ĐỀ CƯƠNG THU PHÁT VÔ TUYẾN
1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
CÂU 1:
Đầu vô tuyến bao gồm đầu vô tuyến phát và đầu vô tuyến thu.
Đầu vô tuyến phát bao gốm:
+ Bô điều chế: điều chế tín hiệu đầu vào băng gốc tương tự vào tín hiệu trung tần
(IF) để điều chế.
+ Bộ biến đổi nâng tần: chuyển đổi tín hiệu phát được điều chế từ trung tần vào
vào sóng vô tuyến(RF).
+ Bộ khuếch đại công suất (PA): khuếch đại công suất phát đủ lớn trước khi đưa
vào anten.
Đầu vô tuyến thu bao gồm:
+ Bộ khuếch đại tạp âm nhỏ (LNA) : khuếch đại tín hiệu thu yếu nhưng gây ít tạp
âm.
+ Bộ biến đổi hạ tầng: chuyển đổi tín hiệu tấn số thu vô tuyến (RF) vào tín hiệu
trung tần (IF).
+ Bộ giải điều chế: khôi phục lại tín hiệu băng gốc phía thu.
+ DSP : bộ xử lý tín hiệu số.
+ ADC/DAC: bộ chuyển đổi tương tự/ số.
CÂU 2:
Hai định lý lấy mẫu:
+ Định lý lấy mẫu Shannon:
- Tốc độ lấy mẫu phải lớn hơn 2 lần độ rộng băng để không bị mất thông tin: > .
- Độ rộng băng tín hiệu có thể trải rộng từ một chiều (DC) đến ( lấy mẫu băng
gốc, lấy mẫu trên tần) hay từ đến (lấy mẫu băng thông, lấy mẫu dưới tần, lấy
mẫu hài, siêu Nyquist).
+ Định lý Nyquist:
- Nếu : < thì sẽ xảy ra hiện tượng xuyên băng. Xuyên băng được sử dụng để đạt
được lợi ích trong các ứng dụng lẫy mẫu dưới tần.
Phân tích phổ của tín hiệu sau lấy mẫu:
: ( ) ∑ ( )
k : số nguyến.
là tốc độ lấy mẫu.
F(f) : phổ của tín hiệu tương tự cần lấy mẫu.
Hình 1.2. trang 9
CÂU 4: Tỷ số tín hiệu trên tạp âm lượng tự, giải thích tại sao fs tăng, SNR lượng tử
tăng
Thông số lý thuyết:
+ Trước tiên, ta giả thiết là chỉ có tạp âm do lỗi lượng tử. Giả thiết là biên độ của tạp
âm lượng tử này là một biến ngẫu nhiên phân bố đều trên một bước lượng tử, giả thiết
đầu vào dạng sin có biên độ bằng FSR của ADC, thì SNR cực đại được xác định như
sau:
ax
6, 02 1, 76 10 lg 2
s
m
f
SNR N dB
f
ở đây, fs là tần số lấy mẫu, fmax là tần số cực đại của tín hiệu tương tự đầu vào. SNR
lý thuyết bằng 6dB thường được nói chính là xấp xỉ của phương trình trên khi
fs=2fmax và bỏ qua 1,76dB.
Thông số thực tế:
+ Trong các ADC thực tế, SNR có thể được xác định bằng cách đo lỗi dư (Lỗi dư là
kết hợp của tạp âm lượng tử, tạp âm ngẫu nhiên và méo phi tuyến).
+ Lỗi dư của ADC được xác định bằng cách lấy đầu ra ADC trừ đi ước tính tín hiệu
đầu vào, kết quả là lỗi dư
+ SNR được tính bằng cách chia công suất bình phương trung bình của tín hiệu đầu
vào cho công suất trung bình bình phương của lỗi dư.
CÂU 5:
Lỗi dư: là kết hợp của tạp âm lượng tử, tạp âm ngẫu nhiên và méo phi tuyến (
nghĩa là tất cả các thành phần không mong muốn của tín hiệu đầu ra ADC. Được
xác định bằng cách sử dụng đầu vào dạng sin cho ADC sau đó lấy đầu ra ADC trừ
đi ước tính tín hiệu đầu vào , tín hiệu còn lại là lỗi dư.
ENOD: Số biết hiệu dụng là số bit cần thiết trong một ADC lý tưởng để công suất
tạp âm trung bình bình phương trong ADC lý tưởng này bằng công suất trung bình
bình phương lỗi dư trong ADC thực tế.
SFDR: Dải động không có nhiễu giả là một thông số hữu ích để đặc tả các ADC.
Gỉa sử đầu vào ADC là một tone hàm sin. SFDR được thực hiện bằng cách lấy
FFT đầu ra ADC. Sau biến đổi phổ đầu ra ADC được thể hiện ở dạng công suất
đầu ra dB phụ thuộc tần số. Khi này SFDR sẽ là hiệu số giữa tín hiệu đầu vào hàm
sin và công suất đỉnh của tín hiệu giả nhiễu lớn nhất trong phổ đầu ra của ADC.
CÂU 6:
Thuật ngữ vô tuyến phần mềm được sử dụng để nói về một máy thu phát trong đó
các thông số then chốt được định nghĩa trong phần mềm và các khía cạnh cơ bản
của hoạt động vô tuyến có thể được lập cấu hình lại bằng cách cập nhật lại phần
mềm này.
SDR: Vô tuyến định nghĩa bằng phần mềm là thuật ngữ được tiếp nhận tại SDR
Forum.
MST : Đầu cuối đa chuẩn để nói về một đầu cuối có khả năng hoạt động trên một
số chuẩn giao diện vô tuyến khác nhau.
FAR: Vô tuyến kiến trúc linh hoạt chỉ tất cả các khía cạnh của hệ thống tuyến đều
linh hoạt chứ không chỉ phần băng gốc số. FAR thực thu cho phép dùng phần
mềm thay đổi : số lượng và kiểu biến đổi nâng/hạ tần, băng thông bộ lọc trung tần
(IF), thậm chí băng tần công tác RF.
Vô tuyến khả lập cấu hình: để bao gàm cả lập lại cấu hình phần mềm lẫn phần sụn,
chẳng hạn thông qua các thiết bị khả lập trình như FPGA.
CÂU 7: Kiến trúc SDR lý tưởng
Giả thiết rằng bộ biến đổi ADC có cả bộ lọc chống xuyên băng bên trong và DAC
có cả bộ lọc khôi phục tín hiệu tương tự bên trong. SDR có các tính năng chính
như sau:
- Sơ đồ điều chế, định kênh và các giao thức để phát và thu tất cả đều được quyết
định bằng phần mềm trong phân hệ xử lý số. Các xử lý này được thực hiện trong
DSP (bộ xử lý tín hiệu số).
- Bộ Circulator lý tưởng được sử dụng để phân tách các tín hiệu đường phát và
đường thu. Khi sử dụng các giải pháp dựa trên bộ lọc sẽ không xảy ra các hạn chế
tần số đối với chức năng phân tách phát thu. Phần tử này được coi rằng có trên
phối kháng lý tưởng giữa nó với anten và trở kháng của bộ khuếch đại công suất.
- Lọc xuyên băng và lọc khôi phục tín hiệu rõ ráng nhất là cần thiết trong kiến trúc
này. Tuy nhiên ở đây, ADC và DAC có tốc độ lấy mẫu nhiều GHz. Hiện nay, lọc
cong công, phát, thu có thể đạt được tốc độ thay đổi độ dốc trong cả máy cầm tay
và trạm gốc. Thay đổi chính sẽ là chuyển đổi chúng từ băng thông vào thông thấp.
CÂU 8: Kiến trúc SDR BTS (hình 1.17 và 1.18)
- Kiến trúc của hầu hết các trạm gốc vô tuyến chuyển dịch dần một kiến trúc đặc thù
điều chế đến một kiến trúc được định nghĩa rộng bằng phần mềm.
- Sự thay đổi này cộng với việc chuyển đến các tiêu chuẩn các giao diện số bên
trong BTS vào OBSAI và CPRI đã thay đổi tận gốc các mô hình BTS.
- Mô hình BTS lý tưởng từ quan điểm của OEM (Original Equipement
Manufactuner) phải bao gồm một số lượng nhỏ các khối cơ sỏ tiêu chuẩn có khả
năng nối tầng để tạo nên một giải pháp phần cứng đầy đủ. Sự xuất hiện của SDR
khiến cho mô hình này ngày càng được nhiều người chấp nhận.
- Phác họa các phần tử tạo tín hiệu điều chế và truyền dẫn của BTS kiểu này được
cho trên hình. Bây giờ, ta có thể định nghĩa từng phần tử chính (xử lý tín hiệu số,
máy phát được tuyến tính hóa và bộ lọc song công).