kỹ thuật điều chế tín hiệu trong các hệ thống truyền tin số hiện đại

Đồ án học kỳ =================================================================== TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHƯƠNG ĐÔNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN -o0o CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc o0o ĐỒ ÁN HỌC KỲ Tên đề tài: KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU TRONG CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN TIN SỐ HIỆN ĐẠI Họ tên Lớp Khóa Ngành : : : : PHẠM TRẦN HOÀN 504102 2004 – 2009 Điện tử - Viễn thông Ngày tháng năm 2008 =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN Điểm : (Bằng chữ : ) Ngày tháng năm 2008 Giáo viên hướng dẫn PGS TS THÁI HỒNG NHỊ =================================================================== PHẠM TRẦN HỒN Đồ án học kỳ =================================================================== LỜI NĨI ĐẦU Cùng với phát triển đất nước, năm gân đây, ngành công nghiệp phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp viễn thông không ngoại lệ Ngày có nhiều dịch vụ truyền thơng chất lượng truyền thông yêu cầu cao dẫn đến cần thiết phải thay đổi nâng cấp đường truyền Đứng trước xu hướng vậy, việc tìm hiểu vấn đề truyền tin hệ thống viễn thông đại trở nên quan trọng sinh viên Nhận thức điều đó, đồ án tốt nghiệp “Kỹ thuật điều chế tín hiệu hệ thống truyền tin số đại” giới thiệu tổng quan hệ thống truyền tin số, tìm hiểu vấn đề kỹ thuật điều chế tín hiệu Bố cục đồ án bao gồm chương:  Chương : Tổng quan hệ thống truyền tin số  Chương : Các đặc điểm truyền dẫn số điều chế xung mã  Chương : Điều chế tín hiệu số Điều chế tín hiệu số kỹ thuật ngày khơng cịn mẻ, song việc tìm hiểu vấn đề điều chế cần thiết, địi hỏi phải có kiến thức sâu rộng, lâu dài Do đồ án không tránh khỏi sai sót Rất mong nhận phê bình, góp ý thầy giáo bạn Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PSG.TS Thái Hồng Nhị, người tận tình hướng dẫn em suốt trình làm đồ án Xin cảm ơn chân thành thầy cô giáo khoa CNTT giúp đỡ em thời gian qua =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== MỤC LỤC Lời nói đầu Chương Tổng quan hệ thống truyền tin số 1.1 Khái quát hệ thống truyền tin điện tử 1.2 Nguồn tin tín hiệu nguồn 1.3 Điều chế giải điều chế hệ thống truyền tin 1.4 Phân tích tín hiệu Chương Các đặc điểm truyền tín số điều chế mã xung 2.1 Đặc điểm truyền tin số 2.2 Các dạng điều chế xung 2.3 Điều chế mã xung -Tổng quan -Lấy mẫu PCM -Tốc độ lấy mẫu,lượng tử hoá mã hoá -Dải động -Hiệu suất mã hoá Chương Điều chế tín hiệu số 3.1 Tổng quan số hệ thống truyền tin số 3.2 Khoá dịch biên ASK 3.3 Khoá dịch tầnFSK 3.4 Khoá dịch pha PSK 3.5 Điều chế biên độ cầu phương QAM 3.6 Khoá dịch pha vi phân DPSK 3.7 Hồi phục sóng mang 3.8 Xác suất bit tỷ lệ lỗi bit =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN TIN SỐ 1.1.Khái quát hệ thống truyền tin điện tử: Hệ thống truyền tin điện tử hệ thống sử dụng mạch điện thiết bị điện tử để thực công việc truyền tin từ nơi đến nơi khác,gọi tắt hệ thống truyền tin.Thông tin nguồn nguyên thuỷ truyền hệ thống truyền tin dạng tương tự,ví dụ : tiếng nói người , âm nhạc dạng số,rời rạc chữ chữ số mã hoá dạng nhị phân Thông tin truyền xử lý hệ thống truyền tin điện tử biểu thị dạng tín hiệu Tín hiệu đại lượng vật lý mang thông tin thường biểu thị hai dạng : tín hiệu tương tự tín hiệu số Hệ thống truyền tin truyền tín hiệu tương tự gọi hệ thống truyền tin tương tự Hệ thống truyền tin truyền tín hiệu số hệ thống truyền tin số Trong hệ thống truyền tin có tham gia máy tính, tin tức thơng tin biểu thị dạng liệu Hệ thống mạng truyền tin gọi hệ thống mạng truyền liệu Một hệ thống truyền tin biểu thị theo sơ đồ khối sau: Nguồn tin Xử lý tín hiệu phát Mạch sóng mang Mơi trường kênh truyền dẫn Mạch sóng mang Xử lý tín hiệu thu Đầu cuối nhận tin =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== Các ký hiệu sơ đồ: m(t) Dữ liệu nguồn tin đưa vào thiết bị phát s(t) Dữ liệu đầu máy phát sau xử lí, mã hố, điều chế khuếch đưa vào đường truyền n(t) Tạp nhiễu tác động vào thiết bị thu Do có tạp nhiễu nên r(t) = s(t) + n(t) ≠ s(t) % % m(t ) Tín hiệu đầu thiết bị thu (nhận tin) ; m(t ) ≠ m(t ) Hình 1.1 Mô tả sơ đồ khối tổng quát hệ thống truyền tin Bất kỳ hệ thống truyền tin bao gồm ba khối chức chủ yếu : phát, môi trường truyền dẫn thu Khối phát tập hợp gồm nhiều thiết bị mạch điện tử để chuyển đổi thông tin nguồn ngun thuỷ thành tín hiệu thích ứng với mơi trường truyền dẫn Khối phát có hai chức chủ yếu xử lý tin hiệu phát tạo sóng mang phát Xử lý tín hiệu phát tức xử lý tín hiệu nguồn cho thích ứng với yêu cầu truyền tin Các phương pháp xử lý là: nén, lọc, mã hoá, số hoá, điều chế, truyền tin cụ thể Mạch sóng mang phát có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu sau xử lý tín hiệu phát cho thích ứng với kênh truyền dẫn khoảng cách cần truyền dẫn Kênh truyền dẫn (môi trường truyền dẫn) thường nhóm vào hai nhóm: nhóm kênh cứng nhóm kênh mềm Kênh cứng ví dụ đường dây điện thoại, cáp song hành, cáp đồng trục,…Kênh mềm ví dụ khơng khí, chân khơng, nước…Nói chung, kênh truyền gây suy giảm tín hiệu bị tác động tạp nhiễu làm tổn hao sai lạc tín hiệu truyền kênh Tạp nhiễu =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== nhiễu từ nguồn nhiễu ngồi (nhiễu khí quyển, nhiễu cơng nghiệp, ) tạp âm bên thân hệ thống truyền tin (tạp âm nội hệ thống) gây nên Ngồi tác động tạp nhiễu, kênh truyền cịn chịu tác động tượng trễ, tín hiệu vọng,… Mạch sóng mang xử lý tín hiệu thu q trình ngược lại xử lý tín hiệu phát mạch sóng mang phát để tái tạo lại nguồn tín hiệu nguyên thuỷ truyền Do tác động nhiễu n(t) trình truyền nên thu cần có lọc loại trừ nhiễu 1.2 Nguồn tin tín hiệu nguồn: Nguồn tin hệ thống truyền tin nơi tạo chứa tin cần truyền Nguồn tin số tương tự Một nguồn tin số tạo tập hữu hạn đoạn tin có.VD: máy chữ Một nguồn tin tương tự tạo đoạn tin đựoc xác định dãy liên tục.VD: microphon Một hệ thống truyền tin số hệ thống truyền tin tức từ nguồn số nguồn tương tự rời rạc hoá, số hoá tới thu Một hệ thống truyền tin tương tự hệ thống truyền tin tức từ nguồn tương tự tới thu Trong hệ thống truyền tin điện tử, tín hiệu đại lượng vật lý mang thông tin thường biểu thị hai dạng: tín hiệu tương tự tín hiệu số Thực chất, tín hiệu số dạng sóng số định nghĩa hàm thời gian có tập rời rạc giá trị tín hiệu tương tự dạng sóng tương tự hàm thời gian có liên tục giá trị Giá trị tin tức hệ thống truyền tin điện tử thường biểu thị dạng điện áp u(t), dòng điện i(t), liên tục gián đoạn =================================================================== PHẠM TRẦN HỒN Đồ án học kỳ =================================================================== Hình 1.2 Mơ tả dạng tín hiệu tương tự số Khi đường truyền tin thiết lập để truyền tin từ nguồn tin đến nơi nhận, dãy phần tử sở nguồn tin truyền với phân bố xác suất đó, dãy gọi đoạn tin S max Nguồn tin nguồn tin nguyên thuỷ sơ xử lí Các nguồn tin nguyên thuỷ phần lớn hàm liên tục theo thời gian f(t) hàm biến đổi theo thời gian thông số khác Phần lớn tin nguyên thuỷ mang tính liên tục theo thời gian mức, nghĩa biểu diễn thơng tin dạng hàm số s(t) tồn khoảng thời gian (t1 , t2 ) với giá trị phạm vi (Smin,Smax) hình 1.3 =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== s(t) Các nguồn tin nguyên thuỷ đưa trực tiếp vào kênh để truyền S quamax phép biến đổi xử lý trước đưa vào kênh truyền tin số phải số hoá mã hoá Phép biến đổi tín hiệu nguồn tương thích với kênh truyền gọi phép điều chế Smin t 1.3.Điều chế giải điều chế hệ thống truyền tin: t2 t1 Hình 1.3 Hàm s(t) nguồn tin nguyên thuỷ liên tục Trong thực tế, tín hiệu thông tin nguyên thuỷ truyền xa đường truyền dẫn cáp kim loại, sợi cáp quang tầng khơng gian khí quyển, cần phải điều chế tín hiệu thơng tin ngun thuỷ với tín hiệu tương tự có tần số cao gọi sóng mang Tín hiệu sóng mang có nhiệm vụ mang thông tin hệ thống truyền tin Tín hiệu thơng tin điều chế với sóng mang theo biên độ, theo tân số theo góc pha Việc điều chế hiểu đơn giản q trình biến đổi nhiều đặc tính sóng mang theo biến đổi tín hiệu thơng tin Trong hệ thống truyền tin có hai dạng điều chế bản, điều chế tương tự điều chế số Một hệ thống truyền tin lượng truyền thu dạng sóng tương tự (tín hiệu biến đổi liên tục theo thời gian) gọi hệ thống truyền tin tương tự Thuật ngữ truyền tin số (digital communication) thực tế kỹ thuật bao gồm truyền dẫn số radio số Truyền dẫn số (digital transmission) hệ thống truyền dẫn xung số truyền hai nhiều điểm hệ thống truyền tin Với =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== truyền dẫn số khơng cần có sóng mang thơng tin nguồn dạng số tương tự Nếu thơng tin dạng tương tự cần phải chuyển đổi thành dạng số trước truyền chuyển đổi trở lại dạng tương tự phía đầu thu Các hệ thống truyền tin số có đường truyền vật lý phát thu dây kim loại sợi cáp quang Radio số việc truyền sóng mang tương tự điều chế số hai nhiều điểm hệ thống truyền tin Ở radio số, tín hiệu điều chế tín hiệu điều chế xung số Các xung số từ hệ thống truyền dẫn số, từ nguồn số VD: từ máy tính từ tín hiệu mã hố nhị phân Ở hệ thống radio số mơi trường truyền dẫn phương tiện vật lý không gian tự (tầng khí quyển) Các hệ thống truyền tin tương tự phát triển trước ngày thay hệ thống truyền tin số điểm lợi Biểu thức (1.1) biểu thức tổng qt sóng điện áp hình sin biến đổi theo thời gian tín hiệu sóng mang cao tần : u (t ) = U sin(2Πft + θ ) (1.1) Trong : u(t) U biên độ (V); f θ sóng điện áp hình sin biến đổi theo thời gian; tần số (Hz); góc lệch pha (rad) Các kỹ thuật điều chế mơ tả sau: =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== kt độ nhạy di tần (Hz/V) Với FSK nhị phân biên độ tín hiệu đầu vào có hai giá trị, ứng với logic ứng với logic Vì vậy, độ di tần cực đại số Do điện áp đỉnh logic logic giống biên độ di tần logic logic giống Ở số dạng điều chế khác , giá trị tốc độ bit baud khác Cần lưu ý rằng, có số tài liệu có cách gọi ngược lại, trước điều chế gọi baud sau điều chế gọi tốc độ bit 3.3.4 Độ rộng dải tần FSK Đầu điều chế FSK có quan hệ với đầu vào nhị phân mô tả hình 3.5 logic tương ứng với tần số trống f s, logic tương ứng với tần số vết fm fc tần số mang Độ di tần cực đại biểu thị bởi: ∆f = Trong đó: fm − f s (3.4) ∆f độ di tần cực đại (Hz); fm tần số vết (Hz); fs tần số trống (Hz) Từ hình 3.5 thấy FSK có hai sóng hình sin tần số f m fs Các sóng hình sin dạng xung có phổ tần theo hàm sinx/x Vì vậy, mơ tả phổ tần đầu tín hiệu FSK hình 3.6 Giả thiết rằng, đỉnh phổ tần công suất chứa phần lớn lượng, lúc độ rộng dải tần tối thiểu cần thiết tín hiệu FSK qua biểu thị theo biểu thức gần đúng: =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== B = | (fs + fb) – (fm – fb)| = (|fs – fm|) + 2fb (3.5) Và fs – fm có giá trị 2∆f, độ rộng dải tần theo biểu thức gần đúng: B = 2∆f + 2fb = 2(∆f + fb) Trong đó: (3.6) B độ rộng dải tần tối thiểu (Hz); fm tần số vết; fs tần sô trống; ∆f độ di tần đỉnh tối thiểu (Hz) Hình 3.5 Hình 3.6 Ví dụ 3.1 Một tín hiệu FSK có tần số vết 49 kHz, tần số trống 51 kHz tốc độ bit đầu vào kbps Hãy xác định: a) Độ di tần cực đại =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== b) Độ rộng dải tần tối thiểu c) Baud đầu Bài giải a) Độ di tần cực đại tính theo biểu thức (3.4) ∆f = fm − f s 49kHz − 51kHz = = 1kHz 2 b) Độ rộng dải tần tối thiểu, tính theo biểu thức (3.6) B = 2(∆f + fb) = 2(1000 + 2000) =6 kHz c) Với FSK, baud có giá trị tốc độ bit 2000 bps Ở nhận xét rằng, biểu thức gần (3.6) để tính độ rộng dải tần giống quy tắc Carson để xác định dải tần sóng FM có số trung bình Chỉ số có khác hai biểu thức FSK tốc độ bit fb thay cho tần số điều chế fm tín hiệu FM Các hàm Bessel sử dụng để xác định giá trị gần độ rộng dải tần tối thiểu tín hiệu FSK Như mơ tả hình 3.5, tốc độ chuyển đổi nhanh tín hiệu nhị phân NRZ (khơng trở không) xuất chuyển tiếp ( có nghĩa sóng chữ nhật), tạo chu kỳ Do tân số cao sóng xung chữ nhật có giá trị tốc độ lặp lại sóng chữ nhật tín hiệu nhị phân có giá trị nửa tốc độ bit Có nghĩa là: fa = Trong đó: fb (3.7) fa tần số lớn tín hiệu điều chế nhị phân (Hz); fb/2 tốc độ bit (bps) Biểu thức số điều chế FM có giá trị FSK, là: =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== h= Trong đó: ∆f fa (3.8a) h số điều chế FM, gọi hệ số h FSK; Fa tần số tín hiệu điều chế nhị phân (Hz); ∆f độ di tần cực đại (Hz) Chỉ số điều chế (tỷ số di tần) trường hợp xấu tạo độ rông băng tần lớn nhất, số điều chế xấu độ rộng băng tần lớn xuất hiên giá trị cực đại độ di tần tần số tín hiệu điều chế Độ di tần cực đại FSK khơng đổi có quan hệ với số điều chế, tần số bản, tốc độ bit đầu vào theo biểu thức: ` fm − fs h= fb h= đó: fm − fs fb (3.8b) (3.9) h hệ số; fs tần số trống; fm tần số vết; fb tốc độ bit (bps) Ví dụ 3.2 Sử dụng hàm Bessel, xác định độ rộng dải tần tối thiểu tín hiệu FSK ; với tần số vết 49 kHz, tần số trống 51 kHz tốc độ bit kbps Bài giải Chỉ số điều chế tính theo (3.9) là: h= 49kHz − 51kHz 2kHz = =1 2kpbs 2kbps Từ bảng hàm Bessel có ba dải biên đáng ý số điều chế Vì độ rộng dải tần là: =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== B = 2(3.1000) = 6000 Hz Độ rộng dải tần xác định phù hợp với độ rộng dải tần tính ví dụ 3.1 3.3.5 Bộ thu FSK Hình 3.7 mơ tả thu tín hiệu FSK đơn giản hố Tín hiệu FSK đầu vào đồng thời đưa đến lọc dải thông BPF (bandpass filter) sau qua tách công suất Bộ lọc dải thông cho qua tần số vết tần số trống sau đưa đến tách sóng đường bao Các tách sóng đường bao đưa công suất cho dải thông để đưa vào so sánh tạo tín hiệu liệu đầu Bộ tách tín hiệu FSK loại tách khơng liên kết Hình 3.8 Hình 3.8 mơ tả sơ đồ khối thu FSK liên kết Tín hiệu FSK vào nhân (trộn) với tín hiệu sóng mang hồi phục có tần số pha với tần số sóng mang phía phát Tuy nhiên hai tần số phát (tần số vết tần số trống) không liên tục Việc tạo lại tham chiếu chỗ liên kết cho hai tần số thực tế khó khăn, tách FSK liên kết sử dụng =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== Hình 3.9 Mạch điện thơng dụng dùng để giải điều chế tín hiệu nhị phân điều chế FSK vịng khóa pha PLL (phase locked loop), mơ tả hình 3.13 (mục 3.3.6) Nguyên lý hoạt động giải điều chế FSK dùng vịng khóa pha PLL (PLL – FSK), tương tự nguyên lý hoạt động giải điều chế PLL – FM điều tần Đầu vào vòng khố pha có lệch hai tần số vết tần số trống , điện áp chênh lệch chiều dc đầu so pha tương ứng với độ lệch tần số tương ứng với logic tương ứng với logic Như vậy, đầu giải điều chế có hai mức (nhị phân) đặc trưng cho tín hiệu FSK đầu vào Tần số hoạt động PLL tần số điều chế Sự chênh lệch điện áp so pha tương ứng với biên đổi tần số đầu vào dao động xung quanh giá trị OV Điều chế FSK nhị phân có hiệu sai số so với điều chế FSK QAM chúng sử dụng hệ thống vơ tuyến số có hiệu cao Nó sử dụng cách hạn chế modem liệu có hiệu thấp, giá thành thấp, không đồng truyền liệu đường tín hiệu tương tự, tín hiệu thoại =================================================================== PHẠM TRẦN HỒN Đồ án học kỳ =================================================================== Modem FSK Hình 3.9 mơ tả ví dụ modem dung điều chế FSK sử dụng đường truyền liệu tốc độ thấp thông qua đường dây điện thoại 3.3.6 Điều chế FSK có pha liên tục Điều chế FSK có pha liên tục (CP – FSK) FSk nhị phân mà tần số vết tần số trống đồng với tốc độ bit đầu vào Sự đồng ngụ ý rằng, chúng có quan hệ thời gian với không thiết phải xác Hình 3.10 Ở điều chế CP – FSK tần số vết tần số trống chọn cho cách biệt tần số so với tần số bội số lẻ nửa tốc độ bit, tức (fm fs = n(fb/2), n số nguyên lẻ.Như đảm bảo tín hiệu tương tự đầu có pha liên tục, khơng bị gián đoạn chuyển tiếp từ tần số vết (logic 1) sang tần số trống (logic 0) ngược lại Hình 3.10 mơ tả dạng sóng FSK có pha khơng liên tục Ở đầu vào có chuyển tiếp từ logic sang logic 0, ngược lại, tín hiệu đầu có biến đổi gián đoạn pha Khi xuất gián đoạn pha giải điều chế làm việc trạng thái không ổn định, dẫn đến sai số thu =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== Hình 3.11 mơ tả dạng sóng điều chế FSK có pha liên tục Ở đây, đầu vào có chuyển tiếp từ logic sang logic ngược lại, tín hiệu đầu khơng có gián đoạn pha góc tín hiệu biến đổi liên tục Tín hiệu loại điều chế CP – FSK có hiệu sai số bit tốt so với điều chế FSK thông thường, tỷ số tín hiệu/tạp âm tốt Nhược điểm điều chế CP – FSK kết cấu mạch điện phức tạp Ở đây, hiệu số tần số vết tần số trống nửa tốc độ bit đầu vào, tức f s – fm = 0,5 fb số điều chế h = 0,5 Đây trường hợp hiệu số cực tiểu tần số vết tần số trống loại CP – FSK gọi khoá dịch cực tiểu (MSK – minimum shift keying) Hình 3.11 3.4 Khố dịch pha, PSK Khố dich pha (PSK – phase shift keying) dạng điều chế góc, biên độ khơng đổi Khố dich pha tương tự điều chế pha thơng thường có khác PSK tín hiệu cào tín hiệu nhị phân pha đầu có số lượng giới hạn 3.4.1 Khoá dịch pha nhị phân, BPSK =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== Ở khóa dịch pha nhị phân (BPSK – binary phase shift keying) hai pha đầu với tần số sóng mang đơn (nhị phân có nghĩa 2) Trong hai pha pha tương ứng với logic pha tương ứng với logic Nếu trạng thái tín hiệu nhị phân đầu vào thay đổỉ hai góc pha đầu biến đổi lệch pha 180 Cũng mà tín hiệu BPSK cịn có tên gọi khác khoá dảo pha (PRK – phase reversal keying) điều chế nhị pha Bộ phát BPSK Hình 3.12 mơ tả sơ đồ khối đơn giản phát BPSK Ở đây, điều chế cân làm việc chuyển mạch đảo pha Phụ thuộc vào logic tín hiệu nhị phân đầu vào mà sóng mang đưa đến đầu có lệch pha 1800 so với sóng mang tham chiếu tạo sóng Hình 3.12 Hình 3.13a mơ tả sơ đồ khối điều chế vòng cân Bộ điều chế cân có hai đầu vào Sóng mang đồng pha với tạo sóng tham chiếu liệu số nhị phân Để cho điều chế cân làm việc cách xác điện áp nhị phân đầu vào cần phải lớn điện áp đỉnh sóng mang Điều để đảm bảo cho điện áp đầu vào điều khiển đóng - mở trạng thái làm việc diơt D1-D4 Nếu tín hiệu nhị phân đầu vào logic (điện áp dương) =================================================================== PHẠM TRẦN HỒN Đồ án học kỳ =================================================================== diôt D1 D2 phân cực thuận mở, cịn diơt D D4 phân cực ngược đóng (hình 3.13b) Với phân cực điện áp đầu biến áp T2 đồng pha với điện áp đầu vào biến áp T1 Nếu tín hiệu nhị phân đầu vào logic (điện áp âm), lúc diơt D1 D2 phân cực ngược đóng, cịn diơt D D4 phân cực thuận mở (hình 3.13c) Kết điện áp đầu biến áp T lệch pha 1800 so với điẹn áp đầu vào T1 Hình 3.14 mơ tả bảng chân lý, đồ thị pha đồ thị không gian trang thái điều chế BPSK Hình 3.14 Độ rộng dải tần tín hiệu BPSK Bộ điều chế cân điều chế tích tín hiệu đầu tích hai tín hiệu đầu vào Ở điều chế BPSK tín hiệu sóng mang đầu vào nhân với tín hiệu nhị phân Nếu +1 V đặc trưng cho logic – đặc trưng cho logic sóng mang đầu vào (sinωct) nhân với có nghĩa giá trị sinωct nhân với +1 – Giá trị thứ đặc trưng cho tín hiệu đồng pha với sóng tạo sóng tham chiếu giá trị thứ hai lệch pha 180 với sóng tạo sóng tham chiếu =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== Tại thời điểm mà đầu vào có chuyển đổi giá trị logic tín hiệu đầu có chuyển đổi pha 180 Như với tín hiệu BPSK, tốc độ baud (ở đầu ra) tốc độ chuyển đổi bit (bps) đầu vào, độ rộng băng tần lớn đầu xuất liệu nhị phân đầu vào dãy biến đổi 1/0 Tần số (fs) dãy biến đổi 1/0 nửa tốc độ bit (f b/2) Về toán học, đầu BPSK tỷ lệ với giá trị: đầu BPSK = [sin(2πfat)] x [sin(2πfct)] đó: (3.10) fa tần số cực đại tín hiệu nhị phân đầu vào (Hz); fc tần số sóng mang tham chiếu (Hz) Hình 3.15 Vế phải (3.10) viết: 1 cos  2π ( f c − f a ) t  − cos  2π ( f c + f a ) t      Như vậy, độ rộng dải tần Nyquist tối thiểu lấy hai bên tín hiệu là: fc + fa – (fc – fa) = 2fa fa = fb/2 fb tốc độ bit đầu vào cho nên: B= fb = fb (3.11) Trong B độ rộng băng tần Nyquist hai bên =================================================================== PHẠM TRẦN HỒN Đồ án học kỳ =================================================================== Hình 3.15 mơ tả quan hệ pha theo thời gian dạng sóng BPSK Phổ tần đầu điều chế BPSK dạng hai đơn biên có sóng mang bị triệt tần số biên cao biên thấp sóng mang giá trị nửa tốc độ bit Như vậy, độ rộng băng tần tối thiểu (f N) cần đảm bảo tín hiệu BPSK xấu qua tốc độ bit đầu vào Ví dụ 3.4 Một điều chế BPSK có tần số sóng mang 70 MHz tốc độ bit đầu vào 10 Mbps Hãy xác định tần số cực đại cực tiểu biên biên dưới, phổ tần đầu ra, độ rộng dải tần giá trị baud Bài giải Sử dụng biểu thức (3.10) ta có: Tín hiệu đầu = (sinωat)(sinωct) = [sin2π(5MHz)t] [sin2π(70MHz)t] 2 = cos 2π ( 70 MHz − 5MHz ) t − cos 2π ( 70 MHz + 5MHz ) t Tần số biên Tần số biên Tần số cực tiểu biên (LSF– lower side frequency) LSK = 70MHz – 5MHz = 65MHz Tần số cực đại biên (USF – upper side frequency) USF = 70MHz + 5MHz = 75MHz Phổ tần đầu điều kiện tín hiệu nhị phân đầu vào xấu biểu thị sau: =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== B = 10 MHz 65MHz 70MHz 75MHz Sóng mang bị triệt Độ rộng băng tần Nyquist tối thiểu (fN) fN = 75MHz – 65MHz = 10MHz giá trị baud là: baud = fb 10 Mbaud Mã hoá M mức =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN Đồ án học kỳ =================================================================== =================================================================== PHẠM TRẦN HOÀN ... hệ thống truyền tin tương tự Hệ thống truyền tin truyền tín hiệu số hệ thống truyền tin số Trong hệ thống truyền tin có tham gia máy tính, tin tức thơng tin biểu thị dạng liệu Hệ thống mạng truyền. .. viên Nhận thức điều đó, đồ án tốt nghiệp ? ?Kỹ thuật điều chế tín hiệu hệ thống truyền tin số đại? ?? giới thiệu tổng quan hệ thống truyền tin số, tìm hiểu vấn đề kỹ thuật điều chế tín hiệu Bố cục đồ... hệ thống truyền tin số  Chương : Các đặc điểm truyền dẫn số điều chế xung mã  Chương : Điều chế tín hiệu số Điều chế tín hiệu số kỹ thuật ngày khơng cịn mẻ, song việc tìm hiểu vấn đề điều chế