BÀI TIỂU LUẬN NHÓM NGUYÊN LÝ TRUYỀN THÔNG CHUYÊN đề MÃ TURBO VÀ ỨNG DỤNG

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÀI TIỂU LUẬN NHĨM MƠN HỌC: NGUN LÝ TRUYỀN THƠNG CHUN ĐỀ: MÃ TURBO VÀ ỨNG DỤNG Sinh viên thực hiện: Lê Khánh Duy 1853020009 Nguyễn Trường Đăng 1853020003 Gvhd: Th.s Phan Trịn TP HCM, 24/11/2021 LỜI CAM ĐOAN Nhóm tơi xin cam đoan tiểu luận cơng trình nghiên cứu thân, đúc kết từ trình học tập nghiên cứu thực tiễn thời gian qua Các thông tin số liệu sử dụng tiểu luận cuối kì hồn tồn trung thực Thành phố Hồ Chí Minh năm 2021 Người cam đoan HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG HK CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ Độc lập – Tự – Hạnh phúc TP.Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 11 năm 2021 NHIỆM VỤ TIỂU LUẬN HỌ VÀ TÊN: Lê Khánh Duy 1853020009 Nguyễn Trường Đăng 1853020003 Tên tiểu luận cuối kì: MÃ TURBO VÀ ỨNG DỤNG GIẢNG VIÊN BỘ MÔN ( Ký ghi rõ họ tên) Số thứ tự Họ tên Lê Khánh Duy Ghi Trình bày phần “ Phương pháp khởi động mềm” Tổng hợp bổ sung hồn thiện file báo cáo Tìm tài liệu Nguyễn Trường Đăng Trình bày phần ” Các vấn đề lý thuyết liên quan đến đề tài ” Tìm tài liệu LỜI CẢM ƠN Trong trình làm tiểu luận mơn học này, để hồn thành đề tài theo yêu cầu thời gian quy định nhà trường khoa ĐT-VT HÀNG KHƠNG khơng cố gắng nhóm tơi mà cịn có giúp đỡ, dẫn tận tình thầy PHAN TRỊN Xin chân thành cảm ơn: Thầy Phan Trịn hết lịng giúp đỡ nhóm tơi q trình thực tiểu luận Vì tiểu luận yêu cầu thêm vài phần kiến thức phần mềm MatLab nên nhóm tơi khơng tránh khỏi nghi vấn, thắc mắc nhận giúp đỡ giảng giải tận tình thầy nên vấn đề giải Học viện tạo điều kiện học tập hoàn thành báo cáo tiểu luận cách tốt Trong lần làm tiểu luận với đề tài thầy giao cho, chúng tơi ln cố gắng hồn thành cách tốt nhất, báo cáo khó tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận góp ý, dẫn thêm giáo viên hướng dẫn thầy Phan Trịn Q thầy, trường Xin chân thành cảm ơn kính chúc thầy sức khỏe! NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… TpHCM, ngày 03 tháng 06 năm 2021 Giáo viên hướng dẫn (Ký tên ghi rõ họ tên) Mục Lục PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Lý chọn đề tài: .2 1.2 Mục tiêu nghiên cứu: 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu: .2 1.4 Phương pháp nghiên cứu: 1.5 Kết cấu đề tài: CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 2.1 Khái niệm Tín Hiệu- Tin Tức- Hệ Thống .3 2.2 Phân loại tín hiệu 2.3 2.2.1 Dựa trình biến thiên 2.2.2 Dựa vào hình thái 2.2.3 Dựa lượng 2.2.4 Dựa tần số Biểu diễn giải tích tín hiệu 2.3.1 Biểu diễn liên tục tín hiệu 2.3.2 Biểu diễn rời rạc tín hiệu 2.3.3 Tính đối xứng hàm hệ số khai triển chuỗi Fourier 13 CHƯƠNG 3: TÍN HIỆU XÁC ĐỊNH 18 3.1 Tín hiệu xác định 18 3.1.1 Các thơng số tín hiệu xác định 18 3.1.1.1 Tích phân tín hiệu 18 3.1.1.2 Giá trị trung bình tín hiệu 19 3.1.1.3 Năng lượng tín hiệu 19 3.1.1.4 Công suất trung bình tín hiệu 20 3.2 Tín hiệu xác định thực phức 20 3.2.1 Tín hiệu xác định thực 20 3.2.1.1 Tín hiệu lượng 20 3.2.1.2 Tín hiệu có cơng suất trung bình hữu hạn 22 3.2.1.3 Tín hiệu phân bố 24 3.2.2 3.3 3.4 Tín hiệu xác định phức 25 Phân tích thành phần tín hiệu 25 3.3.1 Phần thực phần ảo 25 3.3.2 Chẵn- Lẻ 25 3.3.3 Một chiều xoay chiều 26 Phân tích tương quan 26 3.4.1 Khoảng cách tín hiệu 26 3.4.2 Hệ số tương quan 27 3.4.3 Hàm tương quan 27 3.4.3.1 Tín hiệu lượng 27 3.4.3.2 Tín hiệu công suất .28 3.5 Phân tích phổ tín hiệu .29 3.5.1 Phổ tín hiệu lượng 30 CHƯƠNG 4: TÍN HIỆU NGẪU NHIÊN .33 4.1 Khái niệm 33 4.2 Biến ngẫu nhiên X(A) .34 4.3 Quá trình ngẫu nhiên: X(A,t) 35 4.4 Mật độ phổ công suất 36 4.5 Truyền tín hiệu qua hệ thống tuyến tính 37 4.5.1 Tín hiệu định 37 4.5.2 Tín hiệu ngẫu nhiên 37 4.5.3 Truyền không biến dạng lọc ý tưởng .37 PHẦN II: KẾT LUẬN .38 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN 38 3.1 Tổng kết đề tài: 38 3.1 Đề xuất kiến nghị 38 LỜI NÓI ĐẦU x(t)=Rex(t) + jImx(t)  Năng lượng tín hiệu phức:  Cơng suất trung bình: 3.3 Phân tích thành phần tín hiệu 3.3.1 Phần thực phần ảo x(t)=Rex(t) + jImx(t) x * (t)=Rex(t) - jImx(t) Re(x)= ( x(t)+ x * (t))/2 Im(x)= ( x(t)- x * (t))/2 3.3.2 Chẵn- Lẻ x(t) = xe(t) + xo(t) 3.3.3 Một chiều xoay chiều 24 3.4 Phân tích tương quan 3.4.1 Khoảng cách tín hiệu Để so sánh tín hiệu với nhau, người ta thường xét khoảng cách chúng định nghĩa sau: Trong hệ số K = tín hiệu lượng, K = 1/T tín hiệu tuần hồn; T thời hạn tín hiệu lượng, chu kỳ tín hiệu tuần hồn Khoảng cách tín hiệu đặc trưng mức độ khác chúng, khoảng cách không tín hiệu hồn tồn giống Xét bình phương khoảng cách tín hiệu: Từ ta thấy rằng, khoảng cách hai tín hiệu phụ thuộc vào số hạng , tích vơ hướng hai tín hiệu Ta đến kết luận: khoảng cách hai tín hiệu lớn hai tín hiệu trực giao, nhỏ hai tín hiệu d(x1x2) = 3.4.2 Hệ số tương quan  Hệ số tương quan hai tín hiệu  Hệ số tương quan chuẩn hóa 25  Điều kiện hệ số tương quan : 3.4.3 Hàm tương quan Trên xét đến hệ số tương quan hai tín hiệu, xác định vị trí hai tín hiệu khoảng khơng gian xét Tuy nhiên thấy rằng, hai tín hiệu dịch chuyển thang thời gian, tích vơ hướng phụ thuộc vào dịch chuyển Nếu ký hiệu độ dịch chuyển thang thời gian tín hiệu , việc so sánh hai tín hiệu liên quan đến tích vơ hướng hàm ; người ta gọi hàm tương quan Hàm tương quan định nghĩa cho tín hiệu sau: 3.4.3.1 Tín hiệu lượng  Hàm tương quan tín hiệu lượng x1(t), x2(t) xác định vơ hướng hai tín hiệu, chúng dịch chuyển thang thời gian  Người ta đưa định nghĩa hàm tự tương quan tín hiệu x(t) sau:   - Tính chất: với tín hiệu thực với tín hiệu thực Hàm tự tương quan tín hiệu thực hàm chẵn với 3.4.3.2 Tín hiệu cơng suất Tín hiệu cơng suất khơng tuần hồn 26 Với tín hiệu cơng suất khơng tuần hồn khơng tồn tích vơ hướng Với tín hiệu ta xét hàm tương quan trị tương quan theo nghĩa giới hạn Các công thức tương đương với cơng thức sau: Tín hiệu tuần hồn Hãy giả thiết hàm tuần hoàn xét chu kỳ Bởi hàm tuần hồn có giá trị lặp lại sau chu kỳ, nên hàm tương quan tự tương quan chúng định nghĩa chu kỳ Có thể chứng minh rằng, hàm tương quan hai tín hiệu tuần hồn hàm tuần hoàn chu kỳ, hàm tự tương quan tín hiệu tuần hồn hàm tuần hồn chu kỳ Tính chất với tín hiệu thực với tín hiệu thực - Hàm tự tương quan tín hiệu cơng suất với  = cơng suất tín hiệu Do hàm tương quan tự tương quan tín hiệu tuần hồn xét chu kỳ, cách tính tương tự làm với tín hiệu có thời hạn hữu 27 hạn Khi có kết chu kỳ, ta đem lặp lại với chu kỳ T có hàm tương quan tự tương quan tín hiệu tuần hồn 3.5 Phân tích phổ tín hiệu Cùng với phân tích thời gian, phân tích tương quan, phân tích phổ phương pháp quan trọng sử dụng để phân tích tín hiệu Phương pháp có ưu điểm sau: - Có sở lý thuyết phân tích nghiên cứu đầy đủ - Có thể dùng để phân tích nhiều loại tín hiệu, tín hiệu liên tục, xác định (tín hiệu lượng, tín hiệu cơng suất, tín hiệu phân bố), tín hiệu liên tục ngẫu nhiên, tín hiệu rời rạc v v - Có mối quan hệ với phân tích khác phân tích thời gian phân tích tương quan - Có biểu diễn vật lý rõ ràng Phương pháp phân tích phổ sử dụng nhiều để phân tích tín hiệu, đặc biệt tín hiệu thơng tin (điện thoại, phát thanh, truyền hình, ), điều khiển đo lường v v Phân tích phổ tín hiệu ngun cứu tính chất tín hiệu thơng qua việc phân tích cấu trúc tần số nó, hình dáng, vị trí, bề rộng phổ, Có thể thấy rằng, phân tích phổ cho ta tin tức tín hiệu nhanh phân tích thời gian, đặc biệt với tín hiệu có nhiều tần số 3.5.1 Phổ tín hiệu lượng Định nghĩa: Phổ tín hiệu lượng xác định biến đổi thuận Fouier 28  Tính chất: Tính chất 1: Nếu x(t) tín hiệu thực : Hàm chẵn theo : Hàm lẻ theo Tính chất 2: Tính chất 3: Tính tuyến tính a.x(t)+b.y(t)  Tính chất 4: Tính đối xứng x(t)  => X(t)  Tính chất 5: Tính chất đồng dạng tỷ lệ Tính chất 6: Định lý dịch chuyển miền thời gian Tính chất 7: Định lý dịch chuyển miền tần số Tính chất 8: Định lý vi phân miền tần số Tính chất 9: Định lý vi phân miền thời gian 29 Tính chất 10: Định lý tích phân miền thời gian Tính chất 11: Tích chập miền thời gian Tính chất 12: Tích chập miền tần số Tính chất 13: Định lý hàm tương quan Tính chất 14: Định lý hàm tự tương quan Tính chất 15: Định lý tích vơ hướng CHƯƠNG 4: TÍN HIỆU NGẪU NHIÊN 30 4.1 Khái niệm Một tín hiệu ngẫu nhiên, phụ thuộc, theo cách đó, vào quy luật ngẫu nhiên Đối với tín hiệu này, khơng thể dự báo trị tức thời, nên khơng thể có cách biểu diễn giải tích theo thời gian Tuy chúng đặc trưng tính chất thống kê tần số Một tín hiệu ngẫu nhiên quan sát phải xem tạo thành đặc biệt tập tín hiệu gần giống được tạo nên tượng (hay q trình) ngẫu nhiên Tín hiệu khơng đốn trước xuất hiện, khơng thể mơ tả biểu thức tốn học, mơ tả lý thuyết xác xuất Được gọi “quá trình ngẫu nhiên” Qúa trình ngẫu nhiên gồm số hữu hạn biến ngẫu nhiên Có q trình ngẫu nhiên riêng biệt: - Các q trình Gauss (mơ hình q trình liên tục, ví dụ ồn nhiệt) - Các q trình Poisson (mơ hình q trình điểm, ví dụ ồn hiệu ứng lạo xạo) - Các trình Markov (mơ hình, ví dụ lớp rộng tín hiệu thơng tín) 31 4.2 Biến ngẫu nhiên X(A) Biến ngẫu nhiên đại lượng thực mà trị phụ thuộc vào biến cố ngẫu nhiên ( để biến cố NN mơ tả cách định hướng) Sự phụ thuộc biểu diễn quy luật xác suất gọi chung phân bố Sự phân bố biến NN mô tả hàm mật độ xác xuất Không cực Px (x) Định mức thay đổi Xác xuất rời rạc p( X = ) Hai biến ngẫu nhiên quan trọng Pdf chúng Biến ngẫu nhiên đồng Liên tục : Px (x) = Rời rạc : P ( X = ) = Biến ngẫu nhiên Gaussian Px (x) = Các thông số: Công thức: Phương sai: 4.3 Quá trình ngẫu nhiên: X(A,t) 32 Hàm hai biến A, t dạng song tín hiệu miền thời gian với mojt kiện ngẫu nhiên Thường viết tắt X(t) cách nhúng A Qúa trình ngẫu nhiên tĩnh: - Các tham số trung bình khơng phụ thuộc vào thời gian - Đây q trình ngẫu nhiên tĩnh (tín hiệu) Thường mô tả thuận tiện tham số trung bình Hàm hai biến mx (t) = E {X (t) } (cố định ) → m x số Hàm tự tương quan R x ( = E {X (t) X ( t + )} i Mật độ phổ công suất PSD FT Cách cho miền tần số mơ tả tín hiệu ngẫu nhiên 33 4.4 Mật độ phổ công suất Các thông số ý nghĩa vật lý chúng Trung bình phương sai biến ngẫu nhiên Trung bình, tự tương quan , PSD trình ngẫu nhiên m x Mức DC tín hiệu E { R X ( ) , : Cơng suất tín hiệu trung bình Cơng suất trung bình thành phần AC Cho tín hiệu khơng có DC mx=0 ii) cơng suất tín hiệu trung bình ii Tiếng ồn hệ thống thông tin liên lạc AWGN: Tiếng ồn Gaussian trắng thêm vào Nhiễu thê, vào tín hiệu Trắng: Có PDS khơng đổi Gaussian: khoảnh khắc, tiếng ồn biến ngẫu nhiên Gaussian Mơ hình tín hiệu : y(t) = x(t) +n(t) i) PSD : G n (f) = ii) Tự tương quan : Rn ( = iii) pdf : p (n) = Tiếng ồn hệ thống thơng tin liên lạc Tiếng ồn thường có giá trị nghĩa AWGN AWGN mơ hình nhiễu trừu tượng hữu ích, khơng thực tế sức mạnh vơ hạn Qúa trình rời rạc Công suất phương sai 4.5 Truyền tín hiệu qua hệ thống tuyến tính 4.5.1 Tín hiệu định 34 y(t) = x(t) * h(t) = Y(f)=X(f)H(f) 4.5.2 Tín hiệu ngẫu nhiên y(t) = h(t) * x(t) = G y (f) = G x (f) 4.5.3 Truyền không biến dạng lọc ý tưởng Truyền không biến dạng Thời gian : thay đổi cường độ không đổi độ trễ Miền tần số : đáp ứng cường độ không đổi tuyến tính giai đoạn hồi sinh y(t) = KX( t - t 0) Y(f)=K Bộ lọc lý tưởng : không biến dạng băng thông H (f) = PHẦN II: KẾT LUẬN CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN 3.1 Tổng kết đề tài: Qua bố cục trình bày báo cáo hiểu 35 3.1 Đề xuất kiến nghị Tài Liệu Tham Khảo: Slide giảng Kỹ Thuật Điện ( Ths Nguyễn Hữu Khương) Các khái niệm tham khảo vi.wikipedia.org 36 37 38 ... LUẬN HỌ VÀ TÊN: Lê Khánh Duy 1853020009 Nguyễn Trường Đăng 1853020003 Tên tiểu luận cuối kì: MÃ TURBO VÀ ỨNG DỤNG GIẢNG VIÊN BỘ MÔN ( Ký ghi rõ họ tên) Số thứ tự Họ tên Lê Khánh Duy Ghi Trình... Chương 2: Các khái niệm Chương 3: Tín hiệu xác định Chương 4: Tín hiệu ngẫu nhiên Chương 5: Mã Turbo Ứng Dụng Chương 6: Mô Ứng Dụng Phần 2: Kết luận Chương 7: Kết luận đề xuất kiến nghị CHƯƠNG