điều chế DSB,SSB
Định nghĩa điều chế đơn biên SSB: là quá trình điều chế
tạo một biên tần (biên trên hay biên dưới) của tín hiệu
AM.
2
A
c
m
V
2
A
c
m
V
VC
c m
 
 c m
 


2
A
c
m
V
c m
 

2
A
c
m
V
2
A
c
m
V
c m
 

c m
 

AM DSB SSB
Định nghĩa điều chế DSB: là quá trình điều chế AM
tạo 2 biên tần (biên trên và biên dưới) đồng thời triệt
sóng mang của tín hiệu AM (AM-SC – Amplitude
Modulation with Suppressed Carrier)
Dùng công thức lượng giác
1
cos cos (cos( ) cos( ))
2
x y x y x y
x(t)
cos
c c
V t
0 0
1
( ) cos ( ) cos( ) cos( )
2
c c c c c
x t V t DSB V x t
2
A
c
m
V
2
A
c
m
V
c m
 

c m
 

Băng thông BDSB=2W

Phổ tần DSB giống với phổ AM nhưng về mặt thời
gian thì có sự khác nhau
Amax=Vc
( ) ( ) ( )
A t V t x t
( ) ( ) cos
c c c
x t x t V t
0
0 0
180 0
( )
( )
( )
x t
t
x t
2 2
1
2
DSB c x
P V m S
xDSB(t)
cos ct
LPF m’(t)
Local
oscillator
2 1
( ) ( )cos ( ) [1 cos2 ]
2
1 1
( ) cos 2
2 2
c c c
c
DSB t Cos t m t t m t t
m t t
cos cos sin sin cos( )
x y x y x y
Dùng công thức lượng giác
2
2
cos ct
( )cos c
m t t
( )
m t
ˆ ( )
m t ˆ ( )sin c
m t t
( )
SSB t
2.2.2 Điều chế SSB
Chặn bớt một band của DSB bằng bộ lọc
Yêu cầu: Độ dịch pha phải
chính xác
( )
y t
Filter
cos ct
( )
m t ( )
DSB t
Yêu cầu: Filter lý tưởng
B W 2 2
1
4
SSB c x
P V m S

Giải Điều chế SSB
xSSB(t)
cos ct
LPF m’(t)
Local oscillator
SSB: khó thiết kế lọc lý tưởng hoặc độ
dịch pha không chính xác
VSB
Điều chế VSB (Vestigial Sideband Modulation)
Điều chế VSB tương tự như DSB nhưng chỉ truyền một band của
DSB bằng cách loại bỏ và truyền một phần band còn lại
Đáp ứng bộ lọc
0
( ) ( ) ( ),
c c c
H f u f f H f f f
2.2.2 Điều chế VSB
0
( ) ( ) ( ),
c c c
H f u f f H f f f
( ) ( )
H f H f
0
( )
H f f
VSB
B W W
Thông thường
W VSB >25% W
SSB

1
2
( ) ( ( )cos ( )sin )
VSB c c q c
x t V x t t x t t
^
( ) ( ) ( )
q
x t x t x t
2
( ) ( ) ( ) j t
x t j H f X f e df
0
( ) ,
W x t VSB SSB
1 0
^
( ) ( ) ,
x t x t VSB DSB
2 2 2 2
1 1
4 2
c x VSB c x
V m S P V m S
Diều chế QAM(tham khảo)
1 2
( )cos ( )sin
QAM c c
m t t m t t
Thêm
khối trể
Pi/2 nếu
điều chế
SSB
1 1 2
1 1 2
2 2
2 2
( ) ( )cos [ ( )cos ( )sin ( )]cos
( ) ( )cos ( )sin ( )
QAM c c c c
c c
x t t t m t t m t t t
m t m t t m t t
Giải điều chế
Đòi hỏi độ chính xác về pha, được ứng dụng trong TV màu
 2.2 Điều chế tuyến tính
 2.2.2 Điều chế DSB,SSB
 2.3 Điều chế góc
  
  
( ) cos( ( )) cos ( )
c c
u t A t t A t
Tín hiệu điều pha PM (Phase Modulation)
0
.
PM p
t t k m t
 
   .
i p
d t dm t
f t k
dt dt


  
Tín hiệu điều tần FM (Frequency Modulation)
ω tần số sóng mang
0 góc pha ban đầu
kp hằng số tỉ lệ
0
FM f
t t k m t dt
   .
FM f
f t k m t

 
Tín hiệu tin tức được gắn vào tần số (pha) của sóng mang
2.3 Điều chế góc
2.3.1 Điều chế tần số và pha (FM và PM)
( )
p
k m t
 
f
k m t 


 max
PM p
k m t

 
Độ lệch pha và tần số:
•PM:
max
PM p
dm t
k
dt
•FM:   max
FM f
k m t dt

  
max
FM f
k m t
nếu
Tín hiệu PM dải hẹp
 max
1
PM p
k m t

  
nếu
Tín hiệu FM dải hẹp
  max
1
FM f
k m t dt

  

2.3 Điều chế góc(tt)
   .
FM f
f t k m t

 
  
  
( ) cos( ( )) cos ( )
c c
u t A t t A t
max
FM f
k m t
   .
FM f
f t k m t

 
max
1
PM p
k m t
Tín hiệu điều pha PM
   
[ ]
PM c p
u t A Cos t k m t

 
Tín hiệu PM dải hẹp:
max
1
PM p
k m t
   
( )
1
p
jk m t j t j t
PM c c p
Z t A e e A jk m t e
 
 
  
 
 
( )
1
p
jk m t
p
e jk m t
 
1
PM


Do nên có thể chấp nhận
     
Re
PM PM p
y t Z t ACos t Ak m t Sin t
 
  
cos sin
j t
e j

 
 
( )
cos ( cos( )
FM c m
m t
x A a t t
 
 
 
 
 
 
14442 444
3
•Bề rộng phổ BPM = 2wm,
2
2
2 4
p
PM m m m x m x m
k A
A
m

m


 

x
 

 PM
m
m m
m
m

2
     
Re
PM PM p
u t Z t ACos t Ak m t Sin t
 
  
Tín hiệu điều pha PM dải hẹp
Công suất PM, FM dãi hẹp=
với Ac biên độ sóng mang
2
1
2 c
A
max
1
PM p
k m t
t
t
x
V
t
y c
C
AM 
cos
)]
(
[
)
( 


Tín hiệu PM dải rộng (điều chế ở mức cao):
(Rất khó phân tích với tín hiệu x(t) tổng quát)
Xét x(t) = asinwmt. Ta có: [ sin ]
PM c c p m
u t A Cos t k a t
( )
p
f
m
k a cho PM
k a
cho FM
sin
( ) c m
j t t
PM c
Z t A e
       
Re ( ) cos
PM PM c n c m
n
u t Z t A J n t
  


   

có thể được khai triển thành chuỗi Fourier phức nhờ đẳng
thức Bessel
t
j m
e 
 sin

 







n
t
jn
n
t
j m
m
e
J
e 



sin
Tín hiệu điều pha PM dải rộng
  max
FM f
do k m t dt

  
1, 1
Hàm Bessel
Tín hiệu điều pha PM dải rộng(tt)
       
Re ( ) cos
PM PM c n c m
n
u t Z t A J n t
  


   

max
1
PM p
k m t
         
Re ( ) cos
PM FM PM c n c m
n
y t y t Z t A J n t
  


    

Chú ý: Bề
rộng phổ
phụ thuộc
vào giá trị
Δθ không
phụ thuộc
vào giá trị
n, β càng
lớn Công
suất sóng
mang nhỏ
max
1
PM p
k m t
Jo J1 J2 J3 J4 J5 J6 . . .
0 1
0.5 .94 .24 .03
1 .77 .44 .11 .02
2.4 0.0 .52 .43 .20 .06 .02
5.5 0.0 -.34 -.12 .26 .40 .32 .19 . . .
Hàm Bessel(tt)
2.2.1 Điều chế tần số và pha (FM và PM)(tt)

       
   
0.94 cos 0.24 cos 0.24 cos
+ 0.03 cos 2 0.03 cos 2
PM c c m c m
c m c m
y t Y t Y t Y t
Y t Y t
    
   
    
  
0.5

 
Với ta có J0 = 0.94; J1 = 0.24; J2 = 0.03
m

m


 

 x
 

 PM




m



 m


         
Re ( ) cos
PM FM PM c n c m
n
y t y t Z t A J n t
  


    

Độ rộng phổ có thể được lý luận theo quan điểm trộn tần (heterodyne ), khi ta
trộn 3 giá trị liên quan đến tần số với nhau (fc, fm và Df ) ta được phổ là tổng
của ba giá trị tần số đó.
Băng tần trên sẽ là fc + fm + Δf và băng tần dưới sẽ là fc - fm – Δf, do Δf =ß fm
độ rộng phổ sẽ là 2(fm+ ßfm)
=2(β + 1) fm
  



 






  m
m
m
f
f
FM
f
f
X
k
dt
t
x
k
do
max
Cố định fm cho denta f lớn ta
có B lớn hài trong phổ tăng
m
f
f
m
f
f
Cố định denta f,
thay đổi tần số điều
chế fm B lớn số
hài tăng

Chú ý: Với Δf cố định, một hài duy nhất với tần số fm sẽ cho ra nhiều hài nằm trong Δf
đó, nghĩa là khác với điều chế AM cho ánh xạ đơn ánh, một hài trong băng gốc chỉ cho ra
một hài trong bandpass. Ngược lại trong FM muốn điều chế tín hiệu fm ta phải khôi phục
tất cả phổ rời rạc của nó trong Δf
Khi tần số băng góc là một dãi tần W có tần số lớn nhất là fmax thì tất cả các hài trong W
đều được trải rời rạc trong khoảng Δf cố định . Lúc đó công thức tính băng thông FM là
1
2 1
max
( ) ,
FM
f
B f D
D f
Khi khôi phục hoàn toàn một hài trong W ta sẽ khôi phục được biên độ sóng FM cho một
hài là hằng số nếu ta khôi phục được tất cả các hài trong W thì cũng khôi phục lại dạng
sóng FM có phổ tín hiệu điều chế là W
Ví dụ
Ở bắc Mỹ khoảng tần số Δf được chọn cố định trong điều chế FM
là 75kHz, sử dụng phổ tần điều chế là W=15kHz tương ứng với
tần số lớn nhất của âm thanh, tính băng thông của sóng FM.
Giải
75
5
15
1
2 1 2 75 1 15 75 180
max
( ) ( / )
f
D
f
B f x KHz
D
 

 PM




m



 m


BPM
Bề rộng phổ được tính gần đúng theo công thức Carson
)
0.5
(
)
1
(
2 



 PM
m
PM
PM
B 


)
0
1
(
2 


 PM
m
PM
PM
B 


1


Với thì bề rộng phổ của TH PM không xác định
2 ( 0.5 )
PM m PM
B  
   PM dải hẹp
PM dải rộng
Với m(t)=cos(wmt)
   
[ ]
FM c f
u t A Cos t k m t dt

  
w w+m 
NBFM
B2m
w-m
WBFM
B2m
.25Y2J2
n()
w w+m
w-m

Tín hiệu điều tần FM Phân tích tương tự điều
pha

2
kp
+
-
m(t)
cos
A t
NBPM
X
sin
A t
NBFM
X
2
kf
+
-
m(t)
cos
A t
sin
A t
Cách gián tiếp
Tạo tín hiệu FM
dãi hẹp sau đó
cho qua bộ nhân
tần
x(t)
Tín hiệu điều tần FM Phân tích tương tự điều pha
Frequency
multiplier
NB
signal
WB
signal
x(t) y(t)
X n
Cách trực
tiếp
Giải điều chế FM,PM
cos( ( ))
FM c
x A t t
'
( ) sin( ( ))
FM c c
d
x t A t t
dt
Envelope
detector
d
dt
( )
c
x t
,
( )
c
x t
BFM
Đáp ứng tần số của
mạch cộng hưởng
Giải iều chế tần số và pha (FM và PM)

)
0.5
(
)
1
(
2 



 PM
m
PM
PM
B 


)
0
1
(
2 


 PM
m
PM
PM
B 


2 ( 0.5 )
PM m PM
B  
  
PM /FMdải hẹp=AM
PM/FMdải rộng
         
Re ( ) cos
PM FM PM c n c m
n
y t y t Z t A J n t
  


    

max
1
PM p
k m t
   
[ ]
FM c f
u t A Cos t k m t dt

  
Bài tập về nhà
1 1
A1 1
0.2 20( )
100
c
V V
m V V
V
    
2 2
A2 2
0.3 30( )
100
c
V V
m V V
V
    
5 15 kHz
20
30
2
10000
200( )
50
c
c
V
P W
R
  
5 15
kHz
20
30
kHz
0
0 1000 1005 1015
985 995
2
c
m
V 2
c
m
V
Vc
0
c
 
 0
c
 

c

Phổ
trung
tâm Phổ biên
trên USB
Phổ biên
dưới
LSB
2
10000
200( )
50
c
c
V
P W
R
  
1 1
A1 1
0.2 20( )
100
c
V V
m V V
V
    
2 2
A2 2
0.3 30( )
100
c
V V
m V V
V
    
10
15
100
Tài liệu tham khảo
Analog Communication Techniques, Copyright by Upamanyu
Madhow, 2008-2011
Modern Digital and analog Communication System, B.P Lathi
Communication System, Simon Haykin

Tổng kết điều chế PM, FM
Điều chế PM, FM
Trong đó
Phương trình passband
Do đó
Nếu m(t) là thông tin, pha của PM lúc này liên
quan đến m(t)
Trong khi đó tần số FM liên quan trực tiếp m(t)
145/152
Trong đó kp và kf liên quan trực tiếp đến độ
lệch pha và độ lệch tần số
Suy ra
146/152
Mối liên hệ giữa điều chế PM, FM
147/152
Mạch điều chế FM
tương đương mạch
tích phân và mạch
điều chế PM
Mạch điều chế PM
tương đương mạch vi
phân và mạch điều
chế FM
Xung vuông
qua mạch tích
phân thành
xung tam giác
qua mạch điều
chế PM tương
đương với
xung vuông đó
trực tiếp qua
mạch điều chế
FM

Độ lệch pha cực đại PM
Độ lệch tần cực đại FM
149/152
Ví dụ cho tín hiệu thông tin
được sử dụng để điều chế tần số hoặc
điều pha với sóng mang
Tìm tín hiệu điều chế trong mỗi trường
hợp
150/152
Giải:
Trong PM ta có
Trong FM
Do đó tín hiệu điều chế là
151/152
Đặt
152/152
Ta có tín hiệu điều chế
Được gọi là chỉ số điều chế
Tín hiệu điều chế là
sóng sin hoặc cos

Cơ sở viễn thông.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Cơ sở viễn thông.pdf

Similar to Cơ sở viễn thông.pdf (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Cơ sở viễn thông.pdf