Thäng Tin V Âiãưu ÂäüTrong Hãû Thäúng Âiãûn

Khoa Âiãûn - Trỉåìng Âải hc Bạch khoa - Âải hc  Nàơng
1Chỉång 1
TÄØNG QUAN VÃƯ CẠC TÊN HIÃÛU V
HÃÛ THÄÚNG THÄNG TIN

1.1 Cạc khại niãûm cå bn
:
1.1.1 Ngưn tin ngun thy: l táûp håüp nhỉỵng tin tỉïc ngun thy chỉa
qua mäüt
phẹp biãún âäøi nhán tảo no vê dủ nhỉ: tiãúng nọi, ám nhảc,
hçnh nh v.v. . Nhỉ váûy tin tỉïc
âỉåüc sinh ra nhåì cạc ngưn tin ngun
thy.
1.1.2 Tên hiãûu thäng tin:
l dảng váût l chỉïa âỉûng tin tỉïc v truưn lan
trong hãû thäúng thäng tin tỉì nåi gỉíi âãún nåi nháûn tin. Âãø cho âån gin ta s
gi tàõt tên hiãûu thäng tin l tên hiãûu. Cọ thãø phán loải tên hiãûu nhỉ sau :
•
Tên hiãûu xạc âënh
: l tên hiãûu m quạ trçnh biãún thiãn ca nọ âỉåüc biãøu
diãùn bàòng mäüt hm thåìi gian â hon ton xạc âënh. Biãøu thỉïc gii têch hay
âäư thë thåìi gian ca tên hiãûu xạc âënh l hon ton âỉåüc biãút trỉåïc .
Vê dủ :
)
sin(
)

.
-Tên hiãûu cọ biãn âäü råìi rảc, thåìi gian liãn tủc gi l
tên hiãûu lỉåüng
tỉí
.
-Tên hiãûu cọ biãn âäü liãn tủc, nhỉng thåìi gian råìi rảc gi l
tên hiãûu
råìi rảc
.
-Tên hiãûu cọ biãn âäü v thåìi gian âãưu råìi rảc gi l
tên hiãûu säú
(digital)
.

Thäng Tin V Âiãưu ÂäüTrong Hãû Thäúng Âiãûn

2
Khoa Âiãûn - Trỉåìng Âải hc Bạch khoa -
Âải hc  Nàơng
1.1.3 Hãû thäúng thäng tin: l täø håüp cạc thiãút bë k thût, cạc kãnh tin âãø
truưn tin tỉïc tỉì ngưn tin âãún nåi nháûn tin.
Cáúu trục täøng quạt nháút ca mäüt hãû thäúng thäng tin nhỉ sau: Hçnh 1.1
trong âọ:



1.2 Cạc âàûc trỉng cå bn ca tên hiãûu xạc âënh:
K hiãûu
s(t)
l biãøu thỉïc thåìi gian ca tên hiãûu xạc âënh.
a/ Âäü di v trë trung bçnh ca tên hiãûu:
- Âäü di ca tên hiãûu
s(t)
l thåìi gian täưn tải ca tên hiãûu âọ kãø tỉì lục
nọ bàõt âáưu xút hiãûn cho âãún khi cháúm dỉït. Thäng säú ny qui âënh thåìi gian
m hãû thäúng thäng tin bë màõc báûn trong viãûc truưn âi tin tỉïc chỉïa trong tên
hiãûu .
- Nãúu âäü di ca mäüt tên hiãûu xút hiãûn vo thåìi âiãøm t
0
l τ, thç trë
trung bçnh ca nọ theo thåìi gian bàòng
Ngưn tin

Kãnh tin

Thu tin

Nhiãùu

Thọng Tin Vaỡ ióửu ọỹTrong Hóỷ Thọỳng ióỷn

Khoa ióỷn - Trổồỡng aỷi hoỹc Baùch khoa - aỷi hoỹc aỡ Nụng
3
2
t
t
s
dttsE
. (1.2)
Vồùi õởnh nghộa cuớa nng lổồỹng nhổ vỏỷy, ta coi tờn hióỷu coù tờnh
chỏỳt nhổ õióỷn aùp, doỡng õióỷn hay caùc õaỷi lổồỹng tổồng tổỷ khaùc.
- Cọng suỏỳt trung bỗnh cuớa tờn hióỷu:
dttsts
t
t

+
=


0
)(
1
)(
22
, (1.3)
trong õoù bióứu thổùc
)(
2
ts
õổồỹc goỹi laỡ cọng suỏỳt tổùc thồỡi cuớa tờn hióỷu. Nhổ vỏỷy
cọng suỏỳt trung bỗnh cuớa tờn hióỷu chờnh laỡ trở trung bỗnh cuớa cọng suỏỳt tổùc
thồỡi.

max)(
ts
ts
ts
ts
= (1.5)
Thọng sọỳ naỡy õỷc trổng cho khoaớng cổồỡng õọỹ maỡ tờn hióỷu seợ taùc õọỹng
lón caùc thióỳt bở.
d/ Tố sọỳ S/N (tờn hióỷu/nhióựu) (signal to noise ratio):

N
S
P
P
N
S
==

, (1.6)
trong õoù P
S
:

cọng suỏỳt tờn hióỷu, P
N
:

cọng suỏỳt nhióựu.
Tố sọỳ S/N cuợng coỡn coù thóứ vióỳt dổồùi daỷng mổùc tờn hióỷu:
)(lg10lg10 dB

biãún dảng cho phẹp qua cạc mảch âiãûn cọ di táưn säú bë giåïi hản, vê dủ nhỉ
cạc mảch v thiãút bë cọ di táưn säú lm viãûc hẻp, cạc bäü lc âiãûn, cạc bäü
khúch âải, cạc bäü biãún âäøi, cạc kãnh tin .v.v Cå såí ca phỉång phạp phäø
l sỉû khai triãøn cạc hm säú tưn hon vo chùi Fuariã.
Gi sỉí cọ tên hiãûu
s(t)
tưn hon våïi chu k
T
, (
s(t)= s(t+nT)
våïi mi
säú ngun
n
), âäưng thåìi
s(t)
tha mn cạc âiãưu kiãûn Âirichlã (bë chàûn, liãn
tủc tỉìng âoản, cọ säú hỉỵu hản cạc âiãøm cỉûc trë trong mäùi chu k).
Khi âọ tên hiãûu
s(t)
cọ thãø biãøu diãùn âỉåüc dỉåïi dảng chùi Fuariã
phỉïc:
∑
+∞
−∞=
=
k
tjk
k
eAts
ω

tjk
k
eA
ω
gi l thnh pháưn âiãưu ha báûc k ca tên hiãûu
s(t)
,
c
k
:

mäâun ca biãn âäü phỉïc A
k
,
táûp håüp
+∞
−∞=kk
c }{ gi l phäø biãn âäü ca tên hiãûu s(t),
ϕ
k
: pha ban âáưu ca biãn âäü phỉïc
A
k
,
táûp håüp
+∞
−∞=kk
}{
ϕ
gi l phäø pha ca tên hiãûu


deSts
tj



= )()(
(pheùp bióỳn õọứi Fuarió ngổồỹc), (1.11)
trong õoù:
dtetsS
tj




=



)(
2
1
)(
(1.12)
goỹi laỡ phọứ cuớa tờn hióỷu khọng tuỏửn hoaỡn
s(t)
(pheùp bióỳn õọứi Fuarió thuỏỷn).
Nóỳu bióỳt phọứ
S(


+ j
Q(

)
(1.13)
P(

)
: phọứ thổỷc cuớa tờn hióỷu
s(t)
,
Q(

)
: phọứ aớo cuớa tờn hióỷu
s(t)
,
)(

S
: phọứ bión õọỹ cuớa tờn hióỷu
s(t)
,
)()()(
22

QPS +=
, (1.14)
(


QP
P
+
= . (1.17)
Tổỡ trón ta nhỏỷn thỏỳy caùc tờn hióỷu tuỏửn hoaỡn seợ coù phọứ vaỷch (phọứ rồỡi
raỷc), coỡn caùc tờn hióỷu khọng tuỏửn hoaỡn seợ coù phọứ lión tuỷc.

1.4 Nhióựu trong caùc hóỷ thọỳng thọng tin :
Nhióựu laỡ tổỡ duỡng õóứ chố tỏỳt caớ caùc loaỷi tờn hióỷu khọng coù ờch taùc õọỹng
lón caùc tờn hióỷu coù ờch, gỏy khoù khn cho vióỷc thu vaỡ xổớ lyù tờn hióỷu naỡy.
Nhióựu gỏy nón caùc sai sọỳ cuợng nhổ laỡm bióỳn daỷng tờn hióỷu. Nóỳu ta truyóửn 1
tờn hióỷu
s(t)
õóỳn õỏửu vaỡo cuớa kónh tin, thỗ trón õỏửu ra ta seợ thu õổồỹc noùi
chung khọng phaới laỡ tờn hióỷu
s(t)
maỡ laỡ
x(t) = n(t).s(t) +c(t), (1.18)
trong õoù: n(t) goỹi laỡ nhióựu nhỏn, c(t) goỹi laỡ nhióựu cọỹng.
Nhióựu cọỹng c(t) khọng phuỷ thuọỹc vaỡo tờn hióỷu vaỡ bở gỏy ra bồới caùc
trổồỡng ngoaỡi (õióỷn trổồỡng, tổỡ trổồỡng, trổồỡng õióỷn tổỡ, trổồỡng ỏm thanh v.v )
Nhióựu nhỏn bở gỏy ra bồới sổỷ thay õọứi hóỷ sọỳ truyóửn cuớa kónh tin. Nhióựu
nhỏn thổồỡng thỏỳy trong khi truyóửn caùc tờn hióỷu vọ tuyóỳn ồớ soùng ngừn.
Thọng Tin Vaỡ ióửu ọỹTrong Hóỷ Thọỳng ióỷn

6
Khoa ióỷn - Trổồỡng aỷi hoỹc Baùch khoa -
aỷi hoỹc aỡ Nụng
Theo nguọửn gọỳc, nhióựu coù thóứ õổồỹc phỏn ra 2 nhoùm: nhióựu khờ quyóứn
vaỡ nhióựu cọng nghióỷp.

nhổ do hióỷu ổùng nhióỷt, do sổỷ thng giaùng cuớa caùc õaỷi lổồỹng vỏỷt lyù
v.v Nhióựu trong coỡn õổồỹc goỹi laỡ taỷp ỏm.
Chỏỳt lổồỹng cuớa tờn hióỷu coù thóứ õổồỹc õo bũng tyớ sọỳ S/N (tờn
hióỷu/nhióựu) bióứu dióựn bồới õồn vở dB.
Thọng tin vaỡ ióửu õọỹ trong Hóỷ Thọỳng ióỷn
Khoa ióỷn - Trổồỡng aỷi hoỹc Kyợ thuỏỷt - aỷi hoỹc aỡ Nụng 7
Chổồng 2
BIN ỉI TấN HIU

2.1. Sồ õọử nguyón lyù chung cuớa mọỹt HTTT (Hóỷ Thọỳng Thọng Tin)
truyóửn tờn hióỷu tổồng tổỷ :
Mọựi HTTT coù nhióỷm vuỷ truyóửn tin tổùc tổỡ nồi phaùt õóỳn nồi nhỏỷn tin.
Dổồùi õỏy laỡ sồ õọử nguyón lyù chung cuớa mọỹt HTTT truyóửn tờn hióỷu tổồng tổỷ:
õióỷn
Tờn hióỷu
bở õióửu
chóỳ
Tờn hióỷu
õióỷn tỏửn
thỏỳp
Tin tổùc
Bióỳn õọứi
tin tổùc - tờn hióỷu
Thäng tin v Âiãưu âäü trong Hãû Thäúng Âiãûn
8 Khoa Âiãûn - Trỉåìng Âải hc K thût - Âải hc  Nàơng
mủc tiãu cå bn ny nhåì kháu âiãưu chãú tên hiãûu. Ngoi ra âãø âm bo cäng
sút phạt mạy phạt phi thỉûc hiãûn khúch âải tên hiãûu. Âäúi våïi cạc hãû thäúng
thäng tin vä tuún, mạy phạt phi cọ anten phạt âãø bỉïc xả tên hiãûu âiãûn
thnh sọng âiãûn tỉì lan truưn trong khäng gian .
- Tên hiãûu sau khi qua mạy phạt âỉåüc truưn lãn kãnh truưn âãø âãïn
mạy thu. Cọ hai loải kãnh truưn cå bn l dáy dáùn (cạp âiãûn, cạp quang)
v vä tuún (truưn trong khäng gian). Cạc kãnh tin âỉåüc dng trong thäng
tin âiãûn thoải, âiãûn bạo, truưn hçnh cäng nghiãûp, phạt thanh, truưn hçnh,
thäng tin vãû tinh v âo lỉåìng, âiãưu khiãøn tỉì xa
- Tên hiãûu sau khi qua kãnh truưn s âi âãún mạy thu. Cạc bäü pháûn cå
bn ca mạy thu l anten thu (trong trỉåìng håüp kãnh truưn vä tuún), cạc
bäü khúch âải v gii âiãưu chãú. Sau khi qua cạc thiãút bë ny tên hiãûu s âỉåüc
tr vãư dảng tên hiãûu âiãûn táưn tháúp ban âáưu nhỉng váùn chỉa thêch håüp cho nåi
nháûn tin l con ngỉåìi. Vç váûy tên hiãûn âiãûn cáưn phi qua bäü biãún âäøi tên
hiãûu-tin tỉïc l cạc thiãút bë nhỉ äúng nghe trãn mạy âiãûn thoải, loa trong radio
v mn hçnh våïi loa trãn tivi, mn hçnh mạy vi tênh, mạy in v.v , qua âọ
con ngỉåìi s nháûn âỉåüc cạc tên hiãûu váût l ban âáưu.



2.3 Phán loải âiãưu chãú :
Âiãưu chãú tên hiãûu âỉåüc thỉûc hiãûn åí bãn phạt våïi mủc âêch l chuøn
phäø ca tên hiãûu tỉì miãưn táưn säú tháúp lãn miãưn táưn säú cao. Viãûc dëch chuøn
phäø ca tên hiãûu lãn táưn säú cao âỉåüc thỉûc hiãûn bàòng cạch lm thay âäøi cạc
thäng säú ca sọng mang cọ táưn säú cao. Trong thỉûc tãú ngỉåìi ta dng hai loải
sọng mang l cạc dao âäüng hçnh sin cao táưn hồûc cạc dy xung, do âọ tỉång
ỉïng ta s cọ hai hãû thäúng âiãưu chãú l âiãưu chãú liãn tủc v âiãưu chãú xung.

Hçnh 2.2 Ngun tàõc chung âiãưu chãú tên hiãûu.

Trong hãû thäúng âiãưu chãú liãn tủc, tên hiãûu âiãưu chãú (tên hiãûu tin tỉïc)
s tạc âäüng lm thay âäøi cạc thäng säú nhỉ biãn âäü, táưn säú hồûc gọc pha ca
sọng mang l cạc dao âäüng âiãưu ha. Sọng mang cọ thäng säú thay âäøi theo
tên hiãûu tin tỉïc âỉåüc gi l tên hiãûu bë âiãưu chãú.
Trong hãû thäúng âiãưu chãú xung, sọng mang l cạc dy xung vng
gọc tưn hon, tin tỉïc s lm thay âäøi cạc thäng säú ca nọ l biãn âäü, âäü
räüng v vë trê xung.
Sỉû khạc nhau càn bn giỉỵa tên hiãûu âiãưu chãú liãn tủc v âiãưu chãú
xung l åí chäù trong hãû thäúng âiãưu chãú liãn tủc tên hiãûu mang tin tỉïc âỉåüc
truưn âi liãn tủc theo thåìi gian. Cn trong hãû thäúng âiãưu chãú xung, tên hiãûu
mang tin tỉïc chè âỉåüc truưn trong khong thåìi gian cọ xung.

2.4. Âiãưu chãú tên hiãûu liãn tủc (tỉång tỉû ):

, tỏửn sọỳ
0
vaỡ pha
0
. Cuợng coù
thóứ thổỷc hióỷn õióửu chóỳ õọửng thồỡi, chúng haỷn nhổ vổỡa theo tỏửn sọỳ lỏựn bión õọỹ
v.v
Caùc bióứu thổùc õọỳi vồùi tờn hióỷu hỗnh sin bở õióửu chóỳ bồới tờn hióỷu mang
tin tổùc (t) tổồng ổùng vồùi õióửu bión AM (Amplitude Modulation), õióửu tỏửn
FM (Frequency Modulation) vaỡ õióửu pha PM (Phase Modulation) seợ coù
daỷng sau õỏy :
u(t)
AM
= U
0
[1+m(t)]sin(
0
t+
0
) (2.3)
u(t)
FM
= U
0
sin(
0
t +


t


2.4.1. ióửu bión :
Tổỡ bióứu thổùc (2.3) ta thỏỳy õióửu bión nghộa laỡ laỡm thay õọứi bión õọỹ U
0

cuớa soùng mang U
0
sin(
0
t+
0
) thaỡnh bión õọỹ U
0
+ mU
0
.cos t (õổồỡng bao
trón hỗnh 2.3) dao õọỹng theo sổỷ thay õọứi cuớa tờn hióỷu mang tin tổùc (t) = cos
t.
Thọng tin vaỡ ióửu õọỹ trong Hóỷ Thọỳng ióỷn
Khoa ióỷn - Trổồỡng aỷi hoỹc Kyợ thuỏỷt - aỷi hoỹc aỡ Nụng 11
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2

t+
0
).cos t]
=U
0
sin(
0
t+
0
)+ (m/2).U
0
.sin[(
0
+)t +
0
]+ (m/2).U
0
.sin[(
0
-)t
+
0
]}(2.7)


vaỷch gọửm 3 vaỷch taỷo thaỡnh tổỡ 3 tỏửn sọỳ: vaỷch trung tỏm ổùng vồùi tỏửn sọỳ soùng
mang
0
vaỡ 2 vaỷch nũm õọỳi xổùng ồớ 2 bón vaỷch trung tỏm ổùng vồùi caùc tỏửn sọỳ

0
- vaỡ
0
+. Caùc vaỷch naỡy coỡn õổồỹc goỹi laỡ caùc daới bión dổồùi (LSB -
Lower Side Band) vaỡ daới bión trón (USB - Upper Side Band). Daới thọng
cuớa tờn hióỷu õióửu bión u(t)
AM
:
BW=[(
0
+) - (
0
-)] / (2) = /. (2.8)
Caớ 3 tỏửn sọỳ
0
,
0
- vaỡ
0
+ õóửu nũm ồớ mióửn tỏửn sọỳ cao (do

0
>>). Nhổ vỏỷy ta õaợ dởch chuyóứn õổồỹc tỏửn sọỳ thỏỳp vaỡo mióửn tỏửn sọỳ
cao.
Trong trổồỡng hồỹp tờn hióỷu (t) tuỏửn hoaỡn vaỡ õổồỹc bióứu dióựn dổồùi

0
t+
0
)=
=U
0
sin(
0
t+
0
) - cos
2
1

=
n
k
k
C
m
[(
0
-k)t+
0
-
k
]+
+ cos
2
1

0
,
0
-,
0
+,
0
-2,

0
+2, ,
0
-n,
0
+n. Daới thọng cuớa tờn hióỷu õióửu bión u(t)
AM
:
BW=[(
0
+n) - (
0
-n)] / (2) = n/. (2.11)

0




U
0

USB
=
4
.
2
mP
C
. (2.13)
Tỉì (2.12) v (2.13) ta cọ biãøu thỉïc cäng sút ca tên hiãûu âiãưu biãn:
P
AM
= )
2
1.(
2
m
P
C
+ . (2.14)
Vê dủ: Gi sỉí hãû säú âiãưu biãn m=1 v P
C
=100 W. Ta cọ:
P
LSB
= P
USB
=
4
100
=25 W,


Hỗnh 2.6 Truyóửn thọng daới bión keùp DSB (Double Side Band).

Tuy nhión trong thổỷc tóỳ DSB thổồỡng ờt õổồỹc duỡng vỗ noù rỏỳt khoù giaới
õióửu chóỳ ồớ thióỳt bở thu. Do thọng tin truyóửn õi ồớ 2 daới bión thổỷc chỏỳt gỏửn
giọỳng nhau (1 daới coù chổùa tỏửn sọỳ
0
-, 1 daới chổùa tỏửn sọỳ
0
+) nón hoaỡn
toaỡn coù thóứ chố cỏửn truyóửn õi 1 daới bión, coỡn daới bión kia chỷn laỷi. Khi õoù ta
coù caùch truyóửn thọng õồn bión SSB (Single Side Band). Tờn hióỷu SSB coù
thóứ hoỷc laỡ daới bión trón (USB) hoỷc laỡ daới bión dổồùi (LSB). Trong thổỷc tóỳ
1 maùy phaùt SSB taỷo ra caớ 2 daới bión vaỡ coù 1 bọỹ chuyóứn maỷch cho pheùp choỹn
daới bión trón hoỷc dổồùi õóứ truyóửn õi.
Khi tờn hióỷu tióỳng noùi (hoỷc tờn hióỷu õióửu chóỳ noùi chung) bũng 0
(chúng haỷn khi ngổồỡi noùi dổỡng laỷi nghố mọỹt tờ) thỗ tờn hióỷu SSB seợ khọng
õổồỹc taỷo ra. Ngổồỹc laỷi trong AM khi khọng coù tờn hióỷu õióửu chóỳ, soùng mang
vỏựn phaới õổồỹc truyóửn õi. Do õoù SSB hióỷu quaớ hồn nhióửu so vồùi AM.
Truyóửn thọng õồn bión coù caùc ổu õióứm chờnh sau:
- Tờn hióỷu SSB chố chióỳm coù 1 nổớa khọng gian phọứ so vồùi caùc tờn hióỷu
AM hay DSB. ióửu õoù cho pheùp tióỳt kióỷm khọng gian phọứ vaỡ cho pheùp
truyóửn õổồỹc nhióửu tờn hióỷu hồn trong cuỡng 1 daới tỏửn sọỳ (so vồùi AM vaỡ
DSB), õọửng thồỡi khi õoù khaớ nng giao thoa giổợa caùc tờn hióỷu cuợng giaớm

pháưn no cạc táưn säú ca nhiãùu.
- Tên hiãûu SSB êt fâin hån so våïi tên hiãûu AM. Fâin åí âáy nghéa l
tên hiãûu tàng hồûc gim mảnh khi mạy thu nháûn nọ. Fâin xút hiãûn trong
AM vç sọng mang v cạc di biãn cọ thãø âỉåüc mạy thu âỉåüc lãûch nhau vãư
thåìi gian v pha våïi nhau. L do l vç sọng mang v cạc di biãn do nàòm åí
cạc táưn säú khạc nhau nãn chëu sỉû tạc âäüng ca táưng iän họa trong khê quøn
mäüt cạch khạc nhau. Táưng iän họa ny cọ tạc dủng ún cong cạc tên hiãûu
sọng mang v cạc di biãn xúng màût âáút åí cạc gọc khạc nhau mäüt êt, vç
váûy cạc tên hiãûu ny cọ thãø âi âãún thiãút bë thu khäng âäưng thåìi. Âäúi våïi tên
hiãûu SSB chè cọ 1 di biãn, loải fâin ny s khäng xút hiãûn.
Khi tên hiãûu u(t)
AM
âi âãún thiãút bë gii âiãưu chãú (bäü tạch sọng) thç s
thỉûc hiãûn quạ trçnh khäi phủc ngỉåüc lải tên hiãûu λ(t), tỉïc l dëch chuøn
ngỉåüc lải phäø vo miãưn táưn säú tháúp. Ta xẹt 1 bäü gii âiãưu chãú âån gin loải
tuún tênh 2 nỉía chu k, chè cho qua thnh pháưn dao âäüng âiãưu biãn 1 cỉûc
(vê dủ ton giạ trë dỉång). Khäng máút tênh täøng quạt ta gi sỉí ϕ
0
= 0. Khi âọ
âiãûn ạp trãn âáưu ra ca thiãút bë gii âiãưu chãú tuún tênh 2 nỉía chu k nọi
trãn s cọ dảng :
u(t)= U
0
(1+ m cos Ωt) |sin ω
0
t|. (2.15)
Khai triãøn |sinω
0
t| vo chùi Fuariã:
|sinω



−
Ω
−
−
−Ω+
∑ ∑
∞
=
∞
=1 1
2
0
2
0
0
14
cos.2cos
2
14
2cos
2cos1
2
k k k
ttk
m
k
tk
tmU

0
1
2
0
2
0
0
14
)2cos(
14
)2cos(
14
2cos
2cos1
2
k kk
k
tk
m
k
tk
m
k
tk
tmU
ω
ω
ω
π

Hỗnh 2.7 Phọứ cuớa tờn hióỷu AM ồớ õỏửu ra bọỹ giaới õióửu chóỳ.

2.4.2. ióửu tỏửn vaỡ õióửu pha :
0 1 2 3 4 5 6 7
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
t (s )
U(t)
FM

Hỗnh 2.8 ióửu tỏửn (FM).

Khọng mỏỳt tờnh tọứng quaùt, ta giaớ sổớ
0
,
(t)=cos t, (2.18)




+

t
tdtt
0
0
cos
= U
0
sin(
0
t + m.sin t) , (2.19)
trong õoù:
: sọỳ gia cổỷc õaỷi cuớa tỏửn sọỳ,
m=



: hóỷ sọỳ õióửu tỏửn.
u(t)
FM
= U
0
[cos(m.sin t).sin

0
- )t] (2.23)
Nhổ vỏỷy phọứ cuớa tờn hióỷu õióửu tỏửn trong trổồỡng hồỹp hóỷ sọỳ õióửu tỏửn m
beù (m<<1) cuợng gọửm ba thaỡnh phỏửn tổồng tổỷ nhổ õióửu bión vồùi caùc tỏửn sọỳ

0
,
0
-,
0
+, chố coù khaùc laỡ phọứ pha ồớ tỏửn sọỳ
0
- thỗ ngổồỹc laỷi 1 goùc
180
0
so vồùi õióửu bión (dỏỳu trổỡ trổồùc bióứu thổùc (m/2)sin(
0
- )t ).
Trong trổồỡng hồỹp chung khi hóỷ sọỳ õióửu tỏửn m tng lón, khọng thoaớ
maợn õióửu kióỷn m<<1 nổợa thỗ phọứ cuớa tờn hióỷu õióửu tỏửn seợ mồớ rọỹng ra, chổù
khọng coỡn coù daỷng nhổ trón nổợa. óứ phỏn tờch phọứ cuớa tờn hióỷu õióửu tỏửn cỏửn
phaới khai trióứn caùc haỡm cos(m.sint) vaỡ sin(m.sin t) vaỡo chuọựi Fuarió nhồỡ
caùc haỡm Bessel J
k
(m) loaỷi mọỹt bỏỷc k vồùi k laỡ sọỳ nguyón:


=
+
+

0
t +


=1
)(
k
k
mJ [sin(
0
+ k)t + (-1)
k
sin(
0
- k)t] (2.25)
Thäng tin v Âiãưu âäü trong Hãû Thäúng Âiãûn
18 Khoa Âiãûn - Trỉåìng Âải hc K thût - Âải hc  Nàơng
Nhỉ váûy u
FM
(t) l täøng ca cạc dao âäüng gäưm thnh pháưn cọ cng táưn
säú sọng mang ω
0
; cạc thnh pháưn di biãn våïi táưn säú ω
0
+ kΩ v ω
0
- kΩ v
biãn âäü âỉåüc xạc âënh thäng qua cạc hm Bessel.
Màûc d quạ trçnh âiãưu táưn tảo ra nhiãưu di biãn trãn v dỉåïi, trong
thỉûc tãú chè cọ nhỉỵng di biãn no cọ biãn âäü låïn måïi chỉïa âỉûng thäng tin.

0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
t (s )
U(t)
PM

Hçnh 2.9 Âiãưu pha (PM).
Ngoi ra FM cọ nhỉåüc âiãøm l chiãúm dủng di táưn säú tỉång âäúi låïn
(so våïi AM) v cạc mảch âiãưu chãú, gii âiãưu chãú phỉïc tảp hån so våïi AM.
Biãøu thỉïc ca tên hiãûu âiãưu pha PM (hçnh 2.9) cọ cáúu trục tỉång tỉû
nhỉ âiãưu táưn FM:
u(t)
PM
= U
0
sin[ω
0
t +∆ϕ.λ(t)]
= U
0
sin[ω
0
t +∆ϕ.cosΩt] (2.27)
Âiãưu táưn v âiãưu pha cn âỉåüc gi chung l âiãưu chãú gọc.

2.5. Biãún âäøi tên hiãûu liãn tủc thnh tên hiãûu råìi rảc, âiãưu chãú m xung


=



k
m
m
tktF
tktF
tk
)(2
)(2sin
)(



(2.29)
Nhổ vỏỷy tờn hióỷu (t) hoaỡn toaỡn õổồỹc xaùc õởnh bồới caùc giaù trở cuớa
mỗnh (kt) caùch nhau caùc õoaỷn t trong õoù t
m
F2
1
, t coỡn õổồỹc goỹi laỡ
khoaớng caùch rồỡi raỷc tờn hióỷu.
(Lổu yù laỡ:
)(2
)(2sin
tktF
tktF

.2
2
1
=

= . (2.30)
Cuợng tổỡ õởnh lyù K-S ta suy ra õổồỹc rũng thay vỗ õóứ truyóửn õi 1 tờn
hióỷu lión tuỷc thỗ ta coù thóứ truyóửn õi tờn hióỷu rồỡi raỷc trong daỷng mọỹt daợy caùc
xung maỡ bión õọỹ cuớa noù bũng giaù trở cuớa tờn hióỷu lión tuỷc õổồỹc truyóửn õi taỷi
caùc thồỡi õióứm rồỡi raỷc kt vaỡ õoaỷn thồỡi gian giổợa chuùng t
m
F2
1
, tỏửn sọỳ lỏỳy
mỏựu f
mỏựu
2F
m

- ởnh lyù K-S coù yù nghộa rỏỳt lồùn õọỳi vồùi caùc HTTT ngaỡy nay bồới vỗ
tờn hióỷu sọỳ laỡ loaỷi tờn hióỷu dóự taỷo maỡ khaớ nng chọỳng nhióựu laỷi rỏỳt cao. Do
õoù caùc hóỷ thọỳng thọng tin sọỳ õang dỏửn dỏửn thay thóỳ caùc hóỷ thọỳng thọng tin
tổồng tổỷ, nhỏỳt laỡ trong lộnh vổỷc õióỷn thoaỷi, truyóửn hỗnh

2.5.2. ióửu chóỳ maợ xung PCM:( Pulse Code Modulation):
ởnh nghộa: ióửu chóỳ maợ xung PCM vóử cồ baớn laỡ sổỷ chuyóứn õọứi
tổồng tổỷ -sọỳ thuọỹc mọỹt kióứu õỷc bióỷt trong õoù tin tổùc chổùa trong caùc mỏựu tổùc
thồỡi cuớa mọỹt tờn hióỷu tổồng tổỷ õổồỹc bióứu dióựn bũng caùc tổỡ sọỳ trong mọỹt
chuọựi bit nọỳi tióỳp. (Mọỹt tổỡ sọỳ bao gọửm n chổợ sọỳ nhở phỏn)
Thäng tin v Âiãưu âäü trong Hãû Thäúng Âiãûn

cho phẹp sỉí dủng k thủát säú.
- Sỉí dủng räüng ri trong cạc hãû thäúng thäng tin säú âãø lỉu trỉỵ, âiãưu
chãú v truưn dỉỵ liãûu
Nọi cạch khạc quạ trçnh råìi rảc họa tên hiãûu cọ thãø xem nhỉ l quạ
trçnh thay thãú tên hiãûu liãn tủc bàòng mäüt dy tên hiãûu xung råìi rảc. Dy tên
hiãûu xung ny phi âàûc trỉng, mä t âỉåüc dảng tên hiãûu liãn tủc, v nọ âỉåüc
láúy tải cạc thåìi âiãøm måí xung.
Dy xung ny cọ táưn säú cng cao cng täút vç s khäng lm biãún dảng
phäø tên hiãûu liãn tủc. Nhỉng thỉûc tãú khäng thãø tàng dáưn táưn säú âãún vä hản,
vç s lm máút âi âäü räùng xung, tỉïc khäng cn nghéa råìi rảc họa tên hiãûu.
Cọ nghéa l vãư màût l tỉåíng thç xung láúy máùu cọ âäü räüng vä cng nh,
Thọng tin vaỡ ióửu õọỹ trong Hóỷ Thọỳng ióỷn
22 Khoa ióỷn - Trổồỡng aỷi hoỹc Kyợ thuỏỷt - aỷi hoỹc aỡ Nụng
nhổng trong thổỷc tóỳ thỗ õọỹ rọỹng xung coù giồùi haỷn vaỡ thổồỡng nhoớ hồn nhióửu
so vồùi chu kyỡ cuớa tờn hióỷu lỏỳy mỏựu.
Nhổ vỏỷy sau khi lỏỳy mỏựu ta õổồỹc tờn hióỷu laỡ daợy xung coù bión õọỹ thay
õọứi (coỡn goỹi laỡ tờn hióỷu õióửu bión xung PAM - Pulse Amplitude
Modulation).
Vờ duỷ: Tờn hióỷu õióỷn thoaỷi coù giồùi haỷn tỏửn sọỳ trong khoaớng 300 - 3400
Hz. Vỏỷy tỏửn sọỳ lỏỳy mỏựu laỡ f 2 . 3400 = 6800 Hz. Tọỳc õọỹ lỏỳy mỏựu õổồỹc
khuyóỳn nghở laỡ 8000 xung/s, tổùc laỡ tỏửn sọỳ lỏỳy mỏựu lồùn hồn 2 lỏửn tỏửn sọỳ 3400
Hz mọỹt ờt. Tổồng ổùng ta coù chu kyỡ lỏỳy mỏựu laỡ:
T = 1/8000 = 125.10
-6
s = 125 às.
Coỡn õọỹ rọỹng xung thổồỡng nhoớ hồn nhióửu (coù trổồỡng hồỹp lỏỳy 0,9-1
às).
Vióỷc rồỡi raỷc hoùa tờn hióỷu coù thóứ thổỷc hióỷn nhồỡ caùc bọỹ nhỏn.
Tờn hióỷu õóỳn ngoợ vaỡo A, tỏửn sọỳ lỏỳy mỏựu vaỡo tổỡ ngoợ B, ngoợ ra Y nhỏỷn
õổồỹc tờn hióỷu õióửu bión xung PAM (hỗnh 2.10).

giọỳng nhổ sổỷ quy troỡn sọỳ, mổùc õọỹ quy troỡn caỡng nhoớ thỗ õọỹ chờnh xaùc caỡng
cao. ọỹ chờnh xaùc cuớa vióỷc lổồỹng tổớ hoùa phuỷ thuọỹc vaỡo vióỷc choỹn khoaớng
chia trón truỷc tung hay coỡn goỹi laỡ caùc bổồùc lổồỹng tổớ hoùa. Hỗnh 2.11. ióửu kióỷn lổồỹng tổớ hoaù
o

(kt) >
k


k+1


k


k-1


k+1


k

A


Vờ duỷ vóử lổồỹng tổớ hoaù õổồỹc minh hoaỷ trón hỗnh 2.12. Trón hỗnh veợ
thóứ hióỷn 8 mổùc lổồỹng tổớ qua bọỹ 8 sọỳ nguyón tổỡ 0 õóỳn 7 trón truỷc tung.
ổồỡng cong (t) õổồỹc rồỡi raỷc hoaù qua 8 mỏựu (8 hỗnh chổợ nhỏỷt coù gaỷch cheùo)
tờnh tổỡ traùi sang phaới. Khi lổồỹng tổớ hoaù, caùc mỏựu 1 vaỡ 8 nhỏỷn giaù trở laỡ 1, caùc
mỏựu 2 vaỡ 7 nhỏỷn giaù trở laỡ 3, caùc mỏựu 3 vaỡ 6 nhỏỷn giaù trở laỡ 4, caùc mỏựu 4 vaỡ
5 nhỏỷn giaù trở laỡ 5.
Sọỳ mổùc lổồỹng tổớ M tổồng ổùng vồùi sọỳ tọứ hồỹp maợ nhở phỏn trong thióỳt
bở maợ hoùa sau naỡy, nón ta coù bióứu thổùc sau:
M = 2
m
, (2.33)
vồùi M: sọỳ mổùc lổồỹng tổớ hoùa;
m: sọỳ bờt duỡng trong tọứ hồỹp maợ nhở phỏn.
Nóỳu caùc bổồùc lổồỹng tổớ hoùa laỡ õóửu nhau trón suọỳt truỷc tung ta coù
lổồỹng tổớ hoùa õóửu, nóỳu noù thay õọứi ta coù lổồỹng tổớ hoùa khọng õóửu.
ỷc õióứm cuớa lổồỹng tổớ hoùa õóửu :
- Caùc bổồùc lổồỹng tổớ hoùa õóửu bũng nhau .
- Gỏy sai sọỳ trong giọỳng nhau cho caùc tờn hióỷu coù bión õọỹ khaùc
nhau.
- Tyớ sọỳ tờn hióỷu trón nhióựu (S/N) seợ rỏỳt keùm õọỳi vồùi tờn hióỷu yóỳu .
óứ õaớm baớo tyớ sọỳ S/N õọỳi vồùi caùc mổùc tờn hióỷu yóỳu phaới giaớm bổồùc
lổồỹng tổớ xuọỳng hay nghộa laỡ tng sọỳ mổùc lổồỹng tổớ . ióửu õoù seợ õọửng nghộa
vồùi vióỷc tng sọỳ bờt cuớa tọứ hồỹp maợ truyóửn õi; thióỳt bở maợ hoùa seợ rỏỳt cọửng
kóửnh, phổùc taỷp vaỡ tọỳn keùm.
Trong mọỹt sọỳ trổồỡng hồỹp vờ duỷ nhổ tờn hióỷu thoaỷi coù xaùc suỏỳt tờn
hióỷu yóỳu khaù lồùn. óứ giaớm sọỳ bờt trong tọứ hồỹp maợ (tổồng ổùng giaớm sọỳ mổùc
(t)

t


Quạ trçnh nẹn dn cạc biãn âäü ca tên hiãûu âỉåüc gi l companding.
Lût nẹn gin tên hiãûu cọ tạc dủng lm tàng giạ trë tỉïc thåìi ca tên hiãủ úu
v gim giạ trë tỉïc thåìi ca tên hiãûu mảnh. Âàûc tênh nẹn dn xáy dỉûng trãn
u cáưu bỉåïc lỉåüng tỉí cọ giạ trë min âäúi våïi tên hiãûu úu v tàng dáưn theo
mỉïc biãn âäü tên hiãûu sao cho t säú S/N ln ln cäú âënh v cao hån so våïi
lỉåüng tỉí hoạ âãưu trỉûc tiãúp.
Trong cạc bäü khúch âải phi tuún ngỉåìi ta hay dng cạc lût nẹn µ
(åí M, Canâa, Nháût) v lût nẹn A (åí Cháu Áu) nhỉ sau:
* Lût nẹn µ cho tên hiãûu x
1
(t) â âỉåüc chøn hoạ ( |x
1
(t)| ≤ 1):
)1ln(
))(1ln(
)(
1
2
µ
µ
+
+
=
tx
tx (2.34)
trong âọ µ l mäüt hàòng säú dỉång, thäng thỉåìng ngỉåìi ta dng µ=255 hồûc
µ=100.
* Lût nẹn A cho tên hiãûu x
1

1
1
1
2
tx
A
txA
tx
A
txA
tx (2.35)
trong âọ A l mäüt hàòng säú dỉång, ngỉåìi ta thỉåìng dng A=87,6.
Cạc kháu nhỉ thỉåìng lãû
x'
1
(t)
x
1
(t)
Bäü khúch âải
phi tuún (bäü nẹn)
Bäü lỉåüng tỉí
âãưu

Kãnh truưn
x
2
(t)
Bäü khúch âải
phi tuún b