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 Việt Hưng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:64

Thêm vào BST
Báo xấu
12
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 và các khuôn dạng điều chế số; Không gian tín hiệu và biểu diễn tín hiệu; Đáp ứng của các bộ tương quan lên tạp âm; Tách sóng khả giống nhất; Xác suất lỗi truyền dẫn trong kênh tạp âm Gaussơ trắng cộng, AWGN;. Biểu diễn tín hiệu điều chế ở dạng phức; Kỹ thuật điều chế và giải điều chế PSK hai trạng thái nhất quán, BPSK;...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 Việt Hưng

  1. 4/1/2017 BÀI GIẢNG 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 2 3 KHÔNG GIAN TÍN HIỆU VÀ ĐIỀU CHẾ 1
  2. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn 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 Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 3 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn 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... Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 4 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 2
  3. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.1. Mở đầu Tại sao phải điều chế tín hiệu?  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  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 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.... Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 5 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 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, 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 Tín hiệu thông băng giá trị thực Chuyển đổi tín hiệu băng gốc-tín hiệu thông băng trong miền thời gian (vòng trong)và miền tần số (vòng ngoài) Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 6 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 3
  4. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 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 Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 7 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 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). Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 8 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 4
  5. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.2. Điều chế số và khuôn dạng điều chế số Mục tiêu thiết kế Các ràng buộc 1. Tối đa tốc độ số liệu. Độ rộng băng tần cực tiểu 2. Giảm thiểu xác suất lỗi ký hiệu. theo lý thuyết Nyquist 3. Giảm thiểu công suất suất phát. Lý thuyết dung lượng kênh Shannon 4. Giảm thiểu độ rộng kênh. Phân bổ phổ tần. 5. Tối đa khả năng chống nhiễu. 6. Giảm thiểu mức độ phức tạp của Hạn chế về kỹ thuật mạch và tối đa tận dụng tài Các yêu cầu khác như quỹ nguyên (trang thiết bị & phổ tần, đạo vệ tinh không gian, mã, thời gian). Các mục tiêu đối lập nhau như: Cần lựa chọn một giải pháp dung mục tiêu (1&2) đối lập với mục tiêu hòa (tối ưu) sao cho thỏa mãn (3&4), nhiều mục tiêu. Thay đổi quan điểm khai thác Dung hòa điều chế và mã hóa hiệu năng xác suất lỗi & hiệu quả sử dụng băng thông Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 9 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.3. Không gian tín hiệu  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 tính là tín hiệu phát. Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 11 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 5
  6. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.3. Không gian tín hiệu ưíc tÝnh Nguån mi  Bé ph¸t si  Bé ®iÒu chÕ si ( t ) Kªnh y( t ) Bé t¸ch sãng Y Bé thu ˆ mi b¶n tin vector vector M¸y ph¸t M¸y thu  s i1  s  Y1   i2  Y  TËp ©m s i   : , i  1,2,..., M Y 2   :   :    s iN  YN    Mô hình hoá hệ thống truyền thông Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 12 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.3. Không gian tín hiệu  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 các 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 dài thời gian 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 N 0  t  T  note si (t )   sij . j (t ) víi  j 1 i  1, 2,..., M  C¸c hµm trùc giao chuÈn c¬ së ®­îc t¹o ra bëi thñ tôc Gram-Shmit  si1  HÖ sè khai triÓn nÕu i  j, Unit Energy i  1,2,...,M s  T 1, T  i (t ). j (t )dt  0, sij   si (t ). j (t )dt ; si   i 2  , i  1, 2,..., M  nÕu i  j Orthogonality j  1,2,...,N  :    0 0  siN  Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 13 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 6
  7. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.3. Không gian tín hiệu  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 các 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 dài thời gian 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 2 (t ) si3 si2 1 (t ) Vectơ tín hiệu si si1 Không gian vectơ tín hiệu ba chiều 3 (t ) Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 14 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.3. 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: Ei   si2 (t )dt   Sij  Si 2 2 0 j 1  Kho¶ng c¸ch ¬clit gi÷a hai vect¬ tÝn hiÖu: T T T T s  skj  N   si (t )  sk (t )  si (t ) dt  2 si (t )sk (t )dt   sk (t ) dt 2 2 si  sk  ij  dt  2 2 j 1 0 0 0 0 Ei Note Ek  NÕu hai tÝn hiÖu si (t) & s k (t) trùc giao th× Si  S k   Ei  Ek  Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 15 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 7
  8. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.3. Không gian tín hiệu  Mô hình phát/thu 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 Tạo tín hiệu si(t) và khôi phục các hệ số sij. Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 16 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.3. Không gian tín hiệu  Chuyển vectơ vào dạng sóng và ngược lại: 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 ) s i1 T si1  si1     0  si1  si (t ) si (t )     N (t ) N (t )    siN     siN  T   siN  0 siN Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 17 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 8
  9. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.3. 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) Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 19 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.3. Không gian tín hiệu 2 (t ) s1  (s11 , s12 )  Minh họa chiếu các tín 1 (t ) hiệu lên không gian tín hiệu trực s3  (s31 , s32 ) chuẩn s2  (s21 , s22 ) s1 (t )  s111 (t )  s122 (t )  s1  ( s11 , s12 ) Phát luân phiên giữa các tín hiệu s2 (t )  s211 (t )  s222 (t )  s 2  ( s21 , s22 ) s3 (t )  s311 (t )  s322 (t )  s3  ( s31 , s32 ) T sij   si (t ) j (t )dt j 1 N i 1 M ,..., ,..., 0  t T 0 Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 20 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 9
  10. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.3. Không gian tín hiệu 2 (t ) s1  (s11 , s12 )  Minh họa không gian tín hiệu 1 (t ) y  ( y1 , y2 ) s3  (s31 , s32 ) s2  (s21 , s22 ) s1 (t )  s111 (t )  s122 (t )  s1  ( s11 , s12 ) Phát luân phiên s2 (t )  s211 (t )  s222 (t )  s 2  ( s21 , s22 ) giữa các tín hiệu s3 (t )  s311 (t )  s322 (t )  s3  ( s31 , s32 ) Tín hiệu thu ở đầu ra y (t )  y11 (t )  y22 (t )  y  ( y1 , y2 ) bộ tương quan Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 21 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.3. Không gian tín hiệu 2 (t )  Minh họa s1  (s11 , s12 ) khoảng cách E1 Euclic trong d s1 , y không gian tín 1 (t ) E3 hiệu y  ( y1 , y2 ) E2 ds3 ,y ds2 ,y s3  (s31 , s32 ) s2  (s21 , s22 ) dsi ,y  si (t )  y (t )  ( si1  y1 ) 2  ( si 2  y2 ) 2 ; i  1, 2,3 Kho¶ng c¸ch Euclid gi÷a c¸c tÝn hiÖu y(t) vµ si (t) Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 22 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 10
  11. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.3. Không gian tín hiệu  Không gian tín hiệu trực giao N chiều được đặc trưng bởi N hàm độc lập tuyến tính  j (t ) j 1 được gọi là các hàm cơ sở. N Các hàm cơ 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 Ki  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 Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 23 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.3. Không gian tín hiệu  Minh họa trực chuẩn cơ sở  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 Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 24 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 11
  12. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.3. Không gian tín hiệu Dùng thủ thục Gram-Schmidt để tìm các hàm trực chuẩn cơ sở khi cho trước tập các tín hiệu  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 di (t )  si (t )    si (t ),  j (t )   j (t ) j 1 if di (t )  0, let i (t )  d i (t ) / d i (t ) if di (t )  0, do not assign any basis function Renumber the basis functions such that basis is 1 (t ), 2 (t ),..., N (t ) This is only necessary if di (t )  0 for any i in step 2 Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 25 Note that N  M Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.3. Không gian tín hiệu Dùng thủ thục Gram-Schmidt để tìm các hàm trực chuẩn cơ sở khi cho trước tập các tín hiệu Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 26 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 12
  13. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.3. Không gian tín hiệu  Minh họa thủ tục Gram-Schmidt: Tìm các hàm cơ sở và vẽ không gian tín hiệu cho các tín hiệu phát bằng cách dùng thủ tục Gram-Schmidt: s1 (t ) s2 (t ) A T 0 T t A 0 T t T s1 (t )  A1 (t ) 1 T   s1 (t ) dt  A2 2 E1 0 1 (t ) s2 (t )   A1 (t ) 1 (t )  s1 (t ) / E1  s1 (t ) / A 1 s1  ( A) s 2  ( A) T 2 T  s2 (t ), 1 (t )    s2 (t )1 (t )dt  A 0  s2 (t )  ( A)1 (t ) 0 s2 0 T t d 2 (t ) s1 1 (t ) -A 0 A Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 27 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.4. Đáp ứng của các bộ tương quan lên tạp âm s i1 T  dt 0 Y1 1 (t ) 1 (t ) Bé t¬ng quan AWGN si2 Y2 T  dt s i (t) y (t )  si (t )  X (t )  0 2 (t )  2 (t ) Bé t¬ng quan T Y j   Y (t ) j (t )dt 0 X (t )  sij  X j , j  1, 2,.., N WGN s iN T  dt 0 YN N (t ) N (t ) Bé t¬ng quan §ång bé sãng mang 2 (t ) T T  Y j   Y (t ) j (t )dt    si (t )  X (t )  j (t )dt  0 0  T T  m Yj  E  Yj   E  sij  X j   sij        si (t ) j (t )dt   X (t ) j (t )dt si2 +x2  2 x N0 y 0 0   Yj  §¹i l­îng tÊt ®Þnh sij BiÕn ngÉu nhiªn X j  2 si  1 (t )  sij  X j , j  1, 2,..., N   si3 +x3 (Biểu diễn tín hiệu và tạp âm trong si1 +x1 28 không gian tín hiệu) Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng  (t ) 3 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 13
  14. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.4. Đáp ứng của các bộ tương quan lên tạp âm Bank of N correlators 1 (t ) T y1  Máy thu  0  y1  tương quan y (t )   y y Vectơ N (t )   quan trắc T  yN     0 yN N si (t )   sij j (t ) i 1 M ,..., j 1 y  ( y1 , y2 ,..., yN ) NM T y j   y (t ) j (t )dt j 1 N ,..., 0 Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 30 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.4. Đáp ứng của các bộ tương quan lên tạp âm Vì các phần tử Yj của vector ngẫu nhiên Y độc lập thống kê nhau, nên biểu diễn hàm pdf có điều kiện của vector ngẫu nhiên Y khi đã phát tín hiệu si(t) (tương ứng với ký hiệu tin mi đã được phát đi) là tích của các pdf có điều kiện của các phần tử riêng lẻ (các phần tử của vector ngẫu nhiên Y là các biến ngẫu nhiên) như sau: f Y  y m i    fYj  y j m i  N j 1       N   f Y  y m i    f Yj  y j mi  j 1 BiÕn NN   lµ vector (gi¸ trÞ mÉu Tin hiÖu ph¸t   Gi¸ biÕn NN Tin hiÖu ph¸t   Vector ngÉu nhiªn  cña vector NN)  gåm N BNN trÞ mÉu  cña  32 Do c¸c phÇn tö Yj (biÕn NN) cña vector ngÉu Hưng Y déc lËp thèng kª Giảng viên: Nguyễn Việt nhiªn Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 14
  15. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.4. Đáp ứng của các bộ tương quan lên tạp âm  Hàm khẳ năng đặc trưng kênh AWGN Vì mỗi Yj là biến ngẫu nhiên Gausơ có trung bình sij và phương sai N0/2, nên      y j  mYj  1 2 N 2  y j  mYj  y m    2π   N /2 fYj  y j m i  : 1 2 Yj 2 2 Yj j 1 2 e  2 2π y j 2  fY i Yj e     2  y j  sij  1 N   y j  sij  1 2  e N0 ,  =  πN 0  πN 0  N /2 N0 j 1  e   f Y  y m i    fYj  y j m i  N  j 1   Likelihood Function Đặc điểm của kênh AWGN: (i) không nhớ; (ii) phân bố Gausơ; (ii) mật độ phổ công suất N0/2 phân bố đều trên toàn bộ dải tần xét; (iv) tác động lên tín hiệu theo toán tử cộng. Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 33 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.5. Bộ tách sóng khả năng giống nhất • Tách tín hiệu trong kênh AWGN • Tách sóng khoảng cách cực tiểu dmin • Khả năng giống nhất ML • Xác suất lỗi ký hiệu trung bình • Ranh giới miền lên xác suất lỗi • Giới hạn trên của xác suất lỗi dựa trên khoảng cách cực tiểu. Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 34 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 15
  16. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.5. Bộ tách sóng khả năng giống nhất  Tách tín hiệu trong kênh AWGN Bài toán tách tín hiệu: Cho vectơ quan trắc y, thực hiện ánh xạ từ y vào ước tính của ký hiệu phát m sao cho giảm thiểu xác suất quyết ˆ định lỗi trung bình. x si y mi Modulator Decision rule ˆ m Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 35 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.5. Bộ tách sóng khả năng giống nhất  Mô hình kênh AWGN: y = si + x N Note: si  s 2 ij  Vectơ tín hiệu Si=(si,1, si,2,.., si,N) là tất định. j=1  Các phần tử của vectơ tạp âm x=(x1,x2,...,xN) là các biến ngẫu nhiên Gausian i.i.d có trung bình không và phương sai N0/2 . Hàm pdf vectơ tạp âm là 2 N  x2j x 1   1 1 N0 f X ( x)  e N0  e j 1  N 0   N 0  N /2 N /2  Các phần tử của vectơ quan trắc y = (y1,y2,...,yN) là các biến ngẫu nhiên Gaussian độc lập. Hàm pdf của nó là 2 N y  si  y j  sij  1 2   1 1 N0 f Y ( y | si )  e N0  e j 1  N 0   N 0  N /2 N /2 Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 36 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 16
  17. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.5. Bộ tách sóng khả năng giống nhất  Quy tắc quyết định tối ưu (MAP maximum a posteriori probability): QuyÕt m  mi nÕu ˆ k  i  Pr quy tắc y   Theomi ph¸tBayes:  Pr  mk ph¸t y  , k  1,..., M . QuyÕt m  mi nÕu ˆ p(y|mk ) f (y|mk ) pk hay pk Y cùc ®¹i víi k  i p(y ) f Y (y ) Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 37 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.5. Bộ tách sóng khả năng giống nhất • Phân chia không gian tín hiệu thành M vùng quyết định Z1,Z2,...,ZM sao cho Vector y n»m trong vïng Z i nÕu f y (y|mk ) ln[ pk ] cùc ®¹i víi  k  i. f y (y ) NghÜa lµ m  mi ˆ Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 38 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 17
  18. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.5. Bộ tách sóng khả năng giống nhất  Quy tắc quyết định theo khả năng giống nhất ML • Khi các ký hiệu đồng xác suất, thì luật quyết định tối ưu MAP (maximum posteriori probability) được đơn giản hóa thành ML: QuyÕt m  mi nÕu ˆ py (y|mk ) cùc ®¹i víi k  i QuyÕt m  mi nÕu ˆ ln[ f y (y|mk )] cùc ®¹i víi k  i  Phân chia không gian tín hiệu thành M vùng quyết định, Z1,Z2,..,ZM.  Phát biểu lại quy tắc quyết định khả năng giống nhất ML: Vector y n»m trong vïng Zi nÕu ln[ f y (y|mk )] cùc ®¹i víi k  i NghÜa lµ m  mi ˆ Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 39 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.5. Bộ tách sóng khả năng giống nhất  Quy tắc quyết định theo khả năng giống nhất ML Vector y n»m trong vïng Z i nÕu z  s k cùc tiÓu víi k  i Vector y n»m trong vïng Z i nÕu N 1  j 1 z j skj  Ek cùc ®¹i k  i 2 trong ®ã Ek lµ n¨ng l­îng cña sk (t ). Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 40 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 18
  19. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.5. Bộ tách sóng khả năng giống nhất  Sơ đồ khối bộ tách sóng ML ,s1  1  E1 Choose y 2 the largest ˆ m , s M  1  EM 2 Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 41 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.5. Bộ tách sóng khả năng giống nhất  Minh họa vùng quyết định ML 2 (t ) Z2 s2 Z1 s3 s1 Z3 1 (t ) s4 Z4 Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 42 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 19
  20. 4/1/2017 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.6. Xác suất lỗi truyền dẫn trong kênh AWGN  Xác suất lỗi ký hiệu trung bình Quyết định sai: Với ký hiệu phát mi (tương ứng vectơ tín hiệu si ), xảy ra lỗi quyết định nếu vectơ quan trắc Y không nằm trong vùng Zi.  X¸c suÊt quyÕt ®Þnh sai ®èi víi ký hiÖu ph¸t Pe (mi )  Pr  m  mi vµ mi ®· ®­îc ph¸t  ˆ   Pr  m  mi   Pr  mi ®· ®­îc ph¸t  Pr  y kh«ng n»m trong Z i mi ®· ®­îc ph¸t ®i  ˆ      X¸c suÊt quyÕt ®Þnh ®óng ®èi víi ký hiÖu ph¸t Pr(m  mi )  Pr(mi ®· ®­îc ph¸t)Pr(y n»m trong vïng Z i mi ®· ®­îc ph¸t) ˆ Pc (mi )  Pr(y n»m trong vïng Z i mi ®· ®­îc ph¸t)  f Zi y (y | mi )dy Pe (mi )  1  Pc (mi ) Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 43 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 www.ptit.edu.vn CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.6. Xác suất lỗi truyền dẫn trong kênh AWGN  Xác suất lỗi ký hiệu trung bình M P ) ) (  Pr m EM (ˆ mi  i1  Khi các ký hiệu đồng xác suất: M M 1 1 PE ( M )  M  Pe (mi )  1  M i 1  P (m ) i 1 c i M 1  1 M  f i 1 Zi Y (y | mi )dy Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 44 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2432 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