Giáo trình hình thành hệ thống ứng dụng kỹ thuật nối tiếp tín hiệu điều biên p8 pptx

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (463.76 KB, 10 trang )

nhằm mục đích so sánh, độ rộng băng phải hạ tỷ lệ xuống, và cả tỷ số sóng mang
trên tạp âm và Pe cũng điều hạ tỷ lệ xuống với cùng một lượng.
- Đối với trường hợp “kết hợp”:
 
24.1
N
C
.
r
W
.
1M2
1
.
1M
1
.
4
3
erfc.
M
1M
Pe
2
1
S
ASK
















kếthợp

Trong đó M là hệ số méo của biên độ sóng mang mà tín hiệu số đã mã vào
đó. Với tín hiệu nhò phân M = 2 và phương trình (1.24) rút ngắn lại như (1.17a).
Trong (1.24)
N
C
là tỷ số giữa sóng mang chưa điều chế với tạp âm có độ rộng
băng Nyquyts song biên và không phải là một trò số logarit. Nếu cho theo trò số
logarit cần phải sử dụng biểu thức:







10
dB

.
N
C
loganti
N
C
để chuyển thành một tỷ số.
Như đã nói ở trước, trong hình 1.5, công suất tạp âm song biên được sử
dụng vì kì vọng rằng sóng mang sẽ nằm ở giữa băng của bộ lọc thông băng thu, và
có độ rộng băng bằng hai lần băng tín hiệu tin tức, đó là:
Mlog
r
rW
2
s
s

- Đối với trường hợp không kết hợp:
 






































2
1
s
N

C
r
W
1M
1
4
3
exp P
e ASK không kết hợp
P
e ASK không kết hợp
>
 
2
1
s
N
C
r
W
1M
1
4
3
exp
M
1













































Với A
c
>> (1.25)
Trở lại với trường hợp nhò phân ở đó M = 2, phương trình 1.25 rút
ngắn như ở phương trình 1.23.
V. Ví dụ minh họa
1.Cho một chuỗi bit nhò phân với 5 bit đầu tiên b = [ 10010 ]. Dữ liệu
bit nhò phân có tốc độ bit bằng 1Kbps và biên độ đỉnh - đỉnh của dạng sóng
điều chế là 1V.
a. Mô phỏng dạng tín hiệu ASK với 500 mẫu đầu tiên đại diện cho
chuỗi nhò phân b với tần số sóng mang là 8Khz. Biết tín hiệu phát
sinh từ chuỗi nhò phân b là: Unipolar_nrz
b. Mô phỏng mật độ phổ công suất của tín hiệu điều chế ,biết phạm
vi tần số điều chế là[ 0,20Khz].
Giải:
a. Mô phỏng dạng tín hiệu ASK:
start
b=[1 0 0 1 0 binary(5)];
x=wave_gen(b,'unipolar_nrz');
xa=mixer(x,osc(8000));

t=[1:500];
subplot(211),waveplot(x(t))
subplot(212),waveplot(xa(t))

b. Mô phỏng mật độ phổ
công suất của tín hiệu
start
b=[1 0 0 1 0 binary(5)];
x=wave_gen(b,'unipolar_nrz');
xa=mixer(x,osc(8000));
f=[0,20000];
subplot(211),psd(x,f)
subplot(212),psd(xa,f)

0 5 10 15 20 25

10
-10
10
-5
10
0
PSD Function

2. Cho một chuỗi bit nhò phân với 5 bit đầu tiên b = [ 11010 ]. Dữ liệu bit nhò
phân có tốc độ bit bằng 1Kbps và biên độ đỉnh - đỉnh của dạng sóng điều
chế là 1V.
a. Mô phỏng dạng tín hiệu ASK với 300 mẫu đầu tiên đại diện cho
chuỗi nhò phân b với tần số sóng mang là 5Khz. Biết tín hiệu phát
sinh từ chuỗi nhò phân b là: Manchester.
b. Mô phỏng mật độ phổ công suất của tín hiệu điều chế ,biết phạm
vi tần số điều chế là[ 0, 10Khz].
Giải:
a. Mô phỏng dạng tín hiệu ASK:
start
b=[1 1 0 1 0 binary(5)];
x=wave_gen(b,'manchester');
xa=mixer(x,osc(5000));
t=[1:300];
subplot(211),waveplot(x(t))
subplot(212),waveplot(xa(t))

b. Mô phỏng mật độ phổ công
suất của tín hiệu

b=[1 1 0 1 0 binary(5)];
x=wave_gen(b,'manchester');
xa=mixer(x,osc(5000));
f=[0,10000];
subplot(211),psd(x,f)
subplot(212),psd(xa,f)

3. Cho một chuỗi bit nhò phân với 5 bit đầu tiên b = [ 10111]. Dữ liệu bit nhò
phân có tốc độ bit bằng 1Kbps và biên độ đỉnh - đỉnh của dạng sóng điều
chế là 1V.
a. Mô phỏng dạng tín hiệu ASK với 200 mẫu đầu tiên đại diện cho
chuỗi nhò phân b với tần số sóng mang là 7Khz. Biết tín hiệu phát
sinh từ chuỗi nhò phân b là: Manchester.
b. Mô phỏng mật độ phổ công suất của tín hiệu điều chế ,biết phạm
vi tần số điều chế là[ 0, 10Khz].
0 2 4 6 8 10
10

-10
10
-5
10
0
Giải:
a. Mô phỏng dạng tín hiệu ASK:
start
b=[1 0 1 1 1 binary(5)];
x=wave_gen(b,'duobinary');
xa=mixer(x,osc(7000));
t=[1:200];
subplot(211),waveplot(x(t))
subplot(212),waveplot(xa(t))

b. Mô phỏng mật độ phổ công
suất của tín hiệu
start
b=[1 0 1 1 1 binary(5)];
x=wave_gen(b,'duobinary');
xa=mixer(x,osc(7000));
f=[0,15000];
subplot(211),psd(x,f)
subplot(212),psd(xa,f)

0 5 10 15 20
x 10
-4
-2
0 2 4 6 8
CHƯƠNG 4
ĐIỀU CHẾ KHÓA DỊCH TẦN FSK
I. Điều chế khóa dòch tần số (FSK).
Ta sẽ thảo luận hoàn chỉnh các dạng điều chế cơ bản, trước khi xét tổ
hợp ASK và PSK và những sơ đồ điều chế đặc biệt hiện nay.
FSK có thể xem như tín hiệu trực giao. Các sơ đồ tín hiệu chủ yếu
đều được sử dụng cho truyền số liệu số tốc độ thấp, lý do để dùng rộng rãi
các Modem số liệu là tương đối dễ dàng tạo tín hiệu và dùng giải điều chế
không kết hợp. Nhưng các sơ đồ FSK không có hiệu quả như sơ đồ PSK về
mặt công suất và độ rộng băng sử dụng. Như tên gọi, tin tức số được truyền
đi một cách đơn giản bằng cách dòch tần số sóng mang một lượng nhất đònh
tương ứng với mức nhò phân 1 và 0. Hình 3-1. vẽ quá trình điều tần một sóng
mang với tín hiệu nhò phân 10101101. Trong FSK hai trạng thái, hai dạng tín
hiệu có thể được biểu thò bởi:
S
1
(t) = A cos(
0
+ 

d
)t
S
0
(t) = A cos(
0
- 
d
)t (3.1)
Giống như dạng sóng PSK, biên độ sóng mang A giữ không đổi còn
tần số bò dòch đi giữa các giá trò 
0
+ 
d
và 
0
- 
d
. Trong khi xét đặc tính
phổ của FSK, phân biệt hai trường hợp xuất phát từ hành vi của góc pha 
trong biểu thức của tín hiệu S
1
(t) vào máy thu:
   





t

0
kd01
2.3dtkTtgacosA)t(S

Trong đó a
k
là hệ số đối trọng số đối với khoảng thứ k và là các biến
số ngẫu nhiên gián đoạn. Nếu giả sử như  là ngẫu nhiên và phân bố đồng
đều trong 2, thì không có quan hệ với điều chế và có thể ở những chuyển
tiếp th lấy bất kỳ một giá trò ngẫu nhiên nào.

Điều đó dẫn đến khả năng pha không liên tục như trên hình 6.17b, và
điều chế được hiểu là FSK-pha không liên tục. FSK-pha liên tục có thể đạt
được bằng cách bắt  phải có một tương quan nhất đònh với tín hiệu điều
chế. Truyền dẫn số liệu nhò phân có độ ổn đònh cao và nhiễu giữa các ký
hiệu không đáng kể là một điều khó đạt được trong hệ thống FM hai trạng
thái pha liên tục. Lý do là FSK hai trạng thái yêu cầu vốn có hai tần số phải
biểu thò hai trạng thái nhò phân, và để xây dựng một hệ thống pha liên tục
sử dụng hai bộ dao động riêng biệt, yêu cầu về mạch rất phức tạp. Phương
án chọn là FM khóa chỉ dùng một bộ dao động điều khiển bằng điện áp.

Trong khi một hệ thống với pha liên tục ở những điểm chuyển tiếp bit, độ
chính xác tần số tương đối thấp và tốc độ bit sẽ không bò khóa ở một trong
hai tần số đại diện cho các trạng thái logit 1 và 0. Một hệ thống FM hai
trạng thái lý tưởng đã được công nhận, trong đó sự chênh lệnh giữa các tầng
số 1 và 0, tức là độ di tần đỉnh – đỉnh là 2f
d
, bằng tốc độ bit r
b
, tức 2f
d
=r
b
.
Hơn nữa các tần số 1 và 0 đã được khóa theo tốc độ bit. Một hệ thống đã
được công nhận, trong đó chỉ một nguồn tần số điều khiển hệ thống và cung
cấp cho ra các tín hiệu 1 và 0 theo tốc độ bit. Biểu thò phổ FSK gồm một
chuỗi (Serie) bằng dạng đồ thò tốt hơn là toán học.
1 0 1 1 0

1 0 1 1 0

Hình3-1:
a) FSK pha liên tục (CPFSK)
b) FSK pha không liên tục (NCFSK)
a)

b)

II. FSK kết hợp (CFSK).
Tách sóng tương quan FSK đạt được bằng cách dùng bộ giải

mã điều chế tối ưu có hàm tương quan – chéo, minh họa cho hình 1.3-loại
tách sóng này ít dùng trong thực tế, do khó không về liên kết với các tần số
rẽ ở máy thu giống như ở máy phát. Khoảng cách biệt tần số tối thiểu hay
độ di tần đỉnh – đỉnh cực tiểu: 2F
d
, khi trực giao (tương quan – chéo = 0)
với tách sóng kết hợp là 2F
d
= r
b
/2.
 Xác suất lỗi của CFSK hai trạng thái.
Biểu thức xác suất lỗi Pe:
Pe
FSK
= ½ erfc [(1/2) (W/r
b
) (C/N)]
1/2
(3.3)
Hình 3-12 là đồ thò của phương trình với độ rộng tạp âm song biên.
So sánh xác suất lỗi của FSK theo phương trình 3.3 với PSK trong
phương trình 2.7 ta thấy xác suất lỗi bằng nhau nếu như công suất sóng
mang của FSK tăng thêm 3dB. Với FSK kết hợp, 99% độ rộng băng yêu cầu
tuân theo quy luật “Carlson”, tức là bằng hai lần độ di tần đỉnh – đỉnh cộng
với hai lần tần số điều chế cao nhất. Nếu tần số điều chế cao nhất tính từ 0
(từ DC), có thể xem bằng một nửa độ rộng băng trung tần W. Độ di tần đỉnh
– đỉnh chia hết cho tần số điều chế cao nhất được đònh nghóa là chỉ số điều
chế m, và có thể xem như là độ di tần đỉnh – đỉnh chia hết cho độ rộng băng
W; 99% độ rộng băng truyền dẫn là 2(1+m)W.

Bảng 1-2 dưới đây nêu lên các chỉ số điều chế m ứng với các chỉ số
99% độ rộng băng truyền dẫn có tốc độ bit tiêu chuẩn hóa r
b
, với các bộ lọc
có đặc tuyến dốc.
Bảng 1-2: Độ rộng băng FSK 99% ứng với các chỉ số điều chế khác
nhau
Chỉ số điều
chế m
Độ rộng
băng r
b
,2
,78
,3
,00
,4
,10
0
,5
1
,17
0
,6
1
,25
0
,7
1
,80