Đồ án tốt nghiệp Vi ba số DM 2G -1000
Lời nói đầu
Chúng ta đang sống trong thời kỳ bùng nổ thông tin, với sự phát triển nh vũ bão
của các ngành Điện tử, Tin học, Viễn thông. Sự phát triển này đợc thể hiện qua hai xu h-
ớng : hiện đại hoá và đa dạng hóa.
Các dich vụ viễn thông ngày càng trở nên phong phú và đa dạng, nhằm đáp ứng tất
cả các nhu cầu : nghe, nhìn của một xã hội phát triển cao đó là phát thanh truyền hình,
truyền số liệu, điện thoại và điện tín.
Tất cả các dịch vụ này có thể phát triển riêng rẽ và độc lập, xong để có đợc những
thông tin tổng hợp mà một mạng số đa dịch vụ ra đời. Mạng này đang phát triển nhằm
hợp nhất tất cả các dịch vụ nói trên vào một kênh cơ sở để cung cấp các phơng tiện thông
tin một cách đa năng và tiện lợi.
Kỹ thuật số ra đời, đã tạo ra một bớc ngoặt lớn trong việc hiện đại hoá mạng lới
viễn thông. Việc số hoá các hệ thống chuyển mạch và truyền dẫn đang đợc tiến hành
nhằm nâng cao chất lợng đờng truyền và giảm giá thành của tuyến.
Thông tin có thể đợc truyền qua nhiều môi trờng khác nhau nh vi ba, vệ tinh, cáp
quang...Trong khi cáp quang đang đợc đa vào ứng dụng thì vi ba vẫn còn đang đợc dùng
phổ biến và các hệ thống vi ba số này vẫn ngày càng đợc nâng cao về công nghệ, dung l-
ợng cũng nh là giảm nhỏ giá thành.
Trong khuôn khổ của bản đồ án tốt nghiệp này, việc nghiên cứu thiết bị vi ba số
DM2G-1000 của Nhật sẽ đợc trình bày.
Bản đồ án này gồm:
1 - Vấn đề xử lý tín hiệu và sóng mang.
2 - Điều chế và giải điều chế trong vi ba số.
3 - Tổng quan thiết bị vi ba số DM2G-1000.
4 - Phân tích chi tiết thiết bị phát của thiết bị DM2G-1000.
5 - Một số bài đo kiểm tra thiết bị Vi ba số DM2G - 1000
Vì thời gian có hạn nên đồ án tốt nghiệp có thể còn nhiều sai sót, Rất mong sự góp
ý chân tình của các thầy cô giáo và các bạn.
Hà Nội, ngày tháng năm 2005
Khoa ĐTVT - ĐHBK Hà nội Trang - 1 -
1.3.6 Tái sinh tín hiệu số............................................................................17
1.3.7 Khôi phục thời gian và tách sóng ngỡng...........................................18
Chơng II - Điều chế và giải điều chế trong vi ba số.....................19
2.1 Điều chế trong vi ba số.................................................................................19
2.2 Phơng pháp điều biên số (ASK) khóa dịch biên độ.......................................20
2.2.1 ASK kết hợp......................................................................................21
2.2.2 ASK không kết hợp...........................................................................26
2.2.3 ASK M trạng thái (M-ary)................................................................27
2.3 Điều pha số (PSK) khóa dịch pha.................................................................28
2.3.1 PSK kết hợp (CPSK)..........................................................................29
2.3.2 PSK vi sai kết hợp (DPSK)................................................................30
2.3.3 PSK M trạng thái (M-ary).................................................................31
2.3.4 Các bộ giám sát chất lợng..................................................................42
2.3.5 Quan hệ giữa tạp âm song biên C/N và Eb/.....................................42
2.3.6 DPSK M trạng thái............................................................................43
2.3.7 Điều chế pha cầu phơng lệch (OK-QPSK hay OQPSK)....................45
2.4 Điều chế khóa dịch tần số (FSK)..................................................................46
Khoa ĐTVT - ĐHBK Hà nội Trang - 3 -
Đồ án tốt nghiệp Vi ba số DM 2G -1000
2.4.1 FSK kết hợp......................................................................................48
2.4.2 FSK không kết hợp............................................................................49
2.4.3 Giải điều chế FSK kết hợp vi sai.......................................................49
2.4.4 So sánh FSK và ASK.........................................................................50
2.4.5 FSK M trạng thái...............................................................................50
2.4.6 MSK khóa di tần cực tiểu..................................................................52
2.5 Sơ đồ kết hợp điều chế pha và biên độ Digital (CAPK)...............................56
2.5.1 Bộ chuyển đổi 2 thành L mức...........................................................60
2.5.2 Bộ điều chế và bộ giải điều chế QAM M trạng thái.........................61
2.5.3 Mã hoá vi sai.....................................................................................63
2.5.4 Xác suất lỗi của hệ thống M QAM..................................................64
4.4.1 Tổng quan sơ đồ nguyên lý khối HPA..............................................93
4.4.2 Nguyên lý hoạt động của toàn mạch.................................................96
Một số bài đo cơ bản cho thiết bị DM2G - 1000.................................98
Bài 1 Đo công suất phát.......................................................................................98
Bài 2 Đo tần số....................................................................................................99
Bài 3 Đo bit lỗi..................................................................................................101
Khoa ĐTVT - ĐHBK Hà nội Trang - 5 -
§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000
NhËn xÐt cña gi¸o viªn ph¶n biÖn
1- §é chÝnh x¸c :
2- TÝnh thùc tiÔn:
3- §¸nh gi¸ chung:
4- §iÓm luËn v¨n:
NhËn xÐt cña gi¸o viªn ph¶n biÖn
Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 6 -
Đồ án tốt nghiệp Vi ba số DM 2G -1000
Chơng I - Xử lý tín hiệu băng tần gốc
1.1 Sự cần thiết phải xử lý băng tần gốc.
Xử lý tín hiệu băng gốc là yêu cầu chủ yếu đối với các kênh thông tin truyền trên
cáp đồng trục hoặc cáp đối xứng, nhng nó cũng cần thiết đối với các phơng pháp truyền
dẫn điều chế cao tần, nơi mà tín hiệu cũng đợc đa xuống băng gốc tại các trạm lặp. Trong
một hệ thống thông tin số, ở thiết bị lặp cần có bộ lọc, cân bằng và tái sinh. Tuy nhiên để
truyền dãn chúng cần phải biến đổi các tín hiệu nhị phân từ thiết bị ghép kênh thành các
mã đờng để giảm lỗi cho kênh truyền dẫn.
Khi tốc độ truyền số trên hệ thống vô tuyến là bội nguyên của tốc độ bit phân cấp,
thì lúc đó cần phải tiến hành ghép kênh. ở những nơi cần có sự ghép kênh thì ở đó ta có
thể ghép thêm bit để giám sát BRZ trong cùng các khối. Dãy các xung số ở đầu vào của
mạch điều chế vô tuyến, sau điều chế, cần phải có tín hiệu định thời gian có thể lấy ra từ
tín hiệu đã phát đi và phổ của tín hiệu đã phát đi có thể không chứa những thành phần
phổ có biên độ lớn để có thể gây ra tạp âm (sự giao thoa) bất lợi cho các hệ thống khác,
Trong quá trình mã hoá PCM tất cả các bit thông tin đợc ngầm giả thiết là nhị phân
đơn cực. Giả thiết này là hợp lý miễn là các bit thông tin đã đợc xác định trong một công
đoạn nhất định nào đó của thiết bị xử lý và dây nối không đợc dài quá vài mét.Với những
đờng dây nối tơng đối dài, đờng cáp xoắn hai dây có màn bao che, hoặc cáp đồng trục thì
không nên sử dụng bit nhị phân.
Trong thiết bị sử lý có hai dạng tín hiệu nhị phân đơn cực. Đó là RZ trở về 0 và
NRZ không trở về 0 . Nếu sử dụng trực tiếp chúng để truyền dẫn thì sẽ gặp phải một số
khó khăn nh nhau. Chú ý rằng mức của tín hiệu RZ biểu thị giá trị bit 1, nó chỉ ở mức cao
trong một nửa đầu tiên của khoảng thời gian bit, trong một nửa khoảng thời gian bit còn
lại tín hiệu quay trở về 0.
Ưu điểm của tín hiệu RZ là mật độ chuyển tiếp tín hiệu của nó lớn hơn so với
NRZ. Để khắc phục những vấn đề còn tồn tải trong tín hiệu nhị phân đơn cực, thì ngời ta
đã đề xuất ra mã đờng. Các mã đờng không có thành phần một chiều đồng thời cũng
không có hiện tợng năng lợng phổ của nó tập trung ở vùng tần số thấp. Đôi khi có một số
mã đờng có thêm u điểm là trong cấu trúc của nó không có một dãy dài những số 0
hoặc những số 1, điều đó làm việc tách thông tin định thời gian sẽ dễ dàng hơn.
1.2.1. Mã đảo dấu luân phiên (AMI) .
Bằng cách mã hoá tín hiệu nhị phân đơn cực thành một mã có một số mức trứơc
khi truyền dẫn có thể loại bỏ đợc thành phần một chiều và giảm đợc các thành phần tần số
thấp của tín hiệu đã mã hoá,do đó sẽ duy trì đợc một kích thớc hợp lý của các thành phần
cấu kiện trong lúc thiết kế các bộ cân bằng của trạm lặp.Việc mã hoá này không mở rộng
băng tần truyền dẫn cần thiết, về nguyên lý có thể giảm băng tần truyền dẫn cần thiết khi
sử dụng biến đổi mã nhị phân thành n phân. Mã 3 mức còn gọi là mã tam phân, trong đó
mức giữa của tín hiệu đợc ứng dụng rộng rãi là điện áp 0. Vì mức điện áp 0 không phải là
một mức lôgic thực nên mã đợc gọi là mã giả-tam phân. Các bộ mã có thể dễ dàng tạo ra
các điện áp đầu ra cân bằng +A (để tiện ký hiệu là + ) và -A
Khoa ĐTVT - ĐHBK Hà nội Trang - 8 -
Đồ án tốt nghiệp Vi ba số DM 2G -1000
(-) và mức điện áp 0, tơng ứng với mức đất của hệ thống. Ngời ta gọi mã tam phân nàylà
11 + - + -
Bảng 1.1- Qui luật biến đổi của mã tam phân chọn cặp.
Đối với cả hai đầu ra mode dơng và mode âm các tổ hợp tam phân đợc tạo nên
từ các cặp nhị phân 00 và 01 không có mức DC, mặc dù các cặp nhị phân 01 và 10 tạo nên
Khoa ĐTVT - ĐHBK Hà nội Trang - 9 -
Đồ án tốt nghiệp Vi ba số DM 2G -1000
mức DC tơng đơng với +A/2 và -A/2 phụ thuộc vào mode của đầu ra. Bộ mã hoạt động tạo
ra đầu ra mode dơng cho đến khi ở đầu vào xuất hiện trạng thái 01 hoặc 10. Sau đó tạo
nên một định thiên +A/2 ở đầu ra để thay đổi sang mode âm. Sự xuất hiện tiếp theo của 10
hoặc 01 tạo nên định thiên -A/2 xoá định thiên +A/2 và đổi mode trở lại dơng.Vì một dãy
dài liên tiếp các số 0 hoặc 1 không xuất hiện,nên nó cân bằng đợc dòng một chiều ở
đầu ra, dễ tách định thời ở các thiết bị lặp và thiết bị thu đầu cuối.
1.2.3 Mã HDB-3.
Mã HDB-3 (viết tắt của High Density Binary with maximum of 3 consecutive
zero). Mã nhị phân mật độ cao có cực đại ba số 0 liên tiếp. Thuật toán để mã một tín
hiệu nhị phân thành một tín hiệu HDB-3 phụ thuộc vào các qui tắc sau đây:
1. Một số 0 nhị phân đợc mã bằng một trạng thái trống trong tín hiệu HDB-3. Tuy
nhiên đối với một dãy bốn số 0 liên tiếp thì sử dụng các qui luật đặc biệt theo
qui tắc 3 dơí đây.
2. Một số 1 nhị phân đợc mã bằng ký hiệu dơng hoặc âm và có dấu ngợc với
xung trớc đó (đảo dấu luân phiên).
3. Các dãy 4 số 0 liên tiếp trong tín hiệu nhị phân đợc mã nh sau:
a) Số 0 đầu tiên của dãy đợc mã bằng trạng thái trống nếu dấu trớc đó của tín
hiệu HDB-3 có cực ngợc với cực của vi phạm phía trớc và bản thân nó
không vi phạm.
b) Số 0 đầu tiên của dãy đợc mã bằng dấu A mà không vi phạm (+ hoặc -),
nếu dấu trớc đó của tín hiệu HDB-3 có cùng cực với dắu vi phạm trớc đó
hoặc chính bản thân nó vi phạm.
c) Các qui luật 3(a) và 3(b) đảm bảo các vi phạm liên tiếp có cực tính đảo nhau
mạng thuê bao hoặc trong mạng nội hạt.
1.3 Truyền số liệu băng gốc.
1.3.1 Dung lợng của kênh.
Tốc độ số liệu cực đại, hoặc dung lợng C của kênh truyền dẫn có độ rộng băng tần
B vào tạp âm trắng Gauss băng hữu hạn đợc biểu thị:
C = Blog
2
[ 1 + (S/N)
0
] bit/s (1)
ở đây S và N là công suất trung bình của tín hiệu và tạp âm tơng ứng ở đầu ra của
kênh. Công suất tạp âm đợc biểu thị bởi:
N =.B = /2. 2B = /2. W
Nếu nh mật độ phổ công suất hai biên của tạp âm là /2 W/Hz và độ rộng song
biên là W.
Dựa vào định lý Shannon - Hartley trong lý thuyết thông tin chúng ta rút ra 2 vấn
đề quan trọng liên quan đến thiết kế hệ thống thông tin:
1. Giới hạn trên có thể đạt đợc đối với tốc độ truyền số liệu trên kênh Gauss.
2. Quan hệ của tỷ số tín hiệu trên tạp âm đối với độ rộng của băng tần.
Từ định lý đó rút ra là có thể truyền một tín hiệu tơng tự có băng tần từ 0 đến tần số
cắt fm qua kênh có dải thông nhỏ hơn fm nếu sử dụng mã thích hợp. Ví dụ giả sử tín hiệu
tơng tự đã đợc lợng tử hoá thành Q mức lợng tử sau mức lấy mẫu x lần với tần số lấy mẫu
Khoa ĐTVT - ĐHBK Hà nội Trang - 11 -
Đồ án tốt nghiệp Vi ba số DM 2G -1000
Nyquist 2fm. Sau đó số bit nhị phân đợc lấy mã là log
2
Q và tốc độ bit là 2xfm log
2
Q bit/s,
đó chính là dung lợng của kênh yêu cầu. Từ phơng trình (1) dung lợng kênh lý thuyết C
s
2B.
Ngoài ra đối với tần số trên của tín hiệu giải thông lớn hơn nhiều so với độ rộng
băng tần B thì tốc độ kí hiệu tiến tới 2B. Nh vậy, đa một tín hiệu số ngẫu nhiên vào một
kênh có giới hạn băng tần Nyquist có độ rộng 1/2T, tức là độ rộng băng tần có ích thì tín
hiệu đầu Nyquist bị sai lệch đi, trừ khi kênh không có tạp âm và cặp máy phát và máy
thu đồng bộ, khi đó giao thoa giữa các kí hiệu có thể bị ngăn lại sao cho không xuất
hiện các lỗi digit. Tuy vậy trong thực tế sự thăng gián của tạp âm, xuyên âm, méo biên
Khoa ĐTVT - ĐHBK Hà nội Trang - 12 -
Đồ án tốt nghiệp Vi ba số DM 2G -1000
độ, méo pha...thì IST là yếu tố có ảnh hởng lớn nhất đến hiệu quả truyền dẫn của kênh
số.
13.3 Lọc băng gốc
Hình 1.3(a) bên trái chỉ ra một xung có độ rộng 2T/b, đối xứng qua trục biên độ tại
điểm t = 0, và biến đổi Fourier của xung này có dạng (1/f). Sin (fT/d), b = 2d, bắt
nguồn từ hàm sinc ; sinc(x) = sin (x)/ x cũng đợc biểu thị trong hình 1.3 (a) (bên phải).
Hàm sinc này có các điểm 0 cắt trục tần số tại các điểm k.b/2T,ở đây k = 1,2,...,n. Phổ
tần của nó là vô hạn. Nếu khi phổ này bị giới hạn do một bộ lọc thông cấp thấp lý tởng thì
bộ biến đổi Fourier ngợc của nó cho ta một xung có dạng hàm sinc. Tơng ứng với hình
1.3(b) nếu tần số của bộ lọc thông cấp thấp lý tởng là 1/2T thì kết quả xung ra đợc trải
rộng theo thời gian và không trở về không tại các thời điểm -T, +T mà kéo ra một khoảng
thời gian lớn hơn T. Xung ban đầu biểu thị bằng đờng gạch đứt quãng có độ rộng T/2 và
đối xứng qua trục tung. Hiện tợng trải rộng của xung do bị giới hạn giải tần gây ra giao
thoa giữa các kí hiệu tạo nên tạp âm cho các ký hiệu kế cận. Hình 1.3 (c) chỉ ra tín hiệu
vào là hàm sin. Biến đổi Fourier của xung sinc này giống nh xung của bộ lọc thông thấp
lý tởng. Nếu một bộ lọc có đặc tính tần số giữa Nyquist 0 và 1/2T ngợc với đặc tính tần số
trong hình 1.3(b) thì phổ tần tạo ra sẽ là dạng bị cắt vuông ở phần trên, và nh trong hình
1.3 (c) xung ra sẽ là xung sinc, cũng nh trong hình 1.3(b), và có các điểm không cắt trục
hoành tại các điểm kT, với k= 1,2,...,n. Xung ra này không biểu hiện giao thoa tại các
| - r
s
/2 + )], (r
s
/2) - < | f
|(r
s
/2) +
0 | f
| - r
s
/2 +
Hình 1.4(a) và (b) biểu thị công thức (2) và tơng úng với = r
s
/4 và 0 ( nó là sinc
r
s
.t ). Từ đồ thị này, rõ ràng là các đuôi trớc và sau của s(t) tách nhanh hơn so với các đuôi
Khoa ĐTVT - ĐHBK Hà nội Trang - 13 -
Đồ án tốt nghiệp Vi ba số DM 2G -1000
của sinc r
s
.t. Ngoài ra các đặc tính thích hợp khác của s(t) tồn tại khi = r
s
/2 là: độ rộng
xung có biên độ trùng khít với khoảng cách từ xung này đến xung kia ( 1/r
s
) và có các
có băng tần B:
B = r
s
/2 (3).
Khi truyền nhị phân, thì một ký hiệu truyền đi chỉ chứa 1 bit thông tin, và nh vậy
tốc độ bit r
b
bằng tốc độ ký hiệu r
s
. Do đó:
B = r
s
/2 = r
b
/2 đối với truyền nhị phân. (4).
Khi truyền M mức thì mỗi ký hiệu truyền đi gồm có m bit thông tin, với m=log
2
M.
Tốc độ ký hiệu r
s
cho bởi r
b
/m và nh vậy độ rộng băng tần của tín hệu thực trở thành:
B = r
b
/2m = r
b
/(2.log2m) đối với truyền m mức. (5).
Ba công thức này rất quan trọng vì nó là bớc đầu tiên trong việc xác định độ rộng
băng tần cần thiết để truyền luồng số liệu trong dạng đã đợc mã hoá hoặc không đợc mã
lệ bit lỗi (BER) cùng với các khoảng thời gian để tạo nên tính khách quan về chỉ tiêu chất
lợng đối với các hệ thống số. Khuyến nghị G.821 của CCITT chỉ ra rằng tính khách quan
của chỉ tiêu chất lợng đợc biểu thị trong các từ: Các tham số chỉ tiêu chất lợng lỗi,
mỗi một từ trong đó đợc coi là phần trăm thời gian trung bình của mỗi một khoảng thời
gian T
0
trong đó BER vợt một giá trị ngỡng. Định mức phần trăm trên một khoảng thời
gian rất dài T
L
. Khoảng thời gian T
L,
trong đó
định mức phần trăm đã đợc xác định,
không đợc định rõ,vì thời gian có thể phụ thuộc vào việc ứng dụng. Ngời ta giả thiết thời
gian chuẩn đó là một tháng bất kỳ. Thời gian tổng T
L
đợc phân thành 2 phần mang tên là
thời gian có khả năng nối đợc và khả năng không nối đợc. Ngời ta sử dụng những BER
và những khoảng thời gian sau:
1. BER nhỏ hơn 1:10
-6
trong khoảng thời gian T
0
= 1 phút
2. BER nhỏ hơn 1:10
-3
trong khoảng thời gian T
0
= 1 giây.
hàm trực tiếp của tỷ số tín hiệu trên tạp âm, một vấn đề xuất hiện là nếu vì một lý do nào
đó công suất tín hiệu bị giới hạn tại một số giá trị cực đại nào đó, điều đó dẫn tới xuất
hiện lỗi với tần suất không chấp nhận đợc. Trong truyền dẫn số liệu điện báo và facsimile
ngời ta quan tâm nhất việc sử dung mã bảo vệ lỗi, còn đối với tiếng nói thì không có tiêu
chuẩn nh vậy. Vì hiện nay đang hình thành một mạng số liệu tổng hợp làm cho chúng ta
khó mà xác định đợc phạm vi nào, vùng nào cần bảo vệ lỗi, phạm vi nào, vùng nào không
cần. Nhng điều không thể tránh đợc là phải đa ra mã điều khiển lỗi cho toàn bộ các hệ
thống để đảm bảo tính linh hoạt của chúng. Dễ nhận thấy có hai điều kiện lỗi khác nhau
xuất hiện trong truyền dẫn. Loại đầu tiên là lỗi ngẫu nhiên, giữa các digit lỗi không tơng
quan. Loại thứ hai là các đột biến lỗi, ở đây phần lớn các digit kế tiếp nhau bị sai lệch. Hai
loại này có tính chất phổ biến vì thế ngời ta sử dụng chúng là yếu tố quyết định của loại
mã điều khiển lỗi. Các đột biến lỗi thờng xuất hiện từ những thiết bị nh các bộ trộn hoặc
các thiết bị mã đờng dây, ở đó một lỗi duy nhất đợc mã thành một từ khác với từ gốc của
nó. Điều này dẫn tới xuất hiện thêm các lỗi khác giống nh nhân hoặc mở rộng lỗi. Trong
thực tế tên thờng gọi của loại lỗi này là lỗi mở rộng. Hiệu quả của lỗi mở rộng đợc đặc
trng bằng khái niệm tỷ lệ lỗi bit tơng đơng
(EBER) trong đó tỷ lệ lỗi bit đợc đo với điều kiện đã biết nguyên nhân do lỗi mở rộng đợc
giảm bằng một hệ số mở rộng lỗi tới hệ số về tỷ lệ lỗi bit tơng đơng. Các đột biến lỗi cũng
là một đặc thù của truyền đẫ số qua mạng chuyển mạch điện thoại trong đó tạp âm xung
chiếm u thế hơn so với tạp âm Gauss.
Sử dụng rộng rãi các mã bảo vệ lỗi dể bảo vệ các mạch số liệu số và các mạch điện
báo. Ngời ta sử dụng các hệ thống Encription trang bị cho các hệ thốgn quân sự máy tính
Khoa ĐTVT - ĐHBK Hà nội Trang - 16 -
Đồ án tốt nghiệp Vi ba số DM 2G -1000
cùng với thông tin điện thoại bảo mật để bảo vệ các thông tin bằng cách chọn các loại mã
thích hợp. Sử dụng các hệ thống này trong phạm vi mã cho thông tin cơ sở dữ liệu là khác
với mã để bảo vệ lỗi hoặc phát hiện lỗi. Mã điều khiển lỗi thờng đợc tạo nên bằng các
modem đấu nối của điện thoại hoặc một kênh thông tin của đờng dây hơn là trong hệ
thống vô tuyến chuyển tiếp đờng dài, ngời ta cũng đánh giá và thử nghiệm một số mã sửa
sai khác nhau trên các hệ thống HF, đối lu và vệ tinh.
Khoa ĐTVT - ĐHBK Hà nội Trang - 17 -
Đồ án tốt nghiệp Vi ba số DM 2G -1000
một bộ tách sóng ngỡng có tín hiệu 1 thì nó hoạt động. Sau đó 1 đợc truyền đến đầu ra
của nó. Vì tín hiệu đầu vào của các bộ tách sóng ngợc pha nhau, vì vậy tại thời điểm xác
định thì chỉ có một bộ tách sóng hoạt động. Đầu ra của bộ tách sóng hoạt động sau đó đợc
đa đến một mạch flip- flop loại D bao gồm mạch tái tạo thời gian. Khi đầu vào D ở mức
cao (1) và hai trạng thái ổn định đợc chốt, 1 này đợc truyền đến đầu ra Q. Trạng thái
này đợc duy trì cho đến lúc khi đầu vào xuất hiện một xung xoá đờng đi vào. Vì các xung
đồng hồ và các xung xóa là ngợc pha nhau, nên các đầu ra Q từ các mạch tái tạo thời gian
tạo ra dạng tín hiệu thời gian đã đợc khôi phục của tín hiệu vào. Sử dụng biến áp ra để tạo
nên tín hiệu song cực giống nh đã xuất hiện trên đầu vào của bộ tái sinh và để phối hợp trở
kháng với đờng dây. Hình 1.5 (c) chỉ ra sơ đồ khối của một bộ lặp IF vô tuyến số
140Mbit/s, trong đó chúng ta có thể nhìn thấy các mạch tách bit chứa bộ tái sinh. Hình
1.5 (d) chỉ ra một thiết bị đầu cuối thông thờng. Các mạch tái sinh đợc thể hiện trong phần
thu.
Chơng II - Điều chế và giải điều chế trong vi ba số
Bộ điều chế số và giải điều số là một phần của máy thu và máy phát vi ba số. Điều
chế là phơng pháp mà ngời ta đa tín hiệu của tin tức cần gửi đi vào khống chế dòng cao
tần của máy phát làm cho dòng của máy phát biến đổi theo qui luật của tin tức cần gửi đi.
Khoa ĐTVT - ĐHBK Hà nội Trang - 18 -
Đồ án tốt nghiệp Vi ba số DM 2G -1000
Dòng cao tần tổng quát có dạng:
i = Im cos ( t +
0
)
Trong đó:
Im: biên độ
: tần số góc ( = 2f ), f: tần số dài
= ( t +
0
giới hạn là hai nh là đối với tín hiệu số nhị phân và nh vậy tần số sóng mang tơng quan
Khoa ĐTVT - ĐHBK Hà nội Trang - 19 -
Đồ án tốt nghiệp Vi ba số DM 2G -1000
đến độ rộng T của dạng sóng vuông nhị phân nh sau:
0
=2n / T. Dẫn tới mật độ phổ
công suất (psd) có biểu thức:
psd
ASK
= (A
2
/16) [ ( f-f
0
) + (f+f
0
) + sin
2
T(f-f
0
)/
2
T(f-f
0
) +
+sin
2
T (f+f
0
)/
2
digit nhị phân đợc biểu thị trong phơng trình,
xung của thành phần phổ gián đoạn chỉ tồn tại ở tần số sóng mangdo có các điểm 0 của
phổ cách nhau những khoảng tần số 1/T.
Phổ vẽ trên hình chứa 95% công suất của nó trong độ rộng băng 3/T hoặc 3x (tốc
độ bit). Độ rộng băng có thể giảm bằng cách dùng xung cosin tăng. Kết quả là các điểm 0
của phổ xuất hiện ở những khoảng f
0
n/T, ở đây n =1,2...Do đó tất cả các thành phần phổ
gián đoạn biến mất trừ khi f = f
0
và f = f
0
1/T. Phổ của xung cosin tăng có búp chính
rộng hơn làm cho độ rộng băng ASK bằng xấp xỉ 2/T. Việc thu tín hiệu ASK đã phát đi có
thể đạt đợc bằng hai cách:
Cách 1 là giải điều chế kết hợp dùng các mạch phức hợp để duy trì kết hợp pha giã
sóng mang phát và sóng mang nội.
Cách 2 là quá trình giải điều chế hình bao không kết hợp.
Mã
nhị phân 1 0 1 0 1 1 0 1
Hình 2.1 - Điều chế ASK đối với tín hiệu nhị phân nhị phân 10101101
Khoa ĐTVT - ĐHBK Hà nội Trang - 20 -
Đồ án tốt nghiệp Vi ba số DM 2G -1000
-3/T -2/T -1/T 1/T 2/T 3/T
f
0
mang =
0
t cũng phải xét đến khi sử lý tín hiệu thu vì độ trễ biến thiên theo tần số
sóng mang của máy phát ớc tính 5%T và những biến đổi trong thời gian truyền sóng đối
với sóng mang đến máy thu là giá trị không thể xác định đợc đối với bất kỳ trờng hợp nhất
định nào. Đối với những hệ thống tách sóng kết hợp thực tế pha sóng mang là một lợc ớc
tính ở những nơi các dạng sóng tín hiệu M khả năng có thể phát đi đợc thì bộ giải điều chế
phải quyết định xem khả năng nào thực tế đã phát đi. Vì tạp âm cộng vào với tín hiệu nên
có xác suất vô định, có thể trạng thái tín hiệu thứ i bị nhầm sang các trạng thái bên cạnh
gần nhất. Xác suất của lỗi xác định là cực tiểu nếu nh bộ giải điều chế lựa chọn tín hiệu
thu đợc có xác suất lớn nhất của tín hiệu Si và xử lý nh là tín hiệu đã đợc phát đi. Chiến l-
ợc quyết định này gọi là tiêu chuẩn cực đại hoá hậu xác suất
(MAP) và đã chứng tỏ là tối u đối với tạp âm Gaussian trung bình - không. Và các trạng
thái có khả năng nh nhau. Có hai loại giải điều chế tối u: loại thứ nhất là loại tơng quan -
chéo và loại thứ hai là loại lọc phối hợp. Hình vẽ minh họa hai loại điều chế này.
Với một tín hiệu ASK nhị phân, máy thu trên sơ đồ có thể dùng tách sóng kết hợp.
Mạch thiết thực là bộ giải điều chế lọc - phối hợp có tín hiệu đầu vào thu đợc Si(t) cùng
với tạp âm trắng n (t) đã thêm vào trong quá trình truyền dẫn. Máy thu sau khi lọc bỏ tạp
âm và hạn chế giữ lại tín hiệu theo độ rộng băng yêu cầu (2/Tữ3T) sau đó nhân (trộn) với
Khoa ĐTVT - ĐHBK Hà nội Trang - 21 -
xung
p(t)
A
2
16
Đồ án tốt nghiệp Vi ba số DM 2G -1000
tín hiệu nội Accos
0
t. Bộ dao động nội có thể đợc biểu thị bằng hiệu số của trạng thái
dạng sóng tín hiệu S1(t) - S0(t) đợc đồng bộ một cách cẩn thận với tần số và pha của sóng
~
~
~
~
~
~
~
...........
...........
...........
S(t)
Quyết định
Hình 2.3 - Các bộ điều chế tối ưu
b) Lọc phối hợp
C
2
Chọn
biên độ
tuyệt đối
cực đại và
ký hiệu
thích ứng
1
X
+
(.)dt
Ab
s
X
+
(.)dt
Ab
s
Signal
f
4
C
4
a) Tương quan chéo
Đồ án tốt nghiệp Vi ba số DM 2G -1000
Nếu U1> Uo tức là mức vào lớn hơn mức ngỡng thì bộ tách sóng sẽ xác định S1(t)
là tín hiệu đợc phát đi tơng tự nếu mức vào nhỏ hơn mức ngỡng quyết định So(t)đợc phát
đi.
Hai dạng sóng tín hiệu nhị phân ASK có thể đợc biểu thị:
S1(t) = A1 cos
0
t
So(t) = Ao cos
0
t
Phân biệt những sóng này ở đầu ra bộ tích phân xác định độ chênh lệch về mức
cũng giống nh xác định độ chênh lệch các mức lợng.
Nh vậy:
/4.
* Xác suất lỗi Pe.
Khi tạp âm gaussian của phơng sai
2
đợc đa vào mạch quyết định một mức sai có
thể đợc tách ra.
Phơng trình:
Khoa ĐTVT - ĐHBK Hà nội Trang - 23 -
~
~
~
~
~
~
X
R
C
n(t)
S(t)
S
1
(t) S
0
(t) = A
biên, giả sử giải điều chế đối với IF độ rộng băng RF sẽ lấy trung điểm là tần số trung tâm
của IF. Trờng hợp xác suất lỗi ASK yêu cầu đề cập đặc biệt vì xác suất lỗi đã đợc tính
toán trên cơ sở chỉ một nửa công suất đợc phát đi.
Để thực hiện việc so sánh với những sơ đồ điều chế khác, công suất này đã đợc
nhân đôi đối với các đờng cong trên sơ đồvà phơng trình Pe
ASK
nhị phân. Những phân tích
trớc đây không đợc chặt chẽ và chỉ giới thiệu để biểu thị ngắn gọn là những phơng trình
Pe đã đợc rút ra.
Tạp âm đi vào mạch quyết định trong sơ đồ lấy từ:
n
0
(t) = n(t)[S1(t) S0(t)]dt
Vì tạp âm này có bình quân không lấy từ phơng trình
2
= E(x
2
) - [E (x)]
2
, là phơng
sai đợc lấy ra từ:
N
0
(t)= E[n
0
2
(t)] =
2
= (1/2)(/2) [S1(t) S0(t)
2
)
1/2
(C/N)
1/2
].
Phơng trình này đợc vẽ trên sơ đồ, đối với độ rộng băng tạp âm W, tốc độ bit r
b
,
xác suất thực khi dùng nửa công suất sóng mang là:
Pe
ASK
nhị phân = (1/2) erfc [(1/2)(W/r
b
)
1/2
(C/2N)
1/2
].
n (t)
[1 Tốc độ bit]
Hình 2.5 - Sơ đồ khối bộ giải điều chế không kết hợp
Hình 2.6 - Rayleigh và rice pdfs đối với tạp âm giải điều chế ASK
không kết hợp và hình bao cộng với tạp âm
2.2.2 ASK không kết hợp.
Tách sóng hình bao thực hiện đơn giản hơn thực hiện tách sóng kết hợp vì sự kết
hợp pha tín hiệu không yêu cầu trong quá trình tách sóng.
Bộ tách sóng hình bao đơn giản đợc thực hiện tiếp sau các bộ khuyếch đại IF hoặc
ở những chỗ không có tầng chuyển đổi sau bộ lọc băng vào RF .
Ta sét sơ đồ khối một bộ điều chế không kết hợp ASK nh hình 2.7. Hệ thống tách
/2 X
min
A
C
x
Copyright: Tài liệu đại học ©