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 6 - Nguyễn Viết Đảm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

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 6: Thiết bị và hệ thống truyền dẫn vô tuyến số, cung cấp cho người học những kiến thức như giới thiệu chung; Sơ đồ khối hệ thống thu phát vô tuyến số; Ngẫu nhiên hóa; Khôi phục sóng mang; Khôi phục định thời ký hiệu; Bộ cân bằng;... 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 6 - Nguyễn Viết Đảm

  1. Cơ sở kỹ thuật TTVT BỘ MÔN VÔ TUYẾN KHOA VIỄN THÔNG 1 BÀI GIẢNG CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN VÔ TUYẾN 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 04-2015 nội Viết Đảm 1
  2. Cơ sở kỹ thuật TTVT 6 Thiết bị và hệ thống truyền dẫn vô tuyến số 6.1. Giới thiệu chung 6.2. Sơ đồ khối hệ thống thu phát vô tuyến số 6.3. Ngẫu nhiên hóa 6.4. Khôi phục sóng mang 6.5. Khôi phục định thời ký hiệu. 6.6. Bộ cân bằng 6.7. Bộ trộn. 6.8. Kiến trúc vô tuyến với ghép song công. 6.9. Tổng kết Nguyễn Viết Đảm 2
  3. Cơ sở kỹ thuật TTVT 6.1. Giới thiệu chung ❖ Mục đích ✓Hiểu sơ đồ khối chung của một thiết bị truyền dẫn vô tuyến số ✓Hiểu được hoạt động của các phần tử cơ bản trong thiết bị truyền dẫn số ✓Thiết kế đơn giản các phần tử của thiết bị vô tuyến số ✓Nắm được các vấn đề chung khi quy hoach tần số cho hệ thống truyền dẫn số ✓Hiểu được hoạt động của các cấu hình vô tuyến số ✓Thiết kế cấu hình vô tuyến cho hoạt động cụ thể của một hệ thống vô tuyến số ❖ Chủ đề chính ✓Sơ đồ khối chung của một hệ thống thu phát số ✓Ngẫu nhiên hóa ✓Khôi phục sóng mang ✓Khôi phục định thời ký hiệu ✓Cân bằng miền thời gian và miền tần số ✓Bộ trộn ✓Các kiến trúc vô tuyến ✓Các vấn đề chung về quy họach tần số trong truyền dẫn vô tuyến số ✓Các cấu hình hệ thống truyền dẫn số Nguyễn Viết Đảm 3
  4. Cơ sở kỹ thuật TTVT 6.2. Sơ đồ khối hệ thống thu phát vô tuyến số Ghép luồng S1 Khối băng tần gốc MODEM Khối khuyếch Khối Duplexer đại IF khuyếch (Bộ ghép đại RF song công) Ghép luồng S2 Mã Up Isolator Bộ lọc Radio Scram- Điều Khuyếch RFP SCT hóa Conv mux bler chế đại IF A phát kênh -erter TLO1 TLO2 Anten Circulator Sn Khai Đồng bộ thác 50 W D1 Phân luồng D2 Giải GiảI Bộ lọc Down Radio Descra Khuyếch mã điều Conv- LNA SCT demux m-bler đại IF kênh chế erter thu RLO1 RLO2 Dn Nguyễn Viết Đảm 4
  5. Cơ sở kỹ thuật TTVT 6.3. Ngẫu nhiên hóa ❖ Khái quát: Đảm bảo tính ngẫu nhiên của luồng số phát; trong khoảng thời gian quan sát bất kỳ: Số bit 1 và số bit 0 là như nhau ❖ Chức năng: ✓ Tăng chuyển đổi mức trong luồng số => Dễ khôi phục định thời ✓ Phổ tín hiệu RF được phân bố đều trong băng tần => tránh phổ vạch và khóa pha nhầm ở máy thu ✓ Góp phần giảm nhiễu giữa các kênh vô tuyến ❖ Thực hiện: ✓ Ngẫu nhiên hoá đồng bộ (ngẫu nhiên hoá khởi động lại). ✓ Ngẫu nhiên hoá dị bộ (ngẫu nhiên hoá tự đồng bộ). Nguyễn Viết Đảm 5
  6. Cơ sở kỹ thuật TTVT 6.3. Ngẫu nhiên hóa ❖ Tạo chuỗi số nhị phân giả ngẫu nhiên PRBS (Pseudo Random Binary Sequence): Có tính ngẫu nhiên và tính tuần hoàn (quy luật) ❖ Cộng modul2 luồng số phát với luồng PRBS F = A B = AB + AB (hµm kh¸ c dÊu ) Khi ¸ p dông, nÕ A: sè liÖ truyÒ C: chuçi PRBS: u u n, Ph¸ t A C= S => AC + A C Thu S C => C S + CS Qua chøng minh sÏ tí i kÕ qu¶: t CA + CA = A (C + C) = AI = A Nguyễn Viết Đảm 6
  7. Cơ sở kỹ thuật TTVT 6.3. Ngẫu nhiên hóa ❖ Xây dựng dựa trên cơ sở các đa thức tạo mã, với phần tử là các Flip- Flop đóng vai trò bộ trễ và các mạch hồi tiếp cộng modul2 ❖ Sơ đồ tổng quát bộ tạo PRBS: g1 g2 g m −1 D1 D2 Dm-1 Dm Khóa đóng nếu gi = 1 Khóa mở nếu gi = 0 g(x) = x m + g m −1x m −1 + ... +g1x + 1 ❖ Độ dài cực đại luồng PRBS N = 2m − 1 Nguyễn Viết Đảm 7
  8. Cơ sở kỹ thuật TTVT 6.3. Ngẫu nhiên hóa ❖Phân loại ✓ Ngẫu nhiên hóa đồng bộ (khởi động lại) ✓ Ngẫu nhiên hóa dị bộ (tự đồng bộ) Nếu một bit của luồng thu S bị mắc lỗi thì lỗi này xẩy ra ba lần ở luồng số sau giải ngẫu nhiên Máy thu Máy phát Máy thu Máy phát A Môi trường S A A S S A Số liệu S Số liệu Số liệu Môi trường Số liệu truyền dẫn truyền dẫn C C C C THĐB Dm Dm D1 D1 THĐB g ( x) = x m + x m−1 + 1 Dm-1 Dm-1 g(x) = xm + xm−1 +1 D2 D2 Xung khởi động lại Xung khởi động lại Dm-2 Dm-2 THĐB: tín hiệu D3 D3 đông bộ khung C =S x( m −1 +x m ) D21 D2 Dm-1 Dm-1 D1 D1 Dm Dm Scrambler Descrambler Scrambler Descrambler Số liệu được truyền "không trong suốt” S = A + C = A + S x m −1 + x m ( ) Nguyễn Viết Đảm 8
  9. Cơ sở kỹ thuật TTVT 6.4. Khôi phục sóng mang ❖ Dựa trên hoa tiêu (hệ thống TTDĐ) ❖ Khoá pha bằng vòng nhân pha ❖ Khoá pha bằng vòng Costas Nguyên tắc: Trước hết loại trừ sự phụ thuộc pha của tín hiệu thu vào tín hiệu điều chế, sau đó dùng nó để khoá pha cho bộ dao động nội. y(t) y'(t) y"(t) V (t) e Tín hiệu BPSK thu 2  4 1 BPF fc BPF 2fc LPF Acos ( 2fc t+(i-1) + ) 2 3 5 7 cos  2  ( 2f c t +  ' )    Sóng mang được 9 8 khôi phục / 2 2  VCO Ký hiệu: cos ( 2f c t +  ') BPF : Bộ lọc băng thông Vòng khóa pha PLL LPF : Bộ lọc thông thấp VCO : Bộ dao động được điều khiển bằng điện áp Sơ đồ khoá pha vòng nhân pha Tham khảo thêm phần Nguyễn Viết Đảm phụ lục 3C trong TDVTS 9
  10. Cơ sở kỹ thuật TTVT 6.4. Khôi phục 1 TÝ hiÖ thu BPSK n u sóng mang Acos( 2f ct+(i-1) +  )  2 Qua läc BPF, nh© pha hai lÇ n n y ( t ) = A cos ( 4f c t + 2 ( i −1)  + 2 ) = A cos ( 4f c t + 2 ) Thµnh phÇ ® u chÕpha ® ® î c lo¹ i bá n iÒ · ­ 5 4 9 y ( t ) = A cos ( 4f c t + 2 ) .cos ( 4f c t + 2 ) = A / 2.cos ( 8f c t + 2 + 2 ) + A / 2.cos 2 (  -  ) 7 Ve ( t ) = A / 2.cos2 (  - ) Nguyễn Viết Đảm 10
  11. Cơ sở kỹ thuật TTVT 6.4. Khôi phục sóng mang a/ y2(t) LPF Đến bộ quyết định mức Khác với 1 cos ( 2f c t +  ' ) U2(t) sơ đồ Ve (t) Tín hiệu BPSK Chia Lọc VCO thu y(t) công suất vòng 3 vòng nhân /2 U1(t) − sin ( 2f c t +  ') pha là: điện áp sai LPF 2 b/ y1(t) Đến bộ quyết định mức Giải điều pha được chế M-PSK tách ra ở xử lý băng gốc (sau Ve(t) Lọc vòng tách sóng) Khôi phục sóng mang khoá pha vòng Costas 11 Nguyễn Viết Đảm
  12. Cơ sở kỹ thuật TTVT 6.4. Khôi phục sóng mang ▪ Tín hiệu sau các bộ lọc thông thấp LPF cho BPSK : 1 u1 ( t ) = A / 2.cos( i-1)  + -    2 u 2 ( t ) = A / 2.sin ( i-1)  + -    C ¸ c tÝ hiÖ b¨ng gèc n u ▪ Điện áp sai pha sau bộ nhân và bộ lọc vòng thông thấp: 3 Ve ( t ) = A 2 / 8.sin 2 ( i-1)  + 2 ( -  )   = A / 8.sin  2 ( -  ) 2   Thµnh phÇ pha ® u chÕ® î c khö nhê nh© pha hai lÇ n iÒ ­ n n ❑Lưu ý: ✓ Thành phần pha điều chế được loại bỏ nhờ: nhân pha hai lần đối với BPSK, nhờ nhân pha bốn lần đối với M-PSK và M-QAM. ✓ So với sơ đồ nhân pha M lần, khoá pha vòng Costas được thực hiện ở vùng tần số thấp nên có mạch điện đơn giản hơn, nhất là khi M tăng. Nguyễn Viết Đảm 12
  13. Cơ sở kỹ thuật TTVT 6.4. Khôi phục sóng mang ❖ Mã hoá vi sai: Đồng hồ Luồng nhị phân A u1(t) u1(t-T) sau khi phân đôi B Bộ mã Bộ Đến bộ hóa vi sai u2(t) nhớ điều chế u2(t-T) Đồng hồ u1(t-T) u1(t) u1(t-T) Bộ giải mã A Từ bộ giải điều chế u2(t) Bộ nhớ vi sai B Bảng 6.1 Bảng 6.2 Thông tin của luồng số được A B (t) u1(t) U2(t)  truyền đi ở dạng "bước nhẩy 0 0 0 0 0 0 0 1 /2 0 1 /2 pha“ của sóng mang (không 1 1  1 1  phải là giá trị pha tuyệt đối) 1 0 3/2 1 0 3/2  ( t ) = ( t − T ) + , = ( t ) − ( t − T ) Nguyễn Viết Đảm 13
  14. Cơ sở kỹ thuật TTVT 6.5. Khôi phục định thời ký hiệu a) S¬ ® ® å ång bé ® nh thêi më cæ sí m muén Þ ng ❖ Phát riêng đồng hồ T y1 LÊy mÉu LÊy trÞ |y1| nhưng tốn công suất và  0 ( .) d t tuyÖ ®èi t T chiếm phổ. Sí m  ❖ Dùng mạch tách sóng T/H b¨ ng gèc T¹ o sãng VCO Läc vßng Ve + ký hiÖu không nhất quán để lấy § Þ thêi ký hiÖ nh u - ra đồng hồ do đồng hồ Muén  thường ổn định hơn sóng T T LÊy trÞ mang nhưng phức tạp.  ( .) d t y2 tuyÖ ®èi t |y2| 0 LÊy mÉu ❖ Khôi phục đồng hồ sau b) § Þ thêi ® nh óng c) § Þ thêi sí m nh giải điều chế (khắc phục T d(t-t) T +1 nhựơc điểm của các cách d(t) +1 trên). -1 -1 t T s(t) s(t) Sí m: y1 =  s(t + )d(t  t)dt s(t+)  s(t+) +t | y1 | | y1 | 0 s(t-) T s(t-) | y2 | | y2 | Muén: y 2 =  s(t − )d(t  t)dt t T+ t 0 T- T+ 0 0 T- Tham khảo thêm phụ lục 3C trong tài liệu truyền dẫn vô tuyến số và các bài tập: ✓ Bài tập 43: Mô tả nguyên lý hoạt động vòng khóa pha PLL trên Matlab ✓ Bài tập 44: Mô tả nguyên lý hoạt động mởNguyễn Viết Đảm cổng sớm muộn trên Matlab 14
  15. Cơ sở kỹ thuật TTVT 6.5. Khôi phục định thời ký hiệu a) S¬ ® ® å ång bé ® nh thêi më cæ sí m muén Þ ng Định thời đúng t=0 T y1 LÊy mÉu LÊy trÞ |y1|  0 ( .) d t tuyÖ ®èi t T  T y1 =  s(t + )d(t)dt  Sí m 0    T − Ve + =  s(t + )d(t)dt = T −   T/H b¨ ng gèc T¹ o sãng VCO  ký hiÖu Läc vßng 0    Ve = 0 - § Þ thêi ký hiÖ nh u  T y 2 =  s(t − )d(t)dt  Muén  0  T T  =  s(t − )d(t)dt = T −   T LÊy trÞ     0 ( .) d t y2 tuyÖ ®èi t |y2| LÊy mÉu Định thời sớm -t0 b) § Þ thêi ® nh óng c) § Þ thêi sí m nh T T T y1 =  s(t + )d(t − t)dt d(t) +1 d(t-t) +1 0 T − t  s(t + )d(t − t)dt = ( T −  − t ) -1 = -1 t s(t) s(t) T  +t y 2 =  s(t − )d(t)dt s(t+) s(t+) 0 | y1 | | y1 | T s(t-) =  s(t − )d(t − t)dt = ( T −  + t ) −t | y2 | s(t-) | y2 | t Ve = y1 − y2 = −2t 0 T- T+ t 0 T- T+ Nguyễn Viết Đảm 15
  16. Cơ sở kỹ thuật TTVT 6.6. Bộ cân bằng ❖ Mục đích: Giảm thiểu nhiễu giao thoa giữa các ký hiệu ISI ở băng tần gốc cũng như giảm thiểu méo dạng sóng tín hiệu sau điều chế RF do kênh pha đinh chọn lọc tần số gây ra. ❖ Phân loại phổ biến: Dựa vào miền tín hiệu được xử lý. ✓Cân bằng miền thời gian: Thường dùng bộ cân bằng ngang ✓Cân bằng miền tần số: Thường trực tiếp cân bằng sự phân tán phổ ở dạng tạo ra đặc tính phổ bù trừ ngược với phân tán trong băng do pha đinh nhiều tia. Tham khảo thêm trong tài liệu truyền dẫn vô tuyến số: ✓ Thiết kế và truyfn dẫn tín hiệu qua kênh bằng tần hạn chế phần 2.7 và bài tập chương 2, chương trình mô phỏng trên Matlab ✓ Các kỹ thuật chống pha đinh và giảm cấp chất lượng và các bài tập chương 6 chương trình mô phỏng trên Matlab Nguyễn Viết Đảm 16
  17. Cơ sở kỹ thuật TTVT 6.6. Bộ trộn ❖Khái quát: Bộ trộn là phần tử chính trong các sơ đồ điều chế, giải điều chế và chuyển đổi tần số. Tồn tại một số cấu hình bộ trộn, mỗi cấu hình có ưu điểm riêng và phù hợp với các ứng dụng khác nhau => xét nguyên lý hoạt động và sử dụng bộ trộn để biến đổi hạ tần loại trừ tần số ảnh. ❖Nguyên lý chung Quan hệ giữa dòng điện với điện áp trên diod: a) b) Điện áp thuận i i=a1v+a2v2+a3v3+... vIN =V IN cost vLO=VLO cost V Điện áp ngược i i=a1v-a2v2+a3v3-.... V i trong đó: v = VINcos(RFt)VLOcos(LOt), dấu + hoặc dấu - phụ thuộc vào cực của các địên áp đầu vào bộ trộn vIN và dao động nội vLO đặt vào diod. Nguyên lý hoạt động bộ trộn diod dựa trên tính phi tuyến của đặc tính Vôn-Ampe Nguyễn Viết Đảm 17
  18. Cơ sở kỹ thuật TTVT 6.6. Bộ trộn ❖ Bộ trộn đơn chỉ sử dụng một diod (sơ đồ đơn giản nhất, mạch trộn đơn) Ghép định hướng Mạng V VVIN Lọc băng IN phối kháng thông VLO VLO Với v=VINcost+VLOcost) => dòng điện qua diod (trường hợp điện áp thuận) đối với thành phần bậc 2 : i = a2v2 = a2V2IN cos2(IN) +a2V2LO cos2(LO) +2a2VLOVIN cos(LO) cos(IN) = ....+ 2a2VLOVIN cos(LO) cos(IN) +.... =....+ a2VLOVIN cos(LO+IN) +a2VLOVINcos(LO-IN) +.... ❑ Nhận xét: ✓ Nếu vIN với IN= là tần số góc của tín hiệu băng gốc và bộ lọc băng thông lấy ra tích của hai hàm cos, thì bộ trộn sẽ đóng vai trò bộ điều chế. ✓ Nếu vIN với IN= IF là tần số góc của tín hiệu IF và bộ lọc băng thông lấy ra thành phần tổng tần số, thì bộ trộn sẽ đóng vai trò bộ biến đổi nâng tần (chuyển IF vào RF). Dùng trong ở máy phát đổi tần RF= LO+IF. ✓ Nếu vIN với IN=RF là tần số góc của tín hiệu vô tuyến RF tại đầu vào máy thu và bộ lọc băng thông lấy ra thành phần hiệu tần số, thì bộ trộn đóng vai trò bộ biến đổi hạ tần (chuyển RF vào IF ). Dùng tại máy thu đổi tần IF= LO-RF. Nguyễn Viết Đảm 18
  19. Cơ sở kỹ thuật TTVT 6.6. Bộ trộn ❖ Bộ trộn đơn chỉ sử dụng một diod (sơ đồ đơn giản nhất mạch trộn đơn) ✓ Tần số ảnh: Vấn đề đối với máy thu đổi tần là nhiễu tại tần số ảnh I là tần số đối xứng với tần số RF theo kiểu ảnh gương. Bộ lọc băng thông tại đầu ra của bộ trộn có nhiêm vụ lọc ra thành phần trung tần IF của tín hiệu hữu ích để đưa đến bộ khuếch đại trung tần. Nếu nhiễu có tần số bằng tần số ảnh, thì hiệu số của nó với tín hiệu dao động nội có thể dẫn đến nhiễu trung tần. Nhiễu này có thể qua bộ lọc IF và không thể loại bỏ được => nhiễu ảnh gương này phải được loại bỏ tại mạch vào máy thu hoặc trong quá trình biến đổi từ RF và IF => ta xét bộ trộn trừ tần số ảnh thường được sử dụng trong các bộ biến đổi hạ tần. a) Trường hợp tần số dao động nội cao b) Trường hợp tần số dao động nội thấp hơn tần số vô tuyến: L 0 =  RF + IF hơn tần số vô tuyến: L 0 = RF + IF RF LO I = 2LO − RF I = 2LO − RF LO RF Tần số ảnh là tần số đối xứng với tần số vô tuyến fRF thu qua tần số dao động nội thu fLO và cách IF IF tần số fLO một khoảng IF IF bằng tần số trung tần fIF. Minh họa tần số ảnh Nguyễn Viết Đảm 19
  20. Cơ sở kỹ thuật TTVT ❖ Bộ trộn loại trừ tần số ảnh ✓ Khái quát: Tần số ảnh là tần số đối xứng với tần số vô tuyến fRF thu qua tần số dao động nội thu fLO và cách tần số fLO một khoảng bằng tần số trung tần fIF. Nếu tần số này lọt vào bộ khuếch đại IF nó sẽ trở thành tín hiệu nhiễu và các bộ lọc IF không thể loại được nó. Ở các máy thu vô tuyến số tần số ảnh thường được loại ở bộ trộn hạ tần khi biến đổi tần số fRF vào fIF. Mạch trộn loại trừ tần số ảnh được xây dựng trên cơ sở các mạch trộn cân bằng. A Đầu vào RF A VIF LSB VRF V1 3 dB Bộ chia 3 dB Vào LO công suất Ra IF 3dB LO 900 B VRF USB Sai động 900 Sai động 900 V2 Z0 V B IF LSB: Biên thấp USB: Biên cao Mạch trộn loại trừ tần số ảnh ✓ Hoạt động của bộ trộn loại trừ tần số ảnh. Giả sử tín hiệu RF gồm biên tần cao (USB: Upper Side Band) và biên tần thấp (LSB: Lower Side Band): vRF = vU cos(LO+IF)t+vLcos(LO-IF)t trong đó VRF là tín hiệu vô tuyến, VU và VL là thành phần biên tần cao và thấp tương ứng, LO là tần số dao động nội,  là tần số trung tần. 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
3=>0