zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kĩ thuật Viễn thông

Hệ thống vô tuyến - Chương 2

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Báo xấu

183
lượt xem 61
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ 2.1. GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ SỐ Điều chế là quá trình mà trong đó một đặc tính nào đó của sóng mang được thay đổi théo tín hiệu điều chế.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Hệ thống vô tuyến - Chương 2

http://www.ebook.edu.vn CHÖÔNG 2. CAÙC KYÕ THUAÄT ÑIEÀU CHEÁ SOÁ 2.1. GIÔÙI THIEÄU CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU CHEÁ SOÁ Ñieàu cheá laø quaù trình maø trong ñoù moät ñaëc tính naøo ñoù cuûa soùng mang ñöôïc thay ñoåi theùo tín hieäu ñieàu cheá. Thöôøng soùng mang laø haøm sin bieåu thò theo coâng thöùc 2.1. Caùc thoâng soá cuûa soùng mang coù theå thay ñoåi laø bieân ñoä , taàn soá, vaø pha. S(t)=Acos(ωct+θ) (2.1) Trong ñoù: ωc =2πfc laø taàn soá goùc cuûa soùng mang, fc laø taàn soá soùng mang, coøn θ laø pha. Neáu söû duïng tín hieäu thoâng tin ñeå thay ñoåi bieân ñoä A, taàn soá soùng maïng fc vaø pha θ(t) ta ñöôïc caùc kieåu ñieàu cheá bieân ñoä , ñieàu cheá taàn soá vaø ñieàu cheá pha töông öùng. Neáu tín hieäu thoâng tin laø tín hieäu lieân tuïc thì ta ñöôïc caùc kieåu ñieàu cheá töông töï, neáu tín hieäu thoâng tin laø tín hieäu soá ta coù caùc kieåu ñieàu cheá soá töông öùng. ÔÛ daïng ñieàu cheá soá, tín hieäu thoâng tin thöôøng ôû daïng 2 möùc hoaëc nhieàu möùc. Trong tröôøng hôïp ñieàu cheá soá tín hieäu thoâng tin laøm thay ñoåi bieân ñoä, taàn soá , hay pha cuûa soùng mang caùc caùc teân goïi töông öùng laø ñieàu cheá khoaù chuyeån bieân (ASK), ñieàu cheá khoaù chuyeån taàn (FSK), vaø ñieàu cheá khoaù chuyeån pha (PSK). Hình 1 moâ ta daïng soùng caùc kieåu ñieàu cheá soá. 0 1 1 0 1 0 a) b) c) Hình 2.1: Caùc daïng soùng ñieàu cheá. a)ASK; b)PSK; c)FSK Nhö ôû hình 2.1 ta thaáy caùc daïng soùng PSK vaø FSK coù ñöôøng bao bieân ñoä khoâng ñoåi. Ñaëc ñieåm naøy cho pheùp chuùng khoâng bò aûnh höôûng cuûa tính phi tuyeán
http://www.ebook.edu.vn thöôøng gaëp ôû ñöôøng truyeàn vi ba soá vaø veä tinh. Vì vaäy FSK vaø PSK hay ñöôïc söû duïng hôn ASK. Tuy nhieân ñeå coù theå taêng duïng löôïng ñöôøng truyeàn daán soá khi baêng thoâng cuûa keânh truyeàn coù haïn, ngöôøi ta söû duïng ñieàu cheá PSK vaø ASK keát hôïp, phöông phaùp ñieàu cheá naøy ñöôïc goïi laø ñieàu cheá bieân ñoä vuoâng goùc (QAM Quandrature Amplitude Modulation). Trong tröôøng hôïp ñieàu cheá M traïng thaùi toång quaùt , boä ñieàu cheá taïo ra moät taäp hôïp M=2m tuyø theo toå hôïp m bit cuûa luoàng soá lieäu vaøo. Ñieàu cheá 2 traïng thaùi laø tröôøng hôïp ñaëc bieät vôùi M=2. Trong thoâng tin soá, thuaät ngöõ taùch soùng vaø giaûi ñieàu cheá thöôøng ñöôïc söû duïng hoaùn ñoåi cho nhau, maëc duø thuaät ngöõ giaûi ñieàu cheá nhaán maïng vieäc taùch tín hieäu ñieàu cheá ra khoûi soùng mang coøn taùch soùng bao haøm caû quaù trình quyeát ñònh choïn kyù hieäu thu. Giaûi ñieàu cheá ôû maùy thu coù theå thöïc hieän theo 2 daïng: giaûi ñieàu cheá keát hôïp hoaëc khoâng keát hôïp. ÔÛ daïng giaûi ñieàu cheá keát hôïp, maùy thu phaûi bieát chính xaùc pha cuûa soùng mang, hay maùy thu phaûi khoaù ñöôïc pha cuûa tín hieäu phaùt. Taùch soùng keát hôïp ñöôïc thöïc hieän baèng caùch thöïc hieän töông quan cheùo tín hieäu thu ñöôïc vôùi soùng mang. ÔÛ phöông phaùp giaûi ñieàu cheá khoâng keát hôïp maùy thu khoâng caàn bieát pha cuûa soùng mang, vì vaäy ñoä phöùc taïp cuûa maùy thu ñöôïc giaûm bôùt nhöng khaû naêng choáng loãi laïi thaáp hôn so vôùi giaûi ñieàu cheá keát hôïp. Coù raát nhieàu phöông phaùp ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá khaùc nhau coù theå ñöôïc duïng trong heä thoáng thoâng tin. Moãi phöông phaùp cocs caùc öu nhöôïc ñieåm rieâng cuûa mình. Vieäc löïa choïn phuï thuoäc vaøo tyû leä loãi, coâng suaát phaùt vaø ñoä roäng keânh truyeàn. 2.2. ÑIEÀU CHEÁ PSK 2 TRAÏNG THAÙI (2-PSK, BPSK) 2.2.1. XAÙC SUAÁT LOÃI ÔÛ heä thoáng BPSK töông quan, caùc kyù hieäu 0 vaø 1 coù tín hieäu ñieàu cheá laø s1(t), s2(t). Neáu soùng mang ñieàu hoaø coù bieân ñoä Ac do ñoù naêng löôïng cuûa moät bit laø 12 Ac Tb , theo phöông phaùp ñieàu cheá BPSK 2 tín hieäu leäch pha nhau 1800 neân Eb = 2 ta coù theå bieåu dieãn: 2 Eb cos[2πf c t + θ (t ) + θ c ],θ (t ) = (i − 1)π , 0 ≤ t ≤ Tb , i = 1,2 (2.10) s i (t ) = Tb hay: 2 Eb cos[2πf c t + θ c ], 0 ≤ t ≤ Tb s1 (t ) = (2.11) Tb 2 Eb cos[2πf c t + θ c ], 0 ≤ t ≤ Tb s 2 (t ) = − (2.12) Tb Töø caùc phöông trình (2.11), (2.12) ta thaáy raèng chæ coù moät haøm cô sôû laø:
http://www.ebook.edu.vn 2 φ1 (t ) = cos(2πf c t + θ c ), 0 ≤ t ≤ Tb (2.13) Tb Khi ñoù ta coù theå bieåu dieãn s1(t), s2(t) theo φ1 (t ) nhö sau: s1 (t ) = Eb φ1 , 0 ≤ t ≤ Tb s 2 (t ) = − Eb φ1 , 0 ≤ t ≤ Tb Vuøng Z1 Vuøng Z2 −E E s1 s2 Hình 2.3: Khoâng gian tín hieäu BPSK Vaäy ñieàu cheá BPSK ñöôïc ñaëc tröng bôûi khoâng gian tín hieäu moät(N=1) chieàu vôùi 2 ñieåm baûn tin(M=2) nhö ôû hình 2.3 vaø toaï ñoä ñöôïc tính: Tb s11 = ∫ s1 (t )φ1 (t )dt = E b 0 Tb s 21 = ∫ s 2 (t )φ1 (t )dt = − E b 0 Ñeå quyeát ñònh tín hieäu thu ñöôïc laø 0 hay 1 ta chia khoâng gian tín hieäu thaønh 2 vuøng: • Vuøng Z1: caùc ñieåm gaàn baûn tin + Eb nhaát (öùng vôùi 0). • Vuøng Z2: caùc ñieåm gaàn baûn tin − Eb nhaát (öùng vôùi 1). Quy taéc quyeát ñònh laø döï ñoaùn tính hieäu laø s1(t) jau “0” ñöôïc phaùt neáu tín hieäu thu rôi vaøo vuøng Z1 vaø laø s2(t) hay “1” neáu rôi vaøo Z2. Tuy nhieân coù theå xaûy ra hai quyeát ñònh sai. Tín hieäu s2(t) ñöôïc phaùt, tuy nhieân do taùc duïng cuûa nhieãu, tín hieäu thu rôi vaøo vuøng Z1 vaø ngöôïc laïi.
http://www.ebook.edu.vn T/h vaøo T/h BPSK Ñôn cöïc/ löôõng cöïc Soùng mang φ1 (t ) T/h BPSK T/h ra Tb So saùnh ∫ dt 0 Soùng mang φ1 (t ) Hình 2.4: Sô ñoà khoái maùy phaùt vaø maùy thu BPSK Ñeå tính toaùn xaùc suaát gaây ra loãi neáu phaùt ñieåm 1, giaù trò quan saùt neáu phaùt ñieåm “1” laø: Tb ∫ y(t )φ (t )dt y1 = 1 0 vôùi y(t) laø tín hieäu thu ñöôïc. Ta coù theå ruùt ra haøm phaân boá xaùc suaát khi kyù hieäu 1 hay tín hieäu s2(t) ñöôïc phaùt: ( )⎤ ⎡1 1 f Y 1 ( y1 1) = 2 exp ⎢ − y1 E b ⎥ πN 0 N ⎣ ⎦ Xaùc suaát loãi maø khi phaùt kyù hieäu 1 maø maùy thu quyeát ñònh laø 0 baèng: ∫ exp⎢− N (y ) ∞ ∞ ⎡ 2⎤ 1 1 Pe (0 1) = ∫ f Y 1 ( y1 1)dy1 = + Eb ⎥dy1 1 πN 0 ⎣ ⎦ 0 0 Töø ñoù ta tính ñöôïc: ⎛ Eb ⎞ ⎛ 2 Eb ⎞ 1 Pe (0 1) = erfc⎜ ⎟ = Q⎜ ⎟ ⎜N⎟ ⎜N⎟ 2 ⎝ 0⎠ ⎝ 0⎠ Do tính ñoái xöùng neân Pe (0 1) = Pe (1 0 ) do ñoù xaùc suaát loãi trung bình ñoái vôùi ñieàu cheá BPSK laø: ⎛ 2 Eb ⎞ Pe = Q⎜ ⎟ (2.14) ⎜N ⎟ ⎝ ⎠ 0 Ta coù sô ñoà boä ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá BPSK töông quan nhö hình 2.4
http://www.ebook.edu.vn 2.3. ÑIEÀU CHEÁ PSK VI SAI (DPSK) Input Logic BPSK data {dk} DPSK Circuit Modulator signal {mk} {dk-1} cos(2πfc) Delay Tb DPSK output Bandpass Logic Intergrate Threshold signal filter Circuit and Dump device Delay Tb Hình 2.6 Sô ñoà khoái cuûa maùy phaùt vaø maùy thu DPSK Ñieàu cheá DPSK laø daïng ñieàu cheá maø phöông phaùp giaûi ñieàu cheá khoâng caàn phaûi laø daïng keát hôïp vôùi muïc ñích ñeå giaûm ñoä phöùc taïp cuûa maùy thu. Maùy thu khoâng keát hôïp reû hôn vaø deã cheá taïo hôn do ñoù ñöôïc söû duïng roäng raõi trong caùc heä thoáng thoâng tin voâ tuyeán. Trong heä thoáng DPSK, chuoãi tín hieäu nhò phaân ñaàu vaøo tröôùc heát ñöôïc maõ hoaù vi sai sau ñoù ñoù ñöôïc ñieàu cheá BPSK. Chuoãi tín hieäu maõ hoaù vi sai {dk} ñöôïc taïo ra töø chuoãi nhò phaân ñaàu vaøo {mk} baèng caùch coïng mk vaø dk-1. Muïc ñích laø ñeå kyù hieäu dk khoâng ñoåi so vôùi kyù hieäu tröôùc neáu kyù hieäu ñaàu vaøo mk laø 1, vaø dk seõ ñoåi neáu mk laø 0. Baûng 1 minh hoaï caùch taïo tín hieäu DPSK töø chuoãi mk theo coâng thöùc d k = mk ⊕ d k −1 {mk} 1 0 0 1 0 1 1 0 {dk} 1 1 0 1 1 0 0 0 {dk-1} 1 1 0 1 1 0 0 0 1 Baûng 2.1 Minh hoaï quaù trình maõ hoaù vi sai Hình 2.6(a) laø sô ñoà khoái cuûa maùy phaùt DPSK. Trong hình naøy coù phaàn töû treã vôùi thôøi gian laø 1 bit Tb vaø maïch logic ñeå taïo chuoãi maõ hoaù vi sai töø tín hieäu nhò phaân ñaàu vaøo. Tín hieäu ñaàu ra ñöôïc ñöa vaøo boä ñieàu cheá BPSK ñeå thu ñöôïc tín hieäu
http://www.ebook.edu.vn DPSK. ÔÛ maùy thu, chuoãi tín hieäu goác ñöôïc khoâi phuïc töø tín hieäu DPSK bôûi caùc maïch boå sung nhö ôû hình 2.6(b). 2.4. ÑIEÀU CHEÁ PHA VUOÂNG GOÙC (QPSK) 2.4.1. XAÙC SUAÁT LOÃI Cuõng nhö ôû BPSK ñieàu cheá pha kieåu naøy ñöôïc ñaëc tröng bôûi vieâc thoâng tin cuûa luoàng soá ñöôïc truyeàn ñi baèng pha cuûa soùng mang. Ta coù theå vieát coâng thöùc cho soùng mang ñöôïc ñieàu cheá 4-PSK nhö sau: ⎧ 2E s i (t ) = ⎨ T cos[2πf c + θ (t ) + θ ], ⎪ 0≤t ≤T ⎪ 0, t < 0; t < T ⎩ Trong ñoù: I = 1,2,3,4 töông öùng vôùi phaùt ñi caùc kyù hieäu hai bit: 00, 10, 11 vaø 10 E laø naêng löôïng tín hieäu phaùt treân moat kyù hieäu T = 2Tb laø thôøi gian cuûa moât kyù hieäu fc laø taàn soá soùng mang θ (t ) laø goùc pha ñöôïc ñieàu cheá θ laø goùc pha ban ñaàu Moãi giaù trò cuûa pha töông öùng vôùi hai bit duy nhaát cuûa tín hieäu ñöôïc goïi laø caëp bit, chaúng haïn ta coù theå laäp caùc giaù trò pha ñeå bieåu dieãn taäp caùc caëp bit ñöôïc maõ hoaù Grey nhö sau: 10, 00, 01 vaø 11. Goùc pha ban ñaàu θ laø moät haèng soá nhaän giaù trò baát kyø trong khoaûng 0 ñeán 2 π , vì goùc pha naøy khoâng aûnh höôûng ñeán quaù trình phaân tích neân ta seõ ñaët baèng khoâng. Söû duïng bieán ñoåi löôïng giaùc, ta coù theå vieát laïi phöông trình treân laïi daïng töông ñöôïng nhö sau: ⎧ π⎤ π⎤ ⎡ ⎡ 2E 2E ⎪− sin ⎢(2i − 1) ⎥ sin( 2πf c t ) + cos ⎢(2i − 1) ⎥ cos(2πf c t ) s (t ) = , 0≤t ≤T ⎨ T 4⎦ T 4⎦ ⎣ ⎣ i ⎪ 0, t < 0, t > T ⎩ Trong ñoù: i = 1,2,3,4 Döïa treân coâng thöùc treân ta coù theå ñöa ra caùc nhaän xeùt sau: • Chæ coù hai haøm cô sôû tröïc giao chuaån, φ1 (t ) vaø φ 2 (t ) trong bieåu thöùc si(t). Daïng töông öùng cuûa caùc, φ1 (t ) vaø φ 2 (t ) ñöôïc ñònh nghóa nhö sau: 1 sin [2πf c ], φ1 (t ) = 0≤t ≤T T 1 cos[2πf c ], φ 2 (t ) = 0≤t ≤T T • Toàn taïi boán ñieåm baûn tin bôùi caùc vectô töông öùng ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:
http://www.ebook.edu.vn π ⎤⎤ ⎡ ⎡ ⎢ E sin ⎢(2i − 1) 4 ⎥ ⎥ ⎣ ⎦⎥ si = ⎢ i = 1,2,3,4 π ⎤⎥ ⎡ ⎢ E cos (2i − 1) ⎢ 4 ⎥⎥ ⎢ ⎣ ⎦⎦ ⎣ Caùc phaàn töû cuûa caùc vectô tín hieäu: si1 vaø si2 coù caùc giaù trò ñöôc toång keát ôû baûng. Hai coät ñaàu cuûa baûng cho ta caùc caëp bit vaø pha töông öùng cuûa tín hieäu QPSK, E E trong ñoù bit 0 töông öùng vôùi ñieän aùp + , coøn bit 1 töông öùng vôùi ñieän aùp − . 2 2 Caëp bit Pha cuûa Toaï ñoä cuûa caùc ñieåm baûn vaøo 0 ≤ t ≤ T tín hieäu tin QPSK(radian) Si1 Si2 + E2 + E2 00 π /4 + E2 - E2 01 3 π /4 11 5 π /4 - E2 - E2 10 7 π /4 - E2 + E2 Baûng 2.2 Caùc vectô ôû khoâng gian tín hieäu cuûa QPSK Töø khaûo saùt ôû treân ta thaáy moät tín hieäu QPSK ñöôïc ñaëc tröng bôûi moät khoâng gian chieàu (N=2) vaø boán ñieåu baûn tin (M=4) nhö ôû hình veõ: Vuøng Z1 Vuøng Z2 01 00 11 10 Vuøng Z3 Vuøng Z4 Hình 2.8 : Khoâng gian tín hieäu ñieàu cheá QPSK Thí duï: Hình 2.9 cho thaáy moät luoàng soá ñöa leân ñieàu cheá QPSK. Chuoãi cô soá hai ñaàu vaøo 11000001 ñöôïc cho ôû hình 2.9a. Chuoãi naøy laïi ñöôïc chia thaønh hai chuoãi bao goàm caùc bit leû vaø caùc bit chaún. Hai chuoãi naøy ñöôïc bieåu thò ôû caùc doøng treân cuøng cuûa caùc hình 2.9b vaø 2.9c. Caùc daïng soùng theå hieän caùc thaønh phaàn ñoàng pha vaø leäch pha vuoâng goùc cuûa QPSK cuõng ñöôïc cho ôû caùc hình 2.9b vaø 2.9c. Coù theå nhaän xeùt rieâng hai daïng soùng naøy nhö caùc daïng tín hieäu 2-PSK. Coäng chuùng ta ñöôïc daïng soùng QPSK ôû hình 2.9d.
http://www.ebook.edu.vn 1 1 0 0 0 0 0 1 Ñaàu vaøo 1 0 0 0 Nhaùnh leû 1 0 0 1 Nhaùnh chaún QPSK Hình 2.9: Quaù trình hình thaønh soùng QPSK Ñeå hieåu ñöôïc nguyeân taéc quyeát ñònh khi taùch soùng chuoãi soá lieäu phaùt, ta phaân chia khoâng gian tín hieäu thaønh 4 phaàn nhö sau: • Taäp hôïp cuûa caùc ñieåm gaàn nhaát ñieåm baûn tin lieân quan vôùi vectô tín hieäu s1. • Taäp hôïp cuûa caùc ñieåm gaàn nhaát ñieåm baûn tin lieân quan vôùi vectô tín hieäu s2. • Taäp hôïp cuûa caùc ñieåm gaàn nhaát ñieåm baûn tin lieân quan vôùi vectô tín hieäu s3. • Taäp hôïp cuûa caùc ñieåm gaàn nhaát ñieåm baûn tin lieân quan vôùi vectô tín hieäu s4. Ñeå thöïc hieän vieäc phaân chia noùi treân ta keû hai ñöôøng vuoâng goùc chia ñeàu hình vuoâng noái caùc ñieåm baûn tin sau ñoù ñaùnh daáu caùc vuøng töông öùng. Ta ñöôïc vuøng quyeát ñònh laø caùc goùc phaàn tö coù ñænh truøng vôùi goác toaï ñoä. ÔÛ hình 2.10 caùc vuøng naøy ñöôïc ñaùnh soá laø Z1, Z2, Z3, vaø Z4. Ta coù theå bieåu dieãn tín hieäu thu ñöôïc nhö sau: y (t ) = si (t ) + x(t ) 0≤t ≤T Trong ñoù: i =1,2,3,4 x(t) laø haøm maãu cuûa quaù trình ngaãu nhieân nhieãu Gauss coù giaù trò trung bình 0 vaø maät ñoä phoå coâng suaát N0/2. Vectô quan traéc y cuûa moät maùy thu QPSK nhaát quaùn coù hai thaønh phaàn y1 vaø y2 ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:
http://www.ebook.edu.vn T y1 = ∫ y (t )φ1 (t )dt 0 π⎤ ⎡ = E sin ⎢(2i − 1) ⎥ + x1 4⎦ ⎣ T y2 = ∫ y (t )φ 2 (t )dt 0 π⎤ ⎡ = E cos ⎢(2i − 1) ⎥ + x2 4⎦ ⎣ Trong ñoù i=1,2,3,4 Vaäy y1 vaø y2 laø caùc giaù trò maãu cuûa caùc bieán ngaãy nhieân Gauss ñoäc laäp coù caùc π⎤ π⎤ ⎡ ⎡ giaù trò trung bình baèng E cos ⎢(2i − 1) ⎥ vaø E cos ⎢(2i − 1) ⎥ töông öùng vaø coù 4⎦ 4⎦ ⎣ ⎣ phöông sai baèng nhau vaø baèng N0/2. Baây giôø quy taéc quyeát ñònh chung chæ ñôn giaûn laø ñoaùn si(t) ñöôïc phaùt neáu ñieåm tín hieäu thu lieân quan ñeán vectô y quan traéc rôi vaøo vuøng Zi. Seõ xaûy ra moät quyeát ñònh sai khi chaúng haïn tín hieäu s1(t) ñöôïc phaùt nhöng taïp aâm x(t) lôùn ñeán möùc maø ñieåm tín hieäu thu rôi ra ngoaøi vuøng Z1. Ta nhaän thaáy raèng nhôø tính ñoái xöùng cuûa caùc vuøng quyeát ñònh, xaùc xuaát dieãn giaûi ñieåm tín hieäu thu ñuùng khoâng phuï thuoäc vaøo tín hieäu naøo ñöôïc phaùt. Giaû söû ta bieát raèng tín hieäu s1(t) ñöôïc phaùt. Maùy thu seõ ñöa ra moät quyeát ñònh ñuùng neáu ñieåm tín hieäu thu ñöôïc trình baøy bôûi vectô quan traéc y naèm trong vuøng Z1 cuûa bieåu ñoà khoâng gian tín hieäu ôû hình 2.8. Vaäy ñoái vôùi moät quyeát ñònh ñuùng khi tín hieäu s1(t) ñöôïc phaùt, caùc thaønh phaàn cuûa vectô quan traéc y: y1 vaø y2 phaûi cuøng döông (hình 2.10). y2 Vuøng quyeát ñònh ñuùng 0 y1 Vuøng quyeát ñònh sai Hình 2.10: Vuøng quyeát ñònh ñuùng vaø Ñieàu naøy coù nghóa raèng xaùc suaát cuûa moät quyeát ñònh ñuùng baèng xaùc suaát coù ñieàu kieän cuûa söï kieän lieân hôïp y1>1 vaø y2>0, khi s1(t) ñöôïc phaùt. Vì caùc bieán ngaãu nhieân y1 vaø y2 ñoäc laäp vôùi nhau, neân xaùc suaát quyeát ñònh ñuùng Pc cuõng baèng tích caùc xaùc suaát coù ñieàu kieän cuûa caùc söï kieän y1>0 vaø y2>0, khi s1(t) ñöôïc phaùt. Ngoaøi
http://www.ebook.edu.vn ra caû hai y1 vaø y2 ñeàu laø caùc bieán ngaãu nhieân coù giaù trò trung bình baèng E 2 vaø phöông sai baèng N0/2 neân ta coù theå vieát nhö sau: ⎡ ( y − E 2)2 ⎤ ⎡ ( y − E 2)2 ⎤ ∞ ∞ 1 1 Pc = ∫ ⎥ dy1 . ∫ exp ⎢− 1 exp ⎢− 2 ⎥ dy 2 πN 0 πN 0 N0 N0 ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ 0 0 Trong ñoù tích phaân thöù nhaát veá phaûi laø xaùc suaát coù ñieåu kieän cuûa söï kieân y1>0 vaø tích phaân thöù hai laø xaùc xuaát coù ñieàu kieän cuûa y2>0, khi s1(t) ñöôïc phaùt. Ñaët: y− E 2 z= N0 Khi thay caùc bieán y1 vaø y2 baèng x ta coù theå vieát laïi: 2 ⎡1 ⎤ ∞ ∫ Pc = ⎢ exp(− z 2 )dz ⎥ ⎢π ⎥ ⎣ ⎦ E 2 N0 Töø ñònh nghóa cuûa haøm buø loãi ta ñöôïc : ⎡1 ⎤ ⎛E ⎞ ∞ 1 ∫ exp(− z 2 )dz ⎥ = 1 − erfc⎜ ⎟ ⎢ ⎜ 2N ⎟ ⎢π 2 ⎥ ⎝ ⎠ ⎣ ⎦ 0 E 2 N0 Vaäy ta coù: 2 ⎡1 E ⎞⎤ ⎛ Pc = ⎢1 − erfc ⎜ ⎟ ⎜ 2 N ⎟⎥ 2 ⎢ 0 ⎠⎥ ⎝ ⎣ ⎦ ⎛ E⎞1 ⎛ E⎞ = 1 − erfc ⎜ ⎟ + erfc 2 ⎜ ⎟ ⎜ 2N ⎟ 4 ⎜ 2N ⎟ ⎝ 0⎠ ⎝ 0⎠ Vaây xaùc suaát trung bình ñoái vôùi loãi kyù hieäu cho tröôøng hôïp QPSK keát hôïp ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Pe = 1 − Pc ⎛ ⎞1 ⎛ ⎞ E E = erfc ⎜ ⎟ − erfc 2 ⎜ ⎟ ⎜ 2N ⎟4 ⎜ 2N ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ 0 0 ÔÛ vuøng (E/2N0) >> 1 ta coù theå boû qua thaønh phaàn thöù hai ôû veá phaûi cuûa bieåu thöùc treân. Vaäy ta coù coâng thöùc tính xaùc suaát trung bình cuûa loãi kyù hieäu ñoái vôùi QPSK keát hôïp: ⎛E ⎞ ⎛ ⎞ ⎟ = 2Q⎜ E ⎟ Pe = erfc⎜ ⎜ 2N ⎟ ⎜N⎟ ⎝ ⎠ ⎝ 0⎠ 0 ÔÛ heä thoáng QPSK ta thaáy raèng coù hai bit treân moät kyù hieäu. Ñieàu naøy coù nghóa raèng naêng löôïng ñöôïc phaùt treân moät kyù hieäu gaáp hai laàn naêng löôïng treân moät bit, nghóa laø: E = 2Eb Vaäy coù theå bieåu dieãn xaùcc suaát trung bình cuûa loãi kyù hieäu theo tyû soá Eb/N0: ⎛ Eb ⎞ ⎛ 2 Eb ⎞ Pe = erfc⎜ ⎟ = 2Q⎜ ⎟ ⎜N⎟ ⎜N ⎟ ⎝ 0⎠ ⎝ ⎠ 0
http://www.ebook.edu.vn 2.4.2. PHOÅ VAØ BAÊNG THOÂNG CUÛA TÍN HIEÄU QPSK 0 -10 -20 Normalized PSD -30 -40 -50 - 60 f c- 3R b f c- 2R b f c- R b fc f c- R b f c- 2R b f c- 3R b H ình 2.11: Maät ñoä phoå coân g suaát cuûa tín hieäu QPSK Maät ñoä phoå coâng suaát cuûa tín hieäu QPSK coù theå tìm theo caùc gioáng nhö ñoái vôùi tín hieäu BPSK vôùi chu kyø 1 bit Tb thay baèng chu kyø moät kyù hieäu Ts. Maät ñoä phoå coâng suaát cuûa tín hieäu QPSK ñöôïc tính theo coâng thöùc. ⎡⎛ sin π ( f − f )T ⎞ 2 ⎛ sin π ( f + f )T ⎞ 2 ⎤ E ⎢⎜⎜ π ( f − f )T ⎟ + ⎜ π ( f + f )T ⎟ ⎥ PQPSK (t ) = s c s c s ⎟⎜ ⎟ 2⎢⎝ ⎠⎥ ⎠⎝ ⎣ ⎦ c s c s ⎡⎛ sin π ( f − f )T ⎞ ⎛ sin π ( f + f )T ⎞ ⎤ 2 2 = Eb ⎢⎜ ⎜ π ( f − f )T ⎟ + ⎜ π ( f + f )T ⎟ ⎥ c s c s ⎟⎜ ⎟ ⎢⎝ ⎠⎥ ⎠⎝ ⎣ ⎦ c s c s Baêng thoâng cuûa tín hieäu QPSK BW=Rb/2 giaûm ½ so vôùi baêng thoâng tín hieäu BPSK. 2.4.3. MAÙY THU PHAÙT QPSK Baây giôø ta ñi xeùt quaù trình ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá QPSK. Hình 2.12 cho thaáy sô ñoà khoái cuûa moät boä ñieàu cheá QPSK ñieån hình. Luoàng cô soá hai ñaàu vaøo b(t) qua boä phaân luoàng chia thaønh hai luoàng ñoäc laäp chöùa caùc bit chaún vaø caùc bit leû (hai luoàng I vaø Q). Boä chuyeån ñoåi möùc chuyeån ñoåi caùc kyù hieäu 0 vaø 1 thaønh löôõng cöïc töông öùng vôùi + E vaø - E . Ta thaáy raèng ôû moïi khoaûng thôøi gian, 2 luoàng tín hieäu naøy ñöôïc nhaân vôùi hai tín hieäu soùng mang tröïc giao töông öùng laø φ1 (t ) vaø φ 2 (t ) . Keát quaû nhaän ñöôïc caëp soùng 2-PSK. Sau ñoù 2 soùng naøy ñöôïc coïng vôùi nhau taïo ra tín hieäu QPSK. Do tính tröïc giao cuûa 2 soùng mang neân coù theå taùch 2 luoâng tín hieäu naøy ñöôïc. Löu yù raèng ñoä roäng bit T cuûa tín hieäu QPSK gaáp hai laàn ñoä roäng cuûa doøng tín hieäu.
http://www.ebook.edu.vn Rb/2 LPF QPSK Input Output Serial to Data Local Σ Parralel Oscilltor Rb Converter 900 LPF Rb/2 Hình 2.12 Maùy phaùt QPSK LPF Decision circuit Received Recovered Carrier Signal Symbol Signal Recovery BPF MUX Timing Recovery 900 Decision LPF circuit Hình 2.13 Maùy thu QPSK 2.5. ÑIEÀU CHEÁ OQPSK (OFFSET QPSK) Chuyeån möùc Tín hieäu Luoàng vaøo QPSK 1 Phaân luoàng sin[2πf c ] φ1 (t ) = T Treã Tb Chuyeån möùc 1 cos[2πf c ] φ 2 (t ) = T Hình 2.14: Sô ñoà boä ñieàu cheá OQPSK Bieân ñoä cuûa tín hieäu ñieàu cheá QPSK laø haèng soá, tuy nhieân khi ñi qua boä loïc taïo daïng, tín hieäu QPSK khoâng coøn giöõ ñöôïc tính chaát naøy. Trong caùc tröôøng hôïp dòch pha π radian bieân ñoä cuûa tín hieäu QPSK chuyeån ñoåi qua ñieåm khoâng trong moät
http://www.ebook.edu.vn khoaûng thôøi gian nhaát ñònh. Neáu caùc boä loïc khoâng tuyeán khi tín hieäu qua ñieåm khoâng (zero crossing) thì seõ gaây ra hieän töôïng troøn ôû mieàn doác cuûa phoå vaø laøm roäng phoå do ñoä trung thöïc cuûa tín hieäu bò aûnh höôûng do caùc möùc ñieän aùp nhoû seõ bò aûnh höôûng nhieàu trong quaù trình truyeàn daãn. Ñeå traùnh hieän töôïng naøy vieäc duïng caùc boä loïc tuyeán tính cho tín hieäu QPSK laø khoâng hieäu quaû. Moät daïng khaùc cuûa ñieàu cheá QPSK goïi laø ñieàu cheá OQPSK. Daïng naøy ít bò aûnh höôûng cuûa caùc boä loïc khoâng tuyeán tính. Sô ñoà khoái cuûa boä ñieàu cheá OQPSK nhö hình 2.14. Ta thaáy phöông phaùp ñieàu cheá OQPSK chæ khaùc phöông phaùp QPSK ôû nhaùnh Q ñöôïc laøm treã ñi thôøi gian Tb laø ñoä roäng cuûa moät bit. Do hai doøng tín hieäu I, Q ñeàu coù ñoä roäng bit laø 2Tb neân khi laøm treã ôû nhaùnh Q ñi moät thôøi gian Tb thì 2 bit ñöa vaøo boä ñieàu cheá seõ khoâng coù tröôøng hôïp chuyeån töø 00 sang 11 vaø ngöôïc laïi. Doøng tín hieäu ñieàu cheá OQPSK nhôø vaây cuõng khoâng chuyeån qua ñieåm khoâng (xem bieåu ñoà khoâng gian tín hieäu cuûa ñieàu cheá QPSK). Nhôø vaäy tín hieäu OQPSK coá ñònh bieân ñoä hôn tín hieäu QPSK vaø ít bò aûnh höôûng saùi daïng AM sang AM hoaëc AM sang PM sinh ra bôûi maïch khueách ñaïi coâng suaát. Xaùc suaát loãi cuûa phöông phaùp ñieàu cheá OQPSK cuõng ñöôïc tính nhö ôû phöông phaùp QPSK, laø: ⎛ Eb ⎞ ⎛ 2 Eb ⎞ Pe = erfc⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ N ⎟ = 2Q⎜ N ⎟ ⎝ 0⎠ ⎝ ⎠ 0

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2430 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.