Giáo trình hình thành tín hiệu điều biên và quan hệ năng lượng trong tín hiệu điều biên p7

Chia sẻ: Defwsdg Sdgsg | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

73
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'giáo trình hình thành tín hiệu điều biên và quan hệ năng lượng trong tín hiệu điều biên p7', kỹ thuật - công nghệ, năng lượng phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình hình thành tín hiệu điều biên và quan hệ năng lượng trong tín hiệu điều biên p7

trong toaøn daûi phoå, maät ñoä phoå song bieân laø giaù trò khoâng ñoåi trong toaøn baêng nhö vaäy coâng suaát taïp aâm ñi qua boä loïc lyù töôûng vôùi taêng ích baèng 1vaø ñoä roäng song bieân laø 2B=W. ñieàu naøy cuõng töông ñöông vôùi ñoä roäng baêng ñôn bieân B ñöôïc nhaân leân vôùi maät ñoä phoå taïp aâm Ñeå thöïc hieän so saùnh vôùi caùc ñieàu cheá khaùc coâng suaát naøy ñöôïc nhaân ñoâi vôùi caùc ñöôøng cong hình 1.5 vaø phöông trình 1.17a Taïp aâm ñi vaøo maïch quyeát ñònh nhö trong hình 6.4, laáy töø: T 1 . 14  n (t)  n ( t )[ s 1 ( t )  s 0 ( t ) ] dt  0 0 vì taïp aâm naøy coù bình quaân khoâng, neân phöông sai ñöôïc laáy ra töø: T N 0 ( t )  E [ n 0 ( t )]   2  (1 / 2 )(  / 2 )  [ s 1 ( t )  s 0 ( t )] 2 dt  (  / 4 )  2 0
2 10 - 2 Tín hieäu vuoâng 3 2 2  (/ 4) (1.14) -3 10 4 3 2 10-4 4 3 2 -5 10 Xaùc suaát loãi kyù hieäu 4 3 2 10-6 5 4 3 2 10-7 6 5 4 3 2 10-8 6 5 4 3 2 10-9 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Hình 1-5: Ñöôøng bieåu dieãn Pe cuûa caùc sô ñoà ñieàu cheá khaùc nhau
Nhö vaäy: Töø (1.12) vaø (1.14) ta coù : Pe=1/2erfc[(/2)1/2 (1.15) Giaû söû coâng suaát soùng mang chöa ñieàu cheá laø Ac2/2 vaø nhö phaân tích ngaén goïn ôû treân, suy ra laø taïp aâm gaussian coäng theâm vaøo tín hieäu ñaõ ñieàu cheá seõ naèm trong moät ñoä roäng baêng baèng ñoä roäng baêng Nyquist song bieân, laø: C W  .  N  rb  2 rb 2 1.16    W  Töø ñoù vieäc bieåu dieãn xaùc suaát loãi cuûa moät tín hieäu ASK nhaèm muïc ñích so saùnh: 1  1 1  W 2  C 2  1  .erfc     PeASK nhò phaân (1.17a) 2  r   N   2  b     Phöông trình naøy ñöôïc veõ treân hình 1.5, ñoái vôùi ñoä roäng baêng taïp aâm w, toác ñoä bit rb xaùc suaát thöïc khi duøng nöõa coâng suaát soùng mang cho trong phöông trình 1.10 laø: 1  1  W 2  C 2  1 1    PeASK nhò phaân   (1.17b)  .erfc   2 r 2  b   2N      III. ASK KHOÂNG KEÁT HÔÏP: Xeùt sô ñoà khoái cuûa moät boä ñieàu cheá khoâng keát hôïp ASK ôû hình 1.6 he ä thoáng taùch soùng goàm moät boä loïc baêng thoâng phoái hôïp vôùi daïng soùng vaøo nhò phaân ASK nhö treân hình 1-1 theo sau laø moät boä taùch soùng hình bao vaø moät boä taùch ngöôõng (chuyeån ñoåi A/D)..giaû söû boä loïc baêng baèng 2 laàn toác ñoä bit ,laø 2/T, vaø taàn soá trung taâm laø 0 thì daïng soùng nhò phaân vaøo ASK khoâng bò meùo quaù möùc coâng suaát taïp aâm ôû ñaàu ra cuûa boä loïc laø: n(t)=2=B =2/T (1.18) tính xaùc suaát loãi goàm 2pdfs. Khi moät zero ASK ñöôïc phaùt ñi, hình bao seõ ñaït ñöôïc ôû ñaàu ra cuûa boä taùch soùng hình bao coù pdf (f0) Rayleigh cho trong phöông trình laø:
f0=(x/2)exp(-x2/22), x>0 ( 1.19) pdf thöù hai laø Rice pdf(f1) khi coù moät nhò phaân 1 ASK ñöôïc phaùt ñi, vaø ñöôïc bieåu thò: f1=(x/2)I0(xAc/2)exp[-(x2+Ac2)], x>0 (1.20) trong ñoù Io=Io(u) laø haøm bessel caûi eán cuûa loaïi thöù nhaát vaø caáp zero xaùc ñònh: 2 1  21  I 0 ( u )  1 / 2   exp[ u cos( v )] du 0 n(t) S(t) ra Taùch Taùch  soùng Taùch soùng hình bao Hình 1-6: sô ñoà khoái cuûa boä daûi ñieàu cheá khoâng keát hôïp ASK Hình 1-7 minh hoïa hai loaïi pdf vaø trò soá cuûa x sinh ra taïp aâm thaáp nhaát ôû ñaàu ra taùch soùng hình bao vaø do ñoù xaùc suaát thaáp nhaát cuûa loãi xaùc suaát cöïc tieåu cuûa loãi xuaát hieän khi : Xmin=(Ac/2)[1+82/Ac2]1/2 (1.22) Xaùc suaát loãi cho trong bieåu thöùc : Pe(ASK khoâng keát hôïp) >(1/2)[1+(1/Ac)(2/)1/2]exp(-Ac2/82) >(1/2) exp(-Ac2/82) neáu Ac>> (taïp aâm song bieân) Cuõng coù theå tìm ñöôïc giôùi haïn ñöôøng bieân thaáp hôn, vaø do ñoù P e ñoái vôùi tröôøng hôïp taïp aâm song bieân cho trong bieåu thöùc  1  W  C   1  C   1 1.23 exp       Pe    exp      4  rb  N  2  4  N   neáu Ac>> Bieåu thöùc 1-23 ñöôïc bieåu dieãn trong hình 1.5 ñoái vôùi ñoä roäng baêng taïp aâm daûi ñieàu cheá w baèng toác ñoä bit rb. VÌ soùng mang môû vaø ñoùng theo daïng soùng nhò
phaân, neân loaïi ñieàu cheá naøy ñöôïc hieåu laø khoùa taéc – môû (OOK), hoaëc soùng , mang ñöôïc môû, hoaëc ñoùng hoaøn toaøn. Nhö ñaõ moâ taû trong muïc 1.3, neáu tín hieäu nhò phaân hai cöïc sinh ra moät söï ñaûo veà bieân ñoä soùng mang sao cho nhò phaân 1 taïo ra ñöôïc moät soùng mang vôùi bieân ñoä + Ac vaø nhò phaân khoâng taïo moät soùng mang vôùi bieân ñoä – Ac. Keát quaû seõ coù moät loaïi ñieàu cheá khaùc quan troïng nhö ñaõ bieát laø khoùa dòch pha (PSK). (Ñöôïc moâ phoûng ôû trang moâ phoûng – ASK) Rayleigh Rice X X AC min AC 0 2 Hình 1-7: Rayleigh vaø Rice pdfs ñoái vôùi taïp aâm daûi ñieàu cheá ASK khoâng keát hôïp vaø hình bao coäng vôùi taïp aâm Ta coù theå thaáy treân hình 1-5 laø phöông phaùp taùch soùng ASK keát hôïp vaø khoâng keát hôïp taïo ra moät keát quaû nhö nhau söï khaùc nhau veà hai trò soá C/N nhoû hôn 1,5 dB khi Pe gaàn baèng 10-3. Vaø seõ caûi thieän 0,5 dB ôû nhöõng giaù trò nhoû nhaát cuûa Pe. Phöông phaùp taùch soùng khoâng keát hôïp hay taùch soùng hình bao yeâu caàu moät tyû soá C/N cao hôn ñoái vôùi cuøng tyû leä loãi bit nhö loaïi ASK keát hôïp, khoâng phaûi laø phöông phaùp ñieàu cheá duøng roäng raõi, vì nhö phöông trình 1-10 chæ ra coâng suaát trung bình cuûa tín hieäu ñieàu cheá bò giaûm. Khi ASK keát hôïp so saùnh vôùi khoùa dòch pha vaø taàn soá vaán ñeà trôû neân roõ raøng hôn vì nhöõng kyõ thuaät ñieàu cheá naøy söû duïng hoaøn toaøn ñaày ñuû soùng mang. Xeùt theâm veà coâng suaát xaùc suaát loãi keùm hôn khoaûng 3 caáp so vôùi moät heä thoáng baêng goác ñöôïc thieát keá caån thaän. Söï loïc khoâng hoaøn haûo, Ñoàng boä keùm vaø nhöõng chi phí coäng theâm, nhöõng khoù khaên keát hôïp cuøng vôùi vieäc taïo neân boä loïc baêng thoâng phoái hôïp, taát caû nhöõng caùi ñoù daãn ñeán saûn phaûm ra khoâng toát khi so saùnh vôùi nhöõng heä thoáng ñieàu cheá khaùc. IV. ASK M traïng thaùi (M – ary): Vì nhöõng lyù do noùi treân, caùc heä thoáng ASK M traïng thaùi ñieàu khoâng thoâng duïng vaø ít khi tìm thaáy trong danh muïc cuûa caùc haõng cheá taïo. Xaùc suaát loãi P cuûa caùc heä naøy döïa treân caùc loãi kyù hieäu vaø khoâng phaûi loãi bit. Vì moãi kyù hieäu goàm coù Pe log2M bit, tyû soá loãi bit naèm giöõa vaø Pe, moái töông quan tuøy thuoäc vaøo loaïi log 2 M maõ ñaõ söû duïng. Cuõng vaäy, do toác ñoä bit cao hôn nhöõng heä thoáng M traïng thaùi, ñeå
nhaèm muïc ñích so saùnh, ñoä roäng baêng phaûi haï tyû leä xuoáng, vaø caû tyû soá soùng mang treân taïp aâm vaø Pe cuõng ñieàu haï tyû leä xuoáng vôùi cuøng moät löôïng. Ñoái vôùi tröôøng hôïp “keát hôïp”: - 1 3 1 W C 2  M 1 1 1.24 Pe ASKkeáthôïp  .erfc . . .. M  4 M  1 2M  1 rS N  Trong ñoù M laø heä soá meùo cuûa bieân ñoä soùng mang maø tín hieäu soá ñaõ maõ vaøo ñoù. Vôùi tín hieäu nhò phaân M = 2 vaø phöông trình (1.24) ruùt ngaén laïi nhö (1.17a). C Trong (1.24) laø tyû soá giöõa soùng mang chöa ñieàu cheá vôùi taïp aâm coù ñoä roäng N baêng Nyquyts song bieân vaø khoâng phaûi laø moät trò soá logarit. Neáu cho theo trò soá logarit caàn phaûi söû duïng bieåu thöùc: C  C dB   anti log .  ñeå chuyeån thaønh moät tyû soá. N  N 10  Nhö ñaõ noùi ôû tröôùc, trong hình 1.5, coâng suaát taïp aâm song bieân ñöôïc söû duïng vì kì voïng raèng soùng mang seõ naèm ôû giöõa baêng cuûa boä loïc thoâng baêng thu, vaø coù ñoä roäng baêng baèng hai laàn baêng tín hieäu tin töùc, ñoù laø: rs W  rs  log 2 M Ñoái vôùi tröôøng hôïp khoâng keát hôïp: - 1  2     3  1  P exp   e ASK khoâng keát hôïp  4   W  C   M  1     r  N  s       1  2   1   3  1  Pe ASK khoâng keát hôïp >  M  exp  4   W  C      M  1      r  N     s   Vôùi Ac >> (1.25) Trôû laïi vôùi tröôøng hôïp nhò phaân ôû ñoù M = 2, phöông trình 1.25 ruùt ngaén nhö ôû phöông trình 1.23.
V. Ví duï minh hoïa 1.Cho moät chuoãi bit nhò phaân vôùi 5 bit ñaàu tieân b = [ 10010 ]. Döõ lieäu bit nhò phaân coù toác ñoä bit baèng 1Kbps vaø bieân ñoä ñænh - ñænh cuûa daïng soùng ñieàu cheá laø 1V. a. Moâ phoûng daïng tín hieäu ASK vôùi 500 maãu ñaàu tieân ñaïi dieän cho chuoãi nhò phaân b vôùi taàn soá soùng mang laø 8Khz. Bieát tín hieäu phaùt sinh töø chuoãi nhò phaân b laø: Unipolar_nrz b. Moâ phoûng maät ñoä phoå coâng suaát cuûa tín hieäu ñieàu cheá ,bieát phaïm vi taàn soá ñieàu cheá laø[ 0,20Khz]. Giaûi:
a. Moâ phoûng daïng tín hieäu ASK: start b=[1 0 0 1 0 binary(5)]; x=wave_gen(b,'unipolar_nrz'); xa=mixer(x,osc(8000)); t=[1:500]; subplot(211),waveplot(x(t)) subplot(212),waveplot(xa(t)) b. Moâ phoûng maät ñoä phoå coâng suaát cuûa tín hieäu start b=[1 0 0 1 0 binary(5)]; x=wave_gen(b,'unipolar_nrz'); xa=mixer(x,osc(8000)); f=[0,20000]; subplot(211),psd(x,f) subplot(212),psd(xa,f) PSD Function 0 10 -5 10 -10 10 0 5 10 15 20 25
2. Cho moät chuoãi bit nhò phaân vôùi 5 bit ñaàu tieân b = [ 11010 ]. Döõ lieäu bit nhò phaân coù toác ñoä bit baèng 1Kbps vaø bieân ñoä ñænh - ñænh cuûa daïng soùng ñieàu cheá laø 1V. a. Moâ phoûng daïng tín hieäu ASK vôùi 300 maãu ñaàu tieân ñaïi dieän cho chuoãi nhò phaân b vôùi taàn soá soùng mang laø 5Khz. Bieát tín hieäu phaùt sinh töø chuoãi nhò phaân b laø: Manchester. b. Moâ phoûng maät ñoä phoå coâng suaát cuûa tín hieäu ñieàu cheá ,bieát phaïm vi taàn soá ñieàu cheá laø[ 0, 10Khz]. Giaûi: a. Moâ phoûng daïng tín hieäu ASK: start b=[1 1 0 1 0 binary(5)]; x=wave_gen(b,'manchester'); xa=mixer(x,osc(5000)); t=[1:300]; subplot(211),waveplot(x(t)) subplot(212),waveplot(xa(t))
b. Moâ phoûng maät ñoä phoå coâng suaát cuûa tín hieäu b=[1 1 0 1 0 binary(5)]; x=wave_gen(b,'manchester'); xa=mixer(x,osc(5000)); f=[0,10000]; subplot(211),psd(x,f) subplot(212),psd(xa,f) 0 10 -5 10 -10 10 0 2 4 6 8 10 3. Cho moät chuoãi bit nhò phaân vôùi 5 bit ñaàu tieân b = [ 10111]. Döõ lieäu bit nhò phaân coù toác ñoä bit baèng 1Kbps vaø bieân ñoä ñænh - ñænh cuûa daïng soùng ñieàu cheá laø 1V. a. Moâ phoûng daïng tín hieäu ASK vôùi 200 maãu ñaàu tieân ñaïi dieän cho chuoãi nhò phaân b vôùi taàn soá soùng mang laø 7Khz. Bieát tín hieäu phaùt sinh töø chuoãi nhò phaân b laø: Manchester. b. Moâ phoûng maät ñoä phoå coâng suaát cuûa tín hieäu ñieàu cheá ,bieát phaïm vi taàn soá ñieàu cheá laø[ 0, 10Khz].
Giaûi: a. Moâ phoûng daïng tín hieäu ASK: start b=[1 0 1 1 1 binary(5)]; x=wave_gen(b,'duobinary'); xa=mixer(x,osc(7000)); t=[1:200]; subplot(211),waveplot(x(t)) subplot(212),waveplot(xa(t)) -2 0 5 10 15 20 -4 x 10 b. Moâ phoûng maät ñoä phoå coâng suaát cuûa tín hieäu start b=[1 0 1 1 1 binary(5)]; x=wave_gen(b,'duobinary'); xa=mixer(x,osc(7000)); f=[0,15000]; subplot(211),psd(x,f) subplot(212),psd(xa,f) 0 2 4 6 8