4/1/2017
1
CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN
VÔ TUYẾN
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Email: nvhung_vt1@ptit.edu.vn
Tel: ***
Bộ môn: Vô tuyến
Khoa: Viễn Thông 1
BÀI GIẢNG
2
KHÔNG GIAN TÍN HIỆU VÀ
ĐIỀU CHẾ
3
4/1/2017
2
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
3
CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN
Nội dung
3.1.Giới thiệu chung
3.2. Điều chế số và các khuôn dạng điều chế số
3.3. Không gian tín hiệu và biểu diễn tín hiệu
3.4. Đáp ứng của các bộ tương quan lên tạp âm
3.5. Tách sóng khả giống nhất
3.6. Xác suất lỗi truyền dẫn trong kênh tạp âm Gaussơ trắng cộng, AWGN
3.7. Biểu diễn tín hiệu điều chế ở dạng phức
3.8. Kỹ thuật điều chế và giải điều chế PSK hai trạng thái nhất quán, BPSK
3.9. Kỹ thuật điều chế và giải điều chế bốn trạng thái nhất quán.
3.10. Kỹ thuật điều chế và giải điều chế M trạng thái nhất quán
3.11. Kỹ thuật điều chế OFDM
3.12. Mật độ phổ công suất của các tín hiệu được điều chế
3.13. So sánh tính năng của các kỹ thuật điều chế
3.14. Đồng bộ sóng mang và đồng bộ ký hiệu
3.15. Tổng kết
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
4
CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN
3.1. Mở đầu
Để sử dụng được môi trường truyền dẫn vào mục đích truyền thông cần
phải:
1. Đặc tính hóa, thông số hóa môi trường truyền dẫn (xác định, khám phá tài
nguyên truyền dẫn), chẳng hạn như xác định cửa sổ truyền dẫn quang, cửa
sổ truyền dẫn vô tuyến, dải tần truyền dẫn của cáp đồng...khả năng truyền
dẫn của môi trường và tham số đặc trưng.
2. Đặc tính hóa nguồn tín hiệu cần truyền, chẳng hạn: âm thanh, hình ảnh, dữ
liệu, tín hiệu điện,.. => độ rộng băng tần (lượng tin) của các nguồn tin và
tham số đặc trưng của nguồn tin.
3. Dùng các sóng mang (hay tín hiệu) có các thông số đặc trưng phù hợp với
thông số đặc trưng của môi trường truyền để truyền tín hiệu tin tức bằng
cách điều chế sóng mang, biến đổi tín hiệu, sự kết hợp giữa chúng,
Ví dụ: truyền tín hiệu âm thanh trên cáp đồng bằng cách dùng Micro để biến đổi
thanh áp thành tín hiệu điện âm tần; điều chế quang để truyền tín hiệu trên môi
trường cáp sợi quang (phù hợp hóa giữa thông số sóng ánh sáng và cửa sổ
truyền dẫn của sợi quang); sự kết hợp giữa điều chế sóng mang RF (dịch phổ
tần của tín hiệu thông tin lên vùng tần RF) và anten bức xạ sóng điện từ tường
(chuyển tín hiệu RF thành điện từ trường) để truyền dẫn tín hiệu trên môi trường
vô tuyến...
4/1/2017
3
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
5
CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN
Giảm kích thước anten: Điện thoại di động, anten có kích thước tiêu
biểu bằng ¼ λ
Nếu truyền tín hiệu băng cơ sỏ (3000Hz), kích thước anten là
Phải điều chế trên sóng mang tần số cao RF (ví dụ 900MHz)
km 25
44 f
c
3.1. Mở đầu
Đặt phổ tần của tín hiệu vào một dải tần được chỉ định trước, đặt phổ
tần tín hiệu thông tin vào cửa sổ truyền dẫn nhằm: sử dụng hết tài
nguyên phổ tần (ghép kênh phân chia tần số FDM, WDM), phân bổ
phổ tần, quy hoạch và quản lý tài nguyên phổ tần... Phục vụ các kỹ
thuật sử dụng hiệu quả tài nguyên....
Tại sao phải điều chế tín hiệu?
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
6
CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN
Phân loại tín hiệu và
điều chế: Dựa vào tài
nguyên phổ tần và mục
đích truyền thông:
Tín hiệu băng tần cơ sở,
điều chế/giải điều chế
băng tần cơ sở, truyền dẫn
tín hiệu băng tần cơ sở.
Tín hiệu thông dải (thông
băng), điều chế/giải điều
chế tín hiệu thông băng
3.2. Điều chế số và khuôn dạng điều chế số
Chuyển đổi tín hiệu băng gốc-tín hiệu thông băng
trong miền thời gian (vòng trong)và miền tần số
(vòng ngoài)
Tín hiệu băng tần gốc phức
Tín hiệu thông băng giá trị thực
4/1/2017
4
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
7
CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN
Baseband
signal
Bandpass
signal
Local oscillator
Minh họa tín hiệu băng tần gốc và tín hiệu thông băng
3.2. Điều chế số và khuôn dạng điều chế số
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
8
CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN
Đánh giá hiệu năng: Trên quan điểm truyền thông, tiêu chí
cơ bản để đánh giá và so sánh các phương pháp điều
chế/giải điều chế khác nhau là: hiệu năng dung lượng và
hiệu năng chất lượng (khả năng đối phó nhược điểm của
môi trường truyền dẫn: phađinh, suy hao, nhiễu... và hạn
chế băng thông của kênh).
Hiệu năng chất lượng BER hay khả năng đối phó nhược điểm về
chất lượng (khả năng khắc phục ảnh hưởng phađinh, suy hao...)
của môi trường truyền.
Hiệu năng dung lượng (hiệu quả chiếm dụng phổ tần hạn chế của
môi trường truyền).
3.2. Điều chế số và khuôn dạng điều chế số
4/1/2017
5
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
9
CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN
3.2. Điều chế số và khuôn dạng điều chế số
Mục tiêu thiết kế
1. Tối đa tốc độ số liệu.
2. Giảm thiểu xác suất lỗi ký hiệu.
3. Giảm thiểu công suất suất phát.
4. Giảm thiểu độ rộng kênh.
5. Tối đa khả năng chống nhiễu.
6. Giảm thiểu mức độ phức tạp của
mạch và tối đa tận dụng tài
nguyên (trang thiết bị & phổ tần,
không gian, mã, thời gian).
Các mục tiêu đối lập nhau như:
mục tiêu (1&2) đối lập với mục tiêu
(3&4),
Cần lựa chọn một giải pháp dung
hòa (tối ưu) sao cho thỏa mãn
nhiều mục tiêu.
Các ràng buộc
Độ rộng băng tần cực tiểu
theo lý thuyết Nyquist
Lý thuyết dung lượng kênh
Shannon
Phân bổ phổ tần.
Hạn chế về kỹ thuật
Các yêu cầu khác như quỹ
đạo vệ tinh
Dung hòa điều chế và mã hóa
Thay đổi quan điểm khai thác
hiệu năng xác suất lỗi & hiệu
quả sử dụng băng thông
www.ptit.edu.vn
Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng
Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1
11
CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN
Không gian tín hiệu là? Là một không gian trực giao N
chiều.
Mục đích cơ bản của không gian tín hiệu:
Trình bày vectơ của tín hiệu (chuyển tín hiệu vào vectơ & ngược lại).
Tách sóng tín hiệu (chuyển tín hiệu thành dạng sóng và ngược lại).
Tính năng lượng tín hiệu và khoảng cách Euclidean giữa các tín hiệu.
Ước tính hiệu năng BER (đánh giá hiệu năng chất lượng của các
phướng pháp điều chế).
Khoảng cách Euclidean giữa các tín hiệu:
Với mục đích tách sóng: Các tín hiệu thu được chuyển thành các
vectơ thu. Tín hiệu có khoảng cách nhỏ nhất so với tín hiệu thu được
ước t
í
nh
là tín hiệu phát.
3.3. Không gian tín hiệu