Định nghĩa về tín hiệu số

A Một số khái niệm bản: I/ Tín hiệu số: Định nghĩa: Tín hiệu số tín hiệu thơng tin ban đầu chuyển đổi thành chuỗi bit trước truyền Tín hiệu số bao gồm hai trạng thái, diễn tả với ON hay OFF hay Tín hiệu số u cầu khả băng thơng lớn tín hiệu analog Hình 1: Tín hiệu số Đặc trưng: Tín hiệu số có đặc trưng bản: - Có số mức (hay trạng thái) có số hữu hạn, ví dụ ký hiêu M M=2 ta có tín hiệu số nhị phân hay hai mức (trạng thái) , M=3, ta có tín hiệu số tam phân hay ba mức (trạng thái) Tổng qt tín hiệu M-ary - Có thời gian tồn tại, thường ký hiệ Ts (Symbol Time-interval) II/ 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 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 Hình 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 Smax 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 Hình 3: Hàm s(t) nguồn tin nguyên thuỷ liên tục Các nguồn tin nguyên thuỷ đưa trực tiếp vào kênh để truyền qua 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 III/ Điều chế giải điều chế: Điều chế: Điều chế tín hiệu q trình biến đổi hay nhiều thơng số tín hiệu tuần hồn theo thay đổi tín hiệu mang thơng tin cần truyền xa Tín hiệu tuần hồn gọi sóng mang Tín hiệu mang thơng tin gọi tín hiệu điều chế Ở đầu thu giải điều chế dựa vào thay đổi thơng số sóng mang tái tạo lại tín hiệu mang thơng tin ban đầu Các thơng số sóng mang dùng q trình điều chế biên độ, pha, tần số Ví dụ: tín hiệu tiếng nói có tần số thấp, truyền xa Người ta dùng tín hiệu hình sin có tần số cao (để truyền xa được) làm sóng mang Biến đổi biên độ tần số sin theo tín hiệu tiếng nói Ở đầu thu người ta dựa vào thay đổi biên độ tín hiệu thu để tái tạo lại tín hiệu tiếng nói ban đầu Các phương pháp điều chế: Các phương pháp điều chế cao tần thường dùng với tín hiệu liên tục  Điều chế biên độ AM (Amplitude Modulation)  Điều chế đơn biên SSB (Single Side Bande)  Điều tần FM (Frequency Modulation)  Điều pha PM (Phase Modulation) Vói tín hiệu rời rạc, phương pháp điều chế cao tần giống trường hợp thông tin liên tục, làm việc gián đoạn theo thời gian gọi manip hay khóa dịch Gồm phương pháp sau:  Manip biên độ ASK (Amplitude Shift Key)  Manip tần số FSK (Frequency Shift Key)  Manip pha PSK (Phase Shift Key) Hình 4: Sơ đồ mơ tả q trình điều chế giải điều chế số Giả sử có mang hình sin sau: ( ) ( ) (2.1) Trong đó: + : biên độ sóng mang + + : tần số góc sóng mang : tần số sóng mang + ( ) : pha sóng mang Tùy theo tham số sử dụng để mang tin: biên độ , tần số , pha ( ) hay tổ hợp chúng mà ta có kiểu điều chế khác Giải điều chế: Giải điều chế trình ngược lại với trình điều chế Trong q trình thu có tham số : biên độ, tần số,pha tín hiệu sóng mang biến đổi theo tín hiệu điều chế tùy theo phương thức điều chế mà ta có phương thức giải điều chế thích hợp để lấy lại thông tin cần thiết Các phương pháp giải điều chế: Về phương pháp giải điều chế nói cách khác phép lọc tin, tùy theo hỗn hợp tín hiệu tiêu tối ưu ve sai số (độ xác) phải đạt ddeocj mà có phương pháp lọc tin thơng thường như:  Tách sóng biên độ  Tách sóng tần số  Tách sóng pha B.Điều chế số: II/ Điều chế số theo tần số tín hiệu FSK (Frequency Shift Keying): 1.Điều chế: a) Khái niệm: FSK ( viết tắt Frequency Shift Keying), tiếng Việt gọi điều chế số theo tần số tín hiệu Tín hiệu FSK có dạng sóng dao động với tần số khác nhau, bit đặc trưng tần số khác tín hiệu FSK xem tín hiệu trực giao Các sơ đồ tín hiệu chủ yếu sử dụng cho truyền số liệu số tốc độ thấp, lý để dùng rộng rãi Modem số liệu tương đối dễ dàng tạo tín hiệu dùng giải điều chế không kết hợp Như tên gọi, tin tức số truyền cách đơn giản cách dịch tần số sóng mang lượng định tương ứng với mức nhị phân b) Nguyên tắc điều chế FSK: Giả sử có sóng mang: x(t) = a.cos[ωct +φ(t)] = a.cos[θ(t)] Ta giữ nguyên biênđộ, pha thayđổi tần số: với θ(t) =ωct+φ(t) ( ) ( ) Trong : ωi tần số tức thời ( ) thayđổi tần số với tần số sóng mang Ta gọi điều tần ( ) ( ) s(t) tín hiệu sin hệ số điều tần Suy ra: ( ) ( ) ∫ Suy ra: y(t)= a.cos[ ∫ ( ) - Trong trường hợp điều chế số FSK s(t)=2 Khi y(t) = a.cos( ) = a.cos( ) Tần số ứng với bit đó: -Đối với bít “0” tần số sóng mang , ta có -Đối với bít “1” tần sồ sóng mang , ta có Độ rộng băng tần điều chế FSK tính là: ( Trong đó: ) ( ) ( ) độ rộng băng tần độ rộng xung Độ rộng băng tần điều chế FSK phụ thuộc vào độ dịch tần cách hai tần số , tức khoảng độ rộng bit số liệu c) FSK- dạng FM, số điều chế ( số biến điệu): Trong kỹ thuật FSK người ta định nghĩa hệ số h: | | Ta thấy hệ số h số biến điệu (modulation index) mf kỹ thuật FM cổ điển độ di tần cực đại; tần số tín hiệu điều chế Áp dụng vào trường hợp FSK | | Vậy Nhắc lại, phổ tần tín hiệu điều chế FM tùy thuộc vào hệ số Bessel, tức tùy thuộc vào số biến điệu Một cách tổng quát, h lớn xuất nhiều hệ số Bessel, phổ tần chứa nhiều họa tần, điều xảy br nhỏ, tức tần số nhỏ, họa tần nằm sát lại vói nên băng thơng tín hiêu khơng khơng tăng mà giảm Tuy nhiên để đạt hiệu cao người ta thường chọn h