intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến: Chương 2 - Nguyễn Viết Đảm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:47

Thêm vào BST
Báo xấu
10
lượt xem 1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến" Chương 2: Các dạng tín hiệu trong thông tin vô tuyến, cung cấp cho người học những kiến thức như các dạng hàm tín hiệu; Hàm tự tương quan và mật độ phổ công suất; Tín hiệu ngẫu nhiên; Tín hiệu nhị phân băng gốc; Tín hiệu băng thông; Ảnh hưởng của hạn chế băng thông và định lý Nyquist; Ảnh hưởng của các đặc tính đường truyền. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến: Chương 2 - Nguyễn Viết Đảm

  1. Fundamentals of Wireless Communication 2 CÁC DẠNG TÍN HIỆU TRONG THÔNG TIN VÔ TUYẾN Nguyễn Viết Đảm 54
  2. Fundamentals of Wireless Communication NỘI DUNG 2.1. Mở đầu 2.2. Các dạng hàm tín hiệu 2.3. Hàm tự tương quan và mật độ phổ công suất 2.4. Tín hiệu ngẫu nhiên 2.5. Tín hiệu nhị phân băng gốc 2.6. Tín hiệu băng thông 2.7. Ảnh hưởng của hạn chế băng thông và định lý Nyquist 2.8. Ảnh hưởng của các đặc tính đường truyền 2.9. Câu hỏi và bài tập Nguyễn Viết Đảm 55
  3. Fundamentals of Wireless Communication 2.2. Tín hiệu và phân loại tín hiệu (1/7)  Phân loại trên cơ sở các tiêu chí: 1. Tín hiệu có các giá trị thay đổi theo thời gian => Tín hiệu tương tự, tín hiệu số 2. Mức độ có thể mô tả hoặc dự đoán tính cách của hàm => Tín hiệu tất định và tín hiệu ngẫu nhiên. 3. Thời gian tồn tại tín hiệu (hàm) => hàm quá độ, hàm vô tận (tuần hoàn) 4. Tín hiệu kiểu năng lượng, tín hiệu kiểu công suất Nguyễn Viết Đảm 56
  4. Fundamentals of Wireless Communication 2.2. Tín hiệu và phân loại tín hiệu (2/7) (1) Thay đổi các giá trị theo thời gian: Tương tự: Hàm liên tục theo thời gian, được xác định ở mọi thời điểm, nhận giá trị dương, không hoặc âm (thay đổi từ từ và tốc độ thay đổi hữu hạn). Số: Hàm nhận tập hữu hạn giá trị dương, không hay âm (thay đổi giá trị tức thì, tại thời điểm thay đối tốc độ thay đổi vô hạn còn ở các thời điểm khác bằng không), điển hinhg là hàm nhị phân. Rời rạc: Tín hiệu x(kT) chỉ tồn tại và xác định tại các thời điểm rời rạc, được đặc trưng bởi một chuỗi số. Nguyễn Viết Đảm 57
  5. Fundamentals of Wireless Communication 2.2. Tín hiệu và phân loại tín hiệu (3/7) (2) Mức độ mô tả, dự đoán tính cách của tín hiệu: Tín hiệu tất định: Xác định được giá trị tại mọi thời điểm và được mô tả bởi các biểu thức toán rõ ràng, VD x(t)=5cos(10t) Tín hiệu ngẫu nhiên: Tồn tại mức độ bất định trước khi nó thực sự xảy ra, không thể biểu diễn bằng một biểu thức toán rõ ràng, nhưng khi xét trong khoảng thời gian đủ dài dạng sóng ngẫu nhiên được coi là một quá trình ngẫu nhiên có thể: (i) biểu lộ một qui tắc nào đó; (ii) được mô tả ở dạng xác suất và trung bình thống kê. Cách mô tả ở dạng xác suất của quá trình ngẫu nhiên thường rất hữu hiệu để đặc tính hóa tín hiệu, tạp âm, nhiễu,.... trong hệ thống truyền thông. Nguyễn Viết Đảm 58
  6. Fundamentals of Wireless Communication 2.2. Tín hiệu và phân loại tín hiệu (4/7) (3) Thời gian tồn tại của tín hiệu: Quá độ: là tín hiệu chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian hữu hạn Vô tận: là tín hiệu tồn tại ở mọi thời điểm, thường dùng để mô tả hoạt động của hệ thống trong trạng thái ổn định (VD:hàm tuần hoàn, là hàm vô tận có các giá trị được lặp ở các khoảng quy định, x(t) = x(t+T0) với -∞ < t < ∞). Nguyễn Viết Đảm 59
  7. Fundamentals of Wireless Communication 2.2. Tín hiệu và phân loại tín hiệu (5/7)  C«ng suÊt tøc thêi p(t) trªn ®iÖn trë R 2 v (t ) 2 p (t )   i (t ).R R R 1 c«ng suÊt chuÈn hãa  x(t) lµ ®iÖn ¸p hoÆc dßng ®iÖn p (t )  x (t )2  N¨ng l­îng vµ c«ng suÊt trung b×nh cña tÝn hiÖu tiªu t¸n trong kho¶ng -T/2 ®Õn T/2 T /2 E  T x x 2 (t )dt T /2 1 T 1 T /2 2 P  Ex   x (t )dt x T T T T /2 Nguyễn Viết Đảm 60
  8. Fundamentals of Wireless Communication 2.2. Tín hiệu và phân loại tín hiệu (6/7) Tín hiệu năng lượng T /2  0  Ex  lim  x (t )dt   x 2 (t )dt   2 T  T / 2  N¨ng l­îng cña tÝn hiÖu trªn toµn bé thêi gian Thực tế, thường phát tín hiệu có năng lượng hữu hạn (0
  9. Fundamentals of Wireless Communication 2.2. Tín hiệu và phân loại tín hiệu (7/7) (4) Tín hiệu kiểu năng lượng và kiểu công suất:  Tín hiệu kiểu năng lượng nếu,  E[]   s(t ) dt  , 2 [J]   Tín hiệu kiểu công suất nếu có năng lượng vô hạn nhưng công suất trung bình hữu hạn. t0 / 2 1 Ptb  lim  s (t ) dt  , 2 [w] t0  t0  t0 / 2 Víi tÝn hiÖu tuÇn hoµn, chu kú T Note: (1) Tín hiệu kiểu năng T /2 lượng sẽ có công 1 Ptb  / 2 x(t ) dt   2 suất bằng không (2) E=PT T T Nguyễn Viết Đảm 62
  10. Fundamentals of Wireless Communication 2.3. Tự tương quan ACF, mật độ phổ công suất PSD, mật độ phổ năng lượng ESD (1/5)  Mật độ phổ năng lượng ESD và mật độ phổ sông suất PSD Mật độ phổ của tín hiệu đặc trưng cho sự phân bố công suất hoặc năng lượng của tín hiệu trong miền tần số. (đặc biệt quan trọng khi xét việc lọc, ước lượng tín hiệu và tạp âm)  Mật độ phổ năng lượng ESD (Energy Spectral Density);  Mật độ phổ công suất PSD (Power Spectral Density). Nguyễn Viết Đảm 63
  11. Fundamentals of Wireless Communication 2.3. Tự tương quan ACF, mật độ phổ công suất PSD, mật độ phổ năng lượng ESD (2/5) Mật độ phổ năng lượng ESD: là năng lượng tín hiệu trên một độ rộng băng tần [J/Hz].   Ex  x   2 2 (t )dt X(f ) df   MËt ®é phæ n¨ng l­îng ESD N¨ng l­îng trong miÒn thêi gian N¨ng l­îng trong miÒn tÇn sè N¨ng l­îng vïng tÇn sè ©m vµ d­¬ng b»ng nhau (x(t) lµ thùc, |X (f)| lµ hµm ch½n => ESD ®èi xøng)   Ex  2 x ( f )df Nguyễn Viết Đảm 64
  12. Fundamentals of Wireless Communication 2.3. Tự tương quan ACF, mật độ phổ công suất PSD, mật độ phổ năng lượng ESD (3/5)   Mật độ phổ công suất PSD Note: x(t )  å cn e j 2 nf0t n  C«ng suÊt trung b×nh cña tÝn hiÖu kiÓu c«ng suÊt gi¸ trÞ thùc T/2 1 Px  lim  x 2 (t )dt T  T -T/2 NÕu tÝn hiÖu tuÇn hoµn cã chu kú T0 1 T0 / 2 Px   T0 / 2 x 2 ( t ) dt T0 DÞnh lý Parseval cho tÝn hiÖu tuÇn hoµn gi¸ trÞ thùc  1 å T0 / 2 Px   x (t )dt  2 2 cn T0 T0 / 2 n  MiÒn thêi gian MiÒn tÇn sè MËt ®é phæ c«ng suÊt PSD cña tÝn hiÖu tuÇn hoµn chu kú T0  Gx ( f )  å cn  ( f  nf 0 ) 2 n  C«ng suÊt trung b×nh chuÈn hãa cña tÝn hiÖu gi¸ trÞ thùc   Px   Gx ( f )df  2  Gx ( f )df  0 Nguyễn Viết Đảm 65
  13. Fundamentals of Wireless Communication 2.3. Tự tương quan ACF, mật độ phổ công suất PSD, mật độ phổ năng lượng ESD (4/5)  Lưu ý: Nếu x(t) không tuần hoàn => không biểu diễn ở dạng chuỗi Fourier được; tín hiệu công suất (có năng lượng vô hạn), thì nó không có biến đổi Fourier. Tuy nhiên, vẫn có thể biểu diễn PSD của tín hiệu này trong giới hạn nhất định. Nếu ta cắt tín hiệu công suất không tuần hoàn x(t) bằng cách quan sát trong khoảng thời gian (-T/2, T/2), thì xT(t) có năng lượng hữu hạn và có biến đổi Fourier là XT(f). Khi này, có thể biểu diễn PSD của tín hiệu không tuần hoàn x(t) trong vùng giới hạn theo biểu thức 1 Gx ( f )  lim X T ( f ) 2 T  T Nguyễn Viết Đảm 66
  14. Fundamentals of Wireless Communication 2.3. Tự tương quan ACF, mật độ phổ công suất PSD, mật độ phổ năng lượng ESD (5/5) Định nghĩa: ACF của một tín hiệu tất định kiểu công suất s(t) chuẩn hóa  T 1  ( )  lim T  T   s(t ).s *(t   ).dt NÕu s(t)=s(t+T), T lµ chu kú   T 1  ( )  T   s (t ).s *(t   ).dt A CF: ®¸nh gi¸ møc ®é gièng nhau gi÷a tÝn hiÖu s(t) & phiªn b¶n dÞch thêi cña nã s(t+ ) Nguyễn Viết Đảm 67
  15. Fundamentals of Wireless Communication 2.4. Tín hiệu ngẫu nhiên (1/3) Tín hiệu ngẫu nhiên (quá trình ngẫu nhiên) X(t) là tập hợp các biến ngẫu nhiên được đánh chỉ số theo t. Nếu cố định t = ti, thì X(ti) là một biến ngẫu nhiên. Sự thể hiện thống kê của các biến ngẫu nhiên được trình bầy ở dạng hàm mật độ xác suất pdf: liên hợp của chúng. Sự thể hiện của một quá trình ngẫu nhiên có thể được trình bầy bằng các hàm mật độ xác suất pdf liên hợp tại các thời điểm khác nhau. Tuy nhiên, trong thực tế không cần biết pdf liên hợp mà chỉ cần biết thống kê bậc 1 (trung bình) và thống kê bậc 2 (hàm tự tương quan) là đủ. Quá trình ngẫu nhiên x(t )  x(t ,  ) t  t0 0 Biến Hàm ngẫu x (t0 ) x (t0 , ) x(t )  x(t ,  0 ) mẫu nhiên Ergodic  SS  WSS   qu¸ tr×nh ngÉu nhiªn   0 t  t0 x(t0 )  x(t0 ,  0 ) All Random Processes: Mọi quá trình ngẫu nhiên Số thực (phức) WSS: Quá trình ngẫu nhiên dừng nghĩa rộng SS: Quá trình ngẫu nhiên dừng chặt Ergodic: Quá trình Ergodic Nguyễn Viết Đảm 68
  16. Fundamentals of Wireless Communication 2.4. Tín hiệu ngẫu nhiên (2/3) Trung bình của một quá trình ngẫu nhiên X(t) là kỳ vọng (trung bình tập hợp) của X(t):  X (t)  E  X(t)    X(t) pX(t) ( x) dx  pdf of X(t) at time t ACF của quá trình ngẫu nhiên  X (t , t   )  E[X(t)X(t+ )]    p   X ( t ) X ( t  ) ( x1 , x2 ) dx1dx2 Nguyễn Viết Đảm 69
  17. Fundamentals of Wireless Communication 2.4. Tín hiệu ngẫu nhiên (3/3) Nếu trung bình X(t) và hàm tự tương quan X(t,t+) không phụ thuộc thời gian, thì X(t) là được coi là quá trình dừng nghĩa rộng (WSS: Wide sense stationary) => có thể bỏ qua biến ngẫu nhiên t và sử dụng X() cho hàm ngẫu nhiên.  PSD :  X ( f )  FT X ( )  =  X ( )e -j2 f d -  ACF : X ( )  IFT   X ( f )  =   X ( f )e j2 f df -    P[]=E  X 2 (t )  = (0)=    X ( f )e j2 f df     X ( f ) df   -   0 -  Nguyễn Viết Đảm 70
  18. Fundamentals of Wireless Communication 2.5. Tín hiệu nhị phân băng gốc (1/3)  Biểu diễn tín hiệu nhị phân ngẫu nhiên băng gốc  X (t)  åA k  k p T  t    kT  Trong ®ã: AK : lµ biÕn NN ph©n bè ®ång nhÊt ®éc lËp i.d.d, nhËn gi¸ trÞ  A ®ång x¸c xuÊt  : lµ biÕn NN ph©n bè ®Òu trong kho¶ng [0 ®Õn T]  X (t) trë thµnh W SS  1 nÕu 0  t  T pT (t )   0 nÕu kh¸c X(t)  A2 A0 A3 A5 A6 A -2T -T 0 T 2T t 3T 4T 5T 6T 7T 8T -A A1 A1 A2 A4 A7 Một thực hiện của tín hiệu nhị phân ngẫu nhiên băng gốc X(t) Nguyễn Viết Đảm 71
  19. Fundamentals of Wireless Communication 2.5. Tín hiệu nhị phân băng gốc (2/3)  ACF và PSD của tín hiệu nhị phân ngẫu nhiên: ACF :  X ( ) 2 X ( )  E  X(t)X(t+τ)  A  2 τ A 1-  , τ  T    T   0 , nÕu kh¸c -T 0 +T a) Hàm tương quan AFC  A 2 Λ T (τ) X ( f )  sin  x  PSD AT 2  Sinc( x)   x Note :     Sinc( x)dx  Sinc 2 ( x) dx  1       Φ X (f)=A 2T.Sinc 2 (fT)  t 1  t ; t  1  t  1  ; t  T  (t )   T (t )     T 0;  t 1  T   fT 0; t T FT   (t )   SinC 2  f  -3 -2 -1 0 1 2 3 FT  T (t )   T .SinC 2 Tf  Tam gi¸c ®¬n vÞ b) Mật độ phổ công suất PSD Hµm tam gi¸c ®¬n vÞ ®¸y 2T TÝnh chÊt tû lÖ cña FT Nguyễn Viết Đảm 72
  20. Fundamentals of Wireless Communication Matlab Chuỗi PN 2.5. Tín hiệu nhị phân băng gốc (3/3)  Nhận xét: Hàm tự tương quan ACF của X(t) và X(t+)  Giống nhau nhất tại =0  Mức độ giống nhau nhất định khi 0
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2