Xây dựng đặc tuyến bộ lọc số tối ưu cho kênh liên tục, băng thông hữu hạn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH 621.382 KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG -    - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH BỘ LỌC SỐ TỐI ƯU CHO KÊNH LIÊN TỤC, BĂNG THÔNG HỮU HẠN GV hướng dẫn: ThS NGUYỄN THỊ KIM THU SV thực hiện: NGUYỄN ĐẮC ĐÔNG Lớp: 51K2 - ĐTVT Khóa học: 2010 - 2015 NGHỆ AN - 1/2015 MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN I LỜI MỞ ĐẦU IERROR! BOOKMARK NOT DEFINED TÓM TẮT ĐỒ ÁN IERROR! BOOKMARK NOT DEFINED DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮTIERROR! BOOKMARK NOT DEFINED DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ 1.1 Giới thiệu chương 1.2 Lịch sử phát triển số đặc điểm thông tin số 1.3 Sơ đồ khối mạng thông tin số điển hình 1.3.1 Phần phát 1.3.2 Bộ ghép kênh 1.3.3 Điều chế số 11 1.3.4 Kênh truyền 13 1.4 Mạng thông tin số 15 1.4.1 Các dịch vụ viễn thông số 15 1.4.2 Mạng thông tin số đại 17 1.4.3 Môi trường truyền 18 1.5 Kết luận chương 19 CHƯƠNG TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU SỐ TRÊN KÊNH CĨ BĂNG THƠNG HỮU HẠN 20 2.1 Giới thiệu chương 20 2.2 Truyền dẫn kênh có băng thơng vơ hạn 20 2.2.1 Mơ hình kênh liên tục truyền tín hiệu số 20 2.2.2 Cấu trúc tối ưu tín hiệu số 21 2.2.3 Xác suất thu lỗi máy thu tối ưu 23 2.3 Truyền dẫn tín hiệu số kênh có băng thơng hữu hạn 24 2.3.1 Các đặc tính lọc nhằm truyền dẫn khơng có ISI 24 2.3.2 Các hệ thống có ISI kiểm sốt 30 2.4 Các ảnh hưởng kênh liên tục 32 2.4.1 Méo tín hiệu 32 2.4.2 Pha-đinh Pha-đinh đa đường chọn lọc 39 2.4.3 Can nhiễu số tác động khác đường truyền 46 2.5 Khắc phục ảnh hưởng kênh truyền 48 2.5.1 San 49 2.5.2 Các biện pháp khắc phục méo tuyến tính 51 2.5.3 Khắc phục méo phi tuyến 53 2.5.4 Các hệ thống trải phổ 55 2.6 Kết luận chương 57 CHƯƠNG XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH BỘ LỌC THU TỐI ƯU CHO KÊNH CĨ BĂNG THƠNG HỮU HẠN 58 3.1 Giới thiệu chương 58 3.2 Bộ lọc số 58 3.2.1 Hệ thống FIR pha tuyến tính 59 3.2.2 Hệ thống IIR 65 3.3 Đặc tuyến lọc số 66 3.4 Thiết kế mô lọc thu phát tối ưu 69 3.4.1 Xây dựng đặc tính lọc thu phát tối ưu để ISI không 71 3.4.2 Xây dựng đặc tích lộc với ISI kiểm sốt 74 3.4.3 Tiền mã hóa 78 3.5 Kết luận chương 81 KẾT LUẬN 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC 84 LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy cô khoa Điện tử Viễn thông thuộc Đại học Vinh giúp em hồn thành tốt chương trình học Đặc biệt, xin gưởi lời cảm ơn chân thành tới ThS Nguyễn Thị Kim Thu người trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án Do hạn chế thời gian lực nên chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em kính mong nhận thơng cảm góp ý thầy giáo, cô giáo bạn để đồ án hồn chỉnh LỜI NĨI ĐẦU Các hệ thống thông tin số phát triển mạnh mẽ toàn giới thay hầu hết hệ thống thông tin tương tự Ở nước ta, nói gần tất hệ thống chuyển mạch truyền dẫn ngành bưu điện số hố Tiến trình số hố hệ thống thơng tin liên lạc diễn cách nhanh chóng Đánh dấu cho cách mạng khoa học cơng nghệ đời phát triển ạt máy tính phương tiện xử lý thông tin Đặc biệt hệ thống xử lý song song với tốc độ ngày cao Cùng với phát triển cơng cụ tín hiệu số địi hỏi phát triển đồng phương pháp xử lý số đại Một cơng cụ kỹ thuật xử lý số lọc Bộ lọc hệ thống ứng dụng nhiều lĩnh vực sống Trong hệ thống số, ảnh hưởng lớn đến kênh truyền xuyên nhiễu dấu(ISI) Để khắc phục ảnh hưởng người ta sử dụng lọc đầu thu đầu phát nhằm hạn chế ISI Vấn đề nghiên cứu từ lâu chuyên sâu Nhưng để hiểu rõ lọc đặc biệt cách khắc phục ISI nên em chọn đề tài “Xây dựng đặc tuyến lọc số tối ưu cho kênh liên tục, băng thông hữu hạn” Đồ án chia làm phần với nội dung sau: Chương Tổng quan hệ thống thông tin số Chương Truyền dẫn tín hiệu số kênh có băng thông hữu hạn Chương Xây dựng lọc thu phát tối ưu cho kênh có băng thơng hữu hạn Đồ án tìm hiểu dựa tài liệu tiêu biểu kỹ thuật truyền dẫn số tận tình hướng dẫn thầy, khoa Điện tử Viễn thơng có kinh nghiệm lĩnh vực Đồ án sử dụng tài liệu tham khảo học tập cho bạn tìm hiểu lĩnh vực Vinh, tháng năm 2015 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đắc Đơng TĨM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án nghiên cứu truyền dẫn tín hiệu số kênh có độ rộng băng thơng hữu hạn Qua đó, thiết kế đặc tính lọc phát lọc thu thích hợp với kênh băng gốc có băng thông hữu hạn Hai trường hợp xem xét Trường hợp thứ nhất, việc thiết kế mạch lọc phát thu để tín hiệu có đặc tính cosin nâng Trong trường hợp thứ hai, thiết kế mạch lọc phátmvà thu để tín hiệu có đặc tính nhị phân đơi biên Trong đồ án trình bày chi tiết lọc số lý tưởng sử dụng phần mềm Matlap cho việc mô lọc thiết kế ABSTRACT This thesis treat several aspects of digital transmission through bandwidth limited channels Then, design of the transmitter and receiver filters that are suitable for a basebandlimited channel Two cases are considered In the first case, the design is based on transmitter and receiver filters that result in zore ISI In the secon case, the design is based on transmitter and receiver filter that have a specified amount of ISI This thesis is not only presents details of ideal filters but also use matlap software for the simulation of designed filter DANH MỤC CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT ADM Adapting Điều chế delta tự thích nghi ADPCM Adaptive digital pulse code modulation Điều chế mã số tương hợp ARQ Automatic Repeat reQuest Tự động yêu cầu truyền lại ATDE Adaptive Time Domain Equalizer Mạch san thích nghi BPF Band-Pass Filter Bộ lọc thơng giải BS Base Station Trạm gốc BO Back – Off Lùi công suất CCIR Consultative Committeefor International Uỷ ban tư vấn cho Đài phát Radio CCITT CDMA quốc tế Consultative Committee for International Ban tư vấn cho điện Telephone and Telegraph thoại quốc tế điện báo Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CRC Cyclic Redundancy Code mã độ dư chu trình DM Modulator Delta Điều chế delta DS Drect Sequence Chuỗi trực tiếp DPCM Digital PCM Modem Kỹ thuật số PCM Modem EFTPOS Electronic Funds Transfer at Point of Sale Dịch vụ chuyển khoản điện tử nơi bán hàng FDM Frequency Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo tần số FSK Frequency Shift Keying Điều chế số theo tần số tín hiệu FH Frequency Hopping Nhảy tần FIR Finite impulse response Đáp ứng xung hữu hạn ISI Intersymbol Interference Nhiễu liên ký hiệu GSM GlobalSystemforMobile Hệ thống thông tin di động Communication tồn cầu LAN Local Area Network Mạng máy tính cục LO Local Oscillator Bộ dao động nội LOS Line-Of-Sigh Hệ thống vô tuyến chuyển tiếp số mặt đất tầm nhìn thẳng MS Mobile Station Trạm di động MOD Modulator Bộ điều chế NMT NRZ NonReturn to Zero PAM Pulse Amplitude Modulation PCM Pulse Code Modulation PN Gen Điều chế mã xung Bộ tạo chuỗi giả ngẫu nhiêu PSK Phase Shift Keying Điều chế số theo pha tín hiệu PG Processing Gain Tăng ích xử lý QAM Quadrature amplitude modulation Điều chế biên độ cầu phương S/P Serial/Parallel Nối tiếp/Song song SNR Signal-to-Noise Ratio TCP/IP Trasnmision Control Protocol / Internet Giao thức điều khiển truyền Protocol vận/ Giao thức mạng TDM Time Division Multiplex Ghép kênh theo thời gian TV Television Máy vơ tuyến truyền hình Ts Symbol Time-interval Thời gian ký tự TWT Traveling Wave Tube Bộ khuếch đại cơng suất dùng đèn sóng chạy WWW World Wide Web Mạng lưới toàn cầu WLAN Wireless Local Area Network Mạng cục không dây XPIC CrossPolarization Interference Canceler Triệt xuyên nhiễu phân cực chéo XPD CrossPolarization Discrimination Độ phân biệt xuyên cực DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống thơng tin số Hình 1.2 Sơ đồ điều chế PCM Hình 1.3 Lấy mẫu tín hiệu liên tục Hình 1.4 Sơ đồ khối ghép kênh theo thời gian 10 Hình 1.5 Sơ đồ (a)điều chế (b) giải điều chế 4-FSK 11 Hình 1.6 Sơ đồ điều chế(a)và giải điều chế (b) 4-PSK 12 Hình 1.7 Sơ đồ khối điều chế M-QAM 13 Hình 1.8 Sơ đồ khối giải điều chế QAM 13 Hình 2.1 Mơ hình kênh liên tục 20 Hình 2.2 Dạng véc-tơ cấu trúc thu tối ưu 23 Hình 2.3 Mơ hình hệ thống băng gốc với tín hiệu xung PAM 25 Hình 2.4.Đặc tính lọc làm cong 27 Hình 2.5 Phản ứng xung lọc cosine nâng 28 Hình 2.7 Mơ hình hệ thống truyền dẫn số có khuếch đại cơng suất phi tuyến 36 Hình 2.8 Đặc tuyến công suất pha khuếch đại công suất dùng TWT 36 Hình 2.9 Mơ hình cầu phương khuếch đại công suất 37 Hình 2.10 Mạch san dạng tuyến giữ chậm khâu 50 Hình 2.11 Sơ đồ khối méo trước trung tần 53 Hình 2.12 Hệ thống trải phổ nhảy tần a/Máy phát/ b/ Máy thu 56 Hình 6.25 Sơ đồ khối đơn giản hệ thống trải phổ DS 57 Hình 3.1 Đặc tính biên độ tần số lọc thông thấp lý tưởng 66 Hình 3.2 Đồ thị đáp ứng biên độ lọc số thông cao lý tưởng 67 Hình 3.3 Đáp ứng biên độ lọc số thông tất 67 Hình 3.4 Đồ thị đáp ứng biên độ lọc số thông dải lý tưởng 68 Hình 3.5 Đồ thị đáp ứng biên độ lọc số chắn giải lý tưởng 68 Hình 3.6 Sơ đồ khối lọc số 70 Hình 3.7 Đáp ứng tần số cosine nâng với α = 71 Hình 3.8 Đáp ứng xung lọc nhị phân FIR cosine nâng α = 0.5 73 Hình 3.9 Đáp ứng tần số biên độ lọc FIR cosine nâng α = 0.5 73 Hình 3.10 Đáp ứng xung lọc FIR cosine nâng α = 74 Hình 3.11 Đáp ứng biên độ tần số lọc FIR cosine nâng α = 74 Hình 3.12 Xung tín hiệu nhị phân đơi 76 Hình 3.13 Xung tín hiệu nhị phân đơi cải biên 77 Hình 3.14 Đáp ứng xung tần số lọc thu phát 78 Hình 3.15 Đáp ứng biên độ tần số lọc thu phát 78 Trong Ts khoảng thời gian lấy mẫu, N độ dài lọc Hãy để ý N lẻ Do GT(f) có băng thơng hữu hạn, chọn tần số lấy mẫu Fs 2/T Lựa chọn : Fs   Ts T (3.61) Hay cách tương đương Ts =T/4 Do vậy, tần số gập phổ Fs/2=2/T Vì GT (f)  X rc (f) lấy ẫu Xrc(f) điểm tần số cách với phần cách tần số f  Fs / N Như có :  m.Fs X rc (m f )  X rc   N   ( N 1)/2  n (  N 1)/2     gT (n).e j.2 .m.n/ N (3.62) Quan hệ biến đổi ngược : g T (n)   N 1 /  n  N 1 /  4m  j.2.m.n / N X rc   e  NT  N 1 víi n=0,  1,  2, ,  (3.63) Do gT(n) đối xứng, đáp ứng xung lọc phát pha tuyến tính mong muốn nhận cách làm trễ gT(n) N 1 mẫu Dưới mô Matlap lọc thu phát tối ưu với bậc lọc N=31, chu kỳ lấy mẫu T=1, hệ số roll-off anpha = 0.5 Ta có đáp ứng biên độ tần số đáp ứng xung hình 3.8, hình 3.9: Hình 3.8 Đáp ứng xung lọc nhị phân FIR 74 Hình 3.9 Đáp ứng biên độ tần số lọc FIR Với hệ số roll-off anpha =1 ta có đáp ứng xung đáp ứng biên độ tần số lọc tương ứng với hình 3.10 3.11 : Hình 3.10 Đáp ứng xung lọc FIR Hình 3.11 Đáp ứng biên độ tần số lọc FIR 75 Nhận xét : Ta thấy hệ số uốn cong lọc đóng vai trị quan trọng thiết kế lọc thực tế, α = lọc dốc đứng hàm hệ thống không nhân nên chê tạo được; α = sườn lọc thoải dễ chế tạo đổi lại băng tần chiếm dụng lọc tăng gấp đôi so với trường hợp α = Trong kỹ thuật, thường thấy thông số α lựa chọn từ 0.25 đến 0.75 Lúc này, băng thông lọc W = (1+α)W0 [6] 3.4.2 Xây dựng đặc tính lọc với lượng ISI kiểm soát Như thấy việc thiết kế để tín hiệu ISI không, lọc phát với băng tần đơi áp dụng để áp dụng để thực lọc phát thu thực tế kênh có băng thơng hạn chế Mặt khác, giả sử làm nhẹ điều kiện ISI không nhờ vào truyền dẫn symbol độ rộng băng W=1/2T, nghĩa khơng có độ rộng băng đơi Bằng việc tính đến lượng kiểm sốt ISI, đạt tốc độ 2W symbol/s Chúng ta thấy điều kiện để khơng có ISI x(nT)=0 n ≠ Tuy nhiên, giả thiết thiết kế tín hiệu có độ rộng băng hạn chế có ISI kiểm sốt thời điểm Điều có nghĩa ta chấp nhận lượng phụ khác không cộng thêm vào mẫu {x(nT)} ISI mà đưa vào kiểm soát được, tính đến máy thu Một tín hiệu x(t) hạn chế độ rộng băng tới W Hz, tức : X(f)  f  W Có thể biểu diễn theo :   n  sin W t  n/2W  x(t )   x   n   2W  W t  n/2W  (3.64) Cách diễn đạt xuất phát từ định lý lẫu mẫu tín hiệu có độ rộng băng hữu hạn Phổ tín hiệu có độ rộng băng hữu hạn là:  X(f )   x(t )e j2 ft dt    n   jnf / W  f  W  x   e   W n   W   f  W  (3.65) Một trường hợp đặc biệt, dẫn đến lọc thu phát thực 76 mặt vật lý, xác định mẫu n = 0,1 1  n  x  x  nT      2W  0 với giá trị khác n (3.66) Ph ca tín hiệu tương ứng : 1  e jf / W f  W  X(f)  W với giá trị khác f 0     jf /2 W  f  cos  f  W  e   W  2W  0 víi c¸c gi¸ trị khác f (3.67) Do ú x(t) c cho : x(t) = sinc(2Wt) + sinc(2Wt-1) sinc(t) = sin(πt)/(πt) Xung gọi xung tín hiệu nhị phân đôi (duobinary signal pulse) Xung minh hoại hình 3.12, ta thấy phổ giảm cách trơn tru tới khơng, mà điều có nghĩa lọc thực mặt vật lý thực mặt vật lý thiết kế xấp xỉ gần với phổ này, đạt tốc độ symbol Một trường hợp đặc biệt khắc dẫn tới lọc thu phát thực mặt vật lý xác định mẫu : n=1    n  x n = -1   x  nT   1  2W với n lại Hình 3.12 Xung tín hiệu nhị phân đơi Xung x(t) tương ứng cho theo : x(t) = sinc(2Wt+1) - sinc(2W-1) Phổ : 77 (3.68)   j f  e jf / W  e jf / W  sin f W  W W X(f )  2W  f W  (3.69) Xung phổ biên độ minh họa hình 3.13 Nó gọi xung tín hiệu nhị phân đơi cải biên (modified duobinary pulse) Chúng ta để ý phổ tín hiệu có giá trị khơng f=0, mà cho trở nên thích hợp để truyền dẫn qua kênh không cho qua thành phần chiều Cũng nhận thấy đặc tính lọc thược mặt vật lý đáng quan tâm khác cách lựa chọn giá trị khác mẫu{x(n/2W} chọn có hai mẫu khác không Tuy nhiên, chọn nhiều mẫu khác không nữa, vấn đề loại bỏ ISI kiểm soát trở nên phức tạp khơng thực tế Hình 3.13 Xung tín hiệu nhị phân đơi cải biên Các tín hiệu nhận có ISI kiểm sốt đưa vào cách có chủ ý cách chọn hai mẫu khác khônng từ tập {x(n/2W)} gọi tín hiệu đáp ứng phần (partial response signal) Các xung tín hiệu có cho phép truyền symbol thông tin với tốc độ Nyquits 2W symbol/s Nhờ có hiệu sử dụng băng tần lớn so với xung tín hiệu cosine nâng Để thảo mãn tiêu miền tần số, có : 1  f  cos   G T (f) G R (f)   W  2W  0  f W f W (3.70) Và :   f  cos   G T (f)   W  2W  0  f W (3.71) f W Với W= 1/2T cịn Fs = 4/T, có : N 1  4m  j.2 .m.n/ N gT (n) G T  , n = 0, 1, ,  e NT   78 (3.72) Và gR(n)= gT(n) Dưới mô phần mềm Matlap với lọc có bậc N=31, chu kỳ lấy mẫu T=1/4, Độ rộng băng W= 1/(2*T) Ta có đáp ứng biên độ tần số, đáp ứng xung tần số : Hình 3.14 Đáp ứng xung tần số lọc thu phát Hình 3.15 Đáp ứng biên độ tần số lọc thu phát Nhận xét : Ta thấy đáp ứng không triệt tiêu |f | ≥ W lọc có thời gian đáp ứng xung hữu hạn.Tuy nhiên, búp phụ phổ tương đối nhỏ Tín hiệu nhị phân đơi cải biên có q trình lặp lại với symbol thu nên gây tượng lan sai Chúng ta khắc phục cách tiền mã hóa tín hiệu [6] 3.4.3 Tiền mã hóa Đối với tín hiệu nhị phân đơi, x(nT) =1 n=0,1 x(nT) = với giá trị khác n Do đó, mẫu lối lọc máy thu GR(f) biểu diễn theo : Yk = ak + ak-1 + vk = bk + vk 79 (3.73) {ak} dãy biên độ truyền đi, {vk} dãy mẫu tạp âm cộng Gauss, bk = ak+ak-1 Tạm thời bỏ qua không xét đến tạp âm xét trường hợp truyền tin nhị phân, ak = ±1 với xác suất Khi bk nhận 1 4 ba giá trị có, cụ thể bk = -2,0,2 với xác suất tương ứng , , Nếu ak-1 tín hiệu tách từ khoảng thời gian truyền tín hiệu thứ (k-1) tác động lên bk – tín hiệu thu khoảng thời gian truyền tín hiệu thứ k, khử nhờ phép trừ, nhờ cho phép ak tách Q trình lặp lặp lại symbol thu Vấn đề thủ tục chỗ lỗi nảy sinh tạp âm cộng có xu hướng lan truyền Thí dụ, ak1 bị tách sai tác động tới ak khơng bị loại bỏ; thực tế, tác động củng cố thêm việc trừ không Hệ là, việc tách ak y bị tách sai Hiện tượng lan sai tránh cách mã hóa trước (Tiền mã hóa) số liệu máy thay cho việc loại bỏ ISI kiểm soát cách trừ máy thu Mã hóa trước thực dãy số liệu nhị phân trước điều chế Một dãy {pk}, gọi dãy tiền mã hóa, tạo từ dãy liệu {Dk} gồm cần truyền Đối với tín hiệu nhị phân đơi, dãy tiền mã hóa xác định theo : pk = Dk – pk-1 ,(mod 2) k =1, 2… (3.74) Cần nói thêm rằng, phép trừ module hoàn toàn đồng với phép cộng module song việc xét thuật tốn mã hóa trước tín hiệu nhị phân đôi thuận tiện với phép trừ module Khi biên độ tín hiệu phát ak = pk = ak=1 pk=1, tức Ak= 2pk – (3.75) mẫu tạp âm lối lọc thu cho bơi bk = ak + ak-1 = (2pk – 1) + (2pk-1 – 1) = 2(pk + pk-1 - 1) Hệ : pk + pk-1 = 0.5bk + (3.76) Do Dk  p k  p k 1 nên dãy số liệu {Dk} có từ {bk} cách sử dụng quan hệ Dk = 0.5bk + 1(mod 2) (3.77) Vì vậy, Dk = bk = bk = ± Dk = bk = Một thí dụ minh họa thuật tốn tiền mã hóa giải mã nêu bảng 3.1 Khi có tạp âm cộng, lối lấy mẫu từ lọc thu tính theo cơng thức 3.73 Trong trường hợp 80 này, yk = bk + vk so sánh với hai mức ngưỡng đặt +1 -1 Dãy liệu {Dk} nhận theo luật định:  1, y k  Dk    0, y k  (3.78) Như vậy, việc tiền mã hóa liệu cho phép thực việc tách tín hiệu sumbol máy thu mà không cần phải trừ symbol tách trước Bảng 3.2 Truyền tín hiệu với xung nhị phân đôi Dãy liệu Dk - 1 1 0 0 Dãy tiền mã hóa pk 1 0 1 1 Dãy phát ak -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 -1 Dãy thu bk - 0 -2 -2 2 Dãy giải mã Dk - 1 1 0 0 Việc mở rộng từ PAM nhị phân cho PAM nhiều mức sử dụng xung nhị phân đôi thật đơn giản Dẫy phát M mức {ak} dẫn đến dãy thu (không có tạp âm) bk = ak + ak-1 , k = 1,2,… (3.79) Mà có 2M-1 mức biên độ có, phân cách Các mức biên độ dãy {ak} xác định theo quan hệ: ak = 2pk – (M – 1) (3.80) {pk} dãy tiền mã hóa nhận từ dãy liệu M mức {Dk} theo quan hệ : pk = Dk – pk-1 (mod M) (3.81) giá trị có dãy liệu {Dk} 0,…,M-1 Trong trường hợp khơng có tạp âm, mẫu lối lọc biểu diễn theo : bk = ak + ak-1 = [2pk – (M – 1)] + [2pk-1 – (M – 1)] = 2[pk + pk-1 – (M-1)] Do : pk + pk-1 = 0.5bk + (M – 1) (3.82) (3.83) Do Dk = pk + pk-1 (mod M), điều dẫn đến việc số liệu truyền {Dk} khôi phục lại từ dãy thu {bk} theo quan hệ : Dk = 0.5bk + (M – 1) (mod M) 81 (3.84) Trong trường hợp xung nhị phân đôi cải biên, mẫu tín hiệu thu lối lọc thu GR(f) biểu diễn theo : Yk = ak – ak-2 + yk = bk + yk (3.85) Bộ tiễn mã hóa xung nhị phân đôi cải biên cho dãy {pk} từ dãy số liệu {Dk} theo quan hệ : p k  D k  p k 2 (mod M) (3.86) Từ quan hệ này, dễ dàng luật tách tín hiệu để khơi phục dãy liệu {Dk} từ {bk} khơng có tạp âm [6]: Dk = 0.5bk (mod M) (3.87) 3.5 Kết luận chương Ta thấy rằng, việc giảm bớt ISI truyền dẫn tín hiệu số kênh có băng thơng hữu hạn khắc phục việc sử dụng mạch lọc cosine nâng mạch lọc nhị phân đôi Với lọc cosine nâng có ISI khơng tốc độ truyền khơng đạt tối đa 2W symbol/s mà đạt (1+α)W0, để khắc phục điều sử dụng mạch lọc nhị phân đôi với lượng ISI kiểm sốt Điều có nghĩa ta chấp nhận lượng phụ khác không cộng thêm vào mẫu {x(nT)} Khi lại nảy sinh vấn đề nhỏ tượng lan sai trình lặp lặp lại symbol thu Hiện tượng lan sai tránh cách mã hóa trước (Tiền mã hóa) số liệu máy thay cho việc loại bỏ ISI kiểm soát cách trừ máy thu Mã hóa trước thực dãy số liệu nhị phân trước điều chế 82 KẾT LUẬN Đề tài “Xây dựng lọc số tối ưu cho kênh liên tục, băng thông hữu hạn nhằm hạn chế nhiễu xuyên ký tự ISI” cho thấy vai trò quan trọng lọc hệ thống thơng tin số có băng thơng hữu hạn Để hạn chế ISI cần xây dựng lọc tuân theo tiểu chuẩn Nyquist Với lọc thông thấp lý tưởng loại bỏ hồn tồn ISI khơng thực thực tế, với lọc cos nâng với hệ số anpha từ 0.25 – 0,75 thiết kế thực tế để loại trừ ISI, hệ thống đồng hệ thống kiểm soát ISI Với lọc nhị phân đôi với kỹ thuật tiền mã hóa loại bỏ ISI, đồng thời truyền với tốc độ 2W symbol/s Ngoài để giảm ISI, cách tốt giảm tốc độ liệu Nhưng với nhu cầu yêu cầu tốc độ truyền phải tăng nhanh Do giải pháp thực Đề nghị đưa để giảm ISI đưa vào ứng dụng thực tế chèn tiền tố lặp CP vào ký tự OFDM Hoặc sử dụng lọc đa tầng để giảm ISI Đây hạn chế đồ án chưa trình bày hết biện pháp để khắc phục ISI 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Moore M.S Telecommunication: A Beginer’s Guide McGraw-Hill, 2002 [2] Nguyễn Quốc Bình Kỹ thuật truyền dẫn số Nhà xuất Quân đội Nhân dân, 2002 [3] Nguyễn Quốc Trung, Xử lý tín hiệu lọc số (Tập 2), Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2003 [4] John G Proakis, Masoud Salehi, Communication Systems Using Matlap McGrawHill, Inc, 1998 [5] http://vntelecom.org, truy cập cuối ngày 19/1/2015 [6] Đặng Hoài Bắc, Trần Thị Thục Linh Giải tập Xử lý tín hiệu số Matlap, Nhà xuất Bưu điện, 2010 [67 http://www.mathworks.com, truy cập cuối ngày 15/1/2015 84 PHỤ LỤC Phụ lục 3.1: function [y] = xrc(f,alpha,T) if(abs(f)>((1+alpha)/(2*T))), y=0; elseif(abs(f)>((1-alpha)/2*T)), y=(T/2)*(1+cos((pi*T/alpha)*(abs(f)-(1-alpha)/(2*T)))); else y=T; end; Phụ lục 3.2: % Chuong Trinh Mo Phong Bo Loc FIR Co ISI Bang echo on N=31; %Bac cua bo loc T=1; %Chu ky lay mau alpha=0.25; %He so Roll-off n = -(N-1)/2:(N-1)/2;% Chi So g_T %Bieu thuc g_T thu duoc la for k=1:length(n) g_T(k)=0; for m = -(N-1)/2:(N-1)/2, g_T(k) = g_T(k)+sqrt(xrc(4*m/(N*T),alpha,T))*exp(1i*2*pi*m*n(k)/N); echo off end; end; echo on g_T=real(g_T);% Lay phan thuc bieu thuc g_T % Tim dap ung tan so [G_T,W]=freqz(g_T,1); 85 % Chuan hoa dap ung bien magG_T_in_dB=20*log10(abs(G_T)/max(abs(G_T))); % Xung dap ung cua bo loc phat va bo loc thu g_R=g_T; imp_resp_of_cascade=conv(g_R,g_T); figure(1) stem(imp_resp_of_cascade) title 'Dap ung xung cua bo loc phat' xlabel 'n' figure(2) plot (magG_T_in_dB) title 'Dap ung tan so bien cua bo phat' xlabel 'Tan so(Hz)' ylabel 'Bien (dB)' Phụ lục 3.3: %Tin hieu nhi phan doi ISI kiem soat duoc N= 31; % bac cua bo loc T= 1;% thoi gian truyen mot symbol W= 1/(2*T);% rong bang n= - (N-1)/2:(N-1)/2;%chi so H(i) for i=1:length(n); H(i)=0; for m= -(N-1)/2:(N-1)/2; if(abs((4*m)/(N*T))