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 3 - Nguyễn Viết Đảm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:120

Thêm vào BST
Báo xấu
5
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 3: Không gian tín hiệu và điều chế, cung cấp cho người học những kiến thức như giới thiệu chung; điều chế số; các khuôn dạng điều chế số; không gian tín hiệu; đáp ứng của các bộ tương quan lên tạp âm; bộ tách sóng khả giống nhất; tính toán xác suất lỗi truyền dẫn trong kênh tạp âm Gauss trắng cộng, AWGN; điều chế và giải điều chế PSK nhị phân hay hai trạng thái (BPSK) nhất quán. 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 3 - Nguyễn Viết Đảm

  1. Fundamentals of Wireless Communication BÀI GIẢNG KHOA VIỄN THÔNG 1 CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN Chương 3 KHÔNG GIAN TÍN HIỆU VÀ ĐIỀU CHẾ Nguyen Viet Dam Faculty of Telecommunications I Posts and Telecommunications Institute of Technologies Address: PTIT- Km10-Nguyen Trai Street, HaDong, HaNoi Office : (0)84-(0)4-8549352, (0)84-(0)34- 515484 Mob: 0912699394 HàNguyễn 01-2017 nội Viết Đảm 1
  2. NỘI DUNG Fundamentals of Wireless Communication 3.1. Giới thiệu chung 3.2. Điều chế số 3.3. Các khuôn dạng điều chế số 3.4. Không gian tín hiệu 3.5. Đáp ứng của các bộ tương quan lên tạp âm 3.6. Bộ tách sóng khả giống nhất 3.7. Tính toán xác suất lỗi truyền dẫn trong kênh tạp âm Gauss trắng cộng, AWGN 3.8. Điều chế và giải điều chế PSK nhị phân hay hai trạng thái (BPSK) nhất quán 3.9. Điều chế và giải điều chế PSK bốn trạng thái hay vuông góc (QPSK) nhất quán 3.10. Điều chế OQPSK 3.11. MSK và GMSK 3.12. Điều chế ASK nhiều trạng thái, M-ASK 3.13. M-PSK 3.14. Điều chế QAM nhiều trạng thái (M-QAM) nhất quán 3.15. Bộ lọc RRC 3.16. Biểu diễn tín hiệu điều chế dạng phức 3.17. Mật độ phổ công suất của các tín hiệu được điều chế 3.18. So sánh hiệu năng của các kỹ thuật điều chế Nguyễn Viết Đảm 2
  3. Fundamentals of Wireless Communication 3.1. MỞ ĐẦU  Tại sao phải điều chế tín hiệu? Để sử dụng được môi trường truyền dẫn vào mục đích truyền thông cần phải:  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.  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.  Dùng các sóng mang 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, chẳng hạn: 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... Nguyễn Viết Đảm 3
  4. Fundamentals of Wireless Communication 3.1. MỞ ĐẦU  Giảm kích thước anten: Điện thoại di động, 8cm anten có kích thước tiêu biểu bằng ¼ λ  Nếu truyền tín hiệu băng cơ sỏ (3000Hz), kích thước anten là  c   25 km 4 4f  Phải điều chế trên sóng mang tần số cao RF (ví dụ 900MHz)  Đặt phổ tần của tín hiệu vào một dải tần được chỉ 25km 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.... Nguyễn Viết Đảm 4
  5. Fundamentals of Wireless Communication 3.2. Điều chế số và khuôn dạng điều chế số Tín hiệu băng tần gốc phức  Phân loại tín hiệu và điều chế: Dựa vào tài nguyên phổ tần và mục đích truyền thông: Tín hiệu băng tần cơ sở, e j2 fc t điều chế/giải điều chế e-j2 fc t băng tần cơ sở, truyền dẫn tín hiệu băng tần cơ sở. Tín hiệu thông dải Tín hiệu thông băng giá trị thực (thông băng), điều Chuyển đổi tín hiệu băng gốc-tín hiệu thông băng chế/giải điều chế tín trong miền thời gian (vòng trong)và miền tần số hiệu thông băng (vòng ngoài) Nguyễn Viết Đảm 5
  6. Fundamentals of Wireless Communication Matlab AM 3.2. Điều chế số và khuôn dạng điều chế số Baseband Bandpass signal signal Local oscillator Minh họa tín hiệu băng tần gốc và tín hiệu thông băng Nguyễn Viết Đảm 6
  7. Fundamentals of Wireless Communication 3.2. Điều chế số và khuôn dạng điều chế số 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). Nguyễn Viết Đảm 7
  8. Fundamentals of Wireless Communication 3.2. Điều chế số và khuôn dạng điều chế số Mục tiêu thiết kế 1. Tối đa tốc độ số liệu. Một số mục tiêu đối 2. Giảm thiểu xác suất lỗi ký hiệu. lập như: mục tiêu 3. Giảm thiểu công suất suất phát. (1&2) đối lập với mục tiêu (3&4), vì 4. Giảm thiểu độ rộng kênh. vậy cần lựa chọn 5. Tối đa khả năng chống nhiễu. một giải pháp dung 6. Giảm thiểu mức độ phức tạp của mạch và tối đa tận dụng hòa (tối ưu) sao cho tài nguyên (trang thiết bị & phổ tần, không gian, mã, thời thỏa mãn nhiều mục gian). 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 được xem là thay đổi quan điểm khai thác hiệu năng xác suất lỗi & hiệu Viết Đảmsử dụng băng thông Nguyễn quả 8
  9. 3.4. KHÔNGofGIANCommunication Fundamentals Wireless TÍN HIỆU LÀ MỘT KHÔNG GIAN TRỰC GIAO N CHIỀU Không gian tín hiệu trực giao N chiều được đặc trưng bởi N hàm độc lập tuyến tính  j (t) được gọi là các hàm cơ sở. Các hàm cơ N j1 sở này phải thỏa mãn điều kiện trực giao T 0tT  i (t),  j (t)    i (t) (t)dt  K i  ji ; * i, j  1,..., N j 0 1, nÕu i=j  Ki  0, i  j nÕu K i  1, kh«ng gian tÝn hiÖu ®­îc gäi lµ trùc chuÈn (c¸c trùc chuÈn c¬ së) Các hàm trực giao chuẩn cơ sở được tạo ra bởi thủ tục Gram-Schmidt Nguyễn Viết Đảm 9
  10. Fundamentals of Wireless Communication 3.4. Không gian tín hiệu 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 SER (đánh giá hiệu năng chất lượng của các phương 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 tính là tín hiệu phát. Nguyễn Viết Đảm 10
  11. 3.4. KHÔNGofGIANCommunication Fundamentals Wireless TÍN HIỆU Nguồn mi  Tạo vector si  Điều chế si ( t ) y( t ) Giải điều chế (Tương Y Thu vector m i  ˆ tin (DEMUX Kênh (Quyết và MAP) quan) định, MUX) Phát Thu Tạp âm Mô hình đơn giản hệ thống truyền thông Trình bày tín hiệu điều chế/giải điều chế trong không gian tín hiệu: Tập các sóng mang được điều chế si(t) được trình bày ở dạng vector trong không gian tín hiệu theo nguyên tắc: Nếu tạo được một tập hữu hạn M tín hiệu năng lượng giá trị thực {si(t)}, i=1,..,M với mỗi tín hiệu có độ lâu T giây, thì tín hiệu điểu chế si(t) được trình bày bằng tổ hợp tuyến tính của NM hàm trực giao chuẩn cơ sở giá trị thực {j(t)}, j=1,...,N  S11 S1j S1N   1 (t)   s1 (t)            0  t  T  Si1 S11    j (t)    si (t)  N  si (t)   sij . j (t) víi  note S= Sij           j1 i  1, 2,..., M  SM1 SMj   N (t)  s M (t)  SMN       C¸c hµm trùc giao chuÈn c¬ së ®­îc t¹o ra bëi thñ tôc Gram-Shmit HÖ sè khai triÓn T 1, nÕu i  j, Unit Energy T i  1,2,...,M  i (t). j (t)dt   sij   si (t). j (t)dt ; si  si1 ... siN  , i  1, 2,..., M 0 0, nÕu i  j Orthogonality Nguyễn Viết Đảm 0 j  1,2,...,N 11
  12. Fundamentals of Wireless Communication 3.4. Không gian tín hiệu  Các thông số đặc trưng của vectơ tín hiệu: N si   si .si  s 1  Dé dµi vect¬: 2  2 ij j1  Cosin cña gãc gi÷a hai vect¬:  s .s  i j si . s j T N  N¨ng l­îng cña mçi tÝn hiÖu ®iÒu chÕ: E i   s (t)dt   sij  si 2 2 2 i 0 j1  Kho¶ng c¸ch ¬clit gi÷a hai vect¬ tÝn hiÖu: T T T T  s  s kj  N  si (t)  sk (t)  s i (t) dt  2  s i (t)s k (t)dt   s k (t) 2 dt 2 2 si  s k  ij  dt  2 j1 0 0 0 0 Ei Note Ek  NÕu hai tÝn hiÖu si (t) & sk (t) trùc giao th× si  s k   Ei  E k  Nguyễn Viết Đảm 12
  13. Fundamentals of Wireless Communication 3.4. Không gian tín hiệu s i1 T s i1  dt 0 1 (t ) 1 (t ) Bé t¬ng quan N 0t T si2 si (t )   sij . j (t ); si2 i  1, 2,..., M T j 1  dt 0  s i (t) 2 (t ) 2 (t ) Bé t¬ng quan T sij   si (t ). j (t )dt 0 s iN T s iN  dt 0 N (t ) N (t ) Bé t¬ng quan T 1, nÕu i  j, Unit Energy  i (t ). j (t )dt   0 0, nÕu i  j Orthogonality §ång bé sãng mang Mô hình phát/thu tín hiệu: Tạo tín hiệu si(t) và khôi phục các hệ số sij. Nguyễn Viết Đảm 13
  14. Fundamentals of Wireless Communication 3.4. Không gian tín hiệu N si (t )   sij j (t ) si   si1 , si 2 ,..., siN  j 1 Vector to waveform conversion Waveform to vector conversion 1 (t ) 1 (t ) si1 T si1  si1    0  si1  si (t ) si (t )     N (t ) N (t )    siN     siN  T   siN 0 siN Chuyển vectơ vào dạng sóng và ngược lại Nguyễn Viết Đảm 14
  15. Fundamentals of Wireless Communication 3.4. Không gian tín hiệu Điểm tín hiệu được tạo ra trong khoảng thời Điểm tín hiệu được gian Ts = 2Tb (từ t1 đến t2) tạo ra trong khoảng Q thời gian Ts=2Tb (từ 0 đến t1) Q 1 t t7 t6 t5 t4 t3 t2 t1 0 I -1 Q Ts =2Tb t -1 1 0 I Ts =2Tb t1 t2 (Q theo t) t3 t4 I t5 (Q t6 the oI t6 ) t (I theo t) Nguyễn Viết Đảm 15
  16. 3.4. KHÔNGofGIANCommunication Fundamentals Wireless TÍN HIỆU N T 1, nÕu i  j, Unit Energy T si (t)   sij . j (t);  i (t). j (t)dt   sij   Si (t) j (t)dt; j1 0 0, nÕu i  j Orthogonality 0 2 (t) Si  si1 si2 siN  2 (t ) s1   s11 , s12  1 11 12 s12 si3 s3   s31 , s32  s11 1 (t) s 2   s21 , s22  s ij Vectơ tín si2 1 (t ) hiệu si si (t)  si11 (t)  si22 (t)  si  si1 ,si2  si1 s1s1 (t)  11(t)  s12 2 (t) (t)  s s11 1 1 (t)  s12 2 (t)  s11  ss11 , s12  s  11 ,s12  3 (t ) s (t)  s  (t)  s  (t)  s  (t) i i1 1 i2 2 i3 3 s 2 (t)  s 211 (t)  s 22 2 (t)  s 2  s 21 ,s 22   s3 (t)  s311 (t)  s32 2 (t)  s3  s31 ,s 32  si  si1 ,si2 ,si3  Minh họa chiếu tín hiệu phát lên các hàm trực chuẩn Phát luân phiên giữa các tín hiệu si(t) Nguyễn Viết Đảm 16
  17. 3.4. KHÔNGofGIANCommunication Fundamentals Wireless TÍN HIỆU 2 (t) 2 (t) s1   s11 , s12  s1   s11 , s12  1 11 12 s12 1 (t) s11 y1 1 (t) y2 y  yy 2  y   1 ,1 ,yy2  s3   s31 , s32  s 2   s21 , s22  s3   s31 , s32  s 2   s21 , s22  si (t)  si11 (t)  si22 (t)  si  si1 ,si2  Tín hiệu thu tại đầu ra bộ tương quan (quan trắc tại đầu ra các bộ tương quan) s1 (t)  s111 (t)  s12 2 (t)  s1  s11 , s12  y(t)  y11 (t)  y 22 (t)  y   y1 , y 2  Minh họa chiếu tín hiệu thu lên các hàm trực chuẩn Phát luân phiên giữa các tín hiệu si(t) và quan trắc tín hiệu thu y(t) tại đầu ra các bộĐảm Nguyễn Viết tương quan 17
  18. Fundamentals of Wireless Communication 3.4. Không gian tín hiệu 2 (t) Khoảng s1   s11 , s12  cách Euclid Minh họa E1 được khoảng ds1 ,y dùng để: Phân biệt, cách Euclic 1 (t) y   y1 , y2  trong tách sóng, E3 không gian ước tính ds3 ,y tín hiệu E2 ds2 ,y tín hiệu thu cũng s3   s31 , s32  như tính toán SER. s 2   s21 , s22  d si ,y  si (t)  y(t)  (si1  y1 )  (si2  y 2 ) ; i  1, 2,3 2 2 Kho¶ng c¸ch Euclid gi÷a tÝn hiÖu y(t) vµ si (t) Nguyễn Viết Đảm 18
  19. Fundamentals of Wireless Communication 3.4. Không gian tín hiệu  Không gian tín hiệu trực chuẩn 2 chiều 2 (t)  2 1 (t)  cos(2t / T) 0tT  T   (t)  2 sin(2t / T) 0tT  2  T 1 (t) T 0  1 (t), 2 (t)    1 (t)2 (t)dt  0 0 1 (t)  2 (t)  1  Không gian tín hiệu trực chuẩn 1 chiều 1 (t) 1 1 (t)  1 T 1 (t) 0 T t 0 Minh họa trực chuẩn cơ sở Nguyễn Viết Đảm 19
  20. 3.4. KHÔNGofGIANCommunication Fundamentals Wireless TÍN HIỆU Dùng thủ thục Gram-Schmidt để tìm các hàm trực chuẩn cơ sở khi cho trước tập các tín hiệu si(t):  Given a signal set si (t)i 1 compute an orthonormal basis  j (t) M N j1 1. Define 1 (t)  s1 (t) / E1  s1 (t) / s1 (t) i 1 2. For i=2,...,M compute d i (t)  si (t)    si (t),  j (t)   j (t) j1 if d i ( t)  0, let i (t)  d i (t) / d i (t) if d i (t)  0, do not assign any basis function R enumber the basis functions such that basis is 1 (t), 2 (t),..., N (t) This is only necessary if d i (t)  0 for any i in step 2  Note that N  M Nguyễn Viết Đảm 20
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