Vi Ba So

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Lêi nãi ®Çu Chóng ta ®ang sèng trong thêi kú bïng næ th«ng tin, víi sù ph¸t triÓn nh vò b·o cña c¸c ngµnh §iÖn tö, Tin häc, ViÔn th«ng. Sù ph¸t triÓn nµy ®îc thÓ hiÖn qua hai xu híng : hiÖn ®¹i ho¸ vµ ®a d¹ng hãa. C¸c dich vô viÔn th«ng ngµy cµng trë nªn phong phó vµ ®a d¹ng, nh»m ®¸p øng tÊt c¶ c¸c nhu cÇu : nghe, nh×n cña mét x· héi ph¸t triÓn cao ®ã lµ ph¸t thanh truyÒn h×nh, truyÒn sè liÖu, ®iÖn tho¹i vµ ®iÖn tÝn. TÊt c¶ c¸c dÞch vô nµy cã thÓ ph¸t triÓn riªng rÏ vµ ®éc lËp, xong ®Ó cã ®îc nh÷ng th«ng tin tæng hîp mµ mét m¹ng sè ®a dÞch vô ra ®êi. M¹ng nµy ®ang ph¸t triÓn nh»m hîp nhÊt tÊt c¶ c¸c dÞch vô nãi trªn vµo mét kªnh c¬ së ®Ó cung cÊp c¸c ph¬ng tiÖn th«ng tin mét c¸ch ®a n¨ng vµ tiÖn lîi. Kü thuËt sè ra ®êi, ®· t¹o ra mét bíc ngoÆt lín trong viÖc hiÖn ®¹i ho¸ m¹ng líi viÔn th«ng. ViÖc sè ho¸ c¸c hÖ thèng chuyÓn m¹ch vµ truyÒn dÉn ®ang ®îc tiÕn hµnh nh»m n©ng cao chÊt lîng ®êng truyÒn vµ gi¶m gi¸ thµnh cña tuyÕn. Th«ng tin cã thÓ ®îc truyÒn qua nhiÒu m«i trêng kh¸c nhau nh vi ba, vÖ tinh, c¸p quang...Trong khi c¸p quang ®ang ®îc ®a vµo øng dông th× vi ba vÉn cßn ®ang ®îc dïng phæ biÕn vµ c¸c hÖ thèng vi ba sè nµy vÉn ngµy cµng ®îc n©ng cao vÒ c«ng nghÖ, dung lîng còng nh lµ gi¶m nhá gi¸ thµnh. Trong khu«n khæ cña b¶n ®å ¸n tèt nghiÖp nµy, viÖc nghiªn cøu thiÕt bÞ vi ba sè DM2G-1000 cña NhËt sÏ ®îc tr×nh bµy. B¶n ®å ¸n nµy gåm: 1 - VÊn ®Ò xö lý tÝn hiÖu vµ sãng mang. 2 - §iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ trong vi ba sè. 3 - Tæng quan thiÕt bÞ vi ba sè DM2G-1000. 4 - Ph©n tÝch chi tiÕt thiÕt bÞ ph¸t cña thiÕt bÞ DM2G1000. 5 - Mét sè bµi ®o kiÓm tra thiÕt bÞ Vi ba sè DM2G - 1000 Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 1 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

V× thêi gian cã h¹n nªn ®å ¸n tèt nghiÖp cã thÓ cßn nhiÒu sai sãt, RÊt mong sù gãp ý ch©n t×nh cña c¸c thÇy c« gi¸o vµ c¸c b¹n. Hµ Néi, ngµy

th¸ng

n¨m

2005

Lêi c¶m ¬n

T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n sù gióp ®ì tËn t×nh cña thÇy gi¸o híng dÉn.... cïng toµn thÓ c¸c thÇy c« gi¸o Khoa ........ . C¸c thÇy c« gi¸o Khoa §iÖn tö ViÔn th«ng Trêng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi ®· tËn t×nh gióp ®ì t«i trong suèt qu¸ tr×nh häc tËp còng nh hoµn thµnh ®å ¸n tèt nghiÖp nµy. T«i xin c¶m ¬n Ban L·nh §¹o XÝ NghiÖp Khoa häc S¶n xuÊt ThiÕt bÞ Th«ng tin I vµ c¸c ®ång nghiÖp t¹i Trung t©m øng dông C«ng nghÖ ViÔn th«ng míi ®· gióp t«i hoµn thµnh ®Ò tµi nµy.

Sinh viªn

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 2 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

§oµn V¨n Nam

Môc lôc Trang Ch¬ng I - Xö lý tÝn hiÖu b¨ng gèc .......................................7 1.1 Sù cÇn thiÕt ph¶i xö lý b¨ng gèc .........................................7 1.2 C¸c m· ®êng truyÒn.............................................................7 1.2.1 M· ®¶o dÊu lu©n phiªn (AIM) ....................................8 1.2.2 M· tam ph©n lùa chän cÆp.........................................9 1.2.3 M· HDB-3...................................................................10 1.2.4 M· CMI........................................................................11 1.2.5 C¸c m· kh¸c...............................................................11 1.3 TruyÒn sè liÖu b¨ng gèc......................................................11 1.3.1 Dung lîng cña kªnh ...................................................11 1.3.2 Giao thoa gi÷a c¸c ký hiÖu.......................................12 1.3.3 Läc b¨ng gèc.............................................................13 1.3.4 X¸c suÊt lçi Pe trong truyÒn dÉn sè..........................15 1.3.5 M· ®iÒu khiÓn lçi......................................................16 1.3.6 T¸i sinh tÝn hiÖu sè...................................................17 1.3.7 Kh«i phôc thêi gian vµ t¸ch sãng ngìng.....................18 Ch¬ng II - §iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ trong vi ba sè............19 2.1 §iÒu chÕ trong vi ba sè.......................................................19 2.2 Ph¬ng ph¸p ®iÒu biªn sè (ASK) khãa dÞch biªn ®é...........20 2.2.1 ASK kÕt hîp...............................................................21 Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 3 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

2.2.2 ASK kh«ng kÕt hîp.....................................................26 2.2.3 ASK M tr¹ng th¸i (M-ary)............................................27 2.3 §iÒu pha sè (PSK) khãa dÞch pha........................................28 2.3.1 PSK kÕt hîp (CPSK)....................................................29 2.3.2 PSK vi sai kÕt hîp (DPSK)...........................................30 2.3.3 PSK M tr¹ng th¸i (M-ary)............................................31 2.3.4 C¸c bé gi¸m s¸t chÊt lîng............................................42 2.3.5 Quan hÖ gi÷a t¹p ©m song biªn C/N vµ Eb/η...........42 2.3.6 DPSK M tr¹ng th¸i......................................................43 2.3.7 §iÒu chÕ pha cÇu ph¬ng lÖch (OK-QPSK hay OQPSK)45 2.4 §iÒu chÕ khãa dÞch tÇn sè (FSK)........................................46 2.4.1 FSK kÕt hîp................................................................48 2.4.2 FSK kh«ng kÕt hîp.....................................................49 2.4.3 Gi¶i ®iÒu chÕ FSK kÕt hîp vi sai...............................49 2.4.4 So s¸nh FSK vµ ASK...................................................50 2.4.5 FSK M tr¹ng th¸i.........................................................50 2.4.6 MSK khãa di tÇn cùc tiÓu..........................................52 2.5 S¬ ®å kÕt hîp ®iÒu chÕ pha vµ biªn ®é Digital (CAPK). .56 2.5.1 Bé chuyÓn ®æi 2 thµnh L møc.................................60 2.5.2 Bé ®iÒu chÕ vµ bé gi¶i ®iÒu chÕ QAM M tr¹ng th¸i61 2.5.3 M· ho¸ vi sai...............................................................63 2.5.4 X¸c suÊt lçi cña hÖ thèng M QAM.............................64 2.6

OFF SET QAM (OKQAM hay OQAM) hoÆc STAGERED QAM

(SQAM)..............................................................................................66 Ch¬ng III - Tæng qu¸t vÒ thiÕt bÞ vi ba sè DM2G - 1000.....68 3.1 Giíi thiÖu chung....................................................................68 3.1.1 §Æc ®iÓm thiÕt bÞ...................................................68 3.1.2 KÕt cÊu thiÕt bÞ........................................................68 3.1.3 CÊu h×nh hÖ thèng...................................................69 3.1.4 C¸c chØ tiªu kü thuËt................................................69 3.2 Chøc n¨ng c¸c khèi..............................................................70 3.2.1 Khèi ph¸t (Tx)............................................................71 3.2.2 Khèi thu (Rx).............................................................74 Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 4 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

3.2.3 Khèi b¨ng tÇn c¬ së B/U - U/B...................................77 3.2.4 Khèi kªnh nghiÖp vô sè DSC 2..................................80 3.2.5 Khèi hiÓn thÞ DSPL....................................................81 3.2.6 Gi¸m s¸t vµ ®iÒu khiÓn............................................81 Ch¬ng IV- Ph©n tÝch phÇn m¸y ph¸t thiÕt bÞ DM2G - 1000 84 4.1 Khèi dao ®éng néi (OSC).....................................................85 4.1.1 S¬ ®å nguyªn lý khèi dao ®éng néi (OSC)..............85 4.1.2 Tæng qu¸t s¬ ®å nguyªn lý cña khèi.......................85 4.1.3 Ph©n tÝch m¹ch trªn s¬ ®å......................................86 4.1.4 Nguyªn lý ho¹t ®éng.................................................88 4.2 Khèi MOD CONT..................................................................89 4.2.1 S¬ ®å nguyªn lý cu¶ khèi.........................................89 4.2.2 Nguyªn lý ho¹t ®éng cña toµn m¹ch.........................91 4.3 Khèi ®iÒu chÕ (MOD).........................................................91 4.3.1 S¬ ®å nguyªn lý khèi ®iÒu chÕ...............................91 4.3.2 Tæng quan s¬ ®å nguyªn lý khèi.............................91 4.3.3 Nguyªn lý ho¹t ®éng cña toµn m¹ch.........................93 4.4 Khèi khuyÕch ®¹i c«ng suÊt siªu cao tÇn...........................93 4.4.1 Tæng quan s¬ ®å nguyªn lý khèi HPA......................93 4.4.2 Nguyªn lý ho¹t ®éng cña toµn m¹ch.........................96 Mét sè bµi ®o c¬ b¶n cho thiÕt bÞ DM2G - 1000................98 Bµi 1 §o c«ng suÊt ph¸t..............................................................98 Bµi 2 §o tÇn sè...........................................................................99 Bµi 3 §o bit lçi...........................................................................101

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi 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 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Ch¬ng I - Xö lý tÝn hiÖu b¨ng tÇn gèc 1.1

Sù cÇn thiÕt ph¶i xö lý b¨ng tÇn gèc. Xö lý tÝn hiÖu b¨ng gèc lµ yªu cÇu chñ yÕu ®èi víi c¸c kªnh th«ng

tin truyÒn trªn c¸p ®ång trôc hoÆc c¸p ®èi xøng, nhng nã còng cÇn thiÕt ®èi víi c¸c ph¬ng ph¸p truyÒn dÉn ®iÒu chÕ cao tÇn, n¬i mµ tÝn hiÖu còng ®îc ®a xuèng b¨ng gèc t¹i c¸c tr¹m lÆp. Trong mét hÖ thèng th«ng tin sè, ë thiÕt bÞ lÆp cÇn cã bé läc, c©n b»ng vµ t¸i sinh. Tuy nhiªn ®Ó truyÒn d·n chóng cÇn ph¶i biÕn ®æi c¸c tÝn hiÖu nhÞ ph©n tõ thiÕt bÞ ghÐp kªnh thµnh c¸c m· ®êng ®Ó gi¶m lçi cho kªnh truyÒn dÉn. Khi tèc ®é truyÒn sè trªn hÖ thèng v« tuyÕn lµ béi nguyªn cña tèc ®é bit ph©n cÊp, th× lóc ®ã cÇn ph¶i tiÕn hµnh ghÐp kªnh. ë nh÷ng n¬i cÇn cã sù ghÐp kªnh th× ë ®ã ta cã thÓ ghÐp thªm bit ®Ó gi¸m s¸t BRZ trong cïng c¸c khèi. D·y c¸c xung sè ë ®Çu vµo cña m¹ch ®iÒu chÕ v« tuyÕn, sau ®iÒu chÕ, cÇn ph¶i cã tÝn hiÖu ®Þnh thêi Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 7 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

gian cã thÓ lÊy ra tõ tÝn hiÖu ®· ph¸t ®i vµ phæ cña tÝn hiÖu ®· ph¸t ®i cã thÓ kh«ng chøa nh÷ng thµnh phÇn phæ cã biªn ®é lín ®Ó cã thÓ g©y ra t¹p ©m (sù giao thoa) bÊt lîi cho c¸c hÖ thèng kh¸c, ®Æc biÖt cho c¸c kªnh cã vïng phæ trïng nhau hoÆc c¸c kªnh kÕ cËn cña c¸c hÖ thèng th«ng tin t¬ng tù. HÇu hÕt c¸c ph¬ng ph¸p ®iÒu chÕ ®Òu cã tÝn hiÖu ®Þnh thêi gian tin cËy nÕu nã ®¶m b¶o ®Çy ®ñ sù chuyÓn tiÕp tr¹ng th¸i trong tÝn hiÖu cña ®Çu vµo dÉn ®Õn m¹ch ®iÒu chÕ. Mét c¸ch t¬ng tù, cã thÓ tr¸nh nh÷ng thµnh phÇn phæ cã cêng ®é m¹nh b»ng c¸ch g¹t bá nh÷ng d·y tuÇn hoµn kh«ng mong muèn ra khái ®iÓm ®ã. 1.2 C¸c m· ®êng truyÒn. Mét sè lý do ®Ó m· hãa sè lµ: §a vµo ®é d b»ng c¸ch m· ho¸ c¸c tõ sè liÖu nhÞ ph©n thµnh c¸c tõ dµi h¬n. C¸c tõ nhÞ ph©n dµi h¬n nµy sÏ cã nhiÒu tæ hîp h¬n do t¨ng sè bit. Chóng ta cã thÓ chän nh÷ng tæ hîp x¸c ®Þnh cã cÊu tróc theo mét qui luËt tõ m· hîp thµnh, cho phÐp t¸ch th«ng tin ®Þnh thêi gian mét c¸ch dÔ dµng h¬n vµ gi¶m ®é chªnh lÖch gi÷a nh÷ng con sè ‘ 1 ‘ vµ nh÷ng sè ‘ 0 ‘ xuÊt hiÖn trong mét tõ m· (®ã lµ gi¶m sù chªnh lÖch). ViÖc gi¶m ®é chªnh lÖch nµy dÉn ®Õn gi¶m thµnh phÇn mét chiÒu. NÕu ®é chªnh lÖch nµy gi¶m ®Õn kh«ng ®èi víi tÊt c¶ tËp hîp tõ m· th× thµnh phÇn mét chiÒu cña chóng còng gi¶m ®Õn kh«ng. §iÒu nµy lµ cÇn thiÕt v× kh«ng thÓ truyÒn thµnh phÇn mét chiÒu cña tÝn hiÖu sè ®i ®îc. Cã thÓ sö dông viÖc xuÊt hiÖn c¸c tõ bæ xung do m· d ®Ó truyÒn sè liÖu sè luång phô nh truyÒn bit ch½n lÎ trong m· ph¸t hiÖn lçi vµ truyÒn c¸c kªnh phô trî. Tuy vËy viÖc t¨ng ®é dµi cña tõ m· nhÞ ph©n sÏ lµm t¨ng tèc ®é bit vµ do ®ã lµm t¨ng ®é réng b¨ng tÇn. Tèc ®é bit t¨ng tû lÖ víi ®é dµi cña tõ m· ra trªn ®é dµi cña tõ m· vµo. ë m· 5B6B tèc ®é bit ë ®Çu ra t¨ng 6,5 lÇn so víi tèc ®é bit ë ®Çu vµo. M· hãa tÝn hiÖu nhÞ ph©n thµnh tÝn hiÖu nhiÒu møc ®Ó gi¶m ®é réng b¨ng tÇn. Lo¹i m· nµy quan träng khi truyÒn sè liÖu cã tèc ®é cao trªn ®«i d©y kim lo¹i cã d¶i tÇn h¹n chÕ. C¸i gi¸ cña viÖc gi¶m ®é réng b¨ng tÇn cÇn thiÕt cña kªnh hoÆc tèc ®é bit víi mét ®é réng Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 8 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

b¨ng tÇn ®· cho, lµ ph¶i t¨ng tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m ®Ó ®¹t ®îc x¸c suÊt lçi cho truíc §Ó t¹o phæ tÝn hiÖu nh»m øng dông cho nh÷ng môc ®Ých ®Æc biÖt nh ®ång bé thµnh phÇn, gi¶m biªn ®é tÇn sè kh«ng ®Õn 0, hoÆc gi¶m c¸c thµnh phÇn tÇn sè cao vµ thÊp tríc lóc läc. Cã thÓ ®a nh÷ng sè kh«ng ®Æc biÖt vÒ phÝa c¸c luång sè ®· m· lìng cùc bËc cao bÞ chÌn vµ c¸c luång sè bÞ chÌn. Trong qu¸ tr×nh m· ho¸ PCM tÊt c¶ c¸c bit th«ng tin ®îc ngÇm gi¶ thiÕt lµ nhÞ ph©n ®¬n cùc. Gi¶ thiÕt nµy lµ hîp lý miÔn lµ c¸c bit th«ng tin ®· ®îc x¸c ®Þnh trong mét c«ng ®o¹n nhÊt ®Þnh nµo ®ã cña thiÕt bÞ xö lý vµ d©y nèi kh«ng ®îc dµi qu¸ vµi mÐt.Víi nh÷ng ®êng d©y nèi t¬ng ®èi dµi, ®êng c¸p xo¾n hai d©y cã mµn bao che, hoÆc c¸p ®ång trôc th× kh«ng nªn sö dông bit nhÞ ph©n. Trong thiÕt bÞ sö lý cã hai d¹ng tÝn hiÖu nhÞ ph©n ®¬n cùc. §ã lµ RZ ‘trë vÒ 0 ‘ vµ NRZ ‘kh«ng trë vÒ 0 ‘. NÕu sö dông trùc tiÕp chóng ®Ó truyÒn dÉn th× sÏ gÆp ph¶i mét sè khã kh¨n nh nhau. Chó ý r»ng møc cña tÝn hiÖu RZ biÓu thÞ gi¸ trÞ bit 1, nã chØ ë møc cao trong mét nöa ®Çu tiªn cña kho¶ng thêi gian bit, trong mét nöa kho¶ng thêi gian bit cßn l¹i tÝn hiÖu quay trë vÒ 0. ¦u ®iÓm cña tÝn hiÖu RZ lµ mËt ®é chuyÓn tiÕp tÝn hiÖu cña nã lín h¬n so víi NRZ. §Ó kh¾c phôc nh÷ng vÊn ®Ò cßn tån t¶i trong tÝn hiÖu nhÞ ph©n ®¬n cùc, th× ngêi ta ®· ®Ò xuÊt ra m· ®êng. C¸c m· ®êng kh«ng cã thµnh phÇn mét chiÒu ®ång thêi còng kh«ng cã hiÖn tîng n¨ng lîng phæ cña nã tËp trung ë vïng tÇn sè thÊp. §«i khi cã mét sè m· ®êng cã thªm u ®iÓm lµ trong cÊu tróc cña nã kh«ng cã mét d·y dµi nh÷ng sè ‘0’ hoÆc nh÷ng sè ‘1‘, ®iÒu ®ã lµm viÖc t¸ch th«ng tin ®Þnh thêi gian sÏ dÔ dµng h¬n. 1.2.1. M· ®¶o dÊu lu©n phiªn (AMI) . B»ng c¸ch m· ho¸ tÝn hiÖu nhÞ ph©n ®¬n cùc thµnh mét m· cã mét sè møc trø¬c khi truyÒn dÉn cã thÓ lo¹i bá ®îc thµnh phÇn mét chiÒu vµ gi¶m ®îc c¸c thµnh phÇn tÇn sè thÊp cña tÝn hiÖu ®· m· ho¸,do ®ã sÏ duy tr× ®îc mét kÝch thíc hîp lý cña c¸c thµnh phÇn cÊu Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 9 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

kiÖn trong lóc thiÕt kÕ c¸c bé c©n b»ng cña tr¹m lÆp.ViÖc m· ho¸ nµy kh«ng më réng b¨ng tÇn truyÒn dÉn cÇn thiÕt, vÒ nguyªn lý cã thÓ gi¶m b¨ng tÇn truyÒn dÉn cÇn thiÕt khi sö dông biÕn ®æi m· nhÞ ph©n thµnh n ph©n. M· 3 møc cßn gäi lµ m· tam ph©n, trong ®ã møc gi÷a cña tÝn hiÖu ®îc øng dông réng r·i lµ ®iÖn ¸p 0. V× møc ®iÖn ¸p 0 kh«ng ph¶i lµ mét møc l«gic thùc nªn m· ®îc gäi lµ m· ‘gi¶-tam ph©n‘. C¸c bé m· cã thÓ dÔ dµng t¹o ra c¸c ®iÖn ¸p ®Çu ra c©n b»ng +A (®Ó tiÖn ký hiÖu lµ + ) vµ -A (-) vµ møc ®iÖn ¸p 0, t¬ng øng víi møc ®Êt cña hÖ thèng. Ngêi ta gäi m· tam ph©n nµylµ m· ®¶o dÊu lu©n phiªn -AMI, nãi c¸ch kh¸c lµ m· lìng cùc. DÉy m· thu ®îc b»ng c¸ch: khi kh«ng cã xung th× m· lµ c¸c sè 0, cßn khi xuÊt hiÖn ‘1‘ trong t×n hiÖu nhÞ ph©n th× nã lÊy c¸c xung d¬ng vµ ©m mét c¸ch lu©n phiªn. Sù lu©n phiªn nµy xuÊt hiÖn bÊt chÊp sè con sè ‘0‘ gi÷a chóng.TÝn hiÖu AMI còng cã thÓ lµ lo¹i NRZ (100%chu tr×nh) cã gi¸ trÞ trung b×nh b»ng 0,nghi· lµ kh«ng cã thµnh phÇn m«t chiÒu (DC), vµ viÖc ghÐp AC vµo ®êng truyÒn dÉn cã ¶nh hëng Ýt ®Õn c¸c digit ®îc ph¸t ®i. Mét ®Æc ®iÓm cña m· nµy lµ: mËt ®é phæ cùc ®¹i ë 1/2 tèc ®é bit, vµ mËt ®é phæ rÊt nhá ë c¸c tÇn sè thÊp. Tuy nhiªn sù biÕn ®æi m· kh«ng gi¶m ®é chªnh lÖch gi÷a sè sè ‘1‘ vµ sè sè ‘0‘ trong mét tõ m·, hoÆc gi¶m khã kh¨n trong viÖc t¸ch ®ång hå ®èi víi tÝn hiÖu AMI. Thêng thêng ®é chªnh lÖch lµ mét vÊn ®Ò qnan träng v× nã biÓu thÞ thiªn híng cña m· ®Ó gi¶m thanhf phÇn DC. NÕu ®é chªnh lÖch lín h¬n hoÆc nhá h¬n 0,®iÒu ®ã cã nghÜa lµ ë mét thêi ®iÓm cã nhiÒu con sè ‘1‘ h¬n ‘0‘ hoÆc ngîc l¹i. V× ‘0‘ trong m· gi¶ tam ph©n cã thÓ biÓu hiÖn b»ng møc ®iÖn ¸p ©m, do ®ã sÏ cã mét ®iÖn ¸p ®ñ d¬ng hoÆc ©m. §èi vèi m· AMI kh«ng sö dông ®iÒu nµy nÕu ‘0’nhÞ ph©n ®îc ®Æt t¹i ®iÖn thÕ ®Êt. Mét vÊn ®Ò quan träng lµ ph¶i thiÕt kÕ ®îc mét lo¹i m· ®êng mµ trong mét d·y bit cã tæng sè con sè ‘1‘ b»ng tæng sè con sè ‘0‘. Khi ®ã nÕu cã mét lçi sinh ra trong hÖ thèng ®êng d©y truyÒn dÉn do t¹p ©m xung hoÆc xuyªn ©m nã sÏ lµ nguyªn nh©n g©y ra bá sãt mét xung hoÆc thªm mét xung sai vµo. Trong c¶ hai trêng hîp, nã sÏ xuÊt hiÖn hai xung cïng cùc tÝnh, víi thiÕt bÞ ®ã thÝch hîp cã thÓ dÔ dµng ph¸t hiÖn ®îc lçi. §iÒu Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 10 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

kiÖn nµy ngêi ta thêng gäi lµ vi ph¹m luËt lìng cùc vµ ®ã lµ mét u viÖt cña m· AMI. 1.2.2

M· tam ph©n lùa chän cÆp.

BiÕn ®æi tõ tÝn hiÖu nhÞ ph©n ®¬n cùc RZ thµnh tÝn hiÖu tam ph©n lùa chän cÆp ®îc tiÕn hµnh b»ng c¸ch ghÐp hai bit kÕ cËn vµ sö dông qui luËt biÕn ®æi nh ë b¶ng 1.1 C¸c cÆp kÒ nhau cña m· vµo

M· vµo Mode d¬ng

Mode ©m

00

- +

- +

01

0 +

0 -

10

+ 0

- 0

11

+ -

+ -

nhÞ ph©n

B¶ng 1.1- Qui luËt biÕn ®æi cña m· tam ph©n chän cÆp. §èi víi c¶ hai ®Çu ra ‘mode d¬ng‘ vµ ‘mode ©m‘ c¸c tæ hîp tam ph©n ®îc t¹o nªn tõ c¸c cÆp nhÞ ph©n 00 vµ 01 kh«ng cã møc DC, mÆc dï c¸c cÆp nhÞ ph©n 01 vµ 10 t¹o nªn møc DC t¬ng ®¬ng víi +A/2 vµ -A/2 phô thuéc vµo mode cña ®Çu ra. Bé m· ho¹t ®éng t¹o ra ®Çu ra mode d¬ng cho ®Õn khi ë ®Çu vµo xuÊt hiÖn tr¹ng th¸i 01 hoÆc 10. Sau ®ã t¹o nªn mét ®Þnh thiªn +A/2 ë ®Çu ra ®Ó thay ®æi sang mode ©m. Sù xuÊt hiÖn tiÕp theo cña 10 hoÆc 01 t¹o nªn ®Þnh thiªn -A/2 xo¸ ®Þnh thiªn +A/2 vµ ®æi mode trë l¹i d¬ng.V× mét d·y dµi liªn tiÕp c¸c sè ‘0‘ hoÆc ‘1‘ kh«ng xuÊt hiÖn,nªn nã c©n b»ng ®îc dßng mét chiÒu ë ®Çu ra, dÔ t¸ch ®Þnh thêi ë c¸c thiÕt bÞ lÆp vµ thiÕt bÞ thu ®Çu cuèi. 1.2.3 M· HDB-3. M· HDB-3 (viÕt t¾t cña High Density Binary with maximum of 3 consecutive zero). M· nhÞ ph©n mËt ®é cao cã cùc ®¹i ba sè ‘0‘ liªn

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 11 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

tiÕp. ThuËt to¸n ®Ó m· mét tÝn hiÖu nhÞ ph©n thµnh mét tÝn hiÖu HDB-3 phô thuéc vµo c¸c qui t¾c sau ®©y: 1. Mét sè 0 nhÞ ph©n ®îc m· b»ng mét tr¹ng th¸i trèng trong tÝn hiÖu HDB-3. Tuy nhiªn ®èi víi mét d·y bèn sè 0 liªn tiÕp th× sö dông c¸c qui luËt ®Æc biÖt theo qui t¾c 3 d¬Ý ®©y. 2. Mét sè ‘1‘ nhÞ ph©n ®îc m· b»ng ký hiÖu d¬ng hoÆc ©m vµ cã dÊu ngîc víi xung tríc ®ã (®¶o dÊu lu©n phiªn). 3. C¸c d·y 4 sè 0 liªn tiÕp trong tÝn hiÖu nhÞ ph©n ®îc m· nh sau: a) Sè 0 ®Çu tiªn cña d·y ®îc m· b»ng tr¹ng th¸i trèng nÕu dÊu tríc ®ã cña tÝn hiÖu HDB-3 cã cùc ngîc víi cùc cña vi ph¹m phÝa tríc vµ b¶n th©n nã kh«ng vi ph¹m. b) Sè ‘0 ‘ ®Çu tiªn cña d·y ®îc m· b»ng dÊu A mµ kh«ng vi ph¹m (+ hoÆc -), nÕu dÊu tríc ®ã cña tÝn hiÖu HDB-3 cã cïng cùc víi d¾u vi ph¹m tríc ®ã hoÆc chÝnh b¶n th©n nã vi ph¹m. c) C¸c qui luËt 3(a) vµ 3(b) ®¶m b¶o c¸c vi ph¹m liªn tiÕp cã cùc tÝnh ®¶o nhau sao cho thµnh phÇn mét chiÒu gép l¹i b»ng kh«ng. d) Sè 0 thø 2 vµ 3 cña d·y 4 sè 0nhÞ ph©n liªn tiÕp lu«n ®îc m· b»ng tr¹ng th¸i trèng. e) Sè 0 thø t trong d·y cña bèn sè 0 nhÞ ph©n ®îc m· b»ng mét dÊu mµ cùc tÝnh cña nã vi ph¹m ®an dÊu. Nh÷ng vi ph¹m ®an dÊu nh vËy ®îc ký hiÖu b»ng V- hoÆc V+ t¬ng øng víi cùc tÝnh cña nã. Ph©n bè n¨ng lîng phæ cña tÝn hiÖu ®Çu vµo ngÉu nhiªn ®îc m· ho¸ thµnh m· HDB-3 gièng ph©n bè n¨ng lîng phæ cña AMI, trong ®ã n¨ng lîng phæ cùc ®¹i n»m æ kho¶ng 0,5 tèc ®é bit. D¹ng cña nã gièng nh miÖng nói löa, cã mét ®é lâm æ 0,5 lÇn tèc ®é bit vµ hai ®Ønh nhá ë kho¶ng 0,45 vµ 0,55 lÇn tèc ®é bit. M· nµy ®îc sö dông chñ yÕu cho c¸c giao tiÕp ghÐp kªnh 2048, 8448 vµ 34.368 kb/s theo nh CCITT khuyÕn nghÞ (khuyÕn nghÞ G.703). Ngêi ta sö dông nã trong cÊu h×nh m¹ng côc bé Ethernel vµ ®Ó truyÒn ®a sè liÖu. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 12 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

1.2.4 M· CMI. CMI lµ viÕt t¾t cña ch÷ Code Mark Inversion (®¶o dÊu m·). M· lµ mét m· NRZ hai møc trong ®ã bit 0 nhÞ ph©n vÉn ®îc m· hµng hai møc A1 vµ A2 t¬ng øng, mçi møc chiÕm mét nöa kho¶ng thêi gian ®¬n vÞ T/2. Bit 1 ®îc m· ho¸ b»ng c¸c møc biªn ®é A1 hoÆc A2, mçi møc chiÕm toµn bé thêi gian ®¬n vÞ T, c¸c møc nµy lu©n phiªn thay ®æi theo c¸c bit 1 kÕ tiÕp nhau. Chó ý r»ng ®èi víi bit 0 lu«n lu«n cã mét ®iÓm chuyÓn tiÕp d¬ng t¹i ®iÓm gi÷a cña kho¶ng thêi gian bit vµ ®èi víi bit 1 cã mét chuyÓn tiÕp d¬ng t¹i ®iÓm khëi ®Çu cña kho¶ng thêi gian ®¬n vÞ bit nÕu møc tríc lµ A1 vµ mét chuyÓn tiÕp ©m t¹i mét thêi ®iÓm khëi ®Çu cña kho¶ng thêi gian ®¬n vÞ bit, nÕu bit 1 sau cïng ®· ®îc m· ho¸ b»ng møc A2. Lu ý r»ng bit 0 ®îc ký hiÖu b»ng 01 vµ bit 1 kÝ hiÖu b»ng 11 vµ 00 trong kho¶ng thêi gian cña khe thêi gian. 1.2.5. C¸c m· kh¸c. C¸c m· ®· ®îc th¶o luËn lµ c¸c m· nhÞ ph©n ®îc sö dông ®Ó truyÒn sè liÖu trong c¸c m¹ng néi h¹t vµ tÝch tr÷ c¸c sè liÖu trªn b¨ng tõ hoÆc ®Üa. C¸c m· nµy ®· ®îc tÝnh ®Õn, v× kh¶ n¨ng cña chóng cã thÓ sö dông trong m¹ng ISDN ®Ó truyÒn c¸c tÝn hiÖu sè trong m¹ng thuª bao hoÆc trong m¹ng néi h¹t. 1.3 TruyÒn sè liÖu b¨ng gèc. 1.3.1 Dung lîng cña kªnh. Tèc ®é sè liÖu cùc ®¹i, hoÆc dung lîng C cña kªnh truyÒn dÉn cã ®é réng b¨ng tÇn B vµo t¹p ©m tr¾ng Gauss b¨ng h÷u h¹n ®îc biÓu thÞ: C = Blog2 [ 1 + (S/N)0] bit/s

(1)

ë ®©y S vµ N lµ c«ng suÊt trung b×nh cña tÝn hiÖu vµ t¹p ©m t¬ng øng ë ®Çu ra cña kªnh. C«ng suÊt t¹p ©m ®îc biÓu thÞ bëi: N =η.B = η/2. 2B = η/2. W NÕu nh mËt ®é phæ c«ng suÊt hai biªn cña t¹p ©m lµ η/2 W/Hz vµ ®é réng song biªn lµ W. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 13 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Dùa vµo ®Þnh lý Shannon - Hartley trong lý thuyÕt th«ng tin chóng ta rót ra 2 vÊn ®Ò quan träng liªn quan ®Õn thiÕt kÕ hÖ thèng th«ng tin: 1. Giíi h¹n trªn cã thÓ ®¹t ®îc ®èi víi tèc ®é truyÒn sè liÖu trªn kªnh Gauss. 2. Quan hÖ cña tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m ®èi víi ®é réng cña b¨ng tÇn. Tõ ®Þnh lý ®ã rót ra lµ cã thÓ truyÒn mét tÝn hiÖu t¬ng tù cã b¨ng tÇn tõ 0 ®Õn tÇn sè c¾t fm qua kªnh cã d¶i th«ng nhá h¬n fm nÕu sö dông m· thÝch hîp. VÝ dô gi¶ sö tÝn hiÖu t¬ng tù ®· ®îc lîng tö ho¸ thµnh Q møc lîng tö sau møc lÊy mÉu x lÇn víi tÇn sè lÊy mÉu Nyquist 2fm. Sau ®ã sè bit nhÞ ph©n ®îc lÊy m· lµ log2Q vµ tèc ®é bit lµ 2xfm log2Q bit/s, ®ã chÝnh lµ dung lîng cña kªnh yªu cÇu. Tõ ph¬ng tr×nh (1) dung lîng kªnh lý thuyÕt Cn cã thÓ lín h¬n so víi dung lîng yªu cÇu ®èi víi ®é réng b¨ng tÇn h÷u h¹n cña tÝn hiÖu t¬ng tù, vÝ dô ®Õn fm/2 b»ng c¸ch t¨ng tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m, hoÆc t¨ng møc n¨ng suÊt cña tÝn hiÖu. 1.3.2 Giao thoa gi÷a c¸c ký hiÖu. Trong môc tríc ta ®· nãi vÒ c¸c d¹ng tÝn hiÖu kh¸c nhau vµ trong mét sè trêng hîp ®· m« t¶ ph©n bè n¨ng lîng phæ ®èi víi mét d·y xung ngÉu nhiªn ®Ó ®a ra mét kh¸i niÖm vÒ chiÕm dông b¨ng tÇn cña nã. Trong mçi mét m· kh¸c nhau ®· m« t¶ gi¶ thiÕt tÝn hiÖu ®Çu ra sau lóc m· ho¸ lµ xung vu«ng. NÕu d¹ng xung nµy ®· ®îc c¶i biÕn th× ph¶i thay ®æi d¸ng kªnh b¨ng gèc trong ®ã sö dông d¹ng sãng sè. Thêng thêng sö dông ph¬ng ph¸p läc ®Ó c¶i biÕn d¹ng xung, sao cho cã thÓ g¹t ®i nh÷ng thµnh phÇn tÝn hiÖu ngoµi b¨ng, nh vËy gi¶m ®îc c¸c thµnh phÇn xuyªn ©m tÇn sè cao cã thÓ xuyªn vµo c¸c hÖ thèng b¨ng c¬ b¶n kh¸c. Sö dông läc tríc t¸ch sãng, còng nh läc tríc ph¸p còng t¹o viÖc söa d¹ng xung vµ gi¶m c¸c thµnh phÇn t¹p ©m n»m ë ngoµi gi¶i tÇn cña tÝn hiÖu chñ yÕu. VÊn ®Ò suy gi¶m chÊt lîng truyÒn dÉn cã thÓ xuÊt hiÖn trong m¹ng sè khi truyÒn tÝn hiÖu qua mét kªnh th«ng tin. Mét trong v« sè c¸c nguyªn nh©n g©y gi¶m sót chÊt lîng truyÒn dÉn tríc hÕt ph¶i kÓ ®Õn m«i trêng truyÒn dÉn vµ läc tÝn hiÖu sè ë Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 14 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

b¨ng gèc trong mét chõng mùc nµo ®ã ®· t¹o ra giao thoa gi÷a c¸c ký hiÖu (ISI ). NÕu gi¶ thiÕt r»ng thêi gian cña mçi digit lµ T, hoÆc tõ mèi quan hÖ gi÷a ®é réng b¨ng Nyquist/ tèc ®é tÝn hiÖu, rót ra ®é réng b¨ng tÇn cña tÝn hiÖu h÷u Ých lµ 1/2T. Tuy nhiªn mét tÝn hiÖu ngÉu nhiªn bÊt kú chiÕm mét b¨ng tÇn v« h¹n v× vËy cho nªn hËu qu¶ cña viÖc giíi h¹n b¨ng tÇn dÉn tíi mÐo biªn ®é vµ g©y ra tiÕng déi. N¨ng lîng cña tiÕng déi tr¶i tõ xung nµy sang xung kÕ cËn kh¸c g©y ra hiÖn tîng giao thoa gi÷a c¸c kÝ hiÖu. HiÖu qu¶ cña viÖc tr¶i xung cßn gäi lµ t¸n x¹. Mèi quan hÖ gia b¨ng tÇn Nyquist vµ tèc ®é tÝn hiÖu ®îc miªu t¶ nh sau: Cã thÓ truyÒn c¸c kÝ hiÖu ®éc lËp cã tèc ®é rs ≤ 2B kÝ hiÖu/s qua mét kªnh th«ng thÊp cã ®é réng b¨ng tÇn B mµ kh«ng cã giao thoa gi÷a c¸c kÝ hiÖu. Vµ ngîc l¹i, sÏ cã hiÖn tîng giao thoa gi÷a c¸c kÝ hiÖu nÕu tèc ®é cña c¸c kÝ hiÖu ®éc lËp rs ≥ 2B. Ngoµi ra ®èi víi tÇn sè trªn cña tÝn hiÖu gi¶i th«ng lín h¬n nhiÒu so víi ®é réng b¨ng tÇn B th× tèc ®é kÝ hiÖu tiÕn tíi 2B. Nh vËy, ®a mét tÝn hiÖu sè ngÉu nhiªn vµo mét kªnh cã giíi h¹n b¨ng tÇn Nyquist cã ®é réng 1/2T, tøc lµ ®é réng b¨ng tÇn cã Ých th× tÝn hiÖu ®Çu Nyquist bÞ sai lÖch ®i, trõ khi kªnh kh«ng cã t¹p ©m vµ cÆp m¸y ph¸t vµ m¸y thu ®ång bé, khi ®ã giao thoa gi÷a c¸c kÝ hiÖu cã thÓ bÞ ng¨n l¹i sao cho kh«ng xuÊt hiÖn c¸c lçi digit. Tuy vËy trong thùc tÕ sù th¨ng gi¸n cña t¹p ©m, xuyªn ©m, mÐo biªn ®é, mÐo pha...th× IST lµ yÕu tè cã ¶nh hëng lín nhÊt ®Õn hiÖu qu¶ truyÒn dÉn cña kªnh sè. 13.3

Läc b¨ng gèc H×nh 1.3(a) bªn tr¸i chØ ra mét xung cã ®é réng 2T/b, ®èi xøng

qua trôc biªn ®é t¹i ®iÓm t = 0, vµ biÕn ®æi Fourier cña xung nµy cã d¹ng (1/πf). Sin (fT/d), b = 2πd, b¾t nguån tõ hµm sinc ; sinc(x) = sin (π x)/ πx còng ®îc biÓu thÞ trong h×nh 1.3 (a) (bªn ph¶i). Hµm sinc nµy cã c¸c ®iÓm 0 c¾t trôc tÇn sè t¹i c¸c ®iÓm ± k.b/2T,ë ®©y k = 1,2,...,n. Phæ tÇn cña nã lµ v« h¹n. NÕu khi phæ nµy bÞ giíi h¹n do mét bé läc th«ng cÊp thÊp lý tëng th× bé biÕn ®æi Fourier ngîc cña nã cho Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 15 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

ta mét xung cã d¹ng hµm sinc. T¬ng øng víi h×nh 1.3(b) nÕu tÇn sè cña bé läc th«ng cÊp thÊp lý tëng lµ 1/2T th× kÕt qu¶ xung ra ®îc tr¶i réng theo thêi gian vµ kh«ng trë vÒ kh«ng t¹i c¸c thêi ®iÓm -T, +T mµ kÐo ra mét kho¶ng thêi gian lín h¬n T. Xung ban ®Çu biÓu thÞ b»ng ®êng g¹ch ®øt qu·ng cã ®é réng T/2 vµ ®èi xøng qua trôc tung. HiÖn tîng tr¶i réng cña xung do bÞ giíi h¹n gi¶i tÇn g©y ra giao thoa gi÷a c¸c kÝ hiÖu t¹o nªn t¹p ©m cho c¸c ký hiÖu kÕ cËn. H×nh 1.3 (c) chØ ra tÝn hiÖu vµo lµ hµm sin. BiÕn ®æi Fourier cña xung sinc nµy gièng nh xung cña bé läc th«ng thÊp lý tëng. NÕu mét bé läc cã ®Æc tÝnh tÇn sè gi÷a Nyquist 0 vµ 1/2T ngîc víi ®Æc tÝnh tÇn sè trong h×nh 1.3(b) th× phæ tÇn t¹o ra sÏ lµ d¹ng bÞ c¾t vu«ng ë phÇn trªn, vµ nh trong h×nh 1.3 (c) xung ra sÏ lµ xung sinc, còng nh trong h×nh 1.3(b), vµ cã c¸c ®iÓm kh«ng c¾t trôc hoµnh t¹i c¸c ®iÓm kT, víi k= 1,2,...,n. Xung ra nµy kh«ng biÓu hiÖn giao thoa t¹i c¸c ®iÓm kh«ng nãi trªn. ViÖc øng dông bé läc cã d¹ng sãng v¬ng vÉn kh«ng hoµn toµn thÝch hîp v× sù t¾t dÇn c¸c ®u«i xung diÔn ra chËm vµ khi thiÕt kÕ bé läc cã ®Æc tÝnh hµm truyÒn ®¹t th¼ng ®øng, ngêi ta ®Æt ra c¸c yªu cÇu nghiªm ngÆt vµ ®iÒu chØnh chÝnh x¸c trong tÊt c¶ thêi gian. §iÒu ®ã dÜ nhiªn lµ kh«ng thùc tÕ. Trong c¸c hÖ thèng thùc tÕ thêng sö dông bé läc ‘cosin t¨ng‘ b¨ng tÇn cña nã cã thÓ truyÒn sè liÖu tèc ®é r s bit/s gi÷a rs/2 >h×nh 1.3(d) biÓu diÔn phæ vµ ®êng cong giíi h¹n b¨ng b»ng ®êng chÊm biÓu thÞ phæ cña hµm sinc bÞ giíi h¹n b¨ng. H×nh 1.3(d) biÓu thÞ biÕn ®æi Fourier cña c¸c phæ nµy, gièng nh mét hµm sinc c¶i biÕn trong miÒn thêi gian cïng víi xung lý tëng t¬ng øng t¹o nªn tõ hµm phæ sinc ®Çy ®ñ. Phæ cosin t¨ng bao gåm mét phÇn biªn ®é kh«ng ®æi vµ phÇn biÕn ®æi cã d¹ng h×nh sin (kh«ng chØ ra trong h×nh) 1/rs

| f | < (rs/2) -α

P(f) = (1/rs)[cos2(π/4α) (| f | - rs/2 + α)], (rs/2) - α < | f |(rs/2) + α 0

| f | - rs/2 + α

H×nh 1.4(a) vµ (b) biÓu thÞ c«ng thøc (2) vµ t¬ng óng víi ∝ = rs /4 vµ 0 ( nã lµ sinc rs .t ). Tõ ®å thÞ nµy, râ rµng lµ c¸c ®u«i tríc vµ sau cña s(t) t¸ch nhanh h¬n so víi c¸c ®u«i cña sinc rs .t. Ngoµi ra c¸c ®Æc Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 16 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

tÝnh thÝch hîp kh¸c cña s(t) tån t¹i khi ∝= rs /2 lµ: ®é réng xung cã biªn ®é trïng khÝt víi kho¶ng c¸ch tõ xung nµy ®Õn xung kia ( 1/rs ) vµ cã c¸c ®iÓm kh«ng t¹i. t = ± (k+1)rs víi k = 1,2,..,n. Nh vËy, mét tÝn hiÖu sè cã cùc ®îc t¹o nªn tõ nh÷ng xung nh thÕ cã c¸c ®iÓm 0 c¾t chÝnh x¸c1/2 sãng gi÷a c¸c t©m cña xung, mçi lÇn cã mét sù thay ®æi cùc tÝnh. H×nh 1.4 (c) miªu t¶ t×nh tr¹ng nµy ®èi víi tÝn hiÖu nhÞ ph©n10100110. C¸c ®iÓm 0 bæ xung nµy cã thÓ hç trî khi t¸ch tÝn hiÖu ®Þnh thêi (®ång hå) ra khái tÝn hiÖu tin tøc. §Ó gi¶m giao thoa gi÷ c¸c ký hiÖu cÇn ph¶i cã sù dù tÝnh khi sö dông bé läc cã ®Æc tÝnh hµm biÕn ®æi sin hoÆc hµm cosin t¨ng lµ t¨ng yªu cÇu ®é réng b¨ng tÇn,hoÆc ®èi víi nh÷ng xung Nyquist cã ∝ =rs/2,gi¶m tèc ®é tÝn hiÖu víi rs =B h¬n lµ 2B. Khi truyÒn tÝn hiÖu tèc ®é rsbit/s dïng mét thiÕt bÞ ®Æc biÖt trong kªnh b¨ng gèc cã ®é réng BHz, khi sö dông mét b¨ng tÇn kh¸c cÇn ph¶i biÕt tèc ®é truyÒn dÉn nµy tèt h¬n hay xÊu h¬n tèc ®é truyÒn dÉn kh¸c sinh ra bëi c¸c lo¹i thiÕt bÞ kh¸c. NÕu rs lµ tèc ®é bit truyÒn dÉn ®· ®îc chuÈn ho¸ ®èi víi ®é réng b¨ng tÇn B cña mét Hz,lóc ®ã cã thÓ x¸c ®Þnh hiÖu qu¶ cña hÖ thèng b»ng c¸ch sö dông ®¬n vÞ sè bit truyÒn trªn d©y trªn Hz hoÆc bit/sHz. §¬n vÞ nµy thêng ®îc sö dông ®Ó so s¸nh c¸c lo¹i hÖ thèng truyÒn dÉn sè kh¸c nhau sö dông c¸c m¹ch ®iÒu chÕ kh¸c nhau. Dùa vµo ®Þnh lý Nyquist nãi vÒ ®é réng b¨ng tÇn tèi thiÓu ®· nãi ë trªn, ngêi ta ®· chøng minh r»ng cã thÓ truyÒn c¸c ký hiÖu ®éc lËp cã tèc ®é rsqua mét bé läc th«ng thÊp cã b¨ng tÇn B: B = rs/2 (3). Khi truyÒn nhÞ ph©n, th× mét ký hiÖu truyÒn ®i chØ chøa 1 bit th«ng tin, vµ nh vËy tèc ®é bit rb b»ng tèc ®é ký hiÖu rs. Do ®ã: B = rs/2 = rb/2 ®èi víi truyÒn nhÞ ph©n. (4). Khi truyÒn M møc th× mçi ký hiÖu truyÒn ®i gåm cã m bit th«ng tin, víi m=log2M. Tèc ®é ký hiÖu rs cho bëi rb/m vµ nh vËy ®é réng b¨ng tÇn cña tÝn hÖu thùc trë thµnh: Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 17 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

B = rb/2m = rb/(2.log2m) ®èi víi truyÒn m møc.

(5).

Ba c«ng thøc nµy rÊt quan träng v× nã lµ bíc ®Çu tiªn trong viÖc x¸c ®Þnh ®é réng b¨ng tÇn cÇn thiÕt ®Ó truyÒn luång sè liÖu trong d¹ng ®· ®îc m· ho¸ hoÆc kh«ng ®îc m· ho¸vµ cho phÐp x¸c ®Þnh hiªô suÊt phæ b»ng bit/s/Hz. Sö dông bé läc cosin t¨ng sÏ t¨ng ®é réng b¨ng tÇn Nyquist lªn B’: B’= B + ∝ =rs/2 + ∝ = ®é réng b¨ng tÇn thùc tÕ

(6).

Trong ®ã ∝ lµ hÖ sè biÕn ®æi, B b¨ng tÇn Nyquist. 1.3.4 X¸c suÊt lçi Pe trong truyÒn dÉn sè. §¸nh gi¸ ¶nh hëng cña t¹p ©m ®Õn chÊt lîng cña hÖ thèng th«ng tin ngêi ta sö dông tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m ë ®Çu ra vµ x¸c suÊt lçi.Tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m lµ mét trong nh÷ng tham sè chÊt lîng quan träng nhÊt, nã yªu cÇu ®o lêng vµ ®iÒu khiÓn trong hÖ thèng th«ng tin t¬ng tù, cßn t¬ng øng trong hÖ thèng th«ng tin sè lµ Pe. X¸c suÊt lçi cã thÓ hiÓu lµ: Trong trêng hîp mét hÖ thèng th«ng tin sè ®Çu vµo cña nã cã mét d·y ký hiÖu, do ¶nh hëng cña t¹p ©m kªnh (gi¶ thiÕt lµ t¹p ©m Gauss). ®Çu ra cña hÖ thèng sÏ cã mét d·y digit kh¸c. Trong mét hÖ thèng lý tëng hoÆc kh«ng t¹p ©m th× c¶ hai d·y vµo vµ ra lµ gièng nhau, nhng trong hÖ thèng thùc tÕ thØnh tho¶ng chóng kh¸c nhau. Toµn bé chØ tiªu cña hÖ thèng th«ng tin sè ®îc ®o b»ng x¸c suÊt lçi ký hiÖu Pe, nã cã ®îc x¸c ®Þnh lµ x¸c suÊt d·y c¸c ký hiÖu vµo kh¸c víi c¸c ký hiÖu ra. Trong mét hÖ thèng th«ng tin sè thùc tÕ, gi¸ trÞ Pe kho¶ng10-4 -10-7.Cã mét biÓu thøc thay thÕ cho x¸c suÊt lçi, ®ã lµ: Møc lçi trung b×nh (BER) = Tû sè lçi trung b×nh (BER). = X¸c suÊt lçi cña Pe =X¸c suÊt lçi Pe. ChØ tiªu chÊt lîng Pe lµ mét ®é ®o chÊt lîng trung b×nh cña mét hÖ thèng, nhng nã kh«ng chØ ra tÇn suÊt xuÊt hiÖn lçi. Th«ng thêng nã lµ mét ®¹i lîng b¾t nguån tõ lý thuyÕt, nã kh«ng chØ ra bao nhiªu lçi xuÊt hiÖn trong mét gi©y. Trong thùc tÕ sö dông tû lÖ bit lçi (BER) cïng víi c¸c kho¶ng thêi gian ®Ó t¹o nªn tÝnh kh¸ch quan vÒ chØ tiªu Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 18 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

chÊt lîng ®èi víi c¸c hÖ thèng sè. KhuyÕn nghÞ G.821 cña CCITT chØ ra r»ng tÝnh kh¸ch quan cña chØ tiªu chÊt lîng ®îc biÓu thÞ trong c¸c tõ: ’’C¸c tham sè chØ tiªu chÊt lîng lçi’’, mçi mét tõ trong ®ã ®îc coi lµ phÇn tr¨m thêi gian trung b×nh cña mçi mét kho¶ng thêi gian T0 trong ®ã BER vît mét gi¸ trÞ ngìng. §Þnh møc phÇn tr¨m trªn mét kho¶ng thêi gian rÊt dµi TL. Kho¶ng thêi gian TL, trong ®ã ®Þnh møc phÇn tr¨m ®· ®îc x¸c ®Þnh, kh«ng ®îc ®Þnh râ,v× thêi gian cã thÓ phô thuéc vµo viÖc øng dông. Ngêi ta gi¶ thiÕt thêi gian chuÈn ®ã lµ mét th¸ng bÊt kú. Thêi gian tæng TL ®îc ph©n thµnh 2 phÇn mang tªn lµ thêi gian cã kh¶ n¨ng nèi ®îc vµ kh¶ n¨ng kh«ng nèi ®îc. Ngêi ta sö dông nh÷ng BER vµ nh÷ng kho¶ng thêi gian sau: 1.

BER nhá h¬n 1:10-6 trong kho¶ng thêi gian T0 = 1 phót

2.

BER nhá h¬n 1:10-3 trong kho¶ng thêi gian T0 = 1 gi©y.

3. Kh«ng lçi trong thêi gian T0 =1 gi©y (®iÒu nµy t¬ng ®¬ng víi kh¸i niÖm c¸c gi©y kh«ng lçi EFS). Môc ®Ých cña chØ tiªu chÊt lîng trongnh÷ng phót suy gi¶m chÊt lîng lµ Ýt h¬n 10% kho¶ng thêi gian 1 phót cã BER xÊu nhÊt lµ 1:10-6. §iÒu nµy dùa trªn mét kho¶ng thêi gian trung b×nh cña 1 phót. Thêi gian trung b×nh vµ trõ c¸c lçi xuÊt hiÖn trong c¸c gi©y lçi trÇm träng trong kho¶ng thêi gian 1 phót nµy cã thÓ cho phÐp qnan hÖ víi nh÷ng lçi xuÊt hiÖn ®ét ngét nhanh tho¶ m·n phÇn ®Æc biÖt nµy cña toµn bé môc ®Ých, nhng nh÷ng trêng hîp nh vËy sÏ ®îc ®iÒu khiÓn ®Õn mét ph¹m vi nhÊt ®Þnh b»ng môc ®Ých cña nh÷ng gi©y lçi trÇm träng. Kho¶ng thêi gian mét phót ®îc chia ra thêi gian kh«ng thÓ kh¾c phôc ®îc vµ c¸c gi©y lçi trÇm träng tõ thêi tæng vµ sau ®ã liªn tôc ph©n nhãm c¸c gi©y cßn l¹i thµnh c¸c khèi 60. C¸c kho¶ng thêi gian mét gi©y c¬ b¶n ®îc ph©n tõ mét mÉu thêi gian cè ®Þnh. Môc ®Ých chØ tiªu chÊt lîng trong c¸c gi©y lçi trÇm träng lµ bÐ h¬n 0.2% cña kho¶ng mét gi©y cã BER xÊu h¬n1:10

-3

. Môc tiªu chØ tiªu chÊt lîng

trong c¸c gi©y lçi cã Ýt h¬n 8% cña kho¶ng mét gi©y cã sè lçi bÊt kú. §iÒu nµy t¬ng ®¬ng víi 92% c¸c gi©y kh«ng lçi. 1.3.5 M· ®iÒu khiÓn lçi. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 19 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Trong hÖ thèng th«ng tin sè cã thÓ xuÊt hiÖn 3 lo¹i lçi. §ã lµ : lçi thay thÓ, trong ®ã cã mét digit gèc ®îc thay b»ng mét sè tr¹ng th¸i kh¸c, c¸c lçi bá sãt, trong ®ã mét kÝ hiÖu ®· bÞ xo¸ ®i khái luång bit; vµ c¸c lçi trong ®ã mét ký hiÖu gi¶ m¹o ®îc xen vµo dßng bit, lçi hay xuÊt hiÖn nhÊt lµ lçi thay thÕ. TÊt c¶ c¸c lo¹i lçi cã thÓ xuÊt hiÖn trong c¸c luång bit nhÞ ph©n hoÆc trong mét ký hiÖu nhiÒu møc. V× x¸c suÊt lçi trong truyÒn dÉn lµ mét hµm trùc tiÕp cña tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m, mét vÊn ®Ò xuÊt hiÖn lµ nÕu v× mét lý do nµo ®ã c«ng suÊt tÝn hiÖu bÞ giíi h¹n t¹i mét sè gi¸ trÞ cùc ®¹i nµo ®ã, ®iÒu ®ã dÉn tíi xuÊt hiÖn lçi víi tÇn suÊt kh«ng chÊp nhËn ®îc. Trong truyÒn dÉn sè liÖu ®iÖn b¸o vµ facsimile ngêi ta quan t©m nhÊt viÖc sö dung m· b¶o vÖ lçi, cßn ®èi víi tiÕng nãi th× kh«ng cã tiªu chuÈn nh vËy. V× hiÖn nay ®ang h×nh thµnh mét m¹ng sè liÖu tæng hîp lµm cho chóng ta khã mµ x¸c ®Þnh ®îc ph¹m vi nµo, vïng nµo cÇn b¶o vÖ lçi, ph¹m vi nµo, vïng nµo kh«ng cÇn. Nhng ®iÒu kh«ng thÓ tr¸nh ®îc lµ ph¶i ®a ra m· ®iÒu khiÓn lçi cho toµn bé c¸c hÖ thèng ®Ó ®¶m b¶o tÝnh linh ho¹t cña chóng. DÔ nhËn thÊy cã hai ®iÒu kiÖn lçi kh¸c nhau xuÊt hiÖn trong truyÒn dÉn. Lo¹i ®Çu tiªn lµ lçi ngÉu nhiªn, gi÷a c¸c digit lçi kh«ng t¬ng quan. Lo¹i thø hai lµ c¸c ®ét biÕn lçi, ë ®©y phÇn lín c¸c digit kÕ tiÕp nhau bÞ sai lÖch. Hai lo¹i nµy cã tÝnh chÊt phæ biÕn v× thÕ ngêi ta sö dông chóng lµ yÕu tè quyÕt ®Þnh cña lo¹i m· ®iÒu khiÓn lçi. C¸c ®ét biÕn lçi thêng xuÊt hiÖn tõ nh÷ng thiÕt bÞ nh c¸c bé trén hoÆc c¸c thiÕt bÞ m· ®êng d©y, ë ®ã mét lçi duy nhÊt ®îc m· thµnh mét tõ kh¸c víi tõ gèc cña nã. §iÒu nµy dÉn tíi xuÊt hiÖn thªm c¸c lçi kh¸c gièng nh nh©n hoÆc më réng lçi. Trong thùc tÕ tªn thêng gäi cña lo¹i lçi nµy lµ lçi më réng. HiÖu qu¶ cña lçi më réng ®îc ®Æc trng b»ng kh¸i niÖm ‘tû lÖ lçi bit t¬ng ®¬ng‘ (EBER) trong ®ã tû lÖ lçi bit ®îc ®o víi ®iÒu kiÖn ®· biÕt nguyªn nh©n do lçi më réng ®îc gi¶m b»ng mét hÖ sè më réng lçi tíi hÖ sè vÒ tû lÖ lçi bit t¬ng ®¬ng. C¸c ®ét biÕn lçi còng lµ mét ®Æc thï cña truyÒn ®É sè qua m¹ng chuyÓn m¹ch ®iÖn tho¹i trong ®ã t¹p ©m xung chiÕm u thÕ h¬n so víi t¹p ©m Gauss. Sö dông réng r·i c¸c m· b¶o vÖ lçi dÓ b¶o vÖ c¸c m¹ch sè liÖu sè vµ c¸c m¹ch ®iÖn b¸o. Ngêi ta sö dông c¸c hÖ thèng Encription trang Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 20 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

bÞ cho c¸c hÖ thègn qu©n sù m¸y tÝnh cïng víi th«ng tin ®iÖn tho¹i b¶o mËt ®Ó b¶o vÖ c¸c th«ng tin b»ng c¸ch chän c¸c lo¹i m· thÝch hîp. Sö dông c¸c hÖ thèng nµy trong ph¹m vi m· cho th«ng tin c¬ së d÷ liÖu lµ kh¸c víi m· ®Ó b¶o vÖ lçi hoÆc ph¸t hiÖn lçi. M· ®iÒu khiÓn lçi thêng ®îc t¹o nªn b»ng c¸c modem ®Êu nèi cña ®iÖn tho¹i hoÆc mét kªnh th«ng tin cña ®êng d©y h¬n lµ trong hÖ thèng v« tuyÕn chuyÓn tiÕp ®êng dµi, ngêi ta còng ®¸nh gi¸ vµ thö nghiÖm mét sè m· söa sai kh¸c nhau trªn c¸c hÖ thèng HF, ®èi lu vµ vÖ tinh. 1.3.6 T¸i sinh tÝn hiÖu sè. Qu¸ tr×nh cho phÐp truyÒn dÉn sè tèt h¬n truyÒn dÉn t¬ng tù, ®ã lµ qu¸ tr×nh t¸i sinh tÝn hiÖu. T¸i sinh lµ mét qu¸ tr×nh trong ®ã mét tÝn hiÖu sè ®· bÞ mÐo vµ bÞ tiªu hao ®îc t¸i t¹o l¹i thµnh biªn ®é vµ d¹ng sãng ®óng cña nã. Qu¸ tr×nh nµy cã thÓ ®a ®Õn mét ®Þnh nghÜa kh¸c cña truyÒn dÉn sè, v× tÊt c¶ truyÒn dÉn sè ®Òu cÇn ®îc t¸i sinh t¹i mét sè ®iÓm trªn ®êng truyÒn dÉn. §èi víi mét chuçi tuyÕn truyÒn dÉn sè, c¸c bé phËn t¸i sinh cã mÆt ë c¸c m¹ch cña bé thu b¨ng gèc ®Ó tiÒn khuyÕch ®¹i vµ söa d¹ng tÝn hiÖu vµo ®· bÞ tiªu hao, t¸n x¹ vµ t¹p ©m x©m nhËp vµo tríc lóc t¸ch sãng. Bé t¸ch sãng thùc chÊt lµ mét bé t¸ch sãng ngìng, nã t¹o nªn ë ®Çu ra mét xung x¸c ®Þnh râ rµng. M¹ch t¸ch sãng còng cã thÓ ho¹t ®éng dùa vµo c¸c d¹ng tÝn hiÖu mµ nã gÇn gièng h×nh sin. M¹ch nµy bao hµm mét bé khuyÕch ®¹i b¨ng gèc, bé läc b¨ng gèc mµ ®é réng b¨ng tÇn cña chóng kh«ng cÇn ph¶i línnh lóc yªu cÇu ®Ó truyÒn dÉn mét xung vµ nh vËy t¹p ©m ®Çu ra cña b¨ng gèc gi¶m xuèng. Gi¶m ®é réng b¨ng tÇn cña bé khuyÕch ®¹i b¨ng gèc cña m¸y thu lµm níi réng phæ xung, dÉn tíi gi¶m liÒu lîng cho phÐp giao thoa gi÷a c¸c ký hiÖu vµ nh vËy t¨ng khã kh¨n khi t¹o nªn ngìng quyÕt ®Þnh. KÕt qu¶ tÊt yÕu sÏ lµm cho ®å thÞ h×nh m¾t ®ãng l¹i. ThiÕt kÕ bé t¸i sinh ph¶i dung hoµ gi÷a vÊn ®Ò gi¶m giao thoa khi níi réng b¨ng tÇn vµ t¨ng t¹p ©m nhiÖt, ®iÒu ®ã còng sÏ t¨ng c¸c ¶nh hëng cña trît thêi gian do ¶nh hëng cña t¹p ©m ®Õn ngìng quyÕt ®Þnh. Trong v« tuyÕn sè, bé t¸i sinh thêng ®îc bè trÝ trong c¸c m¹ch t¸ch bit, nã ®a vµo sau bé gi¶i ®iÒu chÕ vµ c¸c tÇng c©n b»ng Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 21 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

ngang. Phï hîp víi h×nh 1.5 (b) c¸c tÝn hiÖu ®êng d©y vµo qua biÕn ¸p ®êng d©y vµ c¸c m¹ch c©n b»ng ®Õn mét bé khuyÕch ®¹i. Tõ bé khuyÕch ®¹i nµy cã hai ®Çu ra ngîc pha nhau ®a vµo bé t¸ch sãng ngìng. §ång thêi hai ®Çu ra nµy còng ®îc m¾c vµ ®a ®Õn m¹ch ®ång hå. 1.3.7 Kh«i phôc thêi gian vµ t¸ch sãng ngìng. M¹ch kh«i phôc thêi gian hay cßn gäi lµ m¹ch kh«i phôc ®ång hå ®îc chØ ra trong h×nh 1.5 (b), nã nhËn c¸c bit sè liÖu vµo ë tèc ®é bit ®êng d©y vµ nã lµm ho¹t ®éng mét m¹ch céng hëng nèi tiÕp hoÆc ®a ®Õn mét vïng kho¸ pha. M¹ch ®îc thiÕt kÕ sao cho ë ®Çu ra kh«ng cã c¸c xung ®êng d©y. M¹ch ®ång hå trong trêng hîp nµy t¹o ra hai sãng vu«ng ë ®Çu ra ngîc pha nhau ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c m¹ch t¸i t¹o thêi gian. Khi ®Çu vµo cña mét bé t¸ch sãng ngìng cã tÝn hiÖu 1 th× nã ho¹t ®éng. Sau ®ã ‘1’ ®îc truyÒn ®Õn ®Çu ra cña nã. V× tÝn hiÖu ®Çu vµo cña c¸c bé t¸ch sãng ngîc pha nhau, v× vËy t¹i thêi ®iÓm x¸c ®Þnh th× chØ cã mét bé t¸ch sãng ho¹t ®éng. §Çu ra cña bé t¸ch sãng ho¹t ®éng sau ®ã ®îc ®a ®Õn mét m¹ch flip- flop lo¹i D bao gåm m¹ch t¸i t¹o thêi gian. Khi ®Çu vµo D ë møc cao (‘1‘) vµ hai tr¹ng th¸i æn ®Þnh ®îc chèt, ‘1‘ nµy ®îc truyÒn ®Õn ®Çu ra Q. Tr¹ng th¸i nµy ®îc duy tr× cho ®Õn lóc khi ®Çu vµo xuÊt hiÖn mét xung xo¸ ®êng ®i vµo. V× c¸c xung ®ång hå vµ c¸c xung xãa lµ ngîc pha nhau, nªn c¸c ®Çu ra Q tõ c¸c m¹ch t¸i t¹o thêi gian t¹o ra d¹ng tÝn hiÖu thêi gian ®· ®îc kh«i phôc cña tÝn hiÖu vµo. Sö dông biÕn ¸p ra ®Ó t¹o nªn tÝn hiÖu song cùc gièng nh ®· xuÊt hiÖn trªn ®Çu vµo cña bé t¸i sinh vµ ®Ó phèi hîp trë kh¸ng víi ®êng d©y. H×nh 1.5 (c) chØ ra s¬ ®å khèi cña mét bé lÆp IF v« tuyÕn sè 140Mbit/s, trong ®ã chóng ta cã thÓ nh×n thÊy c¸c m¹ch t¸ch bit chøa bé t¸i sinh. H×nh 1.5 (d) chØ ra mét thiÕt bÞ ®Çu cuèi th«ng thêng. C¸c m¹ch t¸i sinh ®îc thÓ hiÖn trong phÇn thu.

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 22 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Ch¬ng II - §iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ trong vi ba sè

Bé ®iÒu chÕ sè vµ gi¶i ®iÒu sè lµ mét phÇn cña m¸y thu vµ m¸y ph¸t vi ba sè. §iÒu chÕ lµ ph¬ng ph¸p mµ ngêi ta ®a tÝn hiÖu cña tin tøc cÇn göi ®i vµo khèng chÕ dßng cao tÇn cña m¸y ph¸t lµm cho dßng cña m¸y ph¸t biÕn ®æi theo qui luËt cña tin tøc cÇn göi ®i. Dßng cao tÇn tæng qu¸t cã d¹ng: i = Im cos ( ωt + ϕ0 ) Trong ®ã: Im: biªn ®é ω: tÇn sè gãc ( ω = 2πf ), f: tÇn sè dµi ϕ = ( ωt + ϕ0 ): Gãc pha toµn bé TÝn hiÖu cña tin tøc ®a vµo ®iÒu chÕ lµm cho mét trong ba tham sè ®ã cña dßng cao tÇn thay ®æi, ngêi ta cã c¸c tªn gäi kh¸c nhau: §iÒu biªn §iÒu tÇn §iÒu pha

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 23 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

2.1 §iÒu chÕ trong vi ba sè. TÝn hiÖu lµ mét d·y xung nhÞ ph©n cho nªn viÖc ®iÒu chÕ trong vi ba gäi lµ ®iÒu chÕ sè. Trong mét m¸y ph¸t sè, bé ®iÒu chÕ x¾p xÕp chuçi digit nhÞ ph©n thµnh mét bé t¬ng øng M biªn ®é sãng mang gi¸n ®o¹n, pha sãng mang hoÆc di tÇn gi¸n ®o¹n tõ tÇn sè sãng mang h×nh sin. Nh÷ng sù kh¸c nhau theo sù x¾p xÕp nµy ®· ®a ra ba lo¹i ®iÒu chÕ kh¸c nhau. C¸c ph¬ng thøc ®iÒu chÕ ®ã lµ: §iÒu biªn sè: (ASK) cßn gäi lµ kho¸ dÞch biªn ®é §iÒu tÇn sè: (FSK) gäi lµ kho¸ dÞch tÇn sè §iÒu pha sè: (PSK) cßn gäi lµ kho¸ dÞch pha Ba ph¬ng thøc trªn ®©y lµ c¸c ph¬ng thøc c¬ b¶n cña ®iÒu chÕ sè.Trong thùc tÕ øng víi tõng ph¬ng thøc cã thÓ thùc hiÖn nhiÒu kiÓu kh¸c nhau. C¸c d¹ng ®iÒu chÕ kh¸c thêng ®îc dïng trong truyÒn dÉn vi ba sè lµ tæ hîp PAM vµ PSK,vµ gäi lµ: Kho¸ pha biªn ®é (APK).

2.2 Ph¬ng ph¸p ®iÒu biªn sè: (ASK) Kho¸ dÞch biªn ®é. H×nh vÏ minh ho¹ qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ biªn ®é mét sãng mang víi tÝn hiÖu nhÞ ph©n 10101101. NÕu nguån sè cã M tr¹ng th¸i hoÆc møc vµ mçi mét møc ®¹i diÖn cho mét chu kú T th× d¹ng sãng ®· ®iÒu chÕ t¬ng øng víi tr¹ng th¸i thø i lµ Si(t) ®èi víi ®iÒu biªn xung (PAM) hoÆc theo kiÓu kho¸ dÞch biªn ®é (ASK) sÏ lµ: Si(t) = Di(t). A 0. Cosω0t Trong ®ã Di(t) lµ møc thø i cña d¹ng sãng nhiÒu møc cã ®é réng T. Gi¶ sö sè møc giíi h¹n lµ hai nh lµ ®èi víi tÝn hiÖu sè nhÞ ph©n vµ nh vËy tÇn sè sãng mang t¬ng quan ®Õn ®é réng T cña d¹ng sãng vu«ng nhÞ ph©n nh sau: ω0 =2nπ / T. DÉn tíi mËt ®é phæ c«ng suÊt (psd) cã biÓu thøc: psd ASK = (A2 /16) [ δ( f-f0) + δ(f+f0) + sin2 π T(f-f0)/ π2T(f-f0) + +sin2π T (f+f0)/π2T(f+f0)]

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 24 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Chó ý r»ng nÕu sö dông mét bé läc t¬ng ®¬ngtrong ®ã f0 = 0 th× nãi chung phæ ra sÏ kh«ng cã bÊt kú mét suy hao nµo sÏ lµ: psd

ASK

= (A2/16) [ δ(f+f0) + sin2 π T (f+f0)/π2 T(f+f0)

Phæ ®èi víi biÓu thøc trªn cã hai phÇn: PhÇn mét gåm c¸c hµm denta Dirac bao hµm c¸c thµnh phÇn phæ gi¸n®o¹n c¸ch nhau nh÷ng kho¶ng tÇn sè 1/T. Nh÷ng thµnh phÇn tÇn sè gi¸n ®o¹n nµy biÕn mÊt nÕu nh chuçi nhÞ ph©n cã gi¸ trÞ trung b×nh b»ng 0 hoÆc víi mét tÝn hiÖu M møc khi mçi møc M gÇn nh b»ng nhau. §iÒu ®ã cho phÐp tÝn hiÖu phæ cña tÝn hiÖu ®iÒu chÕ sè ®îc chän trong khi thiÕt kÕ hÖ thèng b»ng c¸ch chän thÝch hîp chuçi tin ®îc truyÒn ®i. PhÇn thø hai lµ phæ liªn tôc mµ d¹ng cña nã chØ phô thuéc vµo ®Æc tÝnh phæ cña xung tÝn hiÖu. §èi víi trêng hîp ®¬n gi¶n digit nhÞ ph©n ®îc biÓu thÞ trong ph¬ng tr×nh, xung cña thµnh phÇn phæ gi¸n ®o¹n chØ tån t¹i ë tÇn sè sãng mangdo cã c¸c ®iÓm 0 cña phæ c¸ch nhau nh÷ng kho¶ng tÇn sè 1/T. Phæ vÏ trªn h×nh chøa 95% c«ng suÊt cña nã trong ®é réng b¨ng 3/T hoÆc 3x (tèc ®é bit). §é réng b¨ng cã thÓ gi¶m b»ng c¸ch dïng xung cosin t¨ng. KÕt qu¶ lµ c¸c ®iÓm 0 cña phæ xuÊt hiÖn ë nh÷ng kho¶ng f0 ± n/T, ë ®©y n =1,2...Do ®ã tÊt c¶ c¸c thµnh phÇn phæ gi¸n ®o¹n biÕn mÊt trõ khi f = f0 vµ f = f0 ± 1/T. Phæ cña xung cosin t¨ng cã bóp chÝnh réng h¬n lµm cho ®é réng b¨ng ASK b»ng xÊp xØ 2/T. ViÖc thu tÝn hiÖu ASK ®· ph¸t ®i cã thÓ ®¹t ®îc b»ng hai c¸ch: C¸ch 1 lµ gi¶i ®iÒu chÕ kÕt hîp dïng c¸c m¹ch phøc hîp ®Ó duy tr× kÕt hîp pha gi· sãng mang ph¸t vµ sãng mang néi. C¸ch 2 lµ qu¸ tr×nh gi¶i ®iÒu chÕ h×nh bao kh«ng kÕt hîp.

M· Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 25 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

nhÞ ph©n 0

1

0

1

0

1

1

1 H×nh 2.1 - §iÒu chÕ ASK ®èi víi tÝn hiÖu nhÞ ph©n nhÞ

ph©n 10101101 p(t) A2

xung

16

-3/T

-2/T

-1/T

f0-3rb f0-2rb f0-rb

1/T 2/T rb

3/T

f0+rb f0+2rb f0+3rb

H×nh 2.2 - MËt ®é phæ c«ng suÊt cña tÝn hiÖu ASK nhÞ ph©n 2.2.1 ASK kÕt hîp. Víi t¸ch sãng kÕt hîp m¸y thu ®îc ®ång bé víi m¸y ph¸t ®iÒu ®ã cã nghÜa lµ ®é trÔ ph¶i ®îc m¸y thu nhËn biÕt. Sù ®ång bé lÊy tõ thêi gian ®îc thiÕt lËp trong tÝn hiÖu m¸y thu vµ thêng chÝnh x¸c ®Õn ±5% cña chu kú bit T. Thªm vµo thêi gian trÔ τ, pha sãng mang φ = ω0t còng ph¶i xÐt ®Õn khi sö lý tÝn hiÖu thu v× ®é trÔ τ biÕn thiªn theo tÇn sè sãng mang cña m¸y ph¸t íc tÝnh 5%T vµ nh÷ng biÕn ®æi trong thêi gian truyÒn sãng ®èi víi sãng mang ®Õn m¸y thu lµ gi¸ trÞ kh«ng thÓ x¸c ®Þnh ®îc ®èi víi bÊt kú trêng hîp nhÊt ®Þnh nµo. §èi víi nh÷ng hÖ thèng t¸ch sãng kÕt hîp thùc tÕ pha sãng mang lµ mét lîc íc tÝnh ë nh÷ng n¬i c¸c d¹ng sãng tÝn hiÖu M kh¶ n¨ng cã thÓ ph¸t ®i ®îc th× bé gi¶i ®iÒu chÕ ph¶i quyÕt ®Þnh xem kh¶ n¨ng nµo thùc tÕ ®· ph¸t ®i. V× t¹p ©m céng vµo víi tÝn hiÖu nªn cã x¸c suÊt v« ®Þnh, cã thÓ tr¹ng th¸i tÝn hiÖu thø i bÞ nhÇm sang c¸c tr¹ng th¸i bªn c¹nh gÇn nhÊt. X¸c suÊt cña lçi x¸c ®Þnh lµ cùc tiÓu nÕu nh bé gi¶i ®iÒu Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 26 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

chÕ lùa chän tÝn hiÖu thu ®îc cã x¸c suÊt lín nhÊt cña tÝn hiÖu Si vµ xö lý nh lµ tÝn hiÖu ®· ®îc ph¸t ®i. ChiÕn lîc quyÕt ®Þnh nµy gäi lµ ‘tiªu chuÈn cùc ®¹i ho¸ hËu x¸c suÊt‘ (MAP) vµ ®· chøng tá lµ tèi u ®èi víi t¹p ©m Gaussian ‘trung b×nh kh«ng‘. Vµ c¸c tr¹ng th¸i cã kh¶ n¨ng nh nhau. Cã hai lo¹i gi¶i ®iÒu chÕ tèi u: lo¹i thø nhÊt lµ lo¹i t¬ng quan - chÐo vµ lo¹i thø hai lµ lo¹i läc phèi hîp. H×nh vÏ minh häa hai lo¹i ®iÒu chÕ nµy. Víi mét tÝn hiÖu ASK nhÞ ph©n, m¸y thu trªn s¬ ®å cã thÓ dïng t¸ch sãng kÕt hîp. M¹ch thiÕt thùc lµ bé gi¶i ®iÒu chÕ läc - phèi hîp cã tÝn hiÖu ®Çu vµo thu ®îc Si(t) cïng víi t¹p ©m tr¾ng n (t) ®· thªm vµo trong qu¸ tr×nh truyÒn dÉn. M¸y thu sau khi läc bá t¹p ©m vµ h¹n chÕ gi÷ l¹i tÝn hiÖu theo ®é réng b¨ng yªu cÇu (2/T÷3T) sau ®ã nh©n (trén) víi tÝn hiÖu néi Accosω0t. Bé dao ®éng néi cã thÓ ®îc biÓu thÞ b»ng hiÖu sè cña tr¹ng th¸i d¹ng sãng tÝn hiÖu S1(t) - S0(t) ®îc ®ång bé mét c¸ch cÈn thËn víi tÇn sè vµ pha cña sãng mang thu ®îc. TÝn hiÖu s¶n phÈm nµy sau ®ã ®îc tæ hîp nhê m¹ch ‘ tæ hîp vµ gom l¹i ‘. Sö dông m¹ch nµy nhê mét bé tÝch ph©n hoµn h¶o khã cã thÓ x©y dùng ®îc. §Çu ra cña m¹ch tæ hîp ®îc so víi ngìng ®Æt ë gi÷a trÞ sè U1 vµ U0 lµ víi trêng hîp khi S1(t) thu ®îc kh«ng cã t¹p ©m, bé tæ hîp tÝnh to¸n vµ ®a sang bé t¸ch sãng quyÕt ®Þnh. TrÞ sè cña U1: U1 = ∫ Si 2 (t)dt - ∫ So (t)dt . S1(t)dt Vµ khi So(t) ®· thu ®îc:

Signal

Uo = ∫ So(t). S1(t)dt - ∫ So 2 (t)dt

∫(.)dt

X

• •

f1 (.)dt

f3 Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 27 f4

±1

• •

Chän +

C2

Signal

∫(.)dt

X

C1

Abs

f2 X

+

Signal

∫

X

Abs

∫(.)dt

• •

Abs

+

C3

Abs

a) T­¬ng quan chÐo

tuyÖt ®èi cùc

Signal • •

biªn ®é

®¹i vµ ký hiÖu thÝch øng

+

C4

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

~ ~ ~ ~ ~ ~

~ ~ ~ ~

S(t)

Ma trËn quyÕt ®Þnh

~ ~

........... ........... ...........

~ ~ ~ ~

QuyÕt

~ ~

b) Läc phèi hîp H×nh 2.3 - C¸c bé ®iÒu chÕ tèi ­u

S (t)

n (t) ∑

~ ~ ~ ~ ~ ~

• • X

C

βR

• •

S1(t) – S0(t) = Accosω0t

H×nh 2.4 - Bé gi¶i ®iÒu chÕ kÕt hîp nhÞ ph©n ASK NÕu U1> Uo tøc lµ møc vµo lín h¬n møc ngìng th× bé t¸ch sãng sÏ x¸c ®Þnh S1(t) lµ tÝn hiÖu ®îc ph¸t ®i t¬ng tù nÕu møc vµo nhá h¬n møc ngìng quyÕt ®Þnh So(t)®îc ph¸t ®i. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 28 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Hai d¹ng sãng tÝn hiÖu nhÞ ph©n ASK cã thÓ ®îc biÓu thÞ: S1(t) = A1 cosω0t So(t) = Ao cosω0t Ph©n biÖt nh÷ng sãng nµy ë ®Çu ra bé tÝch ph©n x¸c ®Þnh ®é chªnh lÖch ∆ vÒ møc còng gièng nh x¸c ®Þnh ®é chªnh lÖch c¸c møc lîng. Nh vËy: ∆ =  U1 –Uo  = ∫ [ S1(t) - So(t) ]2 dt TrÞ sè U1 vît qu¸ ngìng ∆/2 vµ Uo n»m díi ngìng ∆/2 thay biÓu thøc cã thÓ t×m ®îc trÞ sè ∆ ®èi víi tÝn hiÖu ASK ∆ = (A1 - Ao)2 ∫ cos2ω0tdt = (A1- Ao)2(T/2) = Ac2.T/2. Trong trêng hîp kh«ng cã tæn hao biªn ®é. Nh vËy viÖc ®Æt ngìng t¸ch sãng tèi u sÏ lµ: (ngìng)opt = (U1-Uo)/2 = Ac2T/4 = ∆/2 V× tÝn hiÖu S1(t) cã ë ®Çu vµo m¸y thu trung b×nh chØ mét nöa thêi gian c«ng suÊt tÝn hiÖu thu trung b×nh. SAV = Ac2/4. * X¸c suÊt lçi Pe. Khi t¹p ©m gaussian cña ph¬ng sai σ2 ®îc ®a vµo m¹ch quyÕt ®Þnh mét møc sai cã thÓ ®îc t¸ch ra. Ph¬ng tr×nh: Pe = P(1).P(0/1) + P(0).P(1/0) Nªn: Pe = P(1)P(n< -∆/2) + P(0).P( n>∆/2) Trong ®ã n lµ c«ng suÊt t¹p ©m Gi¶ sö c¸c digit cã x¸c suÊt nh sau, tõ ph¬ng tr×nh trªn ta cã: Pe = P (n>∆/2) = (1/√2πσ) ∫ exp ( -n2/2σ2 ) dn = (1/2)erfc ∆ /2√2σ Trong ®ã σ2 lµ ph¬ng sai cña ph©n bè c«ng suÊt t¹p ©m. §iÒu nµy ph¶i liªn hÖ víi ngìng t¸ch sãng tèi u ®Ó biÓu thÞ x¸c suÊt lçi díi d¹ng tû sè cña sãng mang vµo cha ®iÒu chÕ trªn t¹p ©m C/N.

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 29 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

C«ng suÊt t¹p ©m cã mÆt ë ®Çu vµo m¸y thu cµng biÓu thÞ thÝch hîp h¬n nh c«ng suÊt trªn tÇn sè ®¬n vÞ sÏ b¶o ®¶m dï cho c¸c bé läc tån t¹i. MËt ®é phæ t¹p ©m ®i qua chóng còng kh«ng t¸c dông. Theo c¸ch xö lý nµy t¹p ©m sÏ ®îc xem lµ nh nhau trong toµn d¶i phæ, mËt ®é xung song biªn η watt/Hz lµ gi¸ trÞ kh«ng ®æi trong toµn b¨ng ®îc xem xÐt. Nh vËy c«ng suÊt t¹p ©m ®i qua mét bé läc lý tëng víi t¨ng Ých b»ng 1vµ ®é réng b¨ng song biªn (2B = W) lµ ηB Watts. §iÒu nµy còng t¬ng ®¬ng ®èi víi ®é réng b¨ng ®¬n biªn B ®îc nh©n lªn víi mËt ®é phæ t¹p ©m η. Trong ch¬ng nµy nh÷ng ngiªn cøu cho ta c¸c ph¬ng tr×nh vÒ nh÷ng gi¸ trÞ C/N dùa trªn t¹p ©m song biªn. C¸c ®å thÞ còng chØ râ ®é réng b¨ng t¹p ©m song biªn, gi¶ sö gi¶i ®iÒu chÕ ®èi víi IF ®é réng b¨ng RF sÏ lÊy trung ®iÓm lµ tÇn sè trung t©m cña IF. Trêng hîp x¸c suÊt lçi ASK yªu cÇu ®Ò cËp ®Æc biÖt v× x¸c suÊt lçi ®· ®îc tÝnh to¸n trªn c¬ së chØ mét nöa c«ng suÊt ®îc ph¸t ®i. §Ó thùc hiÖn viÖc so s¸nh víi nh÷ng s¬ ®å ®iÒu chÕ kh¸c, c«ng suÊt nµy ®· ®îc nh©n ®«i ®èi víi c¸c ®êng cong trªn s¬ ®åvµ ph¬ng tr×nh PeASK nhÞ ph©n. Nh÷ng ph©n tÝch tríc ®©y kh«ng ®îc chÆt chÏ vµ chØ giíi thiÖu ®Ó biÓu thÞ ng¾n gän lµ nh÷ng ph¬ng tr×nh Pe ®· ®îc rót ra. T¹p ©m ®i vµo m¹ch quyÕt ®Þnh trong s¬ ®å lÊy tõ: n0 (t) = ∫ n(t)[S1(t) – S0(t)]dt V× t¹p ©m nµy cã b×nh qu©n kh«ng lÊy tõ ph¬ng tr×nh σ2 = E(x2) - [E (x)]2, lµ ph¬ng sai ®îc lÊy ra tõ: N0(t)= E[n02(t)] = σ2 = (1/2)(η/2) ∫ [S1(t) – S0(t)2dt = (η/4).∆. Nh vËy ta cã:

σ2 = (η/4).∆ Pe = 1/2 erfc [(.∆/2η)1/2]

Gi¶ sö c«ng suÊt sãng mang cha ®iÒu chÕ lµ Ac2/2 vµ nh ph©n tÝch ng½n gän ë trªn suy ra lµ t¹p ©m Gausian céng thªm vµo tÝn hiÖu ®· ®iÒu chÕ sÏ n»m trong mét ®é réng b¨ng b»ng ®é réng b¨ng Nyquist song biªn vµ víi ®é réng b¨ng b»ng tèc ®é bit r b. Sau ®ã sö Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 30 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

dông c¸c ph¬ng tr×nh ta cã tû sè sãng mang trªn t¹p ©m (C/N) ë trong ®é réng b¨ng Nyquist song biªn lµ: C/N = ∆/η . W/rb = ∆/η 2 ∆/η < rb /W = 2∆/η Tõ ®ã viÖc biÓu diÔn x¸c suÊt lçi cña mét tÝn hiÖu ASK nh»m môc ®Ých so s¸nh PeASK nhÞ ph©n = (1/2) erfc [(1/2)(W/rb)1/2(C/N)1/2]. Ph¬ng tr×nh nµy ®îc vÏ trªn s¬ ®å, ®èi víi ®é réng b¨ng t¹p ©m W, tèc ®é bit rb, x¸c suÊt thùc khi dïng nöa c«ng suÊt sãng mang lµ: PeASK nhÞ ph©n = (1/2) erfc [(1/2)(W/rb)1/2(C/2N)1/2]. n (t)

~ ~ ~ ~

∑

S (t)

~ ~ ~ ~

T¸ch sãng h×nh bao

~ ~

[1 Tèc ®é bit] T¸ch sãng ng­ìng

Ra

~ ~

H×nh 2.5 - S¬ ®å khèi bé gi¶i ®iÒu chÕ kh«ng kÕt hîp

Raylei Rice

0

AC/2 Xmin

AC

x

H×nh 2.6 - Rayleigh vµ rice pdfs ®èi víi t¹p ©m gi¶i ®iÒu chÕ ASK kh«ng kÕt hîp vµ h×nh bao céng víi t¹p ©m 2.2.2 ASK kh«ng kÕt hîp. T¸ch sãng h×nh bao thùc hiÖn ®¬n gi¶n h¬n thùc hiÖn t¸ch sãng kÕt hîp v× sù kÕt hîp pha tÝn hiÖu kh«ng yªu cÇu trong qu¸ tr×nh t¸ch sãng. Bé t¸ch sãng h×nh bao ®¬n gi¶n ®îc thùc hiÖn tiÕp sau c¸c bé khuyÕch ®¹i IF hoÆc ë nh÷ng chç kh«ng cã tÇng chuyÓn ®æi sau bé läc b¨ng vµo RF . Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 31 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Ta sÐt s¬ ®å khèi mét bé ®iÒu chÕ kh«ng kÕt hîp ASK nh h×nh 2.7. HÖ thèng t¸ch sãng bao gåm mét bé läc th«ng b¨ng phèi hîp víi d¹ng sãng vµo nhÞ ph©n I ASK nh s¬ ®å tríc, theo sau lµ mét bé t¸ch sãng h×nh bao vµ mét bé t¸ch ngìng (chuyÓn ®æi A/D). Gi¶ sö bé läc cã ®é réng b¨ng hai lÇn, tèc ®é bit lµ 2/T vµ tÇn sè trung t©m ω0 th× d¹ng sãng nhÞ ph©n vµo I ASK sÏ kh«ng bÞ mÐo qu¸ møc. C«ng suÊt t¹p ©m ë ®Çu ra bé läc t×m ®îc ë ph¬ng tr×nh: N0 = σ2 =ηB lµ: n(t) = σ2 =ηB = 2η/T TÝnh x¸c suÊt lçi gåm hai pdfs. Khi mét zero ASK ®îc ph¸t ®i, h×nh bao ®¹t ®îc ë ®Çu ra bé t¸ch sãng h×nh bao cã pdf (fo) Rayleigh trong ph¬ng tr×nh: -> fo = (x/σ2) exp(-x2/2σ2)

, x>0

pdf thø hai lµ Rice pdf (f1) khi cã mét nhÞ ph©n ASK ®îc ph¸t ®i vµ ®îc biÓu thÞ trong: f1 = [ (x/σ2)I0 .(xAc/σ2) exp {-(x2 + Ac2)/ (2σ2)} ,

x>0

Trong ®ã I0 =I0(u) lµ hµm Bessl biÕn c¶i cña lo¹i thø nhÊt vµ cÊp zero x¸c ®Þnh b»ng: I0(u) = (1/2π)∫ exp[u.cos(v)]dt. H×nh vÏ minh ho¹ hai lo¹i pdf vµ trÞ sè cña x sinh ra t¹p ©m thÊp nhÊt ë ®Çu ra t¸ch sãng h×nh bao vµ do ®ã x¸c suÊt thÊp nhÊt cña lçi. Tµi liÖu cung cÊp cho ta ®¹o hµm chi tiÕt x¸c suÊt lçi cña bé t¸ch sãng kh«ng kÕt hîp ASK vµ chngs minh r»ng x¸c suÊt lçi cùc tiÓu xuÊt hiÖn khi : Xmin = (Ac/2) [1+8 σ2/Ac2]

1/2

X¸c suÊt lçi cho trong biÓu thøc: Pe(ASK) kh«ng kÕt hîp > (1/2)[1+(1/σAc)(2/π)1/2]exp(-Ac2/8σ2) > (1/2) exp(-Ac2/8σ2) NÕu Ac >>σ ( t¹p ©m song biªn) Còng cã thÓ t×m ®îc giíi h¹n ®êng biªn thÊp h¬n do ®ã Pe ®èi víi trêng hîp t¹p ©m song biªn cho trong biÓu thøc: Exp[(-1/4)(w/rb)(C/N)]> Pe > (1/2) exp[(-1/4)(w/rb)(C/N)] Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 32 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

NÕu Ac >> σ BiÓu thøc nµy ®îc biÓu diÔn trong s¬ ®å, ®èi víi ®é réng b¨ng t¹p ©m d¶i ®iÒu chÕ w b»ng tèc ®é bit rb. V× sãng mang më vµ ®ãng theo d¹ng sãng nhÞ ph©n nªn lo¹i ®iÒu chÕ nµy ®îc hiÓu lµ kho¸ t¾t më (0 0k) hoÆc sãng mang ®îc më hoÆc ®ãng hoµn toµn. NÕu tÝn hiÖu nhÞ ph©n hai cùc sinh ra mét sù ®¶o vÒ biªn ®é sãng mang sao cho nhÞ ph©n 1 t¹o ra ®îc mét sãng mang víi biªn ®é +Ac vµ nhÞ ph©n kh«ng t¹o ®îc mét sãng mang víi biªn ®é - Ac. KÕt qu¶ sÏ cã mét lo¹i ®iÒu chÕ kh¸c quan träng nh ta ®· biÕt lµ kho¸ dÞch pha (PSK). Ta cã thÓ thÊy trªn s¬ ®å lµ c¶ hai ph¬ng ph¸p t¸ch sãng ASK kÕt hîp vµ kh«ng kÕt hîp hÇu nh t¹o ra c¸c kÕt qu¶ nh nhau. Sù kh¸c nhau gi÷a

trÞ sè C/N nhá h¬n 1.5dB khi Pe ≈ 10-3 vµ sÏ c¶i thiÖn

kho¶ng 0,5 dB ë nh÷ng gi¸ trÞ nhá nhÊt cña Pe. Ph¬ng ph¸p t¸ch sãng kh«ng kÕt hîp hay t¸ch sãng h×nh bao yªu cÇu mét tû sè C/N cao h¬n ®èi víi cïng tû lÖ lçi bit nh lo¹i ASK kÕt hîp, kh«ng ph¶i lµ ph¬ng ph¸p ®iÒu chÕ dïng réng r·i v× ph¬ng tr×nh : Sav = Ac2/4 chØ ra r»ng c«ng suÊt trung b×nh cña tÝn hiÖu ®iÒu chÕ bÞ gi¶m. Khi ASK kÕt hîp so s¸ch víi kho¸ dÞch pha vµ tÇn sè, vÊn ®Ò trë nªn râ rµng v× nh÷ng kü thuËt ®iÒu chÕ nµy sö dông hoµn toµn ®Çy ®ñ sãng mang. XÐt thªm vÒ c«ng suÊt x¸c suÊt lçi kÐm h¬n kho¶ng 3 cÊp so víi mét hÖ thèng b¨ng gèc ®îc thiÕt kÕ cÈn thËn. Sù läc kh«ng hoµn h¶o vµ nh÷ng chi phÝ céng thªm nh÷ng khã kh¨n kÕt hîp cïng víi viÖc t¹o nªn nh÷ng bé läc th«ng b¨ng phèi hîp. TÊt c¶ nh÷ng c¸i ®ã dÉn ®Õn s¶n phÈm ra kh«ng tèt khi so s¸nh víi nh÷ng hÖ thèng ®iÒu chÕ kh¸c. 2.2.3 ASK M tr¹ng th¸i (M-ary). C¸c hÖ thèng ASK M tr¹ng th¸i ®Òu kh«ng th«ng dông vµ Ýt khi t×m thÊy trong danh môc cña c¸c h·ng chÕ t¹o. X¸c suÊt lçi P cña c¸c hÖ nµy dùa trªn c¸c lçi ký hiÖu vµ kh«ng ph¶i lçi bit. V× mçi kÝ hiÖu gåm cã log2 Mbit, tû sè lçi bit n»m gi÷a Pe /log2 M vµ Pe, mèi t¬ng quan tuú thuéc vµo lo¹i m· ®· sö dông. Còng vËy do tèc ®é bit cao h¬n M tr¹ng th¸i ®Ó nh»m môc ®Ých so s¸nh ®é réng b¨ng ph¶i h¹ tû lÖ Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 33 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

xuèng vµ c¶ tû sè sãng mang trªn t¹p ©m vµ Pe còng ®Òu h¹ tû lÖ xuèng cïng mét lîng. §èi víi trêng hîp kÕt hîp : PeASK

kÕt

1)(w/rs)(C/N)]

hîp

=

[(M-1)/M]

erfc

[(3/4).1/(M-1).1/(2M-

1/2

Trong ®ã M lµ hÖ sè mÐo cña biªn ®é sãng mang mµ tÝn hiÖu sè ®· m· vµo ®ã. Víi tÝn hiÖu nhÞ ph©n M=2 vµ ph¬ng tr×nh trªn rót ng¾n l¹i. C/N = antilog [C/N dB/10] ®Ó chuyÓn thµnh mét tû sè. C«ng suÊt t¹p ©m song biªn ®îc sö dông v× kú väng r»ng sãng mang sÏ n»m ë gi÷a b¨ng cã bé läc th«ng b¨ng thu vµ cã ®é réng b¨ng b»ng hai lÇn tÝn hiÖu tin tøc, ®ã lµ: W = rs = rs/log2 M. §èi víi trêng hîp kh«ng kÕt hîp: exp[(-3/4)1/(2M-1)1/(M-1)(w/rb)(C/N)1/2]>PeASK kh«ng kÕy hîp PeASK kh«ng kÕt hîp >(1/M)exp [(-3/4)1/(M-1)1/(2M-1)(w/rs)(C/N)]1/2 Víi Ac >> σ 2.3

§iÒu pha sè (PSK) - Kho¸ dÞch pha. H×nh vÏ minh ho¹ qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ pha mét sãng mang víi tÝn

hiÖu nhÞ ph©n 10101101. Trong PSK nhÞ ph©n cã hai lo¹i sãng cã thÓ biÓu thÞ b»ng: S1(t) = A cosω0t S0(t) = -A cosω0t = A cos(ω0t + π) S1(t) ®¹i diÖn cho nhÞ ph©n 1 vµ S0(t) ®¹i diÖn cho nhÞ ph©n 0. Nh ®· nãi tríc ®©y biªn ®é sãng mang cña mét sãng mang ASK lóc t¾t lóc më. Cßn ®èi víi PSK, biªn ®é gi÷ nguyªn kh«ng ®æi trong qu¸ tr×nh truyÒn dÉn nhng bÞ chuyÓn giöat¹ng th¸i +A vµ -A, nh vËy hoµn toµn t¬ng ph¶n tr¹ng th¸i -A cã thÓ t¬ng øng khi cã mét pha thay ®æi 1800 nh ®· chØ râ trong ph¬ng tr×nh. Tuy nhiªn yªu cÇu ®é réng b¨ng ®èi víi ASK vµ PSK lµ gièng nhau thÓ hiÖn râ trong hµm mËt ®é phæc«ng suÊt. Ta cã biÓu thøc: Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 34 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

P(f)PSK = (A2/4).sin2 π T (f-f0)/π2T (f-f0)2 + sin2πT (f+f0)/π2T (f+f0)2 So s¸nh víi ph¬ng tr×nh psd ASK ta thÊy r»ng chØ cã sù kh¸c biÖt gi÷a hµm mËt ®é phæ c«ng suÊt P(f)PSK vµ hµm mËt ®é phæ c«ng suÊt ®èi víi ASK lµ phæ PSK kh«ng chøa denta Dirac hay c¸c hµm xung ë tÇn sè mang vµ ®ã lµ d¹ng ®iÒu chÕ nÐn sãng mang. H×nh vÏ biÓu diÔn mËt ®é phæ c«ng suÊt cña tÝn hiÖu ASK nhÞ ph©n, ®å thÞ nµy cã thÓ ®îc xem xÐt díi d¹ng phæ ASK nÕuP(f) lµ A2/4 ®èi víi fo vµ xung ë fo bÞ di chuyÓn ®i. Nh víi ASK viÖc thu tÝn hiÖu PSK ®· ®îc ph¸t ®i cã thÓ ®¹t ®îc b»ng hai c¸ch. C¸ch1: Lµ gi¶i ®iÒu chÕ kÕt hîp nãi chng sö dông m¹ch nh s¬ ®å khèi trong ®ã c¸c m¹ch phôc håi sãng mang b¶o ®¶m tÝn hiÖu néi(gèc) ®ång bé vÒ pha ®èi víi tÝn hiÖu tíi. C¸ch 2: lµ m· ho¸ vi sai PSK (D PSK) trong ®ã ®èi víi D PSK nhÞ ph©n i ®îc ph¸t ®i b»ng c¸ch dÞch pha sãng mang 180o t¬ng ®èi so víi pha sãng mang trong kho¶ng tÝn hiÖu tríc ®ã. Gi¶i ®iÒu chÕ thùc hiÖn ®îc nhê so s¸ch pha cña tÝn hiÖu thuë hai kho¶ng thêi gian liªn tiÕp.

X

S(t Vµo

∫

Kh«i phôc Sãng mang

§ång bé

H×nh 2.7 - S¬ ®å khèi bé ®iÒu chÕ kÕt Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 35 -

T¸ch ng­ìng

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

2.3.1. PSK kÕt hîp ( C PSK ). H×nh vÏ lµ s¬ ®å khèi bé gi¶i ®iÒu chÕ, tÝn hiÖu ®Õn S1(t) ®i vµo c¸cc m¹ch kh«i phôc sãng mang, lÊy ra tÝn hiÖu dao ®éng néi cïng pha víi tÝn hiÖu ®Õn . TÝn hiÖu dao ®éng cã thÓ biÓu thÞ b»ng: S1(t) - S2(t) =2 cos ω0t TÝn hiÖu nµy ph©n tÝch khi dïng m¹ch ‘tÝch ph©n vµ gom‘. C¸c thµnh phÇn tÝn hiÖu ë ®Çu vµo t¸ch sãng biÓu thÞ: U1 = ∫S12(t) dt - ∫S0(t). S1(t)dt = + A2T Vµ ®èi víi viÖc thu cña S0(t): Uo = ∫S0(t) .S1(t)dt - ∫S02(t)dt = - A2T Cã thÓ t×m ®îc trÞ sè ∆ ®èi víi tÝn hiÖu nhÞ ph©n PSK b»ng ph¬ng tr×nh: ∆ = 2 A2T = 2A2/rb TÝnh ®îc ngìng t¸ch sãng tèi u: (ngìng tèi u) ppt = (U1 + U0)/2 = 0 lµ ®éc lËp víi cêng ®é sãng mang ë ®Çu vµo thu. V× sãng mang cã mÆt t¹i mäi thêi ®iÓm nªn c«ng thu trung b×nh lµ: Sav = A2/2 = C • X¸c suÊt lçi Pe T¹p ©m ®i vµo m¹ch quyÕt ®Þnh ®îc ®Þnh bëi N = η.B Trong ®ã 2B = W lµ ®é réng b¨ng t¹p ©m song biªn. Pe

PSK

= 1/2 erfc [(C/N) ( /rb0 cos2ϕ]1/2

2.3.2 PSK vi sai kÕt hîp (D PSK). S¬ ®å khèi cña m¸y thu trong gi¶i ®iÒu chÕ D PSK . Trong hÖ thèng nµy m¸y ph¸t dÞch pha sãng mang ®i

1800 so víi pha trong

kho¶ng tÝn hiÖu tríc ®ã, mét khi digit nhÞ ph©n 1 ®· ®îc ph¸t ®i. M¸y thu gi¶i ®iÒu chÕ tin tøc nhÞ ph©n b»ng c¸ch so s¸nh pha cña tÝn hiÖu thu víi pha tríc ®ã trong kho¶ng tríc. ¦u ®iÓm cña hÖ thèng nµy lµ gi¶i m· sãng mang ®· ®iÒu chÕ mµ kh«ng cÇn tÝn hiÖu dao ®éng néi kÕt häp. V× vËy s¬ ®å ®iÒu Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 36 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

chÕ PSK vi sai kÕt hîp cã thÓ xem nh mét lo¹i kh«ng kÕt hîp cña s¬ ®å PSK kÕt hîp ®· nãi trªn ®©y. (T¹o c¸c tÝn hiÖu D PSK ®îc minh häa trªn h×nh vÏ). §Ó vÝ dô, tÝn hiÖu nhÞ ph©n ph¸t ®i ®îc chuçi b’(t) mét digit vµ lóc b¾t ®Çu cña chuçi chän tuú ý. Nh÷ng digit kÕ tiÕp trong b’(t) ®îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc: B’k = b’k-1 .bk + b’k-1 . b’k Trong ®ã A+B = AB + AB chÝnh lµ biÓu thøc Bool ‘hoÆc-lo¹i trõ‘. Cã thÓ x¸c ®Þnh ®îc chuçi m· ho¸ b(k) sö dông m· nhÞ ph©n 10101101 nh ë trong b¶ng m· ho¸ vi sai. b(t)

Sè liÖu nhÞ b’(t) ph©n

ω0t

Xö lý logic

0§.khiÓ 1

± Acos

X

n møc

s

TrÔ T b(t-T)

H×nh 2.8(a) - Bé ®iÒu chÕ DPSK

± Acos ω0t

L©ý mÉu

n(t) ∑

Läc giíi h¹n T¹p ©m

s(t)

X

∫

M¹ch q. ®Þnh

Ra TrÔ

§ång bé

H×nh 2.8 (b) - Bé gi¶i ®iÒu chÕ DPSK

Tríc khi chuçi vi sai b(t) xuÊt hiÖn ë ®Çu vµo bé dÞch møc, møc vµo gi÷ møc ®iÖn ¸p cè ®Þnh phï hîp víi mét tr¹ng th¸i logic nhÞ ph©n.

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 37 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Trong vÝ dô ®· cho tuú møc tuú chon t¬ng øng víi møc nhÞ ph©n 1 chuçi vi sai b(t) sau khi cã møc logic cña nã ®æi tõ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p d¬ng sang ©m, bé dÞch kho¸ pha

sãng mang ®i vµo bé ®iÒu chÕ c©n b»ng. §Çu ra bé ®iÒu chÕ sãng mang thay ®æi pha khi b(t) thay ®æi. Lý do t¹i sao pha ph¸t ®i dÞch 00 khi ®îc ph¸t ®i thay v× dÞch 1800 lµ ®Ó ®Ò phßng mét sãng mang kh«ng chøa dÞch pha vµ cã phæ t¬ng ®èi hÑp s¶y ra nªn mét chuçi dµi ‘0‘ ®îc göi ®i. Khi 1 ®îc ph¸t ®i truyÒn dÉn λ + π radian víi λ chän b»ng π radian vµ truyÒn dÉn λ radian khi ‘0‘ ®îcph¸t ®i cho phÐp pha sãng mang bÞ dÞch ë tõng kho¶ng tÝn hiÖu ngay c¶ khi mét chuçi dµi ‘0‘ ®îc göi ®i . KÕt qu¶ nµy ®îc thÓ hiÖn trong phæ tÝn hiÖu víi ®é réng phæ xÊp xØ b»ng 1/T . C¸c thµnh phÇn phæ sãng mang ®îc sö dông trong mét sè trêng hîp ®Ó duy tr× ®ång bé thêi gian ë m¸y thu. Ph¬ng ph¸p kh«i phôc tÝn hiÖu nhÞ ph©n cïng mét sãng mang D PSK minh ho¹ trong h×nh vÏ. TÝn hiÖu vµo S1(t) céng víi t¹p ©m n(t), tríc hÕt ®îc läc ®Ó h¹n chÕ c«ng suÊt t¹p ©m sau ®ã ®i qua bé nh©n hoÆc bé hiÖu chØnh, ë ®ã nã ®îc nh©n sè ®¶o bit tÝn hiÖu trÔ cña tÝn hiÖu vµo. TÝn hiÖu cña bé nh©n ®i qua bé ph©n tÝch hay bé läc th«ng thÊp ®Ó t¸ch ra hai tÇn sè mang tõ d¹ng sãng tÝn hiÖu vµ tiÕp ®Õn ®i vµo m¹ch quyÕt ®Þnh trong ®ã nã so s¸nh víi ®iÖn ¸p zero . ViÖc quyÕt ®Þnh thu ®îc 1 hay 0 tuú thuéc vµo ®iÖn ¸p ra bé nh©n d¬ng hay ©m. Nh÷ng u ®iÓm cña hÖ thèng DPSK víi PSK lµ m¹ch ®iÖn kh«ng phøc t¹p ®Ó t¹o nªn sãng mang néi ë m¸y thu. T¹p ©m x¶y ra trong so s¸nh pha (chuÈn pha ) trong qu¸ tr×nh truyÒn dÉn cã xu híng bÞ khö bá vµ sù suy yÕu chÊt lîng kh«ng lín nh lóc xuÊt hiÖn nhng viÖc x¸c ®Þnh bit trong m¹ch quyÕt ®Þnh cã thÓ dùa vµo tÝn hiÖu thu ®îc trong hai kho¶ng liªn tiÕp nhau, t¹p ©m trong kho¶ng 1 bit cã thÓ g©y ra lçi ®èi víi c¸c yÕu tè x¸c ®Þnh 2 bit. Nh vËy cã mét yÕu tè t¨ng lçi trong ®ã c¸c lçi bit cã khuynh híng xuÊt hiÖn tõng ®«i. Tû sè lçi cña DPSK do ®ã sÏ lín h¬n PSK 1 hoÆc 2dB cïng mét tû sè sãng mang trªn t¹p ©m. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 38 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

2.3.3

PSK M tr¹ng th¸i (M.ary).

Lo¹i s¬ ®å ®iÒu chÕ nµy lµ mét trong nh÷ng s¬ ®å th«ng dông nhÊt trong truyÒn dÉn vi ba sè. NhÊt lµ ®iÒu chÕ 4 PSK hay PSK cÇu ph¬ng (QPSK). Còng nh trong c¸c hÖ thèng b¨ng gèc PAM, s¬ ®å tÝn hiÖu tr¹ng th¸i ®îc sö dông ®Ó truyÒn dÉn m tÝn hiÖu sè riªng biÖt qua métkªnh h¹n chÐe ®¬n biªn b»ng c¸ch thay ®æi pha sãng mang theo M (bíc) bËc gi¸n ®o¹n. ¦u viÖt cña ®iÒu chÕ sãngmang m¸y ph¸t víi tÝn hiÖu sè kh¸c biÖt ®Õn tõ M nguån kh¸c biÖt cã tèc ®é bit thÊp h¬n vµ ®é réng b¨ng vÉn gi÷ nguyªn.

fs = fb/2 TÝn hiÖu vµo -fb NRZ

§iÒu chÕ c©n b»ng 00

ChuyÓn nèi tiÕp song song

±A/√2 cos 2π f0t

∼ A/√2 cos 2πf0t ∑

DÞch pha 900 900

fs = fb/2

Tr¹ng th¸i vÐc t¬

-A/√2 sin 2πf0t

§iÒu chÕ c©n b»ng

Läc b¨ng

§Õn m¸y ph¸t

900 Tr¹ng th¸i vÐc t¬

±A/√2 sin 2π f0t

01

11

00

10 §å thÞ vÐc t¬

H×nh 2.9 (a) Bé ®iÒu chÕ QPSK

TÝn hiÖu

~ ~ ~ ~ Läc b ¨ng

Chia c«ng suÊt

Håi phuc sãng

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 39 Q

Bé dÞch pha

~ ~

~ ~ ~ ~

LÊy mÉu

X

§ång bé

LÊy mÉu

~ ~ H×nh 2.9 (b) - Bé gi¶i ®iÒu chÕ QPSK

ChuyÓn song song

ra

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

VÝ dô xÐt mét luång bit nhÞ ph©n cã x¸c suÊt ‘1 ‘ vµ ‘ 0 ‘ nh nhau vµ tèc ®é bit lµ rb /s. §é réng b¨ng chøa 99% c«ng suÊt c©n cã ®Ó ph¸t tin tøc nµy b»ng PSK vµ thu theo PSK kÕt hîp hay DPSK víi c¸c d¹ng sãng kh¸c nhau, sÏ lµ: §é réng b¨ng 99% nhÞ ph©n PSK = 19,3 rb (vu«ng) = 3,74 (sin) = 2,96 (cosin - t¨ng) = 3,28 (tam gi¸c) B©y giê ta xÐt trêng hîp trong ®ã luång bit nhÞ ph©n nµy ®îc t¹o m· trªn sãng mang ®Ó cho M tr¹ng th¸i pha kh¸c nhau. Sè lîng bit m· ho¸ cÇn ®Ó lµm ®iÒu nµy lÊy tõ log2M. Do dè tèc ®é ký hiÖu rb cña tÝn hiÖu m· ho¸ dïng trong truyÒn dÉn còng tÝnh gÇn ®óng theo log2M: rs = rb (log2M) V× thÕ ®é réng b¨ng PSK víi M - ary gi¶m xuèng gÇn hÖ sè log2 M mµ vÉn truyÒn ®îc tin tøc kh¸c nhau. Trong trêng hîp M =4, c¸c ®é réng b¨ng 99% gi¶m xuèng theo c¸c xung kh¸c nhau: §é réng b¨ng 4 PSK hay QPSK

= 19,30 rb (log24)

= 9,65 rb

(vu«ng) = 3,84 rb/2

= 1,92 rb (sin)

= 4,00 rb /2

=

2,00

rb

= 3,651r2/2

= 1,83 rb (tam

( cosin - t¨ng ) gi¸c) Th«ng thêng ®é réng b¨ng ®îc x¸c ®Þnh víi mét tèc ®é bit ®· cho phÇn nµo h¬n ®é réng b¨ng 99% thêng lÊy lµ: rb /0,8 víi PSK nhÞ ph©n Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 40 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

rb /0,9 víi 4 PSK rb /2,6 víi 8 PSK rb /2,6 víi 16 PSK V× hiÖu dông ®é réng b¨ng b»ng tèc ®é bit rb chia cho ®é réng b¨ng trung tÇn IF tøc lµ rb/w nªn phæ hiÖu dông thùc tÕ víi: PSK lµ 0,8 bit/s/Hz, Q PSK lµ 19,9 bit/s/Hz 8PSK lµ 2,6 bit/s/Hz 16PSK lµ 2,9 bit/s/Hz ViÖc gi¶m ®é réng b¨ng cña hÖ PSK M tr¹ng th¸i cho phÐp tèc ®é bit nhÞ ph©n cao h¬n (qua hÖ sè log2 M) vµo m¸y ph¸t ®îc dÉn vµo hÖ thèng ®iÒu chÕ PSK nhÞ ph©n qua mét ®é réng b¨ng ®ñ tho¶ m·n ®èi víi tèc ®é bit tÝn hiÖu nhÞ ph©n vµ duy nhÊt. Giíi h¹n b¨ng cña hÖ thèng v« tuyÕn lµ mét vÊn ®Ò quan träng v× phæ radio lµ mét tµi nguyªn cã h¹n cÇn ph¶i ®îc sö dông cã hiÖu qu¶ ®Ó tháa m·n c¸c nhu cÇu t¨ng lªn vÒ dung lîng truyÒn dÉn. ViÖc giíi h¹n b¨ng tÇn ®· ®Þnh vµ gi¶m ®îc c«ng suÊt tÝn hiÖu ngoµi b¨ng. Chøc n¨ng läc hçn hîp gi÷a m¸y ph¸t vµ m¸y thu còng ®îc thiÕt kÕ ®Ó chÆn t¹p ©m kªnh l©n cËn ¶nh hëng ®Õn nhá nhÊt vµ ®Ó t¸ch sãng tèi u ë m¸y thu. Trong hÖ thèng PSK M tr¹ng th¸i pha cña sãng mang ®îc phÐp cã bÊt kú tr¹ng th¸i pha nµo: ϕk = 2ηk/M Trong ®ã k = 0,1,2 ..M-1, vµ mçi tr¹ng th¸i pha hay d¹ng sãng ®Òu cã n¨ng lîng b»ng nhau. Nh vËy M kh¶ n¨ng tÝn hiÖu ®îc truyÒn ®i trong mét kho¶ng ký hiÖu Ts (Ts = 1/rb) ®îc biÓu diÔn theo: Sk (t) = A cos ( ω0 t + 2πk/M + λ ) k =0,1,2 ...M-1, víi 0
Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 41 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

TÝn hiÖu trong ph¬ng tr×nh cã thÓ xem nh hai sãng mang trùc giao víi biªn ®é A1 vµ Aq tïy theo pha ®îc ph¸t ®i 2πk/M trong bÊt kú kho¶ng tÝn hiÖu Ts. H×nh vÏ minh häa h×nh sao tÝn hiÖu ®èi víi nhÞ ph©n ASK, 4 ASK, 2 PSK, 4PSK hay QPSK vµ SPSK 8 tr¹ng th¸i pha. Nh÷ng pha cña sãng mang PSK liªn quan ®Õn tÝn hiÖu ®· cho trong ph¬ng tr×nh ®îc biÓu thÞ b»ng nh÷ng ®iÓm trong mÆt ph¼ng ë c¸ch gèc mét kho¶ng A vµ kh¸c nhau mét gãc 2πk/M cho phÐp quyÕt ®Þnh dÊu nÕu nh pha tÝn hiÖu thu n»m trong pha ngìng ± π/M cña pha ph¸t ®i. §èi víi trêng hîp λ = 0 d¹ng sãng cã 4 kh¶ n¨ng, mçi d¹ng sãng ®îc truyÒn ®i trong kho¶ng Ts tõ ph¬ng tr×nh chung ®îc biÓu diÔn nh sau: S0 (t) = A cos ω0 t S1 (t) = -A sinω0 t S2 (t) = -A cos ω0 t S3 (t) = A sinω0 t víi 0
(t) sÏ bÞ dÞch®i 45

0

ngîc chiÒu kim ®ång hå quay quanh s¬ ®å h×nh

sao. ViÖc ®Þnh c¸c khèi m bit tÝn hiÖu vµo ®èi víi m tr¹ng th¸i ®iÒu chÕ kh¸c nhau hay c¸c tr¹ng th¸i pha thêng ®îc thùc hiÖn b»ng mét m· cho phÐp c¸c tr¹ng th¸i pha l©n cËn kh¸c mét digit nhÞ ph©n cña tõ m· M bit ®· m· ho¸. Sù t¹o m· mµ nã cho phÐp viÖc nµy ®îc ®iÔn ra ®îc gäi lµ m· Gray. Sù thay ®æi chØ mét bit ë thêi ®iÓm gi÷a c¸c tr¹ng th¸i pha kÒ nhau trong qu¸ tr×nh gi¶i ®iÒu chÕ ng¨n c¸c biÕn logic x¶y ra vµ b¶o ®¶m lµ hÇu nh c¸c lçi x¶y ra (®ã lµ viÖc lùa chän lçi cña tr¹ng th¸i pha l©n cËn) chØ t¹o ra mét bit chø kh«ng ph¶i lµ lçi bit nh©n. H×nh vÏ minh ho¹ bé ®iÒu chÕ gåm QPSK vµ bé gi¶i ®iÒu chÕ kÕt hîp. Luång bit nhÞ ph©n ®i vµo bé chuyÓn ®æi nèi tiÕp - song song. Hai luång bit nhÞ ph©n cã tèc ®é bit ®Õn b»ng mét nöa. Mét luång bit ®i vµo bé ®iÒu chÕ c©n b»ng, mét luång trùc tiÕp ®ii tõ bé dao ®éng sãng mang vµ luång kia ®i qua bé dÞch pha 90 0. TÝn hiÖu Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 42 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

ra bé ®iÒu chÕ gåm cã c¸c tÝn hiÖu ta gäi lµ I (cïng pha) vµ Q (trùc pha ) vµ sãng mang song biªn bÞ nÐn ( do ®iÒu chÕ c©n b»ng ) . V× c¸c tÝn hiÖu nhÞ ph©n ®i vµo tõng bé ®iÒu chÕ ®Òu lµm cho sãng mang thay ®æi pha 00 vµ 1800 nªn trong ®êng cÇu ph¬ng nÐn thay ®æi pha 900 cã nghÜa lµ c¸c ®é dÞch pha sãng mang n»m gi÷a 900 vµ 2700 .Do ®ã tæng tuyÕn tÝnh cña nh÷ng tÝn hiÖu trùc dao sÏ t¹o ra nh÷ng tÝn hiÖu 4PSK hay QPSK s½n sµng ®i vµo m¸y ph¸t qua bé läc b¨ng ®Ó t¹o d¹ng phæ. M· ho¸ c¸c tr¹ng th¸i phô thuéc trùc tiÕp vµo chuçi nhÞ ph©n, vµo c¸c m¹ch ®iÒu chÕ m¸y ph¸t. Trong m¸y thu sù kh¸c nhau chñ yÕu lµ ngîc l¹i víi m¹ch m¸y ph¸t, ®ã lµ m¹ch kh«i phôc sãng mang. M¹ch nµy yªu cÇu ph¶i nhËn ®îc mét sãng mang cha ®iÒu chÕ cã kho¸ pha víi m¹ch sãng mang ®Ó sao cho viÖc gi¶i quyÕt ®iÒu chÕ vµ c¸c qu¸ tr×nh t¸ch sãngcã thÓ ®¹t ®îc. §iÒu cÇn thiÕt ®èi víi chuÈn pha dùa trªn sãng mang ph¸t chøng tá lµ m¸y thu kÕt hîp. a- M· ho¸ vi sai b¨ng gèc (DE-PSK). Luång sè liÖu b¨ng gèc cã thÓ sö lý b»ng mét sè ph¬ng ph¸pkh¸c nhau tuú theo lo¹i ®iÒu chÕ m¸y ph¸t hoÆc sè c¸c møc ®iÒu chÕ, dÔ dµng ®Ó gi¶i quyÕt ®iÒu chÕ. §Ó dÔ dµng gi¶i thÝch vµ do tÝnh th«ng dông cña nã nªn ta sÏ lÊyQPSK hay 4PSK lµm vÝ dô: Lµm thÕ nµo ®Ó chuyÓn ®æi tÝn hiÖu vµo nhÞ ph©n thµnh c¸c tr¹ng th¸i pha kh¸c nhau vµ lµm thÕ nµo ®Ó chuyÓn ®æi ngîc l¹i sè liÖu nhÞ ph©n ? H×nh vÏ lµ s¬ ®å khèi cña bé ®iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ cña hÖ thèng QPSK. V× ®iÒu pha M tr¹ng th¸i cã ý nghi· lµ chuyÓn m¹ch sãng mang vµo mét trong sè c¸c tr¹ng th¸i pha rêi r¹c víi sù ®iÒu khiÓn cña luång sè liÖu, nã cÇn ph¶i cã pha chuÈn ®Ó truyÒn ®i ®Ó t¸ch ®îc nh÷ng tr¹ng th¸i pha nµy ë ®Çu thu. §iÒu ®ã cã thÓ thùc hiÖn b»ng c¸ch ph¸t pha 00 ë mét thêi ®iÓm x¸c ®Þnh tríc khi ph¸t sè liÖu, nhng do mÐo trong d¹ng sãng RF nªn cã thÓ x¶y ra biÕn ®æi pha vµ mÊt chuÈn, tÊt nhiªn kÕt qu¶ sè liÖu bÞ sai lÖch. §Ó tho¶ m·n nhu cÇu ®èi víi pha chuÈn kh«ng cã ph¸t 0 0, dibit ph¸t ®i (hoÆc mét khèi gåm hai bit nhÞ ph©n) ®îc c¶i biÕn b»ng mét lîng gi¸ trÞ tuú theo quan hÖ cña nã víi dibit tríc nã. §iÒu nµy thêng ®¹t Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 43 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

®îc b»ng c¸ch sö dông‘céng modul 4‘ trong ®ã c¸c dibit ®Õn ®îc céng thªm tæng sè c¸c dibit tríc ®ã. Sau ®ã kÕt qu¶ ra bé céng dïng ®Ó ®iÒu khiÓn bé ®iÒu pha m· nhÞ ph©n (kh«ng ph¶i m· Gray). §èi víi bé ®iÒu chÕ nµy ta cã: S0(t) = 00 ; S1(t) = 01; S2(t) = 11; S3(t) = 10. BiÓu thøc céng modul 4 sÏ lµ: b’k = b’

k-1

+ bk

Trong ®ã: b’k: lµ sè liÖu ra tõ bé céng modul 4 b’k-1: lµ sè liÖu bÞ ra trÔ 1bit bk : lµ sè liÖu vµo bé céng PhÐp céng lµ céng nhÞ ph©n, ë ®Çu thu qu¸ tr×nh nµy ®¶o l¹i b»ng ‘bé trõ modul 4‘ ®îc biÓu diÔn theo: b’k = b’k - bk-1 PhÐp trõ lµ phÐp trõ nhÞ ph©n §Ó chøng minh nguyªn lý, gi¶ sö chuçi nhÞ ph©n lµ: 0100 011100 10 1011 01 chuçi nµy nhãm l¹i thµnh mét khèi dibit sÏ lµ: 01 00 01 11 00 10 10 11 01. Khi chuçi nµy ®a vµo bé céng ®Çu ra sÏ cã: 01 10 01 01 11 01 00 01. Khi ®a chuçi nµy ®Õn bé ®iÒu chÕ nhÞ ph©n qua bé chuyÓn ®æi nèi tiÕp- song song hai bit, chuçi sÏ t¹o ra nh÷ng pha ®Çu ra tu©n theo chuÈn pha nh sau: 900, 1800, 900, 900, 2700, 900, 00, 900,. VÒ phÝa thu sãng mang bé gi¶i ®iÒu chÕ thu sÏ kh«i phôc tõng bé dÞch pha nµy. V× bé gi¶i ®iÒu chÕ kh«ng cã th«ng tin vÒ pha chuÈn nã sÏ tù chän mét trong 4 tr¹ng th¸i pha ®Ó lµm pha chuÈn (00). Gi¶ sö tr¹ng th¸i pha thø nhÊt thu ®îc chän lµm pha chuÈn th× c¸c tr¹ng th¸i pha thu ®îc sÏ lµ:00, 900, 00, 00, 1800, 00, 2700. Nh÷ng tr¹ng th¸i pha nµy t¬ng øng víi m· nhÞ ph©n: 01 11 00 10 10 11 01 t¬ng øng víi dibit thø 3 ®Õn. §Ó b¾t ®Çu cÊt chuçi xung 2 dibit ®Çu bÞ lo¹i khái chuçi nhng kh«ng cÇn ph¶i göi trùc tiÕp mét tÝn hiÖu chuÈn mµ tõ ®ã bé gi¶i ®iÒu chÕ cã thÓ lµm viÖc. HÖ thèng ®iÒu chÕ nµy gäi lµ m· ho¸ vi sai PSK hay DE PSK. X¸c suÊt lçi víi c¸c C/N kh¸c nhau hÇu nh n»m ë gi· BPSK vµ DPSK. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 44 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

S¬ ®å ®iÒu chÕ digital thêng yªu cÇu t¸ch sãng kÕt hîp. Mét hÖ thèng PSK yªu cÇu mét chuÈn pha ë m¸y thu, trong hÖ thèng th«ng tin thùc tÕ nã ®îc ph¸t ®i cïng víi tone (©m thanh) kho¸ (vµ víi DPSK còng lµ tone nh vËy ®èi víi sãng mang tÝn hiÖu ).

Kªnh sè liÖu Läc kªnh tÇn sè

Läc kªnh sè liÖu

T¸ch sãng ®ång

Møc q. ®Þnh

Chuçi sè liÖu ®· ph¸t ra §Þnh thêi gian bit

Béi tÇn X

VCO

LäcthÊp Chia tÇn ÷2

H×nh 2.10 (a) M¸y thu m¹ch vßng theo dâi cÇu ph­

Kªnh sè liÖu Läc kªnh tÇn sè

Läc kªnh sè liÖu

Läc tone h­íng dÉn

T¸ch sãng ®ång

Møc q. ®Þnh

Tæng hîp tÇn sè

Chuçi sè liÖu ®· ph¸t ra

§Þnh thêi gian bit

H×nh 2.10 (b) M¸y thu cã m¹ch vßng theo dâi TONE h­

Läc kªnh tÇn sè

Läc b¨n

TrÔ Khoa §TVT - §HBK Hµmét néi bit Trang - 45 -

X

Läc thÊp

Møc q. ®Þnh

Läc b¨n

§Þnh thêi gian bit

H×nh 2.10 (c) M¸y thu DPSK

Chuçi sè liÖu ®· ph¸t ra

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

§Ó gi÷ ®ång bé ®óng, tÝn hiÖu kho¸ pha vµ tÝn hiÖu chuÈn ph¶i g¾n liÒn víi nhau vÒ tÇn sè vµ thêi gian ®Ó sao cho nh÷ng biÕn ®éng däc ddêng truyÒn t¸c ®éng lªn c¶ hai nh nhau. Cã bèn ph¬ng thøc PSK c¬ b¶n, trong ®ã tÊt c¶ c¸c ph¬ng thøc ®Òu cã thÓ ®îc xÐt trong hÖ thèng PSK M tr¹ng th¸i. Ph¬ng thøc thø nhÊt gåm PSK nhÞ ph©n hay BPSK vµ PSK cÇu ph¬ng QPSK trong ®ã pha cña mét thµnh phÇn cÇu ph¬ng kh¸c vÉn kh«ng bÞ kho¸. Tæ hîp trªn mét sè kho¶ng thêi gian bÞ kho¸ cung cÊp ‘tone‘ híng dÉn chuÈn kh«ng kho¸. Ph¬ng thøc thø hai lµ m· ho¸ vi sai PSK (DE PSK) ®· m« t¶. Ph¬ng thøc thø ba lµ vi sai PSK (DPSK) nh ®· nãi, trong ®ã cïng tone (©m thanh) nh v¹y ®¸p øng cho c¶ tÝn hiÖu vµ chuÈn. Pha trong suèt kho¶ng thêi gian kho¸ lµm chuÈn cho kho¶ng thêi gian kho¸ tiÕp sau. Ph¬ng thøc thø t lÊy mét tªn kh¸c nhng cã thÓ xÕp h¹ng díi tiªu ®Ò PSK tone -l©n cËn (AT-PSK). §ã lµ mét hÖ thèng trong ®ã mét tone chuÈn ®îc ®îc ph¸t ë tÇn sè kÒ bªn ®ång thêi víi tone kho¸. Bªn phÝa thu, pha cña chuÈn ®îc hiÖu chØnh ®Ó bï vµo sù lÖch tÇn sè gi÷a chuÈn vµ tone kho¸. ChuÈn cña tone l©n cËn cã thÓ lµ sãng mang phô hoÆc tone híng dÉn ®Þnh râ lo¹i PSK nh kho¸ dÞch pha tone híng dÉn (PT-PSK). TÇn sè tone híng dÉn ë gÇn tÇn sè cña tÝn hiÖu sè liÖu ®Ó kh¾c phôc nh÷ng suy gi¶m t¬ng tù cña kªnh. ChuÈn pha ®Ó t¸ch ®ång bé nhËn ®îc ë ®Çu ra mét bé läc møc hay lµ m¹ch vßng theo dâi møc kho¸ pha. Cã nhiÒu ph¬ng ph¸p kh¸c nhau ®· ®îc ngiªn cøu, nhng tùu chung l¹i còng lµ nh÷ng biÕn thÓ hoÆc tæ hîp cña 4 lo¹i c¬ b¶n kÓ trªn. Lo¹i PSK ®¸nh gi¸ trùc tiÕp møc quyÕt ®Þnh (DDM-PSK) lµ mét hÖ thèng cÊu tróc lo¹i tone chuÈn b»ng c¸ch ®ång bé pha trong nh÷ng kho¶ng kho¸ tiÕp theo dùa trªn møc quyÕt ®Þng ®· x¸c nhËn. HÖ DDM-PSK cã thÓ xem nh suy réng tõ DPSK trong ®ã dïng nhiÒu kho¶ng thßi gian h¬n kho¶ng ngay tríc ®ã. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 46 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Mét hÖ thèng kh¸c cã tû lÖ lçi nhá h¬n c¶ PT-ASK vµ DPSK lµ hÖ thèng ‘m¹ch vßng theo dâi cÇu ph¬ng‘.Trong hÖ thèng nµy m¸y thu cã hai kªnh sö lý tÝn hiÖu cung cÊp vµ cho phÇn t¸ch sãng cña m¸y thu. Kªnh sè liÖu lµ bé läc kh«ng biÕn thiªn theo thêi gian b¨ng hÑp cã ®é réng b¨ng ®ñ réng ®Ó tr¸nh t¹p ©m gi÷a c¸c ký hiÖu. V× môc ®Ých cña kªnh chuÈn lµ so s¸nh vµ ®¸nh gi¸ pha sãng mang, lÊy trung b×nh nhiÒu (h¬n mét) kho¶ng ký hiÖu, kho¸ ®¶o pha ph¶i ®îc lÊy ra tõ sè liÖu nÐn sãng mang. §iÒu nµy ®¹t ®îc nhê bé qui luËt-b×nh ph¬ng lÊy ra sù ®iÒu chÕ cã pha liªn tôc gÊp ®«i tÇn sè trung gian. Mét m¹ch vßng kho¸ pha cã thÓ dïng ®Ó theo dâi vµ lµm mÞn tÝn hiÖu ra cã tÇn sè gÊp ®«i. Khi chia ®«i tÇn sè nµy tÇn sè mang chuÈn ®îc kh«i phôc, h×nh vÏ minh ho¹ s¬ ®å khèi cña m¸y thu cã m¹ch vßng theo dâi cÇu ph¬ng (a), m¸y thu cã m¹ch vßng theo dâi tone-híng dÉn (b), m¸y thu DPSK(c). Víi DE-PSK, tin tøc ®îc chuyÓn tiÕp trong pha sãng mang. V× mét lçi bit quyÕt ®Þnh trªn mét bit ®îc t¸ch ra sÏ g©y ra lçi kh¸c trªn bit tiÕp theo nªn chÊt lîng cña DE-PSK h¬i kÐm h¬n PSK kÕt hîp. Víi DPSK còng nh DE-PSK tin tøc ®îc m· ho¸ vi sai, sù kh¸c nhau gi÷a hai hÖ nµy lµ lo¹i t¸ch sãng sö dông trong ®ã. Bé t¸ch sãng DPSK kh«ng cã ý ®Þnh lÊy ra mét chuÈn pha kÕt hîp v× tÝn hiÖu tõ kho¶ng bit tríc ®îc dïng nh lµ mét chuÈn pha ®èi víi kho¶ng bit hiÖn t¹i. V× tÝn hiÖu chuÈn pha kh«ng ®ång ®Òu (san b»ng) qua nhiÒu kho¶ng bit nªn chÊt lîng cña DPSK kh«ng tèt b»ng DEPSK b-X¸c suÊt lçi PE ®èi víi c¸c hÖ thèng PSK kÕt hîp M tr¹ng th¸i. Trong t¸ch sãng kÕt hîp, ®iÒu tèt nhÊt cã thÓ lµm ®îc khi cã t¹p ©m Gausian- trung b×nh kh«ng - tr¾ng - tÜnh - bæ xung, lµ tiÕn hµnh dù ®o¸n ë th«ng tin ®îc truyÒn ®i. Do ®ã viÖc ®¸nh gi¸ (®o) chÊt lîng cña bé t¸ch song sÏ lµ sè lÇn dù ®o¸n sai trong mét chuçi dµi ®iÓn h×nh cña nh÷ng th«ng tin. Qui t¾c hîp lý ®· ®îc chÊp thuËn lµ gi¶ sö tÝn hiÖu cã ®iÓm th«ng tin n»m s¸t nhÊt møc tÝn hiÖu thu lµ th«ng tin thùc sù ®îc truyÒn ®i. Sau ®ã ®èi víi t¸ch sãng kÕt hîp quy t¾c quyÕt ®Þnh chän ®iÓm th«ng tin gÇn ®iÓm thu nhÊt sÏ cùc tiÓu ho¸ x¸c suÊt lçi. Mét bé t¸ch sãng nh vËy ®· biÕt lµ mét bé ‘t¸ch sãng cã Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 47 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

nhiÒu kh¶ n¨ng ®óng cùc ®¹i‘ ®èi víi QPSK cã 4 ®iÓm tÝn hiÖu cã thÓ ®îc truyÒn ®i nh trªn s¬ ®å h×nh sao. §Ó thùc hiÖn quy luËt quyÕt ®Þnh kho¶ng tÝn hiÖu ®îc ph©n chia thµnh 4 miÒn cã kho¶ng c¸ch b»ng nhau ®èi víi 4 tÝn hiÖu S0 ÷ S3, lóc nµy quy t¾c quyÕt ®Þnh trë nªn ®¬n gi¶n ®Ó ®o¸n nhËn S0(t) ®îc truyÒn ®i nÕu nh ®iÓm tÝn hiÖu thu r¬i vµo ®iÓm 0... Cã thÓ cã quyÕt ®Þnh sai nÕu nh vÝ dô S3(t) ®îc truyÒn ®i vµ nhiÔu nh vËy lµm cho ®iÓm tÝn hiÖu thu r¬i ra ngoµi miÒn 3. X¸c suÊt lçi víi trêng hîp kÕt hîp vµ t¹p ©m Gausian song biªn (σ2 = nB) khi ®é réng b¨ng t¹p ©m IF lµ: W = 2B vµ tèc ®é bit rs ®· cho Ta cã: 1/2 erfc [C/N (w/rs). sin2 (π/M)]1/2 < Pe PSK kÕt hîp M tr¹ng th¸i <erfc [C/N (w/rs). sin2 (π/M)]1/2 H×nh biÓu diÔn Pe cña c¸c s¬ ®å ®iÒu chÕ kh¸c nhau minh ho¹ ph¬ng tr×nh, ®êng chÊm ®èi víi M=4 vµ M=8 dïng t¹p ©m song biªn C/N trong ®ã: w = rs = rb/log2 M Víi trêng hîp ®¨c biÖt M = 4, gi¸ trÞ Pe cã thÓ chÝnh x¸c: Pe QPSK kÕt hîp = erfc [(1/2)(C/N)(w/rs)]1/2 - (1/4)erfc2 [(1/2)(C/N)(w/rs)]1/2 §Ó gi÷ nguyªn Pe khi t¨ng trÞ sè M cÇn t¨ng sù chªnh lÖch cña C/N ®Ó duy tr× gi¸ trÞ Pe. Víi Pe = 10-5, t¨ng M tõ 4 lªn 8 cÇn ph¶i t¨ng C/N thªm 4 dB, t¨ng M tõ 8 ®Õn 16 chØ cÇn t¨ng C/N thªm 5dB còng ®ñ ®Ó duy tr× ®îc Pe, víi gi¸ trÞ M lín khi M gÊp ®«i yªu cÇu, C/N t¨ng thªm 6 dB ®Ó ®¹t chÊt lîng nh vËy. Do x¾p xÕp (¸nh x¹) c¸c tr¹ng th¸i pha ®iÒu chÕ nh÷ng lçi ký hiÖu k bit chØ gåm cã lçi ®¬n nhÊt ®iÒu ®ã cho phÐp tû lÖ lçi bit t¬ng ®¬ng(E BER) víi PSK M tr¹ng th¸i gÇn xÊp xØ Pe M PSK/log2M. Víi mËt ®é t¹p ©m céng vµo gi÷ nguyªn ë C/N cao vµ víi cïng tû lÖ lçi 3PSK yªu cÇu n¨ng lîng 0,75dB/bit nhá h¬n 2PSK hay 4PSK (QPSK). Nhng víi C/N thÊp, 3PSK yªu cÇu lín h¬n 0,74dB.

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 48 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Ho¹t ®éng cña bé gi¶i ®iÒu chÕ còng t¬ng tù nh Costas ®· ®a ra n¨m 1956. Ho¹t ®éng cña m¹ch nh sau: TÝn hiÖu thu ®îc ®i vµo bé läc th«ng b¨ng dïng ®Ó h¹n chÕ t¹p ©m ngoµi b¨ng vµ c¸c t¹p ©m bÊt kú cña kªnh l©n cËn. Bé rÏ c«ng suÊt, rÏ tÝn hiÖu ®· ®iÒu chÕ cã giíi h¹n b¨ng theo ®êng truyÒn I vµ Q. Nh ta ®· thÊy cã hai m¸y thu c¬ b¶n cã cÊu tróc víi cïng tÝn hiÖu vµo nhng dao ®éng néi l¹i lÖch pha nhau 900 (cÇu ph¬ng). Nh tªn gäi ®· bao hµm, m¹ch kh«i phôc sãng mang lÊyn tõ tÝn hiÖu vµo mét tÝn hiÖu ®Þnh thêi ®· ®îc kho¸ ®èi víi tÝn hiÖu ®Õn. Sau ®ã sãng mang ®· phôc håi rÏ ra hai ®êng truyÒn. Trong mét ®êng truyÒn sãng mang nèi trùc tiÕp vµo mét trong hai bé trén c©n b»ng ®Ó gi¶i ®iÒu chÕ ra tÝn hiÖu I vµ trong ®êng truyÒn kia sãng mang dÞch pha 900 tríc khi ®i vµo bé trén thø hai ®Ó gi¶i ®iÒu chÕ ra tÝn hiÖu Q. TÝn hiÖu ®ång bé lÊy tõ tÝn hiÖu ®Õn dïng ®Ó cung cÊp nh÷ng thêi ®iÓm mÉu ®óng ®Ó t¸ch c¸c tr¹ng th¸i logic trong tÝn hiÖu b¨ng gèc. Do ®êng truyÒn vµ nh÷ng nhuyªn nh©n kh¸c, sãng mang ®· kh«i phôc nµy cã thÓ cã c¶ trît ¶nh hëng ®Õn nh÷ng thêi ®iÓm mÉu tèi u vµ do ®ã lµm t¨ng tû sè lçi bit. c - 8 PSK. Ph¬ng tr×nh x¸c suÊt lçi cña mét hÖ thèng 8 PSK lµ ph¬ng tr×nh(a) víi M = 8 h×nh biÓu diÔn Pe cña c¸c s¬ ®å ®iÒu chÕ kh¸c nhau chØ râ x¸c suÊt lçi kú väng lý thuyÕt ®èi v¬Ý c¶ biªn giíi trªn vµ díi. §èi víi C/N vµo kh¸c nhau trong ®é réng b¨ng rs. Chý ý lµ c¸c ®å thÞ biÓu diÔn cïng ®êng cong cã thÓ cã Eb/η còng nh n¨ng lîng/ mËt ®é phæ bit/t¹p ©m. NÕu nh vËy th× víi M = 8: Eb/η = (C/N)/log2M = [(C/N)-4,77]dB H×nh vÏ minh ®å khèi cña m¸y fs = fho¹ /3 s¬ ChuyÓn §iÒu chÕph¸t vµ m¸y thu 8PSK b

®æi 2-4 c©n b»ng ®iÓn h×nh. §å thÞ h×nh A sao minh häa mong muèn ®èi víi λ = 0 nh ta +4 5

®· thÊy ë h×nh trªn, sè liÖu nhÞ ph©n vµo rÏ ra lµm ba luång nhÞ ph©n song song mçi luångB cã tèc ®é. fb NRZ

Ph©n phèi bit nhÞ

∼ Bé n·o

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi B Trang - 49 -

ChuyÓn ®æi 2-4

∑

DÞch pha 450 §iÒu chÕ c©n b»ng

Q

BPS

§Õn m¸y 011 001 010 110 111

000 101

100

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

H×nh 2.11 (a) - Bé ®iÒu chÕ 8 - PSK

IF

C©n b»ng ®éng IF

T¸ch pha

T¹o l¹i ký hiÖu

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 50 -

S.son g NRZ

Kh«i phôc sãng §ång hå

Theo logic

1/3

§ång hå

T

SMB SMB

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

H×nh 2.11 (b) - Bé gi¶i ®iÒu chÕ 8-PSK Bit rs =1/3 tèc ®é bit cña luång bit vµo. Bé logic ®iÒu chÕ hoÆc bé chuyÓn ®æi 2 thµnh 4 tr¹ng th¸i, cho 4 tr¹ng th¸i logic tõ tÝn hiÖu nhÞ ph©n vaß 2 møc Avµ B hoÆc B vµ C. §ã lµ +/+, +/-, -/+, -/-. NÕu tr¹ng th¸i logic ë ®Çu vµo B lµ 1 th× ë ®Çu ra cña bé chuyÓn ®æi møc ®Ønh sÏ cã tÝn hiÖu ra cã møc lín h¬n møc ra cña bé chuyÓn ®æi 2 møc thÊp (®¸y) thµnh 4 møc. C¸c tÝn hiÖu b¨ng gèc 4 tr¹ng th¸i sau ®ã dïng ®Ó ®a vµo bé ®iÒu chÕ c©n b»ng. Sãng mang cña c¸c bé ®iÒu chÕ lÊy tõ mét bé dao ®éng néi cã ®Çu ra ®èi ngÉu. Mçi ®Çu ra lÖch pha nhau ± 450 cho phÐp h×nh sao ra nh ë ®å thÞ. C¸c tÝn hiÖu ra cña bé ®iÒu chÕ nÐn sãng mang cïng pha I vµ cÇu ph¬ng pha Q ®îc tæ hîp l¹i ®Ó chän ra mét IF lµ sãng mang ®· ®iÒu chÕ víi tÝn hiÖu 8 PSK. Phæ cña 8 PSK sau ®ã ®îc läc ®Ó cho ®Çu ra cña bé läc b¨ng th«ng mét phæ cosin t¨ng víi hÖ sè uèn kho¶ng 0,6. Bé gi¶i ®iÒu chÕ thêng gåm c¸c m¹ch sau: - Mét bé c©n b»ng thÝch øng IF dïng ®Ó bï l¹i sù tæn thÊt (tiªu t¸n) biªn ®é do hiÖu øng pha ®inh chän läc. - Kh«i phôc sãng mang IF qua viÖc sö lý b¨ng gèc sè. - Kh«i phôc ®ång hå nhÞp qua t¸ch sãng h×nh bao IF vµ läc b¨ng hÑp. - Gi¶i m· vi sai (nÕu cã) vµ chuyÓn ®æi song song - nèi tiÕp ®Ó cho ra b¨ng gèc nguyªn thuû cã tèc ®é rb. C¸c hÖ 8 PSK xuÊt hiÖn ®· ®îc sö dông trong vi ba cã tèc ®é ®Õn 100 Mbit/s(70 Mbit/GTE vµ 90 Mbit/s - rockwell collins) . 2.3.4 C¸c bé gi¸m s¸t chÊt lîng. ViÖc ®¸nh gi¸ tû sè lçi cña m¸y thu cã thÓ ®îc thùc hiÖn b»ng c¸c thiÕt bÞ nh c¸c khèi gi¸m s¸t chÊt lîng (PMU). Nh÷ng bé nµy sÏ x¸c ®Þnh tû sè lçi mµ kh«ng cÇn dïng ®Õn nh÷ng truyÒn dÉn ®Æc biÖt, Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 51 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

kh«ng cÇn biÕt sè liÖu ®ang ®îc truyÒn ®i vµ kh«ng cÇn dïng ®Õn nguån lu lîng. Nh lµ mét phÇn tö cña hÖ thèng th«ng tin thÝch øng PMU cã thÓ dïng dÓ x¸c ®Þnh khi cÇn cã thay ®æi ®Ó thÝch øng b»ng c¸ch so s¸nh c¸c tû sè cã lçi do kÕt qu¶ tõ c¸c lÇn chän kh¸c nhau, chän sù thay ®æi tèt nhÊt cã thÓ tiÕn hµnh bÊt cø lóc nµo. Tû lÖ lçi ®¸nh gi¸ chÝnh x¸c trong ph¹m vi mét hÖ sè cña 3 lÇn xuÊt hiÖn lµ ®ñ tho¶ n·m trong hÇu hÕt øng dông. Kü thuËt ®¬n gi¶n nhÊt lµ ®Õm trùc tiÕp c¸c lçi. §iÒu ®ã yªu cÇu trong truyÒn dÉn cã chøa d hoÆc díi d¹ng tÝn hiÖu ®o ®îc, m¸y thu nhËn d¹ng hoÆc b»ng nh÷ng dilinh kiÓm tra ch½n lÎ trong m· ph¸t hiÖn lçi. Nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p nµy lµ mét kho¶ng thêi gian dµi qu¸ møc ®Ó ®Ðm ®ñ c¸c lçi míi ®¸nh gi¸ tin cËy c¸c tû sè lçi thùc nÕu nh tû sè lçi rÊt thÊp. Mét kü thuËt chung kh¸c ®îc sö dông cã thÓ më réng ®èi víi phÇn lín c¸c lo¹i ®iÒu chÕ sè thêng gÆp (PSK, QPSK, FSK) kü thuËt nµy bao hµm viÖc ngo¹i suy tû sè lçi víi gi¸m s¸t chÊt lîng th«ng qua viÖc sö dông hai hoÆc nhiÒu h¬n c¸c ngìng quyÕt ®Þnh ®Ó c¶i biÕn víi mét m¸y thu sè ®Ó t¹o ra mét tû lÖ lçi ngÉu nhiªn lín h¬n m¸y thu thùc vµ ®o tû lÖ lçi ngÉu nhiªn nµy. Sau ®ã gi¸m s¸t sÏ ngo¹i suy tõ tû lÖ lçi ngÉu nhiªn ®Ó ®îc mét lîng mµ tõ ®ã cã thÓ suy ra tû sè sÏ ®¹t ®îc víi mét tiªu chuÈn quyÕt ®Þnh cha c¶i biÕn. Kü thuËt nµy ®îc sö dông trong PMU cho c¶ PSK kÕt hîp víi sè lîng M tr¹ng th¸i pha tïy chän. Khèi nµy lµm viÖc theo c¸ch xem xÐt sù lÖch pha gi÷a xung tÝn hiÖu thu vµ chuÈn pha råi so s¸nh víi ngìng quyÕt ®Þnh ®Ó c¶i biÕn. Tõ so s¸nh mét lçi ngÉu nhiªn ®îc ghi l¹i nÕu ®é lÖch pha cã nh÷ng gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh. 2.3.5 Quan hÖ gi÷a t¹p ©m song biªn C/N vµ Eb/η. N¨ng lîng trung b×nh cña Eb bit ®îc x¸c ®Þnh: Eb = Sav = A2 T/2 ( trõ trêng hîp ASK--> Eb = A2 cT/4 ) = Sav /rb Trong ®ã: - T lµ thêi ®iÓm kÐo dµi cña bit = 1/rb - Sav lµ c«ng suÊt sãng mang trung b×nh. MËt ®é phæ c«ng suÊt t¹p ©m songbiªn η/2 ®îc ®a ra díi d¹ng c«ng suÊt t¹p ©m song biªn N hoÆc sù biÕn thiªn cña ph©n bè Gaussian σ2 lµ : Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 52 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

N = σ2 = B - (η/2) ( 2B ) = η/2 w Trong ®ã N lµ ®é réng b¨ng t¹p ©m cña ký hiÖu song biªn ®ang ®îc xem xÐt. MËt ®é phæ c«ng suÊt t¹p ©m η/2 lµ ®èi víi ®é réng b¨ng t¹p ©m song biªn 2B. Ph¬ng tr×nh trªn chøng tá r»ng møc sö dông mËt ®é réng b¨ng t¹p ©m ®¬n biªn, mËt ®é phæ t¹p ©m sÏ lµ η hoÆc gÊp hai lÇn trong trêng hîp song biªn. V× c«ng suÊt sãng mang cha ®iÒu chÕ C chØ ®îc xÐt trong c¸c ph¬ng tr×nh Pe nh»m môc ®Ých so s¸nh c¸c c¬ së ®iÒu chÕ víi nhau. Sav l¹i ®îc x¸c ®Þnh theo C. C = Sav =A2 /2 = Ebrb = Esrs V× Es = Eblog2M vµ rb = rs log2M, wb = w log2 M Trong ®ã A lµ biªn ®é ®iÖn ¸p sãng mang h×nh sin. Tû sè Eb /η ®èi víi hÖ thèng M tr¹ng th¸i cã thÓ liªn quan ®Õn C/N. Eb /η = (C/N) (w/rb) = (C/N) [w/ (rs log2M)] = 1/log2 M (Es/η ) Trong ®ã s biÓu thÞ cho ký hiÖu, rs lµ ký hiÖu ttèc ®é Baud vµ w lµ ®é réng b¨ng cña tÝn hiÖu. §Ó cho sãng mang thu kh«ng bÞ mÐo, ®é réng b¨ng IF ®îc t¨ng lªn bëi hÖ sè uèn (®èi víi bé läc cosin - t¨ng) trïm lªn ®é réng b¨ng truyÒn Nyquist rs /2. Sù t¨ng nµy ®îc thÓ hiÖn do t¹p ©m song biªn nhËn ®îc v× ®é réng b¨ng cña bé läc IF thu cã ®é réng cña bé läc IF thu. Bé läc thu IF thu cã ®é réng b¨ng gÊp ®«i ®é réng b¨ng truyÒn m¸y ph¸t. C¸c ph¬ng tr×nh ®èi víi Pe mong muèn ®èi víi tÝn hiÖu thu, v× mét c¸ch lý tëng ®é réng b¨ng gÊp ®«i cña m¸u thu sÏ ®a mét mÐo nhá (ISI) vµ ®é réng b¨ng ®¬n biªn cña tÝn hiÖu nguån nguyªn thuû IF, ®é réng b¨ng t¹p ©m hoÆc ®é réng b¨ng ký hiÖu w cña m¸y thu ®îc biÓu thÞ theo rb vµ α nh sau: ws = rs (1+ α ) = [rb (1 + α )]/ log2 M Thay vµo ph¬ng tr×nh trªn ta cã: C/N = (Eb/ η)log2 M/1 + α α lµ hÖ sè uèn cña cosin-t¨ng. 2.3.6 DPSK M tr¹ng th¸i. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 53 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

SÐt s¬ ®å PSK vi sai M tr¹ng th¸i víi M = 4 tõ ph¬ng tr×nh: Sk(t) = A1 cosω0t - AQ sinω0 t C¸c tÝn hiÖu PSk cã thÓ xem nh 2 tÝn hiÖu nhÞ ph©n PSK dïng sãng mang cÇu ph¬ng. Sù m· ho¸ vi sai 4 cã thÓ quan niÖm lµ m· ho¸ vi sai cña 2 sãng mang PSK nhÞ ph©n vµ m¸y thu, 4 DPSK gåm cã hai bé t¸ch sãng hai pha ®îc mÞnh ho¹ trªn h×nh vÏ. Víi M = 8 cã thÓ ¸p dông nguyªn t¾c nh thÕ trong cÊu tróc vµ sÏ më réng ngay trong trêng hîp 4 pha. §èi víi m¸y thu nh vËy, sö dông viÖc ®¶o cã trÔ tÝn hiÖu thu còng nh gèc pha cña chóng. NÐt kh¸c biÖt cña hÖ thèng DPSK lµ cã miÒn t¸ch sãng ®Þnh tríc trong kho¶ng c¸ch tÝn hiÖu t¬ng øng víi mét tÝn hiÖu riªng biÖt ®îc ph¸t ®i. H¬n n÷a sù quyÕt ®Þnh dùa vµo gãc pha gi÷a c¸c tÝn hiÖu thu kÕ tiÕp. Víi 4 DPSK ®é dÞch pha t¬ng ®èi gi÷a c¸c kho¶ng kÕ tiÕp nhau lµ λ, λ+π/2; λ+π vµ λ+3 π/2. Hai h×nh sao tÝn hiÖu thêng dïng t¬ng øng víi λ vµ λ+π/4 ®îc minh ho¹ trªn h×nh vÏ. λ = 0 hÖ gi¶ ®iÒu chÕ sÏ cã dÞch pha 450 ®Þnh vÞ trong mçi ®êng trÔ vµ bé nh©n c©n b»ng. So s¸nh víi PSK 2 pha khi C/N lín. V× DPSK kh«ng cÇn ®Õn mét ph¬ng ph¸p phøc t¹p ®Ó ®¸nh gi¸ sãng mang nªn thêng ®îc sö dông trong hÖ thèng th«ng tin sè. Nhng DPSK 4 pha vÒ chÊt lîng kÐm h¬n φ2 0 φ2 DPSK kho¶ng 2,3 dB yªu cÇu ®èi víi 4 DPSK ph¶i 00 ®îc xÐt trong mèi liªn 01

quan víi viÖc gi¶m ®é phøc t¹p cña m¹ch. BiÓu thøc cña x¸c suÊt lçi

11 ®èi víi DPSK M tr¹ng 00 th¸i vµ víi M=4 ®îc minh häa trong h×nh vÏ khi

w=rs .

10 Läc

11

18

Pe M DPSK= erfc [(C/N) (w/r ) sin2 (π)/M1/√2)]2 λ = π/4 s Víi M≥4 . Läc

TÝnh kªnhchÊt lç cña hÖ DPSK b¨ngM tr¹ng th¸i cã t¹p ©m vµ nhiÔu ®· ®îc Läc b¨ng thÊp

So s¸nh møc Chuçi sè liÖu ®· t¸ch

Läc b¨ng thÊp

So s¸nh møc Chuçi sè liÖu ®· t¸ch

tÇn sè ®¸nh gi¸. Ph©nth«ng Rosenbaum tÝch nhÞ ph©n dÉn ®Õn giíi h¹n trªn vµ díi

®èi víi x¸c suÊt lçi ký hiÖu. TrÔ mét bit

Läc b¨ng th«ng Kh«i phôc

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang(b)- 54 -

§Þnh thêi

DÞch pha 900

H×nh 2.12 (a) - §å thÞ h×nh sao , (b) - M¸y thu 4-DPSK

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

2.3.7

§iÒu chÕ pha cÇu ph¬ng lÖch (OK- QPSK hay OQPSK)

(®iÒu chÕ hai tr¹ng th¸i pha kÐp). Nh ®· nãi ë trªn, th«ng tin sè cña tÝn hiÖu QPSK ®îc ®a vµo trong c¸c sãng mang cÇu ph¬ng ®ång thêi qua c¸c bé ®iÒu chÕ c©n b»ng. Trong ®iÒu chÕ pha cÇu ph¬ng lÖch, tin tøc sè ®îc ®a vµo c¸c sãng mang ë nh÷ng cè ®Þnh cña thêi ®iÓm kh¸c nhau. §iÒu ®ã ®îc thùc hiÖn nhê cã bé trÔ thêi gian 1 bit cña tÝn hiÖu vµo nhÞ ph©n trong ®êng truyÒn b¨ng gèc cña ®iÒu chÕ cÇu ph¬ng m¸y ph¸t vµ trong ®êng truyÒn b¨ng gèc cña bé ®iÒu chÕ ®ång pha (I) m¸y thu. MËt ®é c«ng suÊt phæ cha läc ®îc biÓu thÞ: P(f) OQPSK = 2CT [ sin(2πfT)/2πfT ]2 Trong ®ã: C lµ c«ng suÊt sãng mang (A2/2) T lµ thêi gian bit cña th«ng tin vµo. H×nh vÏ minh ho¹ phæ cña OQPSK hay OK- QPSK cïng víi s¬ ®å khèi cña bé ®iÒu chÕ ph¸t vµ gi¶i ®iÒu chÕ thu. Sö dông OK-QPSK qua QPSK cã u viÖt lµ ®Æc tÝnh phæ hÑp dÔ dµng lÊy ®ång bé tõ tÝn hiÖu thu. Phæ ra c¸c bé ®iÒu chÕ c©n b»ng cã ®é réng gÊp ®«i phæ Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 55 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

b¨ng gèc v× phæ song biªn®îc t¹o nªn trong qu¸ tr×nh nh©n. CÇn thiÕt ph¶i läc ®Ó ®¹t ®îc C/N thÊp nhÊt. Víi mét Pe ®· cho còng nh ®Ó duy tr× ®iÒu kiÖn cña t¹p ©m gi÷a c¸c ký hiÖu zero vµ dïng bé läc cosin - víi hÖ sè uèn b»ng mét. HÖ sè sö dông phæ lµ 2 bit/s/Hz hoÆc log2M. X¸c suÊt lçi ®èi víi t¸ch sãng tin tøc trong hÖ thèng OQPSK kÕt hîp dïng bé läc cosin - t¨ng víi ®é réng b¨ng 2rb hoÆc hÖ sè uèn b»ng mét tèt h¬n lo¹i QPSK qnen thuéc lµ 1dB. Nh vËy cÇn ®Ó cã mét tû lÖ lçi ®· cho C/N cÇn ph¶i nhá h¬n 1dB • X¸c suÊt lçi: Trong tÝn hiÖu OK QPSK nh÷ng chuyÓn tiÕp bit ®èi víi mét kªnh nhÞ ph©n lµ ë gi÷a c¸c kho¶ng bit ®èi víi kªnh kh¸c. Do tÝnh ®éc lËp, b×nh ®¼ng nªn hÇu nh viÖc lùa chän cùc d¬ng hay cùc ©m ®èi víi mçi bit ®Òu cã x¸c suÊt chuyÓn tiÕp b»ng mét nöa. Khi cã chuyÓn tiÕp x¶y ra, sù ghÐp - chÐo (xuyªn ©m chÐo) biÕn ®æi gi÷a c¸c bit cña kªnh nhÞ ph©n kh¸c vµ sù xuyªn ©m gi÷a c¸c kªnh trong thêi gian nöa ®Çu cña kho¶ng bit sÏ bÞ xo¸ do ¶nh hëng cña cùc ®èi ngÞch trong kho¶ng thêi gian nöa sau cña kho¶ng bit ( t¹p ©m ) do ®ã khi chuyÓn tiÕp mét bit, chÊt lîng t¸ch sãng còng gièng nh ®èi víi tÝn hiÖu BPSK. NÕu kh«ng x¶y ra chuyÓn tiÕp t¹p ©m xuyªn ©m sÏ kh«ng ®æi trong suèt kho¶ng bit ®· ®îc t¸ch sãng. Xuyªn ©m chÐo nµy cã x¸c suÊt thiÕt lËp vµ huû bá b»ng nhau t¬ng øng víi c¸c cùc d¬ng ©m xuÊt hiÖn b»ng nhau ®èi víi hÖ sè xuyªn ©m sin φ. Nh vËy khi kh«ng cã chuyÓn tiÕp bitchÊt lîng t¸ch sãng còng gièng nh tÝn hiÖu QPSK. Do ®ã chÊt lîng t¸ch sãng cña OQPSK ®¹t ®îc vµo kho¶ng gi÷a chÊt lîng cña BPSK vµ QPSK .

Läc ph¸t Vµo sè liÖu rb = 1/T

Läc thu S(t)

Nèi tiÕp 1/2T

∼

TrÔ Bé bï dÞch Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 56 -Läc ph¸t

∑

T¹p ©m Läc ∑ ph¸t

∼ Bé dÞch

Läc thu H×nh 2.13 (a) Bé ®iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ OQPSK

Ng­ìng q.®Þn TrÔ bï Nèi tiÕp

Ng­ìng q.®Þn

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

MËt ®é phæ c«ng

OQPSK fc tÇn sè trung

3/2T 1/T 1/2T fc 1/2T 1/T

H×nh 2.13 (b) Phæ Ta cã: Pe

(OK

QPSK)

=

(1/4)erfc[C/N(w/rs)]1/2

+

1/2erfc

[(1/2)(C/N)(w/rs)] 1/2

- 1/8erfc2 (1/2.C/N.w/rs)1/2 2.4

§iÒu chÕ kho¸ dÞch tÇn sè (FSK). FSK cã thÓ xem nh tÝn hiÖu trùc giao. C¸c s¬ ®å chñ yÕu ®Òu

®îc sö dông cho truyÒn sè liÖu tèc ®é thÊp. Lý do ®Ó dïng réng r·i c¸c modem sè liÖu lµ t¬ng ®èi dÔ dµng t¹o tÝn hiÖu vµ dïng gi¶i ®iÒu chÕ kh«ng kÕt hîp. Nhng c¸c s¬ ®å FSK kh«ng cã hiÖu qu¶ nh s¬ ®å PSK vÒ mÆt c«ng suÊt vµ ®é réng b¨ng sö dông. Nh tªn gäi, tin tøc ®îc truyÒn ®i mét c¸ch ®¬n gi¶n b»ng c¸ch dÞch tÇn sè sãng mang mét lîng nhÊt ®Þnh t¬ng øng víi møc nhÞ ph©n 1 vµ 0. H×nh vÏ lµ qu¸ tr×nh ®iÒu tÇnmét sãng mang víi tÝn hiÖu nhÞ ph©n 10101101. Trong FSK hai tr¹ng th¸i hai d¹ng tÝn hiÖu cã thÓ biÓu thÞ bëi: S1(t) = A cos(ω0+ωd)t ; S0(t) = A cos(ω0-ωd)t Gièng nh d¹ng sãng PSK, biªn ®é sãng mang A kh«ng ®æi cßn tÇn sè bÞ dÞch ®i gi÷a c¸c gi¸ trÞ (ω0+ωd) vµ (ω0-ωd). Trong khi xÐt ®Æc tÝnh phæ cña FSK ph©n biÖt hai trêng hîp xuÊt ph¸t tõ hµnh vi

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 57 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

cña gãc pha λ trong biÓu thøc cña tÝn hiÖu S1(t) vµo m¸y thu: S1(t) = A cosω0 t + ωd Σ ak ∫ g (t-kT) dt +λ Trong ®ã ak lµ hÖ sè ®èi träng sè ®èi víi kho¶ng thø k vµ lµ c¸c biÕn sè ngÉu nhiªn giai ®o¹n. NÕu gi¶ sö λ lµ ngÉu nhiªn vµ ph©n bè ®ång ®Òu trong 2 π th× kh«ng cã quan hÖ víi ®iÒu chÕ vµ cã thÓ ë nh÷ng chuyÓn tiÕp tÝn hiÖu lÊy bÊt kú mét gi¸ trÞ ngÉu nhiªn nµo ®ã. §iÒu ®ã dÉn ®Õn kh¶ n¨ng pha kh«ng liªn tôc nh h×nh (b) vµ ®iÒu chÕ ®îc hiÓu lµ FSK pha kh«ng liªn tôc. FSK pha liªn tôc cã thÓ ®¹t ®îc b»ng c¸ch b¾t λ ph¶i cã mét t¬ng quan nhÊt ®Þnh víi tÝn hiÖu ®iÒu chÕ. TruyÒn dÉn sè liÖu nhÞ ph©n cã ®é æn ®Þnh cao vµ nhiÔu gi÷a c¸c ký hiÖu kh«ng ®¸ng kÓ lµ mét ®iÒu khã ®¹t ®îc trong hÖ thèng FM hai tr¹ng th¸i liªn tôc. Lý do lµ FSK hai tr¹ng th¸i yªu cÇu cã hai tÇn sè ph¶i biÓu thÞ hai tr¹ng th¸i nhÞ ph©n vµ x©y dùng mét hÖ thèng pha - liªn tôc sö dông hai bé dao ®éng riªng biÖt, yªu cÇu vÒ m¹ch rÊt phøc t¹p. Ph¬ng ¸n chän lµ FM kho¸ chØ dïng mét bé dao ®éng ®iÒu khiÓn b»ng ®iÖn ¸p, trong khi mét hÖ thèng víi pha liªn tôc ë nh÷ng ®iÓm chuyÓn tiÕp bit, ®é chÝnh x¸c tÇn sè t¬ng ®èi thÊap vµ tèc ®é bit sÏ kh«ng bÞ kho¸ ë mét trong hai tÇn sè ®¹i diÖn cho c¸c tr¹ng th¸i logic 1 vµ 0. M«i tr­êng Vµo sè M¸y ph¸t truyÒn liÖu nhÞ ®ång bé dÉn Bé läc th«ng Bé läc th«ng

T¸ch sãng h×nh T¸ch sãng h×nh

∑

Bé läc thÊp

§iÒu chÕ

§­êng d©y trÔ 2 bit Khoa §TVT - §HBK Hµ néi §­êng Trang - 58 d©y trÔ 2 bit

§iÒu chÕ

Bé läc thÊp

§iÒu chÕ

Bé läc thÊp

AVG

Sè

liÖu ra

§­êng d©y trÔ 2 bit

AVG

M¹ch

Bé chia c¾t nhÞ

Sè

liÖu ra

H×nh 2.14 C¸c hÖ thèng t¸ch sãng kÕt hîp vi sai

Bé chia c¾t nhÞ

Sè

liÖu ra

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Mét hÖ thèng FM hai tr¹ng th¸i lý tëng ®· ®îc c«ng nhËn trong ®ã sù chªnh lÖch gi÷a c¸c tÇn sè 1 vµ 0 tøc lµ ®é di tÇn (®Ønh ®Ønh) lµ 2f

d

b»ng tèc ®é bit rb.. H¬n n÷a c¸c tÇn sè 1 vµ 0 ®· bÞ

kho¸ theo tèc ®é bit. Mét hÖ thèng ®· ®îc c«ng nhËn, trong ®ã chØ cã mét nguån tÇn sè ®iÒu khiÓn hÖ thèng vµ cung cÊp cho ra c¸c tÝn hiÖu 1 vµ 0 theo tèc ®é bit. BiÓu thÞ phæ FSK gåm mét chuçi b»ng d¹ng ®å thÞ tèt h¬n lµ to¸n häc. 2.4.1 FSK kÕt hîp (CFSK). T¸ch sãng t¬ng quan FSK ®¹t ®îc kho¶ng c¸ch dïng bé gi¶i m· ®iÒu chÕ tèi u cã hµm t¬ng quan - chÐo. Lo¹i tchs sãng nµy Ýt dïng trong thùc tÕ do khã kh¨n vÒ liªn kÕt víi c¸c tÇn sè rÏ ë m¸y thu gièng nh ë m¸y ph¸t. Kho¶ng c¸ch biÖt tÇn sè tèi thiÓu hay ®é di tÇn ®Ønh ®Ønh cùc tiÓu: 2fd khi trùc giao (t¬ng quan - chÐo = 0) víi t¸ch sãng kÕt hîp lµ 2fd = rb/2 *X¸c suÊt lçi cña CFSK hai tr¹ng th¸i. BiÓu thøc x¸c suÊt lçi Pe : Pe FSK = 1/2 erfc [(1/2)(w/rb) (C/N)]1/2 So s¸nh x¸c suÊt lçi cña FSK theo ph¬ng tr×nh trªn víi PSK trong ph¬ng tr×nh: Pe PSK = 1/2 erfc [(w/rb) (C/N)]1/2

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 59 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Ta thÊy x¸c suÊt lçi b»ng nhau nÕu nh c«ng suÊt sãng mang cña FSK t¨ng thªm 3 dB. Víi FSK kÕt hîp 99% ®é réng b¨ng yªu cÇu tu©n theo qui luËt ‘Carlson‘ tøc lµ b»ng hai lÇn ®é di tÇn ®Ønh - ®Ønh céng víi hai lÇn tÇn sè ®iÒu chÕ cao nhÊt. NÕu tÇn sè ®iÒu chÕ cao nhÊt tÝnh tõ 0 (tõ DC) cã thÓ xem b»ng mét nöa ®é réng b¨ng trung tÇn W. §é di tÇn ®Ønh - ®Ønh chia hÕt cho tÇn sè ®iÒu chÕ cao nhÊt ®îc ®Þnh nghÜa lµ chØ sè ®iÒu chÕ m vµ cã thÓ xem lµ ®é di tÇn ®Ønh - ®Ønh chia hÕt cho ®é réng b¨ng w.99% ®é réng b¨ng truyÒn dÉn lµ 2(1+m)w. B¶ng bªn nªu lªn c¸c chØ sè ®iÒu chÕ m øng víi c¸c trÞ sè 99% ®é réng b¨ng truyÒn dÉn cã tèc ®é bit tiªu chuÈn ho¸ r b víi c¸c bé läc cã ®Æc tuyÕn dèc. Ta cã thÓ chän ®îc ®é di tÇn cµng nhá cµng tèt nhng x¸c suÊt lçi Pe còng lµ mét hµm cña ®é di tÇn. Gi¶m ®é di tÇn, Pe sÏ t¨ng lªn, gÝa trÞ tèi u cña ®é di tÇn sÏ ®îc x¸c ®Þnh ≈ 0,7 vµ gi¶m ®é di tÇn xuèng 0,5sÏ dÉn ®Õn C/N chÞu thiÖt ®i 1,6 dB khi Pe = 10-6 vµ w = rb. §é réng b¨ng w = rb còng lµ tèi u trong trêng hîp nµy. H×nh vÏ s¬ ®å khèi cña m¸y thu FSK kÕt hîp nh m« t¶, trong ®ã ®Çu ra cña bé läc b¨ng th«ng sÏ chøa møc ©m cã quan hÖ kÕt hîp víi c¸c tÇn sè sãng mang th«ng tin. Møc ©m nµy sÏ xuÊt hiÖn chÝnh x¸c ë c¸c tÇn sè 1 vµ 0. H¬n n÷a chóng chiÕm mét nöa c«ng suÊt tæng vµ ®é chªnh lÖch cña chóngcung cÊp tÇn sè nhÞp bit víi pha phï hîp.

2.4.2

FSK kh«ng kÕt hîp (NCFSK)

Phæ tÇn cña FSK khi ®é di tÇn ®Ønh - ®Ønh 2fb = k.rb,trong ®ã k lµ sè nguyªn xuÊt hiÖn nh hai lÇn phæ ASK cã c¸c tÇn sè mang lµ (f 0fd) vµ (f0+fd). §iÒu ®ã nãi lªn r»ng tÝn hiÖu mang tin díi nh÷ng ®iÒu kiÖn nh vËy sÏ cã thÓ t¸ch ra nhê hai bé läc th«ng b¨ng víi tÇn sè trung t©m lµ (f0-fd) vµ (f0+fd). M¹ch t¸ch sãng ®iÓn h×nh minh ho¹ trong h×nh vÏ, khi gi÷a tÇn sè mang vµ tèc ®é bit cã quan hÖ ®¬n trÞ nh f0 = nrb th× cã nghi· lµ sãng mang cã quan hÖ kÕt hîp (duy nhÊt) víi tèc ®é bit cña tÝn hiÖu mang tin. Cã thÓ cã ba lo¹i qu¸ tr×nh t¸ch sãng: -

T¸ch sãng kÕt hîp

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 60 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

-

T¸ch sãng kh«ng kÕt hîp

-

T¸ch sãng kÕt hîp vi sai dïng trÔ

*X¸c suÊt lçi Pe cña FSK kh«ng kÕt hîp hai tr¹ng th¸i: BiÓu thøc Pe = 1/2 erfc [-(1/2)(w/rb)(C/N)] Nã cã thÓ cã gi¸ trÞ ë chç sau bé t¸ch sãng h×nh bao cã c¸c bé läc b¨ng th«ng vµ mét thiÕt bÞ quyÕt ®Þnh, kho¶ng c¸ch tÇn sè 2fd ph¶i b»ng Ýt nhÊt lµ 1/T (hay m>1) ®Ó tr¸nh b¨ng th«ng cña hai bé läc chång lÊn lªn nhau. Cã thÓ dïng bé t¸ch sãng tÇn sè ®Ó chuyÓn ®æi nh÷ng biÕn thiªn tÇn sè thµnh nh÷ng biÕn thiªn biªn ®é sao cho t¸ch sãng h×nh bao ®iÒu biªn cã thÓ thùc hiÖn ®îc.Ph¬ng ph¸p nµy h¹n chÕ nh÷ng nhîc ®iÓm ®· nãi á trªn víi chØ sè ®iÒu chÕ m ≥ 1. 2.4.3 Gi¶i ®iÒu chÕ FSK kÕt hîp vi sai. Qu¸ tr×nh t¸ch sãng kh«ng kÕt hîp (NC-FSK) ph¶i chÞu nh÷ng biÕn ®æi vÒ tÇn sè vµ dÞch pha do m«i trêng truyÒn dÉn g©y ra. §Ó kh¾c phôc vÊn ®Ò nµy, nhÊt lµ khi C/N thÊp qu¸ tr×nh kÕt hîp vi sai víi ®êng d©y trÔ cã thÓ gi¶i quyÕt ®îc. Quan träng lµ thêi gian trÔ cña ®êng d©y trÔ ph¶i b»ng mét nöa thêi gian bit. Víi C/N rÊt thÊp, hÖ thèng sÏ kh«ng ch¾c ch¾n v× t¹p ©m lµm sai l¹c chuÈn tÇn mang t¬ng ®èi. Khi C/N thÊp tËn dông nh÷ng thµnh phÇn tin gi¸n ®o¹n lµ mét phÇn nguyªn vÑn cña d¹ng sãng thu vµ nã cã thÓ cung cÊp chuÈn kÕt hîp tuyÖt ®èi, nh÷ng thµnh phÇn nµy mang mét nöa tæng c«ng suÊt vµ dÔ dµng läc ra. Trong hÖ thèng thùc tÕ, c¸c bé läc b¨ng víi ®é réng b¨ng 3 dB, tèc ®é bit rb dao ®éng kho¶ng 5% sÏ tho¶ m·n. TÇn sè nhÞp kÕt hîp thu ®îc tõ sù chªnh lÖch cña hai tÇn sè ph¸t, tr¸nh ®îc ph¶i lÊy nhÞp tõ c¸c chuyÓn tiÕp sè liÖu. Qu¸ tr×nh t¸ch sãng kÕt hîp vi sai ®îc minh ho¹ trªn h×nh vÏ. Nh vËy khi mµ hai tÇn sè ®ång nhÊt chóng sÏ ®ång pha hoÆc lÖch pha 1800 vµ cho ra sau bé läc th«ng b¨ng tÝn hiÖu cùc ®¹i hoÆc cùc tiÓu. NÕu chóng kh¸c nhau trong suèt c¶ kho¶ng nöa bit sÏ xÈy ra chuyÓn tiÕp gi÷a 1 vµ 0 hoÆc ngîc l¹i.

2.4.4

So s¸nh FSK vµ ASK

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 61 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Tõ c¸c ®å thÞ trªn h×nh vÏ ta thÊy FSK kh«ng tû lÖ lçi tèt h¬n ASK, trõ khi víi gi¸ trÞ C/N nhá. §é réng b¨ng cÇn thiÕt víi FSK còng réng h¬n ®èi víi ASK nÕu dïng bé t¸ch sãng h¹n chÕ. Nh÷ng u ®iÓm FSK ®èi víi ASK lµ: -

TÝnh chÊt biªn ®é kh«ng ®æi cña tÝn hiÖu sãng mang kh«ng g©y l·ng phÝ c«ng suÊt vµ t¹o kh¶ n¨ng miÔn trõ ®èi víi t¹p ©m.

-

Møc ngìng tèi u cña bé t¸ch sãng ®éc lËp ®èi víi biªn ®é A cña sãng mang vµ C/N.

§iÒu ®ã cã nghÜa lµ ngìng kh«ng cÇn ph¶i hiÖu chØnh khi thay ®æi ®Æc tÝnh kªnh truyÒn dÉn. FSK hai tr¹ng th¸i ®îc sö dông trong truyÒn sè liÖu tèc ®é thÊp, nhng còng ®îc ¸p dông trong c¸c hÖ thèng th«ng tin phæ réng hay c¸c chÆng tÇn sè cã c¸c møc (tone) 1 vµ 0 kh«ng cÇn trùc giao. 2.4.5 FSK M tr¹ng th¸i. a. T¸ch sãng kÕt hîp. X¸c suÊt lçi trong c¸c hÖ thèng ghÐpkªnh FSK víi t¸ch sãng kÕt hîp kh«ng ®îc biÓu thÞ b»ng ‘Hµm hiÖu‘ ®¬n gi¶n. Nãi chung biÓu thøc chÊp nhËn ®îc ®èi víi x¸c suÊt lçi nh sau: Pe kÕt hîp Mary = (1/√2π) ∫ {1-[1-(1/2)erfc(x/√2)]M-1} exp {-1/2[x-(w/rs)(2C/N)1/2]2}dx Trong ®ã M lµ sè lîng tÇn sè kho¸ vµ C/N lµ tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m trong ®é réng b¨ng t¹p ©m song biªn. Nh÷ng trÞ sè Pe ®èi víi c¸c trÞ sè M kh¸c nhau ®Òu cho trong h×nh vÏ. V× M d¹ng sãng tÝn hiÖu bÊt kú mçi c¸i cã tÇn sè kh¸c nhau hÇu nh b»ng nhau. BiÓu thøc trªn lµ x¸c suÊt trung b×nh cña lçi ký hiÖu, nh ph¬ng tr×nh ®· chØ râ: Eb/η = (C/N)(w/rb) = (C/N) [w/(rslog2M)] = 1/log2M(Es/η) C/N = (Eb/η)[log2M/(1+ α)] ( α lµ hÖ sè uèn cong cosin t¨ng ) ChÊt lîng cña c¸c s¬ ®å ®iÒu chÕ kh¸c nhau cã thÓ so s¸nh theo Eb/η h¬n lµ C/N, cho phÐp ta cã mét ®¸nh gi¸ gi÷a c¸c s¬ ®å ®iÒu chÕ M tr¹ng th¸i kh¸c nhau dïng c¸c gi¸ trÞ cña M. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 62 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Nh ®· nãi ë trªn ®èi víi M tr¹ng th¸i hoÆc d¹ng sãng mçi ký hiÖu m· ho¸ cÇn cã log2 M bit m· nhÞ ph©n, do ®ã tõ ph¬ng tr×nh ®èi víi bé läc cosin t¨ng: Eb/η =[(1+ α)/log2M ](C/N)

§Ó chuyÓn ®æi x¸c suÊt lçi ký hiÖu ®· cho trong ph¬ng tr×nh thµnh x¸c suÊt t¬ng ®¬ng cña mét lçi bit nhÞ ph©n ta ph¶i xÐt ®Õn b»ng c¸ch c¸c lçi xuÊt hiÖn trong hÖ thèng lçi trùc giao. Sè lîng tæ hîp cña log2M Cn lµ sè kh¶ n¨ng n bit nhÞ ph©n ngoµi log2M bit cã thÓ bÞ lçi. §èi víi c¸c tÝn hiÖu trùc giao cïng kh¶ n¨ng tÊt c¶ c¸c lçi tÝn hiÖu cïng ®Òu cïng kh¶ n¨ng: X¸c suÊt cña lçi ký hiÖu x¶y ra = Pe/(M-1) Do ®ã lçi bit trªn log2M lµ: ∑n (log2M Cn).Pe/(M-1) = [Pe/(M-1)]n(log2M)!/(log2M-n)!.n! = (Pe/bit)FSK = Pe FSK M/2(M-1) = BER Kho¶ng c¸ch tÇn sè cÇn thiÕt ®èi víi gi¶i ®iÒu chÕ kÕt hîp ®îc cho bëi 1/2Ts. Mçi tÝn hiÖu chiÕm mét ®é réng b¨ng xÊp xØ 2f d nªn ®é réng kªnh yªu cÇu ®Ó truyÒn dÉn c¸c d¹ng sãng M ®îc biÓu thÞ: §é réng b¨ng FSK kÕt hîp = 2Mfd = M/2Ts. §é réng b¨ng hiÖu dông tÝnh theo tèc ®é tin bit/s [log2M/Ts] chia cho ®é réng b¨ng yªu cÇu. §é réng b¨ng hiÖu dông FSK kÕt hîp = 2(log2M)/M b. T¸ch sãng kh«ng kÕt hîp. X¸c suÊt lçi trong c¸c hÖ thèng FSK víi t¸ch sãng kh«ng kÕt hîp ®îc biÓu thÞ: Pe FSK kh«ng kÕt hîp = ∫Io [2x2(w/rs)(C/N)]1/2 {1-[1- exp(-x2/2)]M-1} x.exp[-x2/2 + (w/rs)(C/N)]dx Trong ®ã Io(u) lµ hµm Bessel c¶i tÕn cña lo¹i ®Çu tiªn thø 0 trong ph¬ng tr×nh ASK kh«ng kÕt hîp. §å thi x¸c suÊt lçi Pe cña FSK cho c¸c trÞ sè Pe øng víi c¸c trÞ sè M kh¸c nhau vµ tû sè C/N t¹p ©m song biªn. So s¸nh x¸c suÊt lçi gi÷a ccs Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 63 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

hÖ thèng FSK kÕt hîp vµ kh«ng kÕt hîp ta thÊy râ rµng lµ t¸ch sãng kÕt hîp lu«n lµ hÖ thèng t¸ch sãng tréi h¬n víi trÞ sè M nhá. Hai hÖ thèng sÏ kh«ng kh¸c nhau mÊy khi sè lîng tÇn sè kho¸ M t¨ng lªn. TÝnh trùc giao cña c¸c d¹ng sãng FSK t¸ch sãng kh«ng kÕt hîp yªu cÇu kho¶ng c¸ch tÇn sè lµ 2fd = 1/Ts. Do ®ã ta cã ®é réng kªnh yªu cÇu ®Ó truyÒn dÉn lµ: §é réng b¨ng FSK kh«ng kÕt hîp M tr¹ng th¸i = M.2fs = M/(Ts) §iÒu nµy chøng tá lµ khi sè lîng cña møc M t¨ng lªn ®é réng b¨ng sÏ t¨ng lªn, nhng tõ ®å thÞ C/N tiÕn ®Õn mét giíi h¹n, v× tèc ®é truyÒn dÉn lµ (log2M)/Ts ta cã: HiÖu dông cña ®é réng b¨ng FSK kh«ng kÕt hîp = (log2M)/M b»ng mét nöa so víi trêng hîp t¸ch sãng kh«ng kÕt hîp. Tõ ®å thÞ ta thÊy r»ng nÕu c«ng suÊt t¹p ©m gi÷ nguyªn c«ng suÊt ph¸t kh«ng t¨ng theo M t¨ng. Tû lÖ lçi bit tù do cùc ®¹i rbvíi sè liÖu cã thÓ ®îc truyÒn ®i theo s¬ ®å tÝn hiÖu FSK trùc giao M tr¹ng th¸i ®îc cho bëi dung lîng kªnh e cña mét Gaussian cã ®é réng v« h¹n: rb = w. C/N.log2e §iÒu nµy cã nghÜa lµ nÕu nh tèc ®é bit rb nhá h¬n dung lîng kªnh, xx¸c suÊt lçi cã thÓ xem nh nhá. BiÓu ®å h×nh sao cña hÖ thènh FSK M tr¹ng th¸i cã thÓ biÓu thÞ b»ng M to¹ ®é vu«ng gãc víi ®¹i lîng vect¬ A/2. Víi M = 3 ta dÔ dµng nhËn thÊy hÖ to¹ ®é 3 chiÒu v× c¸c trôc d¬ng x,y,z, ®¹i diÖn cho φ1, φ 2

, φ3. Mét kü thuËt FM kh¸c ®¸ng chý ý vµ cã hiÖu qu¶ trong thiÕt bÞ

®· cã trªn thÞ trêng lµ MSK - kho¸ di tÇn cùc tiÓu (kho¸ di tÇn nhanh FFSK). 2.4.6 MSK - kho¸ di tÇn cùc tiÓu. MSK lµ mét trêng hîp ®Æc biÖt cña FSK pha liªn tôc (CP-FSK) víi ®é di tÇn 2fd = 0,5 vµ sö dông t¸ch sãng kÕt hîp. Kü thuËt nµy ®¹t ®îc chÊt lîng còng nh PSK kÕt hîp vµ cã ®Æc tÝnh phæ cao h¬n. CPKhoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 64 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

FSK.MSK cã u ®iÓm lµ tù ®ång bé t¬ng ®èi ®¬n gi¶n CP-FSK kÕt hîp víi ®é di tÇn 0,7. ViÖc sö dông MSK ®· ®îc xÐt ®Õn trong vi ba sè mÆt ®Êt vµ vÖ tinh. NÕu c¸c xung ®i vµo m¹ch m¸y ph¸t ®Òu ®îc läc ®Ó t¹o ra c¸c xung h×nh sin ‘®é dµi toµn bé‘. Tríc khi ®iÒu chÕ víi sãng mang MSK cã thÓ coi nh OQPSK c¶i biÕn. Ngêi ta ®· chøng minh r»ng cã thÓ cÊu t¹o mét bé t¸ch sãng ®¬n gi¶n vµ tèi u víi tÝnh chÊt x¸c suÊt lçi b»ng bé thu PSK hai tr¹ng th¸i. Do tÝnh chÊt x¸c suÊt lçi Pe vµ hiÖu dông b¨ng th«ng (2bit/s/Hz) nªn kü thuËt nµy ®· ®îc sö dông trong thiÕt bÞcã trªn thÞ trêng nh vi ba sè Telenokia 0,7;2 vµ 8 Mbit/s . T¸ch sãng kÕt hîp MSK hay FSK còng nh t¸ch sãng kÕt hîp cña tÝn hiÖu PSK cã sù suy gi¶m tÝnh chÊt x¸c suÊt lçi Pe so víi lý tëng v× pha gi÷a sãng mang tÝn hiÖu thu vµ sãng mang chuÈn néi kh«ng ®ång nhÊt. Trong c¸c hÖ thèng PSK truyÒn thèng, c¶ BPSK vµ QPSK hÇu nh ®Òu cã chÊt lîng Pe nh nhau víi cïng C/N trªn bit víi chuÈn pha hoµn chØnh, víi mét chuÈn pha bÞ t¹p ©m, chÊt lîng cña nh÷ng hÖ thèng nµy bÞ xÊu ®i nhiÒu h¬n QPSK v× sù ghÐp gi÷a c¸c thµnh phÇn cÇu ph¬ng. Ngêi ta chøng minh r»ng OQPSK cã x¸c suÊt lçi trong t¸ch sãng n»m ë gi÷a chÊt lîng t¸ch sãng cña BPSK vµ QPSK. V× tÇn sè kh«ng æn ®Þnh trong hÖ thèng th«ng tin vµ c¸c khã kh¨n kÕt hîp trong viÖc thu nhËn ®ång bé sãng mang cã trît ®ñ thÊp ®Ó ng¨n ngõa c¸c tæn thÊt t¸ch sãng, OQPSK cã u ®iÓm h¬n BPSK vµ QPSK lµ cho phÐp

Bé t¹o d¹ng Xung sin

Läc ph¸t

Läc thu WGN

Vµo sè liÖu 1/Tb

Nèi tiÕp s.song

∑

1/2Tb

TrÔ bï

Bé t¹o d¹ng xung sin

∼

Bé dÞch pha 00 Läc ph¸t

∑

∑

Ng­ìng q.®Þn h TrÔ bï

∼

Nèi tiÕp s.song

Bé dÞch pha 00 Läc thu

Ng­ìng q.®Þn h

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 65 M¸y M¸y thu ph¸t H×nh 2.15 (a) HÖ thèng ®iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

MËt ®é phæ c«ng suÊt MSK

fc tÇn sè

1/T 1/2T fc 1/2T 1/T H×nh 2.15 (b) MËt ®é phæ c«ng suÊt

C/N thÊp h¬n 3 dB so víi møc chuÈn pha ®ång bé so víi møc chuÈn pha ®ång bé ®Ó tho¶ m·n mét gi¸ trÞ tæn hao t¸ch sãng cho phÐp ®· x¸c ®Þnh. Trong khi MSK cã cÊu tróc t¬ng tù nh OQPSK, ®é nh¹y cña nã ®èi víi sai lçi pha chuÈn thËm chÝ cßn thÊp h¬n OQPSK cho phÐp møc chuÈn pha ®ång bé thÊp h¬n 2,5 dB mµ vÉn cã cïng ®é tæn hao t¸ch sãng cho phÐp ®· x¸c ®Þnh. BiÓu thøc cña mËt ®é phæ c«ng suÊt cha läc cña MSK lµ: P(f) MSK = [8 CT(1+cos 4π fT)]/[π(1-16T2 f2)]2 Trong ®ã: f lµ tÇn sè dÞch so víi sãng mang C lµ c«ng suÊt sãng mang T lµ thêi gian bit ®¬n vÞ trong m¸y thu So s¸nh phæ cña MSK so víi OQPSK hay OKQPSK, ta thÊy r»ng ®é réng cña bóp chÝnh phæ MSK lín h¬n cña OKQPSK lµ 1,5 lÇn. Ta cã thÓ chøng minh r»ng víi läc ®óng, hiÖu dông b¨ng th«ng cùc ®¹i cña MSK còng nh cña OKQPSK lµ 2bit/s/Hz. H×nh vÏ còng minh ho¹ s¬ ®å khèi cña bé ®iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ cïng víi biÓu ®å thêi gian cña c¸c luång sè liÖu mong muèn. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 66 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

C¸c tÝn hiÖu FSK còng gièng nh c¸c hÖ thèng FM kh¸c, ®Òu lµ nh÷ng qu¸ tr×nh phi tuyÕn tÝnh nªn m« t¶ rÊt khã kh¨n b»ng to¸n häc. Nhng c¸c tÝn hiÖu FSK ®· ®îc tÝnh to¸n ®Ó cã ®é di tÇn ®Ønh ®Ønh hay ®é dÞch tÇn sè h = 2fd b»ng béi sè tÝch ph©n tèc ®é bit, cã thÓ xem nh tæng hai ký hiÖu AM. Nhê ®ã ta dÔ dµng m« t¶ ®Æc tÝnh tÇn sè - thêi gian. MËt ®é phæ cña nh÷ng tÝn hiÖu nh vËy gåm hai thµnh phÇn gi¸n ®o¹n vµ liªn tôc víi n¨ng lîng chia ®Òu gi÷a chóng. V× thµnh phÇn gi¸n ®o¹n kh«ng chøa bÊt kú th«ng tin nµo nªn chóng l·ng phÝ vÒ n¨ng lîng. Mét trong nh÷ng u ®iÓm cña MSK lµ khi chØ sè ®iÒu chÕ cña tÝn hiÖu FSK b»ng mét nöa (tøc lµ ®é di tÇn ®Ønh - ®Ønh h b»ng mét nöa tèc ®é bit). MËt ®é phæ chØ chøa thµnh phÇn liªn tôc mang th«ng tin. Mét u ®iÓm kh¸c cña MSK so víi FSK khi ®é di tÇn b»ng mét ®¬n vÞ ®é réng b¨ng sÏ nhá h¬n víi cïng tèc ®é bit, ®Æc biÖt víi FM tèc ®é nhÞ ph©n kÐp. H×nh vÏ cho ta thÊy ®èi víi MSK hÇu hÕt n¨ng lîng ®îc chøa trong mét miÒn tÇn sè hÑp b»ng 1,5 lÇn tèc ®é bit vµ ®êng viÒn cña phæ cã ®é dèc trung b×nh 12 dB/octa. Trong trêng hîp FM nhÞ ph©n kÐp, ®é réng b¨ng sau khi ®iÒu chÕ ®îc bé läc cosin t¨ng giíi h¹n ®Õn ®iÓm kh«ng cña tÝn hiÖu nhÞ ph©n FSK. Nhng t¹p ©m xuyªn ký hiÖu cã thÓ ®îc lÊy mét d¹ng nh thÕ mµ viÖc t¸ch tÝn hiÖu cã thÓ ®îc nh tÝn hiÖu ngÉu nhiªn bËc ba. Mét u ®iÓm kh¸c cña MSK lµ sãng mang ®îc tÝn hiÖu digital ngÉu nhiªn ®iÒu chÕ cã h×nh bao liªn tôc nªn khong ph¶i tÝnh ®Õn viÖc chuyªnr ®æi AM/PM lµm biÕn d¹ng phæ. V× nh÷ng tÝnh chÊt ®ã MSK øng dông rÊt ®¾c lùc ®èi víi c¸c hÖ thèng phi tuyÕn tÝnh vµ c«ng suÊt h¹n chÕ nh c¸c th«ng tin vÖ tinh. Hai kü thuËt chung vÒ ®iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ MSK ®· ®îc më ra, nh÷ng ph¬ng ph¸p nµy ®Òu dùa vµo nh÷ng ph¬ng ph¸p song song vµ nèi tiÕp, c¶ hai t¬ng ®¬ng vÒ chÕ ®é réng b¨ng vµ ®Æc tÝnh x¸c suÊt lçi. Ph¬ng ph¸p song song thùc chÊt lµ ghÐp cÇu ph¬ng nh÷ng luång sè liÖu d¹ng xung nöa h×nh sin x¾p xÕp trong mét chu kú nöa ký hiÖu trªn sãng mang nh h×nh vÏ. Thùc hiÖn nh÷ng modem dïng phKhoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 67 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

¬ng ¸n nµy trong thùc tÕ cÇn ph¶i c©n b»ng chÆt chÏ vµ ®ång bé c¸c tÝn hiÖu sè liÖu kªnh ®ång pha vµ cÇu ph¬ng trªn nh÷ng sãng mang ®· tù c©n b»ng vµo pha cña chóng ®Òu cÇu ph¬ng. T¬ng tù ë m¸y thu duy tr× vµ c©n b»ng chÆt chÏ cÇu ph¬ng pha, cÇn thiÕt ®Ó cùc tiÓu ho¸ vµ xuyªn ©m.

Víi ph¬ng ¸n nèi tiÕp tÝn hiÖu ®îc t¹o ra tõ tÝn hiÖu hai pha b»ng c¸ch läc qua bé läc chuyÓn ®æi ®· thiÕt kÕ phï hîp. VÊn ®Ò c©n b»ng vµ duy tr× sãng mang cÇu ph¬ng pha ë ph¬ng ¸n song song ®îc thay thÕ b»ng nhiÖm vô x©y dùng mét bé läc chuyÓn ®æi víi ®¸p tuyÕn sin thÝch hîp. Bé gi¶i ®iÒu chÕ gåm mét bé läc phèi hîp víi phæ tÝn hiÖu ph¸t, tiÕp theo lµ bé gi¶i ®iÒu chÕ kÕy hîp vµ t¸ch bit. Thùc hiÖn bé gi¶i ®iÒu chÕ nèi tiÕp yªu cÇu sù tæng hîp cña bé läc th«ng b¨ng phèi hîp chÆt chÏ víi tÝn hiÖu MSK ®Ó ®¶m b¶o chÊt lîng gÇn ®Õn lý tëng. C¸c tÝn hiÖu MSK còng nh PSK cã thÓ ®îc t¸ch sãng kÕt hîp hoÆc vi sai. T¸ch sãng vi sai lµ kü thuËt hÊp dÉn trong truyÒn dÉn ph¬ng thøc ‘Burst‘ nh c¸c hÖ thèng ghÐp kªnh theo thêi gian (TDMA) v× cÊu t¹o m¹ch ®¬n gi¶n vµ kh«ng cÇn kh«i phôc sãng mang. Ph¬ng thøc nµy sö dông t¸ch sãng kh«ng kÕt hîp. C¸c tÝn hiÖu MSK cã ®Æc tÝnh kh«ng kÕt hîp, pha tuyÖt ®èi ë hai thêi ®iÓm bÊt kú ®Óu lÖ thuéc vµ lµ mét hµm cña sè liÖu ®îc truyÒn ë gi÷a hai thêi ®iÓm ®ã. Ký hiÖu ®îc t¸ch ra tõ sù kh¸c biÖt vÒ pha cña hai kho¶ng tÝn hiÖu kÒ nhau lµ sè liÖu ®îc truyÒn ®i trong ®iÒu kiÖn kh«ng cã t¹p ©m. T¬ng tù hai ký hiÖu ®îc t¸ch tõ sù lÖch pha cña hai kho¶ng tÝn hiÖu thay ®æi dÊu cã thÓ xem nh kiÓm tra tæng ch½n lÎ cña hai phÇn tö sè liÖu ®îc truyÒn kÕ tiÕp nhau. TÝnh chÊt tû lÖ lçi cã thÓ ®îc c¶i thiÖn nhê bé gi¶i m· víi m· söa sai gåm cã sè liÖu vµ bit ch½n lÎ. a- X¸c suÊt lçi cña MSK kÕt hîp. X¸c suÊt lçi cña MSK kÕt hîp còng gièng nh cña ®iÒu chÕ kho¸ dÞch pha ®èi cùc kÕt hîp PSK nh ®· cho,ë nh÷ng n¬i ®ång thu chuÈn pha chÝnh x¸c víi ph¸t, φ = 0 vµ Pe ë ph¬ng tr×nh gi¶m xuèng. Pe MSK kÕt hîp = (1/2)erfc [(w/rb)(C/N) cos2φ]1/2 Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 68 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

b- X¸c suÊt lçi cña MSK t¸ch sãng kÕt hîp hoÆc vi sai Còng gièng nh lo¹i kh«ng kÕt hîp hoÆc DPSK vµ ®îc minh ho¹ trªn h×nh theo C/N nh DPSK. c- D¹ng phæ cña hÖ thèng MSK Yªu cÇu ®ßi hái t¨ng lªn víi tèc ®é bit cao h¬n nªn ®é réng b¨ng hiÖu dông cña hÖ thèng vi ba sè vÉn ®ang ®îc ngiªn cøu ph¸t triÓn. Mét sè ngiªn cøu nh thÕ ®· thùc hiÖn lµ c¸c ph¬ng thøc ®iÒu chÕ MSK kh¸c nhau nh»m ®Ó ®¹t mét phæ tÝn hiÖu dµy ®Æc. Qu¸ tr×nh liªn quan chÆt chÏ ®Õn d¹ng phæ cña xung sè liÖu vµo, ®iÒu chÕ tÇn sè h×nh sin digital (SFSK) vµ ®iÒu chÕ dÞch cùc tiÓu biªn ®é nhiÒu møc (MAMSK) SFSK cã ®Æc tÝnh c«ng suÊt ngoµi b¨ng cùc kú nhá, còng ®îc ngiªn cøu chó ý ®Õn t¸c ®éng cña xuyªn ©m vµ ®îc xem lµ ph¬ng thøc ®iÒu chÕ kh¸ tèt gãi gän nhiÒu tÝn hiÖu trong mét gi¶i b¨ng h¹n chÕ khi c¸c tÝn hiÖu kh«ng ®îc ®ång bé theo ®Þnh thêi gian bit. Mét sè øng dông yªu cÇu c¸c tÝn hiÖu ®îc gãi gän sÝt sao vÒ tÇn sè khi kh«ng cã chuÈn pha tuyÖt ®èi cã s½n ë m¸y thu (thu kh«ng kÕt hîp). Nh÷ng øng dông nh vËy ®· ngiªn cøu cã kÕt qu¶ trong viÖc gi¶i quyÕt xuyªn ©m c¶ ph¬ng ¸n so s¸nh pha cña SFSK ®îc gäi lµ SFSK so s¸nh pha (PCSFSK). KÕt qu¶ cho ta thÊy r»ng PCSFSK cho phÐp gäi sÝt sao h¬n nh÷ng tÝn hiÖu kh«ng ®ång bé so víi DQPSK. X¸c suÊt lçi còng ®· ®îc chøng minh lµ tèt h¬n mét Ýt so víi DQPSK khi C/N lín h¬n 5 dB vµ h¬i kÐm h¬n khi C/N nhá h¬n 5 dB. Sù c¶i biÕn kh¸c nhau ®èi víi ®êng biªn phæ s¬ ®å MSK lµ phæ còng ®îc t¹o ra do kho¸ dÞch tÇn h×nh sin kÐp (DPFSK) víi ®u«i cña phæ cã ®é réng trung b×nh 36 dB/octa vît qua f = 4,75/T thay v× 24 dB/octa ®èi víi SFSK. Cuèi cïng ta kÕt thóc c¸c ph¬ng thøc ®iÒu chÕ FSK kh¸c nhau b»ng ph¬ng thøc ‘tÝn hiÖu m· ho¸ - pha ®a chØ sè h‘. Ta cã thÓ xem lo¹i nµy nh lµ sù më réng cña CPFSK trong ®ã chØ sè ®iÒu chÕ hay tû lÖ di tÇn biÕn thiªn tuÇn tù theo c¸c kho¶ng tÝn hiÖu T thø hai kÕ tiÕp. Nh vËy nÕu (h0, h1,...hi-1) lµ bé chØ sè ®iÒu chÕ cã s½n ë bé ®iÒu chÕ, th× chØ sè ®iÒu chÕ trong kho¶ng tÝn hiÖu thø k sÏ b»ng chØ sè dïng trong kho¶ng thø (k +1). Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 69 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

2.5 S¬ ®å kÕt hîp ®iÒu chÕ pha vµ biªn ®é digital (CAPK) §iÒu biªn xung (PAM) lµ ph¬ng ph¸p truyÒn dÉn trùc tiÕp th«ng tin trªn hÖ thèng b¨ng gèc. Nhng nguån gèc cña x¸c suÊt lçi lµ tõ ®é réng b¨ng Nyquist trong ®ã gi¶ sö m¸y thu cã tÇn sè c¾t b»ng mét nöa tèc ®é bit rb. H×nh sao tÝn hiÖu ®èi víi 8 PAM trªn h×nh vÏ. p

-3/4T -2/4T -1/4T 3/4T f

1/4T 2/4T

H×nh 2.16(a) §iÒu chÕ 16QAM P

-3/T -2/T f

-1/T

1/T 2/T 3/T

P

-3/2T -1/T -1/2T

1/2T 1/T 3/2T f

H×nh 2.16 (c) - Kho¸ dÞch pha cÇu ph­¬ng (QPSK) P

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 70 -3/3T -2/3T -1/3T 3/3T f

1/3T 2/3T

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

11 01 01

TÝn hiÖu

00

10

01

00

11

t

Ts

TÝn hiÖu

t

H×nh 2.17(a) - Nguyªn t¾c chuyÓn ®æi 2 thµnh 4 møc

ChuyÓn AMI hay Läc ®æi 2 HDB3 ph¸t sang Tx Bé sè liÖu thÊp L møc khèi gi¶i ∼ vµo xö lý m· Kh«i ChuyÓn Läc sè vi phôc ®æi 2 ph¸t liÖu sai ®Þnh sang thÊp AMI hay ChuyÓn Läc L møc HDB3 ®æi thu Rx Bé sè liÖu Lsang thÊp khèi gi¶i ra 2 møc xö lý m· ChuyÓn Läc tÝn vi Khoa §TVT - §HBK Hµ néi ®æi thu liÖu sai Trang - 71 Lsang thÊp 2 møc

Bé ®iÒu chÕ c©n b»ng §æi tÇn φ trªn Bé ®iÒu chÕ c©n Bé ®iÒu b»ng chÕ c©n ∑

b»ng Bé rÏ pha

Kh«i phôc sãng

§æi tÇn d­íi

khuyÕ ch ®¹i

Bé läc ra

Dao ®éng néi khuyÕ ch ®¹i R F Dao ®éng néi

H×nh 2.17 (b)Bé ®iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ

Bé läc ra

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

-7 000

-5 001

-3 011

-1 010 M=8

1 110

3 111

5 101

7 100

V× PAM M tr¹ng th¸i lµ hÖ thèng chØ ë ®ã míi cã biªn ®é cña xung ph¸t ®îc biÕn ®æi thµnh c¸c møc gi¸n ®o¹n, c¸c tr¹ng th¸i biªn ®é kh¸c nhau mét møc chuÈn ®îc biÓu diÔn thµnh nh÷ng ®iÓm m· ho¸ ®èi nhau däc theo mét ®êng th¼ng. Si(t) = C1 cos(ω0t + φ1) = A1 cos ω0t + B1 sin ω0t i = 1,2,3 ... M

0 < 1 < Tb

§iÒu biªn - pha xung kÕt hîp CAPK ®îc dïng trong c¸c hÖ vi ba sè trong ®ã cÇn b¨ng hiÖu dông 3bit/s/Hz vµ cao h¬n, kh«ng t¨ng vît qu¸ c«ng suÊt yªu cÇu ®Ó duy tr× mét tÝnh chÊt lçi hîp lý. Trong PSK M tr¹ng th¸i, c«ng suÊt sãng mang t¨ng víi Pe = 10 -4 ®Ó tõ BPSK ®Õn QPSK lµ 1dB, tõ QPSK ®Õn 8 PSK lµ 2,5dB vµ tõ 8PSK ®Õn 16 PSK lµ

5,5dB. §iÒu ®è chøng tá khi M t¨ng th× c«ng suÊt còng t¨ng víi nh÷ng trÞ sè M lín, ph¶i t¨ng 6dB hay 4 lÇn ®Ó tiÕn tíi 2M. T¬ng tù víi PAM nÕu M gÊp ®«i ®Ó ®¹t ®îc cïng Pe th× ph¶i t¨ng c«ng suÊt sãng mang lªn 6,5dB.

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 72 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

B»ng c¸ch kÕt hîp PSK M tr¹ng th¸i vµ PAM M tr¹ng th¸i, cÇn t¨ng c«ng suÊt ®Ó duy tr× ®îc Pe nh nhau khi t¨ng M, chØ cÇn kho¶ng 2,5dB trong khi ®iÒu chÕ riªng lÎ cÇn ®Õn 6,5dB. Lîi Ých cña viÖc gi¶m ®é réng b¨ng thùc chÊt lµ log2M ®èi víi CAPS còng nh ®èi víi PAM hay PSK. D¹ng tæng qu¸t cña tÝn hiÖu kÕt hîp biªn ®é - pha M tr¹ng th¸i nh sau: BiÓu thøc nµy chØ râ d¹ng sãng kÕt hîp gåm hai sãng mang riªng biÖt ghÐp cÇu

ph¬ng vµ mçi sãng mang ®îc 1 biªn ®é gi¸n

®o¹n ®iÒu chÕ(Ai vµ Bi). Do ®è s¬ ®å CAPK nµy thêng ®îc gäi lµ biªn ®é cÇu ph¬ng (QAM) h¬n lµ ®iÒu chÕ kho¸ biªn ®é cÇu ph¬ng (QASK) kh«ng nªu ®îc qu¸ tr×nh x¸c ®Þnh trong ph¬ng tr×nh trªn, QAM còng næi bËt nh CAPK v× t¬ng ®èi Ýt phøc t¹p vµ C/N t¬ng ®èi tèt tr«ng mét kªnh Gausian lý tëng. Biªn ®é Ai vµ Bi cã thÓ biÓu diÔn díi d¹ng: Ai = di. A Bi = ei.B Trong ®ã A,B lµ biªn ®é kh«ng ®æi vµ di vµ ei ®îc x¸c ®Þnh ®Ó phï hîp víi tÝn hiÖu mong muèn. H×nh vÏ minh ho¹ phæ cña 16 QAM cïng víi BPSK, QPSK,8PSK ®Ó so s¸nh.

a2 a1

2A

(a)

(b)

H×nh 2.17 - §å thÞ h×nh sao víi 4 PSK vµ QAM Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 73 -

a) 4 - DSK; b) QAM

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

3,1

1,1

1,1 -1,-1

-3,-1

3,1

1,1

-3,-1 (b)

(a)

-2,2

2,2 1+√ 3

0,2 -2,0 -2,2

2,0 2,-2 0,-2 (d)

(c)

H×nh 2.18 - §å thÞ h×nh sao ®èi víi 8QAM

0010

0110

1110

1010

Pav = 10A2 0011

(1,1) 1111

0111

-3A -A 0001 0101

-A

A 1101

(1,3) 1011 3A 1001

H×nh 2.19 - §å thÞ h×nh sao cña 16QAM Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 74 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

2.5.1

Bé chuyÓn ®æi 2 thµnh L møc.

§Ó hiÓu ®îc ®Çy ®ñ c¸c bé ®iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ QAM M tr¹ng th¸i hay PSK M tr¹ng th¸i ho¹t ®éng nh thÕ nµo, cÇn ph¶i nh¾c l¹i ho¹t ®éng cña bé chuyÓn ®æi b¨ng gèc 2 thµnh L møc, ta h·y xÐt bé chuyÓn ®æi 2-4 møc trªn h×nh vÏ. VÒ c¬ b¶n nh÷ng ®iÒu x¶y ra ®· ®îc ghi râ lµ c¸c nhãm, c¸c luång bit thµnh c¸c khèi 2 bit hoÆc digital. ViÖc m· ho¸ tiÕn hµnh nh sau. Dibit 10 ®¹i diÖn cho møc ®iÖn ¸p +V2, dibit 11 ®¹i diÖn møc +V1 dibit 01 trë thµnh -V1 vµ dibit 00 trë thµnh -V2. Nh vËy ta thÊy r»ng víi 4 møc chØ cÇn log24 = 2bit nhÞ ph©n hay mét dibit ®ñ ®Ó t¹o ra 4 møc ®iÖn ¸p b¨ng gèc kh¸c nhau. Víi L møc, cÇn log2 L khèi bit nhÞ ph©n ®Ó hç trî trong m· nhÞ ph©n cña mçi møc. Víi 16 QAM sè møc lµ 4. NÕu cÇn 4 møc b¨ng gèc sè bit nhÞ ph©n ®Ó m· ho¸ lµ 2 vµ ¸p dông s¬ ®å trªn h×nh vÏ. 2.5.2 Bé ®iÒu chÕ vµ bé gi¶i ®iÒu chÕ QAM M tr¹ng th¸i. a- Bé ®iÒu chÕ QAM M tr¹ng th¸i. Trong CAPK pha vµ biªn ®é sãng mang, c¶ hai ®Òu ®îc sö dông ®Ó truyÒn th«ng tin sè. Víi thêi gian mçi ký hiÖu Ts cña tÝn hiÖu sè, c¸c trÞ sè pha vµ biªn ®é cña tÝn hiÖu sãng mang ph¸t ®îc tõ mét bé gi¸n ®o¹n cña pha vµ biªn ®é cã thÓ. Mçi tæ hîp pha vµ biªn ®é ®¹i diÖn cho mét ký hiÖu ph¸t. Trong h×nh vÏ tÝn hiÖu nhÞ ph©n sè ®Õn bé ®iÒu chÕ, nh víi QPSK ®îc rÏ thµnh hai luång bit riªng biÖt cã nöa tèc ®é bit rb/2 cña tèc ®é bit luång sè liÖu ®Õn rb. Bé rÏ còng lµm biÕn ®æi tÝn hiÖu nhÞ ph©n ( trong hÖ thèng thùc tÕ lµ m· AMI hay HDB-3), tõ m· AMI hay HDB-3 thµnh c¸c digital hai cùc ‘kh«ng trë vÒ 0’ NRZ

thùc hiÖn gi¶ ngÉu

nhiªn luång bit vµo còng nh thªm c¸c bit mµo ®Çu ®Ó mang th«ng tin cña khung, bit kiÓm tra ch½n lÎ. Khèi nµy trong c¸c hÖ thèng thùc tÕ gäi lµ khèi xö lý sè liÖu DPU, tÝn hiÖu ra DPU sau ®ã cã thÓ ®i qua bé m· ho¸ vi sai ®Ó m· ho¸ tin tøc nhÞ ph©n vµ t¹o ra hai luång bit ra, tèc ®é bit cña chóng vÒ lý thuyÕt b»ng mét nöa tèc ®é bit vµo rb Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 75 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Trong thùc tÕ, c¸c tèc ®é bit cã lín h¬n mét chót do cã thªm c¸c bit mµo ®Çu. Tæ hîp khèi sö lý sè liÖu DPU vµ bé m· ho¸ vi sai gäi lµ khèi giao tiÕp ®Çu cuèi ph¸t (TTIU). Hai tÝn hiÖu ra nµy sau ®ã ®i vµo bé chuyÓn ®æi 2 thµnh L møc, bé chuyÓn ®æi nµy trong hÇu hÕt s¬ ®å mét bé chuyÓn ®æi 2-4 møc do cÊu tróc cña m¸y ph¸t. Sau ®ã mçi tÝn hiÖu 4 møc ®i vµo tõng bé läc b¨ng thÊp ph¸t riªng cña m×nh cho d¹ng phæ cÇn thiÕt tríc khi ®iÒu chÕ tÝn hiÖu cña b¨ng gèc. C¸c luång ký hiÖu cho mçi ®êng truyÒn I vµ Q vÉn xem nh lµ tÝn hiÖu b¨ng gèc. Sau ®ã tÝn hiÖu d¹ng phæ nµy ®iÒu chÕ dao ®éng néi 70 MHz (hoÆc béi sè) thµh tÝn hiÖu QAM M tr¹ng th¸i. C¸c bé läc ph¸t vµ thu ®Òu n»m ë b¨ng gèc, v× hÖ thèng ®iÒu chÕ hai cÊp nh 8 PSK, QPSK hay 16 QAM ®Òu nh¹y víi c¸c ®¸p øng truyÒn dÉn kh«ng ®èi xøng vµ v× khã thùc hiÖn chÝnh x¸c theo yªu cÇu cña bé läc IF hay RF. b- H×nh sao tÝn hiÖu ®èi víi c¸c vÝ dô kh¸c nhaucña hÖ thèng QAM M tr¹ng th¸i. Víi M = 4 H×nh vÏ minh ho¹ ®å thÞ h×nh sao cña c¶ QPSK vµ QAM. Víi QAM h×nh sao 4 ®iÓm gåm hai biªn ®é kh¸c nhau a1 vµ a2 ®Ó cung cÊp c«ng suÊt trung b×nh nh nhau trong hai h×nh sao tÝn hiÖu: (a12 + a22)/2 = 2A2 Víi kho¶ng c¸ch tèi thiÓu 2A gi÷a c¸c ®iÓm a 1 = A vµ a2 = 3A. §©y còng lµ kho¶ng c¸ch ng¾n nhÊt gi÷a hai ®iÓm bÊt kú trong QPSK vµ do ®ã tÝnh chÊt tû lÖ lçi cña hai lo¹i ®iÒu chÕ lµ nh nhau. Víi M = 8 h×nh vÏ lµ c¸c ®å thÞ h×nh sao M = 8. §©y lµ 4 ®å thÞ trong sè nhiÒu bé cã thÓ cã, kho¶ng c¸ch tèi thiÓu cña hai biªn ®é kh¸c nhau lµ 2A vµ tû lÖ lçi nh nhau. To¹ ®é cña mçi bé tÝn hiÖu còng ®îc biÓu diÔn trong h×nh (di,ei). Gi¶ sö nh c¸c ®iÓm tÝn hiÖu nh nhau, c«ng suÊt ph¸t trung b×nh Pav lµ : Pav = (A2/M) ∑ (di2 +ei2) Víi ph¬ng tr×nh nµy ta cã thÓ dïng m¸y tÝnh ®Ó tÝnh c«ng suÊt trung b×nh cña mçi h×nh sao: Víi h×nh vÏ : phÇn a vµ b

Pav = 6A2

phÇn c

Pav = 6,83A2

phÇn d

Pav = 4,73A2

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 76 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

So s¸nh chóng víi 8PSK ta thÊy r»ng 8PSK ®ã yªu cÇu mét c«ng suÊt lín h¬n 1,6dB ®Ó ®¹t ®îc chÊt lîng nh 8QAM phÇn d. Khi M t¨ng th× sù kh¸c nhau gi÷a PSK vµ QAM M tr¹ng th¸i cµng ®¸ng kÓ. Khi M lín h¬n 8, thêng h×nh sao biÓu dÜn theo bé h×nh vu«ng ph©n bè ®èi xøng theo trôc täa ®é. VÊn ®Ò thiÕt kÕ tÝnh to¸n bao hµm nhiÒu yÕu tè nh ®é réng b¨ng, t¨ng c«ng suÊt ®é phøc t¹p vµ thiÕt øng ®èi víi kªnh sö dông. ViÖc tÝnh to¸n tÝn hiÖu nµy thùc ra lµ mét vÊn ®Ò khÐp kÝn, b¾t buéc ph¶i dïng nh÷ng mÉu ®èi xøng ®Ó gi¶m nh÷ng yªu cÇu vÒ c«ng suÊt hay ngîc l¹i h¹ thÊp x¸c suÊt lçi. Tuy nhiªn mét vÊn ®Ò n¶y ra ®èi víi m¸y thu lµ cã thÓ nhËn biÕt mÉu cña c¸c ®iÓm tÝn hiÖu, nhng l¹i kh«ng thÓ ph©n biÖt ®îc c¸c lÖch pha ®èi xøng kh¸c nhau cña bé tÝn hiÖu. Mét nhãm L ®èi xøng quay vßng cã thÓ ®îc x¸c ®Þnh nh mét bé tÝn hiÖu mµ mÉu tÝn hiÖu gi÷ kh«ng ®æi sau khi quay vßng qua ±I (2π/L) radian, trong ®ã I vµ L lµ sè nguyªn. Nh vËy víi M = 2k ®iÓm tÝn hiÖu, m¸y thu kh«ng thÓ Ên ®Þnh mét c¸ch riªng biÖt ‘ tõ ‘ m· k bit cho mçi ®iÓm tÝn hiÖu ®îc t¸ch sãng mµ tríc hÕt kh«ng gi¶ quyÕt ®îc sù nhËp nh»ng (trïng lÆp) cña nhãm L. VÝ dô trong BPSK m¸y thu cÇn ph¶i cã mét sè ph¬ng ph¸p x¸c thùc ph©n biÖt ®îc hai ®iÓm tÝn hiÖu b»ng nhau vµ ®èi diÖn tríc khi nã cã thÓ Ên ®Þnh pha nµo lµ 1, pha nµo lµ 0. Cã 3 c¸ch gi¶i quyÕt sù trïng lËp nµy: - Thø nhÊt b»ng c¸ch sö dông mét tÝn hiÖu chuÈn kh«ng ®æi ph¸t cïng víi tÝn hiÖu sè ®· ®iÒu chÕ . - Thø hai lµ b»ng mét tÝn hiÖu pha nhËn ®îc Vµ/HoÆc xen vµo theo chu kú cña mét chuçi ®ång bé ®· ®a vµo luång sè liÖu. - Thø ba lµ sö dông m· ho¸ vi sai. M· ho¸ vi sai cã u ®iÓm lµ víi nh÷ng ®iÓm m· vµ gi¶i m· riªng biÖt, viÖc t¸ch bit phï hîp sÏ bÊt chÊp sù trïng lÆp cña quay pha. H×nh vÏ lµ ®å thÞ h×nh sao cña hÖ 16 QAM, trong ®ã c¸c dibit A 1B1 vµ A2B2 trong dÊu ngoÆc. §iÒu ®¸ng nãi lµ ë ®iÓm ®ã tÝn hiÖu nhÞ ph©n vµo ®îc kh«i phùc tõ m· AMI hay HDB-3 trong khèi giao tiÕp ®Çu ph¸t tríc hÕt ph¶i ®îc chuyÓn thµnh luång bit m· Gray ®Ó sao cho 2 bit nhÞ ph©n gåm cã dibit, lÇn lît mçi c¸i ®i vµo ®êng truyÒn I vµ Q do ®ã Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 77 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

dibit thø hai ®i vµo I vµ Q kh¸c víi khi chØ mét bit ®i vµo mçi ®êng truyÒn. d- Bé gi¶i ®iÒu chÕ QAM M tr¹ng th¸i. Trong s¬ ®å khèi bé gi¶i ®iÒu chÕ QAM M tr¹ng th¸i. TÝn hiÖu RF sau khi ®æi tÇn xuèng IF ®i vµo bé gi¶i ®iÒu chÕ QAM, ë ®ã tÝn hiÖu rÏ thµnh hai ®i vµo bé ®iÒu chÕ cÇn b»ng I vµ Q. Bé dao ®éng néi cña nh÷ng bé gi¶i ®iÒu chÕ nµy ®îc ®iÒu khiÓn tõ tÝn hiÖu vµo dïng m¹ch kh«i phôc sãng mang, v× tÊt c¶ c¸c bé gi¶i ®iÒu chÕ lµm viÖc theo kiÓu kÕt hîp . Sau ®ã tÝn hiÖu ra tõ gi¶i ®iÒu chÕ ®i vµo bé läc th«ng thÊp ®Ó t¹o d¹ng phæ tríc khi ®i vµo bé chuyÓn ®æi 4-2 møc. M¹ch kh«i phôc thêi gian dïng ®Ó cÊu tróc l¹i c¸c tÝn hiÖu sè tõ c¸c tÝn hiÖu 4 møc ®· chuyÓn ®æi vµ ®Ó ®¶m b¶o kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tÝn hiÖu thu ®· sai l¹c víi tÝn hiÖu ph¸t ®· chuÈn cã gi¸ trÞ nhá nhÊt. Hai luång bit nhÞ ph©n sau ®ã ®i vµo bé gi¶i m· vi sai vµ vµo khèi xö lý sè liÖu thu, khèi nµy trÝch ra c¸c bit mµo ®Çu vµ kÕt hîp hai luång bit vµo I vµ Q thµnh tÝn hiÖu ra cã m· ®êng AMI hoÆc HDB-3. 2.5.3 M· ho¸ vi sai. Trong môc nµy ta sÏ tiÕp tôc xÐt ®Õn c¸c hÖ thèng ®iÒu pha sè vµ nh©n biªn ®é. Nh trªn ®· nãi v× sù ®èi xøng trong h×nh sao tÝn hiÖu cã hai møc nhng kh«ng ph©n biÖt ®îc ë m¸y thu còng nh ®é dÞch pha chÝnh x¸c ë bé tÝn hiÖu thu. Trong hÖ thèng M PSK vµ QAM ngêi ta gi¶i quyÕt b»ng sö dông m· ho¸ vi sai. Kü thuËt m· ho¸ vi sai lµ lµm thÕ nµo ®Ó nhËn d¹ng c¸c khèi k bit ®èi víi 2k = M ®iÓm tÝn hiÖu. Trong d¹ng cha m· ho¸ viÖc nhËn d¹ng tiÕn hµnh ®¸nh dÊu tõng khèi k bit ®èi víi M ®iÓm tÝn hiÖu, ®ã lµ môc tiªu quan träng. H×nh vÏ lµ mét vÝ dô vÒ m· Gray ®èi víi 16QAM hay QASK 4bit trong ®ã c¸c ®iÓm c¹nh tranh chØ mét bit. Trong trêng hîp nµy mçi lçi ký hiÖu sÏ g©y ra mét lçi bit, ®ã lµ: Pe bit = (1/log2 M).Pe ký hiÖu Gray)

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 78 -

(m·

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

NÕu bé tÝn hiÖu nh thÕ kh«ng cã kh¶ n¨ng t¹o m· ®Ó sao cho chØ c¸c lçi bit ®¬n ®éc xuÊt hiÖn gi÷a ®iÓn tÝn hiÖu kÒ nhau, lçi bit sÏ b»ng lçi ký hiÑu nh©n víi mét sè kh¸c mét, cã nghÜa lµ:

- Pe bit = K.(1/log2 M).Pe ký hiÖu -

HÖ sè K thêng ®Ó tham kh¶o trong m· Gray.

M· ho¸ vi sai ph¶i kh¾c phôc ®îc sù nhËp nh»ng ®èi xøng nhng kh«ng ph¶i ë chç më réng m· Gray vµ cã thÓ xem nh sù x¸c ®Þnh cô thÓ m· ho¸ ký hiÖu bit víi bit ®a ra mét bé M ®iÔm xö lý ®èi xøng theo L. • Cã thÓ ®îc gi¶i m· kh«ng bÞ trïng ë m¸y thu kh«ng chó ý ®Õn sù t¬ng ®¬ng lu©n chuyÓn. • TiÕn hµnh víi nh÷ng sù t¨ng cña x¸c suÊt lçi bit so víi trêng hîp kh«ng m· ho¸. V× c¸c bé tÝn hiÖu cã thÓ biÕn thiªn réng, nªn kh«ng thÓ ®a ra mét c«ng thøc tæng qu¸t ®Ó ¸p dông m· ho¸ vi sai cho tÊt c¶ c¸c bé tÝn hiÖu. §iÒu nµy còng nh m· ho¸ Gray, ®Òu ph¶i lÊy trêng hîp c¬ b¶n ®èi víi bé tÝn hiÖu cã hai møc. Cã tµi liÖu giíi thiÖu mét Algorit m· ho¸ hiÖu dông ®èi víi c¸c bé tÝn hiÖu ®a pha - ®a biªn ®é, dùa trªn m· ho¸ vi sai ®èi víi PSK. M· ho¸ vi sai còng ¸p dông cho tÝn hiÖu cÇu ph¬ng. §iÓm chñ yÕu ®Ó m· ho¸ vi sai cã hiÖu qu¶ lµ sö dông tèi thiÓu m· ho¸ vi sai nh ¸p dông ®èi víi PSK ®Ó gi¶i quyÕt sù trïng lÆp ®èi xøng. Thùc tÕ phÇn lín c¸c bé tÝn hiÖu ®a pha, ®a biªn ®é hËu qu¶ chÊt lîng nhá h¬n 2, ®ã lµ hËu qu¶ dù kiÕn ®èi víi m· hãa vi sai M PSK. 2.5.4

X¸c suÊt lçi cña hÖ thèng M QAM.

Giíi h¹n trªn cña x¸c suÊt lçi: Pe

M QAM

≤ 2 erfc [3(C/N)(w/rs)2(M-1)]1/2

Mét biÓu thøc chÝnh x¸c h¬n khi m lµ béi cña hai: Pe

M QAM

= 2[1-1/M] erfc [3(C/N)(w/rs)]/2(M-1)]1/2

{1-(1/2)[1-1/M] erfc [3(C/N)(w/rs)]/2(M-1)]1/2

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 79 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

H×nh bªn lµ ®å thÞ x¸c suÊt lçi øng víi tû sè C/N song biªn víi c¸c gi¸ trÞ M kh¸c nhau, ®é réng b¨ng thu w b»ng tèc ®é ký hiÖu rs. B¶ng c¸c tham sè cña M QAM nªu lªn C/N cÇn thiÕt ®Ó ®¹t ®îc Pe = 104 , cïng víi sè liÖu tæng qu¸t cña M QAM phæ cña M QAM vµ M PSK ®Òu ®ång nhÊt nh nhau vµ rót ra tõ ph¬ng tr×nh víi cïng sè ®iÓm tÝn hiÖu. Tû sè c«ng suÊt trung b×nh cña PSK vµ QAM : C«ng suÊt trung b×nh M.PSK / C«ng suÊt trung b×nh M.QAM = 3M2/2 (M-1) π2

C¸c bit víi Pe 10

täa ®é h×nh sao

C«ng suÊt

C«ng

C/N yªu cÇu

-4

kÝ hiÖu MQAM

cña tÝn hiÖu di,ei

trung b×nh (A ®Ó cho 2

suÊt ®Ønh

Trung b×nh

§Ønh Trong pt 6.70) dB 2(4-QAM)

(1,1)

2A 2

11,8 4(16-QAM) (1,1), (1,3),(3,1),(3,3) 10A2

dB 2A2

18A2

11,8 18,8

21,3 5(32-QAM) (1,1),(3,1),(5,1),(1,3) (3,3),(5,3),(1,5),(3,5)

20A 2

34A2

21,8

24,1 6(64-QAM) (1,1),(3,1),(5,1),(7,1),(1,3),(3,3),(5,3),(7,3),(1,5),(3,5),(5,5),(7,5) (1,7),(3,7),(5,7),(7,7) 42A 2

98A2

25,0

28,7 7(128-QAM) (1,1),(3,1),(5,1),(7,1),(9,1),(11,1),(1,3),(3,3),(5,3),(7,3),(9,3),(11,3) (1,5),(3,5),(5,5),(7,5),(9,5),(11,5),(1,7),(3,7),(5,7),(7,7),( 9,7),(11,7) (1,9),(3,9),(5,9),(7,9),(1,11),(3,11),(5,11),(7,11) 82A 2 Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 80 -

170A2

27,9

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

31,1 8(256-QAM) (1,1),(3,1),(5,1),(7,1),(9,1),(11,1),(13,1),(15,1),(1,3),(3,3),(5, 3),(7,3) (9,3),(11,3),(13,3),(15,3),(1,5),(3,5),(5,5),(7,5),(9,5),(11,5),(1 3,5) (15,5),(1,7),(3,7),(5,7),(7,7),(9,7),(11,7),(13,7),(15,7),(1,9),(3 ,9),(5,9) (7,9),(9,9),(11,9),(13,9),(15,9),(1,11),(3,11),(5,11),(7,11),(9, 11) (11,11),(13,11),(15,11),(1,13),(3,13),(5,13),(7,13),(9,13),(11, 13) (13,13),(15,13),(1,15),(3,15),(5,15),(7,15),(9,15),(11,15),(13, 15),(15,15) 170A 2

450A2

31,1

35,3 Tû sè biÓu thÞ b»ng dB chØ râ sù kh¸c nhau gi÷a hai lo¹i ®iÒu chÕ víi c«ng suÊt cÇn ph¶i t¨ng cho PSK. B¶ng tû sè c«ng suÊt gi÷a M PSK vµ M QAM lµ gi¸ trÞ cña tû sè nµy víi M kh¸c nhau: M

C«ng suÊt trung b×nh M PSK/C«ng suÊt trung b×nh M QAM

dB 2

1

8

1.43

16

4.14

32

7.01

64

9.95

B¶ng trªn cho ta thÊy c¸c hÖ thèng PSK yªu cÇu mét c«ng suÊt lín h¬n ®Ó ph¸t ®i cïng mét lîng th«ng tin cã x¸c suÊt lçi cho tríc. C¶ hai QAM vµ PSK ®Òu cã b¨ng réng hiÖu dung nh nhau lµ log2 M, cã thÓ suy ra r»ng QAM lµ lo¹i ®iÒu chÕ tèt nhÊt nhng tèn kÐm vÒ ®é phøc t¹p cña m¹ch. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 81 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

2.6 OFFSET QAM (OK QAM hay OQAM) hoÆc Stagered QAM (SQAM). Ta ®· chøng minh r»ng khi sö dông tÝn hiÖu ho¸ Q PSK cho phÐp gi¶m nhÑ giíi h¹n tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m cña chuÈn pha ®Õn 3dB so víi QPSK truyÒn thèng. H¬n n÷a khi cã trît pha d vµ t¹p ©m Gaussian céng vµo OQAM còng ®îc c¶i thiÖn h¬n QAM víi cïng ®é réng b¨ng th«ng. Nhng sù c¶i thiÖn nµy tû lÖ víi sè lît vît qu¸ ®é réng b¨ng ®· cã. Cïng víi bÊt kú d¹ng xung Nyquist nµo (sinωt/ωt) ®Þnh thêi dao ®éng tèi u b»ng mét nöa kho¶ng ký hiÖu. Ngêi ta ®· chøng minh r»ng khi sö dông khung tÝn hiÖu cosint¨ng víi trÔ thêi gian dao ®éng nöa chu kú bit còng t¬ng ®¬ng nh t¨ng tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m lªn 3dB víi ®é réng b¨ng vît qu¸ 100%. H×nh bªn minh ho¹ s¬ ®å khèi cña hÖ thèng S QAM tµi liÖu tham kh¶o m« t¶ kh¸i niÖm tæng qu¸t cña c¸c hÖ thèng truyÒn sè liÖu song song, trong ®ã sù dông MQAM vµ SQAM. Bé läc thÊp ph¸t

Bé chuyÓn ®æi 2 L møc Vµo sè liÖu Xö lý sè liÖu TrÔ Tb/2

Bé ®iÒu chÕ c©n b»ng 00

Dao ®éng néi

Bé chuyÓn ®æi 2 L møc

Bé dÞch pha

∑

Bé ®æi

Läc vµ khuyÕ ch

900 Bé läc thÊp ph¸t

H×nh 2.20 (a) - HÖ thèng ®iÒu chÕ SQAM ë m¸y ph¸t

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 82 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Bé läc thÊp thu

Bé chuyÓn ®æi 2 L møc Sè liÖu ra

Xö lý sè liÖu

00 Kh«i phôc ®Þnh

Bé chuyÓn ®æi 2 L møc

Kh«i phôc sãng

~ ~ ~ ~ ~ ~

900 Bé läc thÊp thu

H×nh 2.20 (b) - HÖ thèng ®iÒu chÕ SQAM ë m¸y thu

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 83 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Ch¬ng III - Tæng qu¸t vÒ thiÕt bÞ vi ba sè DM2G 1000 3.1

Giíi thiÖu chung

3.1.1. §Æc ®iÓm thiÕt bÞ DM2G - 1000 lµ thiÕt bÞ vi ba sè cã dung lîng lµ 16 Mbit/s (gåm 8 luång 2Mbit/s), tæ hîp c¸c khèi chøc n¨ng cÇn thiÕt, bao gåm c¶ phÇn Radio vµ Modem trong mét khung gi¸ m¸y ®¬n. TÊt c¶ c¸c khèi chøc n¨ng ®îc chia ra trªn mét sè m¹ch ®iÖn nhá, gän nhÑ víi ®é tÝch hîp linh kiÖn cao. DM2G - 1000 dÔ ®ãng gãi, vËn chuyÓn, l¾p r¸p vµ dÔ dµng cho viÖc kiÓm tra l¹i tuyÕn. ThiÕt bÞ bao gåm nh÷ng chøc n¨ng chÝnh nh sau: -Nguån cung cÊp -Thu ph¸t v« tuyÕn -§iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ -Kªnh nghiÖp vô -Ph©n nh¸nh RF -Panel hiÓn thÞ c¸c chØ tiªu kü thuËt c¬ b¶n -KiÓm tra vµ gi¸m s¸t -§iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t tõ xa 3.1.2

KÕt cÊu thiÕt bÞ

TÊt c¶ c¸c m¹ch chøc n¨ng vµ khèi m¹ng ph©n nh¸nh (BR NTWK) gåm c¸c khèi: nguån, ph¸t, thu, ®iÒu khiÓn, gi¸m s¸t, kªnh nghiÖp vô... n»m gän trong mét thïng kim lo¹i. MÆt tríc thïng cã thÓ ®îc th¸o rêi ®Ó quan s¸t. Khèi m¹ng ph©n nh¸nh (BR NTWK) ®îc g¾n vµo kho¶ng kh«ng gian phÝa díi c¸c khèi m¹ch (®¸y thïng). *Danh môc c¸c khèi chøc n¨ng + Khèi ph¸t (TX) Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 84 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

+ Khèi xö lý ph¸t (TDP) + Khèi dao ®éng (OSC) + Khèi ®iÒu

chÕ (MOD)

+ Khèi khuyÕch ®¹i cao tÇn (HPA) + Khèi thu (RX) + Khèi nhËn vµ gi¶i ®iÒu chÕ IF (IF DEM) + Khèi chuyÓn ®æi tÝn hiÖu thu (R CONV) + Khèi b¨ng tÇn c¬ së (B-U/U-B) + Khèi gi¸m s¸t logic (SVLG1) + Khèi kªnh nghiÖp vô (DSC2) + Khèi nguån (PS) + Khèi hiÓn thÞ (DSPL) + Khèi chuyÓn m¹ch (TSW) + Khèi chuyÓn m¹ch thu (RSW) + Khèi m¹ch ph©n nh¸nh (BR NTWK) 3.1.3 CÊu h×nh hÖ thèng . DM2G - 1000 cã thÓ phôc vô linh ho¹t cho c¸c tuyÕn vi ba cè ®Þnh nãi chung vµ c¸c tr¹m vi ba di ®éng nãi riªng. Trong ph¹m vi cè ®Þnh, DM2G - 1000 cã thÓ t¹o thµng mét tr¹m ®Çu cuèi, mét tr¹m chuyÓn tiÕp hoÆc mét tr¹m trung gian cã xen rÏ. Chóng ta biÓu diÔn mét tuyÕn víi hai tr¹m ®Çu cuèi dïng thiÕt thiÕt bÞ DM2G -1000 theo cÊu h×nh 1+0 nh h×nh vÏ sau (chØ minh ho¹ mét chiÒu). TÝn

hiÖu Thu

TÝn hiÖu ra C ¬ S CCc ë

vµo

Ph¸t

SW

Anten ph¸t

C ¬ S ë

Anten thu

H×nh 3.1 - S¬ ®å øng dông DM2G - 1000 cho mét tuyÕn cÊu h×nh 1+0 Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 85 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

+ ThiÕt bÞ kh«ng cã dù phßng 1+0. + CÊu h×nh 1+1: ThiÕt bÞ dù phßng nãng (s¬ ®å t¬ng tù nh trªn nhng cã hai khèi ph¸t vµ hai khèi thu ®i kÌm c¸c chuyÓn m¹ch ph¸t vµ c¸c chuyÓn m¹ch thu). + CÊu h×nh n+1: Cã rÊt nhiÒu m¸y ho¹t ®éng nhng chØ cã mét m¸y dù phßng cho c¶ n m¸y. 3.1.4

C¸c chØ tiªu kü thuËt

a- §Æc tÝnh v« tuyÕn. ThiÕt bÞ DM2G - 1000 ho¹t ®éng trªn mét d¶i tÇn tõ 2000 ®Ðn 2100 vµ 2200 ®Õn 2300 (MHz) Trong b¨ng tÇn ®· cho, tÇn sè ®îc chia thµnh 5,6 cÆp c¸c cÆp nµy thêng ®i víi nhau. DM2G - 1000 víi tÇn sè trung b×nh 2GHz ®îc chia thµnh 5 cÆp sau ®©y: 1)

2038

1’)

2213,5

2)

2052

2’)

3)

2066

3’)

4)

2080

4’)

5)

2094

5’)

2227,5 2241,5 2255,5 2269,5 §¬n vÞ: MHz. Nh vËy bíc nh¶y liªn tiÕp gi· hai tÇn sè lµ 14 MHz, kho¶ng c¸ch gi÷a tÇn sè thu vµ tÇn sè ph¸t lµ 175 MHz. C¸c tÇn sè 1, 2, 3, 4, 5, gäi lµ tÇn sè thÊp. C¸c tÇn sè 1’, 2’, 3’, 4’, 5’, gäi lµ tÇn sè cao. b- §Æc tÝnh c¬ khÝ vµ ®iÒu kiÖn ho¹t ®éng. -KÝch thíc vËt lý:

-Khèi lîng: 30 kg Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 86 -

+ Réng

: 448mm

+ Cao

: 325mm

+ S©u

: 450mm

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

-§iÒu kiÖn vÒ nguån: §iÖn ¸p mét chiÒu cung cÊp (DC) lµ -24V hoÆc -48V (-19V ®Õn -60V). -§iÒu kiÖn vÒ m«i trêng: + NhiÖt ®é xung quanh: 0 ®Õn 450C + §é Èm t¬ng ®èi: Tíi 95% + §é cao ®Æt m¸y: §îc 4000 m so víi mùc níc biÓn (thêng lîi dông ®Þa h×nh ®åi, nói, vïng cao). 3.2

Chøc n¨ng c¸c khèi IN

Khèi ph¸t1 Khèi

B¨ng tÇn C¬ së (B-U/) (U/B)

ph¸t

2

M¹ng ph©n nh¸nh (BR NTWK)

Khèi thu 1 Khèi thu 2

OUT

DSC*1

TÝn hiÖu nghiÖp vô

DSC*2 HiÓn thÞ (DSPL1)

Logic gÝam s¸t (SVLGC1)

Kªnh nghiÖp vô sè (DSC 2)

DSC*1 DSC*2

H×nh 3.2 - S¬ ®å khèi tæng qu¸t m¸y DM2G - 1000 Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 87 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Tæng quan s¬ ®å gåm cã: + Khèi ph¸t: 2 khèi trong c¬ cÊu dù phßng nãng TX No1 vµ TX No2 + Khèi thu: Còng gåm hai khèi RX No1 vµ RX No2 + Khèi b¨ng tÇn c¬ së: B-U/U-B + Khèi kªnh nghiÖp vô sè: DSC2 + Khèi logic gi¸m s¸t: SVLG1 + Khèi hiÓn thÞ: DSPL1 (Display 1) 3.2.1

Khèi ph¸t (TX).

V× TX No1 gièng hÖt TX No2 nªn ta tr×nh bÇy víi 1 trong 2 thiÕt bÞ:

Dao

Tõ b¨ng tÇn (B-U/U-B)

Xö lý ph¸t (TDP)

®éng (OSC) §iÒu chÕ (MOD)

Ra m¹ch ph©n nh¸nh

KhuyÕc h ®¹i (HPA)

Tõ DSC tíi

H×nh 3.3 - S¬ ®å khèi ph¸t Khèi ph¸t gåm 4 khèi chøc n¨ng sau: + Khèi xö lý d÷ liÖu ph¸t

(TDP)

+ Khèi dao ®éng

(OSC)

+ Khèi ®iÒu chÕ

(MOD)

+ Khèi khuyÕch ®¹i c«ng suÊt siªu cao tÇn (HPA) a- Khèi xö lý d÷ liÖu ph¸t (TDP). TÝn hiÖu tõ b¨ng tÇn c¬ së muèn ph¸t ®i ph¶i ®îc xö lý t¹i TDP: • NhiÖm vô cña khèi TDP Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 88 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

- ChuyÓn ®æi tõ nèi tiÕp ra song song - ChuyÓn ®æi tèc ®é d÷ liÖu: (2 luång) 8,448 Mbit/s x 2 → 9,01764 Mbit/s x 2 - GhÐp kªnh d÷ liÖu cña: + Bit d÷ liÖu chÝnh (tíi tõ B-U/U-B) + Bit d÷ liÖu nghiÖp vô sè (tõ DSC2) + Bit ®ång bé khung + Bit kiÓm tra ch½n lÎ + Bit ®iÒu khiÓn chÌn + Bit nhËn d¹nh ®êng - Trén (Scrambling) - M· ho¸ vi sai - Göi tÝn hiÖu c¶nh b¸o. • C¸c th«ng sè kü thuËt: - D÷ liÖu chÝnh vµo: 8,448 Mbit/s x 2 tõ B-U/U-B t¬ng thÝch víi møc NRZ TTL (m· kh«ng trë vÒ 0 víi møc nguån +5V) - TÝn hiÖu ®ång hå vµo: 8,448 Mbit/s x 2 (tõ B-U/U-B). - TÝn hiÖu nghiÖp vô vµo: 140,9kb/s x 2 tõ DSC2. - D÷ liÖu ®ång hå DSC vµo: 140,9kb/s tõ DSC2. - D÷ liÖu chÝnh ra: 9,01764 Mbit/s x 2 tíi bé ®iÒu chÕ • C¶nh b¸o: - C¶nh b¸o vµo: B IN LOOS 1,2: C¶nh b¸o ®îc b¸o tê B-U/U-B khi tÝn hiÖu lìng cùc bÞ mÊt. Møc c¶nh b¸o lµ TTL (møc ‘H‘ 5V) - C¶nh b¸o ra: + SIG IN: XuÊt hiÖn c¶nh b¸o khi tÝn hiÖu chÝnh hoÆc tÝn hiÖu DSC vµo bÞ mÊt. Møc tÝn hiÖu lµ TTL. + TPWR (c¶nh b¸o c«ng suÊt ph¸t): XuÊt hiÖn c¶nh b¸o khi møc c«ng suÊt ph¸t nhá h¬n c«ng suÊt danh ®Þnh 3dB. Møc c¶nh b¸o lµ TTL (møc ‘H‘). b- Khèi dao ®éng. OSC: T¹o tÝn hiÖu RF, ®îc sö dông cho hÖ ®iÒu chÕ trùc tiÕp tÝn hiÖu RF.

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 89 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Nã t¹o dao ®éng néi, ttÇn sè dao ®éng néi TX chÝnh lµ tÇn sè ph¸t (v× ë ®©y kh«ng ®iÒu chÕ tÇn sè mµ ®iÒu chÕ 4 - QAM). TÇn sè dao ®éng néi ®îc t¹o bëi khèi dao ®éng ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p (VCO) díi sù cìng bøc cña m¹ch vßng kho¸ pha PLL (PhaseLock-Loop). • C¸c th«ng sè kü thuËt: -

D¶i tÇn: 2000 MHz ®Õn 2150 MHz vµ 2150 MHz ®Õn 2300

MHz. - §é æn ®Þnh tÇn sè: ± 10 ppm. - Møc ra RF: - 5dbm ± 1dbm. - Møc ra hiÓn thÞ (MON): - 15 dbm. • Ho¹t ®éng cña m¹ch: - TÇn sè dao ®éng néi cña VCO ®îc ®iÒu khiÓn b»ng vßng lÆp kho¸ pha. - TÇn sè PPL quy chiÕu lµ 8MHz, tÇn sè so s¸nh lµ 250 MHz vµ bíc gi¸n ®o¹n lµ 500 KHz. - §Çu ra VCO ®îc khuyÕch ®¹i vµ läc ®Ó trõ lo¹i hµi bËc cao, sau ®ã ®a ®Õn cæng RF OUT. c- Khèi ®iÒu chÕ (Modulation). Khèi nµy ®iÒu chÕ hai luång tÝn hiÖu 9,01764 Mbit/s ®Õn bé TDP. TÝn hiÖu ngo¹i sai (dao ®énh néi) ®îc lÊy tõ bé dao ®éng OSC, nã ®iÒu chÕ sãng mang trùc tiÕp. Ph¬ng thøc ®iÒu chÕ ë ®©y lµ ®iÒu biªn cÇu ph¬ng (4-QAM, 4 møc lµ 00,01 10,11). • C¸c th«ng sè kü thuËt: -

D¶i tÇn: 2000 MHz ®Õn 2150 MHz vµ 2150 MHz ®Õn 2300

MHz. - Møc tÝn hiÖu vµo: -5dbm ± 1dbm. - TÝn hiÖu ra ®iÒu chÕ: -5dbm ± 3dbm - Lçi pha: Nhá h¬n 50. - TÝn hiÖu ®· ®îc ®iÒu chÕ: 800 mVpp • Ho¹t ®éng cña m¹ch: Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 90 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

- TÝn hiÖu ra RF (-5dbm) sau bé TDP ®îc khuyÕch ®¹i vµ chia lµm hai phÇn b»ng nhau b»ng m¹ch ph©n chia sai ®éng ®a vµo thùc hiÖn ®iÒu chÕ. TÝn hiÖu nµy cã tÇn sè ®óng b»ng tÇn sè sãng mang cña m¸y ph¸t ra. - Hai luång d÷ liÖu (S1 vµ S2) 9,01764 Mbit/s lÊy ra sau bé xö lý d÷ liÖu ph¸t (TDP) ®îc göi tíi bé ®iÒu chÕ MOD (víi ph¬ng thøc 4QAM) ®Ó ®iÒu chÕ sãng mang ph¸t. TÝn hiÖu ra tõ bé nµy lµ tÝn hiÖu siªu cao tÇn ®· ®îc ®iÒu chÕ. -

Sau ®ã tÝn hiÖu trªn ®îc ®a vµo bé khuyÕch ®¹i HPA ®Ó

xö lý,. d- Khèi khuyÕch ®¹i c«ng suÊt siªu cao tÇn (HPA). TÝn hiÖu ®Çu vµo cña HPA lµ tÝn hiÖu ra sau khèi MOD, cã møc lµ (-5dbm), bé HPA khuyÕch ®¹i nã lªn ®Õn (+33dbm) ®Ó ph¸t ®i. • C¸c th«ng sè kü thuËt: - D¶i tÇn sè: 2000 MHz ®Õn 2150 MHz vµ 2150 MHz ®Õn 2300 MHz - Møc tÝn hiÖu vµo: -5dbm (tÝn hiÖu ®· ®îc ®iÒu chÕ). - Møc c«ng suÊt ra: + 33dbm • Ho¹t ®éng cña m¹ch: HPA bao gåm mét bé khuyÕch ®¹i RF, VATT (bé suy hao biÕn ®æi), bé ph©n chia vµ bé khuyÕch ®¹i siªu cao tÇn. TÝn hiÖu trªn ®Çu ra cña bé HPA ®îc ®a tíi bé BR NTWK (m¹ng ph©n nh¸nh - Branching network) Nh vËy khèi ph¸t TX gåm 4 chøc n¨ng chÝnh vµ nhiÒu chøc n¨ng con nh ®· kÓ trªn cïng víi nguyªn lý ho¹t ®éng còng nh c¸c th«ng sè kü thuËt cña chóng. Víi sù quan s¸t thùc tÕ chóng ta thÊy r»ng khèi nµy rÊt gän nhÑ dÔ th¸o rêi v× nã lµ thiÕt bÞ sè ®îc cÊu t¹o b»ng c«ng nghÖ vi ®iÖn tö (víi c¸c m¶ng m¹ch IC cã ®é tÝch hîp cao - LSI). MÆt kh¸c c«ng suÊt ph¸t cña m¸y lµ nhá (33dBm), v× c¸c anten thu ph¸t ®Æt cao, suy hao do m«i trêng truyÒn dÉn kh«ng trung nhá. C¸c møc ®iÖn mét chiÒu DC cung cÊp lµ thÊp (-5V ®Õn +10V), sÏ rÊt tiÕt kiÖm, an toµn, c«ng suÊt tiªu thô toµn hÖ thèng lµ 110W (nhá). Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 91 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

3.2.2. Khèi thu(RX). Gåm RX No1 gièng hÖt RX No2. Ta chØ cÇn xÐt 1 m¸y thu RX No1:

§Õn khèi b¨ng tÇn c¬ së (U-B)

NhËn IF vµ gi¶i ®iÒu chÕ (IF DEM)

IF

ChuyÓn ®æi TÝn hiÖu thu (R CONV)

Tõ m¹ng ph©n nh¸nh

§Õn DSC2

H×nh 3.4 - S¬ ®å tæng qu¸t khèi thu1 (RX No1) §Õn (U-B)

Xö lý thu

Gi¶i ®iÒu chÕ

IF

KhuyÕch ®¹i IF

Trén tÇn

KhuyÕch ®¹i thu

Dao ®éng ®ång bé

Dao ®éng néi

Tõ BR NTWK

§Õn kªnh nghiÖp vô (DSC2)

H×nh 3.5 - S¬ ®å khèi chi tiÕt cña RX No1

a- Chøc n¨ng c¬ b¶n cña khèi. + ChuyÓn ®æi tÝn hiÖu thu 2GHz vµ dao ®éng ®ång bé thµnh mét tÝn hiÖu trung tÇn IF 70 MHz. + T¹o d¹ng phæ cña tÝn hiÖu IF. + §iÒu chØnh møc tÝn hiÖu ra IF b»ng bé ®iÒu lîng AGC. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 92 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

+ Gi¶i ®iÒu chÕ tÝn hiÖu 4-QAM: Lo¹i bá sãng mang trung tÇn, thu l¹i luång tÝn hiÖu. + Ph©n chia luång tÝn hiÖu, t¸ch ra d÷ liÖu chÝnh, d÷ liÖu DSC, xung ®ång hå, bit kiÓm tra ch½n lÎ, bit th«ng tin vÒ chÌn. b- C¸c th«ng sè kü thuËt. + TÇn sè thu: 2000 ®Õn 2150 MHz vµ 2150 MHz ®Õn 2300 MHz + Møc tÝn hiÖu thu: -42 dbm ÷ -90dbm/50Ω + T¹p ©m: 4dB lµ ®iÓn h×nh + §é æn ®Þnh tÇn sè néi: 10 ppm c- C¸c c¶nh b¸o. + PLL (tªn c¶nh b¸o): B¸o hiÖu r»ng m¹ch PLL cña dao ®éng néi bÞ mÊt æn ®Þnh. + LEVEL (møc): Khi møc ra cña trung tÇn nhá h¬n (-15dBm) t¹i R CONV + BER (tû lÖ lçi): Khi BER ®îc ph¸t hiÖn bëi viÖc kiÓm tra ch½n lÎ qu¸ mét trong nh÷ng gi¸ trÞ ®Æt tríc. Mét trong nh÷ng BER díi ®©y cã thÓ ®Æt tríc: 10-4, 105,106,107... + FRAME (khung): XuÊt hiÖn khi ®ång bé khung cho luång d÷ liÖu chÝnh bÞ mÊt. d- C¸c khèi chøc n¨ng con. RX No1 gåm 7 khèi (xem s¬ ®å): LNA, MIX,VCO SYN, IFA, DEM, VCO, RDP. * Khèi LNA (khèi khuyÕch ®¹i cao tÇn vµ h¹n chÕ t¹p ©m thÊp): KhuyÕch ®¹i tÝn hiÖu thu RF (2GHz) v× tÝn hiÖu nµy bÞ suy hao trªn ®êng truyÒn nªn cßn rÊt nhá (mÆc dï truyÒn dÉn sè suy hao nhá h¬n nhiÒu so víi truyÒn dÉn analog). * Khèi VCO SYN (khèi tæ hîp dao ®éng): Bé t¹o dao ®éng phôc vô cho viÖc trén tÇn ë khèi MIX. Bé dao ®éng nµy ®îc sö dông cïng víi m¹ch vßng kho¸ pha (PLL). e- Khèi MIX (bé trén tÇn). Thùc hiÖn trén tÇn ®Ó ®æi tÇn, chuyÓn ®æi tõ tÇn sè cao (siªu cao tÇn 2GHz) xuèng tÇn sè thÊp (trung tÇn IF 70 MHz). Gäi ft lµ tÇn sè thu (≈ 2GHz) Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 93 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

F® ® lµ tÇn sè dao ®éng néi Th× tÇn sè trung tÇn fIF sau bé trén ®îc tÝnh: FIF = fthu - fd ® BiÕt fIF = 70 MHz ta cã thÓ tÝnh to¸n ®Ó cã ®îc fd ® §é æn ®Þnh tÇn sè dao ®éng néi yªu cÇu lµ ≤ 10-5. f- Bé IFA (IF amplifier - khuyÕch ®¹i trung tÇn). TÝn hiÖu trung tÇn võa ®îc t¹o ra sau bé ®æi tÇn sÏ ®îc khuyÕch ®¹i t¹i ®©y ®Ó cã biªn ®é ®ñ lín ®Ó ®a vµo bé xö lý t¹i bé IF DEM. §ång thêi t¹i ®©y (IFA), tÝn hiÖu trung tÇn còng ®îc läc ®Ó h¹n chÕ t¹p ©m cña nã. Ngoµi ra bé IFA cßn lµm nhiÖm vô: + §iÒu chØnh hÖ sè khuyÕch ®¹i (AGC) + Läc d¹ng phæ tÝn hiÖu trung tÇn + C¶nh b¸o ra khi tÝn hiÖu IF cã sù cè. * Bé VCO (Bé dao ®éng ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p) T¹o dao ®éng néi phôc vô cho viÖc gi¶i ®iÒu chÕ 4-QAM lo¹i bá sãng mang trung tÇn IF, thu l¹i luång tÝn hiÖu ban ®Çu ®îc ph¸t. * Bé DEM (gi¶i ®iÒu chÕ) Bé nµy cã chøc n¨ng: KÕt hîp víi bé t¹o dao ®éng néi (VCO) thùc hiÖn gi¶i ®iÒu chÕ, ë phÝa ph¸t tiÕn hµnh ®iÒu chÕ theo ph¬ng thøc 4-QAM, cho nªn phÝa thu ë ®©y sÏ lµ gi¶i ®iÒu chÕ 4-QAM. * Bé RDP (bé xö lý tÝn hiÖu thu) Cã c¸c nhiÖm vô sau: + Kh«i phôc tÝn hiÖu göi ®i tõ tÝn hiÖu bÞ trén + T¸ch xung ®ång hå (kh«i phôc bit timing) + T¸ch bit ®ång bé khung + T¸ch bit kiÓm tra ch½n lÎ + T¸ch bit DSC råi ®a ®Õn bé kªnh nghiÖp vô + T¸ch bit ®iÒu khiÓn chÌn + T¸ch bit nhËn d¹ng ®êng + Gi¶i trén + Gi¶i m· vi sai Khèi thu cã hai bé thu sè1 vµ sè 2 lu«n cïng lµm viÖc ®ång thêi (kh¸c víi phÝa ph¸t), tÝn hiÖu ®a vµo xö lý trong tæng ®µi sÏ lµ tÝn hiÖu thu tèt nhÈt trong 2 m¸y 1,2. VËy mÆc dï m«i trêng truyÒn dÉn vi Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 94 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

ba cã nhiÒu t¹p ©m, xuyªn ©m ¶nh hëng nhng chÊt lîng tÝn hiÖu vÉn ®¶m b¶o trªn mäi lÜnh vùc. 3.2.3 Khèi b¨ng tÇn c¬ së (B-U/U-B). Khèi nµy gåm hai phÇn chÝnh: - Khèi B-U (lìng cùc sang ®¬n cùc) ë phÝa ph¸t - Khèi U-B (®¬n cùc sang lìng cùc) ë phÝa thu a- Khèi B-U (phÇn ph¸t). NhËn c¸c luång d÷ liÖu tõ tæng ®µi sè, gi¶i m· HDB-3 vµ cung cÊp hai luång ®¬n cùc vµo 2 khèi TX (khèi ph¸t). 2,048 MHz

Ra1m¸y 1 (8,448M) Ra1clock 1 Ra2m¸y 1 Ra2 clock2 Ra 2 m¸y 2

B-U B-U B-U B-U B-U B-U B-U B-U

Gi¶i m· GhÐp HDB-3 kªnh (decode)(MU X) 1/2 GhÐp

XO

XO

H×nh 3.6 - S¬ ®å ®Çy ®ñ khèi chuyÓn lìng cùc sang ®¬n cùc * Chøc n¨ng: + ChuyÓn ®æi lìng cùc sang ®¬n cùc (B-U CONV) + Gi¶i m· HDB-3 (HDB-3 decode) + GhÐp 8 kªnh 2Mbit/s thµnh 1 kªnh 16 Mbit/s (MUX) + C©n b»ng suy hao c¸p + Kh«i phôc xung ®ång hå (clock) + Ph¸t hiÖn tÝn hiÖu c¶nh b¸o (AIS). * C¸c th«ng sè kü thuËt: Vµo Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 95 -

Ra

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

8 luång 2,048 Mbit/s

2 luång 8,448 Mbit/s (NRZ)

* C¶nh b¸o: B IN LOOS (mÊt tÝn hiÖu vµo): C¶nh b¸o khi mét hay nhiÒu tÝn hiÖu lìng cùc tíi khèi nµy bÞ mÊt (møc ‘H ‘- 5V cña TTL) ®îc ®a tíi phÇn gi¸m s¸t (SV). + AIS REC (ghi nhËn c¶nh b¸o): Khi mét hay nhiÒu tÝn hiÖu ®Çu vµo lìng cùc tíi khèi nµy lµ AIS, møc ‘H ‘ cña TTL ®îc ®a tíi phÇn gi¸m s¸t (5V). * Nguyªn lý ho¹t ®éng: 8 luång d÷ liÖu HDB-3 2,048 Mbit/s ®îc ®a vµo bé c©n b»ng c¸p theo khuyÕn nghÞ G.703 cña CCITT. §Çu ra c©n b»ng ®îc chuyÓn ®æi U-B vµ gi¶i m· HDB-3 thµnh ®¬n cùc NRZ (kh«ng trë vÒ kh«ng). C¸c tÝn hiÖu ®¬n cùc ®îc ghÐp bëi 12 MUX tõ 8 luång 2,048 Mbt/s thµnh 2 luång 8,448 Mbit/s. Khi ghÐp tÝn hiÖu ®¬n cùc ®îc ph©n lµm 2 cho TX No1 vµ TX No2 khi tÝn hiÖu vµo HDB-3 bÞ mÊt, c¶nh b¸o ®îc göi tíi khèi SVLGC1. Khi tÝn hiÖu vµo lµ AIS, AIS REC ®îc göi tíi khèi SVLGC1. b- Khèi U-B (phÇn thu). * Nguyªn lý ho¹t ®éng: C¸c tÝn hiÖu ®¬n cùc ®a ra 2 luång 9,01764 Mbit/s tõ RSW lÊy tõ thu 1 vµ thu 2, ®iÒu khiÓn bëi 8 xung ®ång hå. U-SW trongRSW tù ®éng ®iÒu khiÓn chuyÓn m¹ch gi÷a luång d÷ liÖu No1 vµ No2 b»ng c¸c lÖnh chuyÓn m¹ch tõ khèi logic gi¸m s¸t hä¨c b»ng vËn hµnh nh©n c«ng qua viÖc g¹t chuyÓn m¹ch SW ë mÆt tríc card. D÷ liÖu ®îc chän sÏ ®îc chuyÓn tõ song song ra nèi tiÕp. D÷ liÖu ®îc ph©n chia bëi 2 khèi DEMUX (t¸ch kªnh) tõ luång sè liÖu sè 2 thµnh 4 luång d÷ liÖu thø nhÊt. Luång d÷ liÖu 2,048 Mbit/s ®îc m· ho¸ HDB-3, chuyÓn ®æi U-B vµ ®îc ®a ra. Khi mÊt tÝn hiÖu lèi ra HDB-3 c¶nh b¸o B OUT FL (lçi ®Çu ra nhÞ ph©n) ®îc göi tíi khèi logic gi¸m s¸t (SV LGC1). Khi tÝn hiÖu lèi ra lµ AIS, th× AIS SND (göi tÝn hiÖu c¶nh b¸o) ®îc ®a tíi khèi SV LGC1. AIS còng ®îc göi tíi khi c¶ m¸y thu 1 vµ 2 cã c¶nh b¸o ®Çu ra (RX ALM). Khèi B-U/U-B ®îc gäi lµ khèi b¨ng tÇn c¬ së v× tÝn hiÖu ë ®©y lµ tÝn hiÖu thuéc kªnh c¬ b¶n 2Mbit/s (lÊy tõ tæng ®µi sè), cha ®îc Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 96 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

®iÒu chÕ vµ xö lý ph¸t, còng nh nã ®· ®îc tr¶ l¹i nguyªn b¶n tõ sau khèi thu. Chøc n¨ng chÝnh cña khèi nµy lµ chuyÓn ®¬n cùc thµnh lìng cùc (vµ ngîc l¹i), ghÐp kªnh (vµ t¸ch kªnh) v× tÝn hiÖu ®Çu vµo (hoÆc

VCXO VCXO VCXO VCXO

RSW

VCXO

U-B U-B U-B U-B U-B U-B U-B U-B

M· ho¸ HDB-3

T¸ch kªnh

1/2

(DEMUX)

M· ho¸ HDB-3

1/2

T¸ch kªnh

VCXO

ChuyÓ n ®æi tèc ®é RSW

(DEMUX)

VCXO VCXO VCXO VCXO

H×nh 3.7 - S¬ ®å khèi U-B

ra) lµ díi d¹ng m· ®êng, tÝn hiÖu ®Ó ghÐp, chÌn xö lý víi tÝn hiÖu nghiÖp vô l¹i lµ díi d¹ng m· ,nhÞ ph©n ®¬n cùc (nªn ph¶i biÕn ®æi). T¹i ®Çu vµo ta kh«ng thÓ dïng m· nhÞ ph©n ®¬n cùc ®îc mµ ph¶i dïng m· ®êng lìng cùc v× m· nhÞ ph©n ®¬n cùc bÞ tiªu hao rÊt nhiÒu trªn ®êng truyÒn dÉn. Cã rÊt nhiÒu d¹ng m· ®êng nh AMI, CMI, B3ZS, HDB-3... Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 97 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

M· ®êng trong vi ba thêng dïng Ami hoÆc HDB-3 (trong c¸p quang th× thêng dïng B8ZS), trong ®ã HDB-3 ®îc dïng nhiÒu h¬n v× nã triÖt tiªu gÇn nh hoµn toµn thµnh phÇn mét chiÒu do ®ã ®¶m b¶o ®îc chÊt lîng còng nh sù ®¬n gi¶n cña ®êng truyÒn. Khèi b¨ng tÇn c¬ së còng rÊt gän nhÑ, dÔ th¸o rêi víi sù øng dông c«ng nghÖ vi ®iÖn tö. 3.2.4

Khèi kªnh nghiÖp vô sè (DSC2).

a- C¸c th«ng sè kü thuËt. * Kªnh tÝn hiÖu tÇn sè ©m thanh (VF): + D¶i tÇn sè vµo/ra: 0,3 - 3,4 KHz + Møc tÝn hiÖu vµo ra danh ®Þnh: Vµo : (-14 ®Õn -4 dbm) Ra

: (-4 ®Õn +7 dbm)

+ Tæng trë vµo/ra: 600 Ω c©n b»ng * Kªnh nghiÖp vô: + D¶i tÇn sè vµo: 0,3 ®Õn 3,4 KHz + Møc tÝn hiÖu vµo, ra danh ®Þnh: Vµo : -4 dbm Ra

: -4 dbm

+ Tæng trë vµo/ra: 600 Ω c©n b»ng b- Ho¹t ®éng cña khèi m¹ch. * Khèi ghÐp kªnh, ph©n kªnh: C¸c chøc n¨ng ghÐp kªnh chÝnh lµ: + GhÐp 4 ®êng d÷ liÖu 64 Kbit/s (2 ®êng thªm) + ChuyÓn ®æi 1 luång d÷ liÖu nèi tiÕp thµnh 2 luång sè liÖu 140,9Kbit/s. + GhÐp bit ®ång bé khung C¸c chøc n¨ng ph©n kªnh chÝnh lµ: + KÕt hîp 2 luång d÷ liÖu 140,9 Kbit/s thµnh mét luång d÷ liÖu. +Ph©n kªnh luång d÷ liÖu ®Ó ®îc 4 luång d÷ liÖu 64 Kbit/s + §ång bé khung. Mét trong hai tÝn hiÖu ®Çu ra (tÝn hiÖu ra ph©n kªnh sè 1 hoÆc tÝn hiÖu ra ph©n kªnh sè 2) ®îc chän bëi m¹ch ®iÒu khiÓn tÝn hiÖu ®Çu ra DEMUX. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 98 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

No1 vµ No2 ®îc cho cïng møc u tiªn. Khi lçi cña No1 vµ No2 do mÊt ®ång bé khung hay lçi xung nhÞp ph©n kªnh 192 KHz, m¹ch ®iÒu khiÓn tÝn hiÖu ra DEMUX chän phÇn DEMUX tèt nhÊt. * Khèi giao diÖn sè hay m· ho¸ PCM: Mét trong c¸c m¹ch in phô giao diÖn sè vµ m· ho¸ PCM lùa chän ®îc ®Æt trªn m¹ch in chÝnh DSC2. + Khèi giao diÖn dïng ®Ó truyÒn c¸c ®êng sè liÖu 64 Kbit/s. + Khèi m· ho¸ PCM dïng ®Ó ph¸t tÝn hiÖu t¬ng tù. Bé m· ho¸ PCM chuyÓn mét tÝn hiÖu tÇn sè ©m thanh sang ®êng sè liÖu 64 Kbit/s vµ bé gi¶i m· PCM chuyÓn ®êng sè liÖu 64 Kbit/s sang tÝn hiÖu tÇn sè ©m thanh. * Khèi m¹ng ph©n nh¸nh: M¹ng ph©n nh¸nh nµy cã 5 cæng vµo ra cho c¸c tÝn hiÖu ©m tÇn, 1 tÝn hiÖu vµo ®îc chia lµm 4 híng. * Khèi m· ho¸, gi¶i m· PCM (PCM CODEC): Khèi m· ho¸ PCM chuyÓn tÝn hiÖu t¬ng tù sang tÝn hiÖu sè (analog sang digital). c. Khèi nèi tiÕp tÝn hiÖu sè (DIG CON). Khèi nµy cã 4 cæng vµo/ra ®Ó truyÒn tÝn hiÖu gi¸m s¸t vµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tõ xa. Mét trong 4 sè liÖu vµo ®îc göi tíi 3 cæng ®Çu ra kh¸c theo thø tù. d. Khèi ®iÖn tho¹i nghiÖp vô. Khèi nµy ®îc cung cÊp mét ®iÖn tho¹i nghiÖp vô ho¹t ®éng víi chøc n¨ng lùa chän cuéc gäi. C¸c chøc n¨ng chÝnh lµ: + Lùa chän cuéc gäi + Gäi tíi mäi tr¹m + Cã thÓ g¸n 2 sè ®éc lËp víi tr¹m + Gäi tho¹i Ngoµi luång d÷ liÖu chÝnh (tho¹i, sè liÖu) víi môc ®Ých ®o thö, kiÓm tra b¶o dìng, ngêi ta ®a khèi DSC2 vµo. Nã sÏ gióp cho ngêi vËn hµnh gi¸m s¸t ®îc toµn bé thiÕt bÞ, ®êng truyÒn. 3.2.5

Khèi hiÓn thÞ (DSPL).

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 99 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Khèi nµy cã c¸c chøc n¨ng sau: - §iÖn tho¹i nghiÖp vô

TEL

- HiÓn thÞ chung

COMMON

- HiÓn thÞ gi¸m s¸t

SUPERVISORY

- HiÓn thÞ c¶nh b¸o vµ ®æi tr¹ng th¸i

ALM / STATUS

- Bé ®o chØ tiªu trªn mÆy m¸y

MONITOR

- §iÒu khiÓn chuyÓn m¹ch

TSW, RSW.

3.2.6 Gi¸m s¸t vµ ®iÒu khiÓn. Tr¹m ®Çu cuèi

Tr¹m lÆp

Tr¹m lÆp

Tr¹m lÆp

Tr¹m ®Çu cuèi

H×nh 3.8 - S¬ ®å kÕt nèi tuyÕn vi ba ThiÕt bÞ v« tuyÕn

ThiÕt

bÞ v« tuyÕn DSC (ng.vô)

G hÐp t¸ch

G i¸m s¸t

DSC (ng.vô)

§Çu nèi

§Çu nèi

G i¸m s¸t

H×nh 3. 8 - Tr¹m lÆp l¹i

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 100 -

G hÐp t¸ch

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

§Ó ®iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t tõ xa c¸c tr¹m ®Çu cuèi vµ tr¹m lÆp ®îc kÕt nèi nh h×nh vÏ trªn. + Gi¸m s¸t: Mäi liªn l¹c gi÷a c¸c thiÕt bÞ v« tuyÕn ®îc tiÕn hµnh b»ng ph¬ng ph¸p quay vßng, thiÕt bÞ v« tuyÕn chñ göi tÝn hiÖu gäi tíi thiÕt bÞ v« tuyÕn kh¸c. C¸c thiÕt bÞ ®îc gäi trë vÒ, tin tøc gi¸m s¸t bao gåm c¶nh b¸o, tr¹ng th¸i thiÕt bÞ vµ d÷ liÖu biÓu thÞ lçi. §iÒu nµy dîc thùc hiÖn tuÇn tù tõng thiÕt bÞ v« tuyÕn t¹i mçi thêi ®iÓm cho tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ v« tuyÕn trong hÖ thèng. D÷ liÖu thiÕt bÞ v« tuyÕn cho tíi t¸m tr¹m v« tuyÕn ®îc lu gi÷ trong bé nhí cña khèi gi¸m s¸t vµ lùa chän d÷ liÖu thiÕt bÞ b»ng nót EQPNo trªn mÆt hiÓn thÞ. + §iÒu khiÓn tõ xa: ThiÕt bÞ v« tuyÕn ®îc quyÒn hái ®¸p vµ cã thÓ thùc hiÖn viÖc ®iÒu khiÓn tõ xa ®Ó chuyÓn m¹ch dù phßng vµ c¸c ®iÒu khiÓn tõ ngoµi kh¸c. ThiÕt bÞ v« tuyÕn nµy göi c¸c lÖch ®iÒu khiÓn tõ xa tíi c¸c thiÕt bÞ v« tuyÕn ®îc chän. + QuyÒn hái ®¸p: Mét thiÕt bÞ v« tuyÕn cã quyÒn hái ®¸p b»ng viÖc Ên nót MASTER (m¸y chñ) trªn mÆt m¸y phÇn hiÓn thÞ. Khi tr¹m ®îc quyÒn hái, ®Ìn LED t¹i nót MASTER s¸ng xanh. Khi nguån nu«i ®îc bËt thiÕt bÞ v« tuyÕn nµo ho¹t ®éng tríc sÏ cã quyÒn hái ®¸p, sau ®ã mäi thiÕt bÞ cã cïng møc u tiªn chän quyÒn hái ®¸p. a- Thñ tôc gi¸m s¸t. DM2G-1000 cã thÓ hiÓn thÞ tíi DM2G-1000 kh¸c chän lùa thiÕt bÞ v« tuyÕn: + Chän lùa thiÕt bÞ v« tuyÕn b»ng viÖc Ên nót EQP (Equitment: ThiÕt bÞ) trªn bé gi¸m s¸t cña mÆt hiÓn thÞ. + Trªn mÆt hiÓn thÞ hiÖn ra c¸c c¶nh b¸o thiÕt bÞ, c¸c tr¹ng th¸i vµ d÷ liÖu lçi ®îc lùa chän ®a ra. b- Thñ tôc ®iÒu khiÓn tõ xa. PhÇn nµy gi¶i thÝch c¸c thñ tôc vËn hµnh ®iÒu khiÓn tõ xa cña thiÕt bÞ vi ba DM2G-1000. ChØ cã thiÕt bÞ cã quyÒn hái ®¸p vµ ®iÒu khiÓn tíi 7 thiÕt bÞ v« tuyÕn kh¸c. Chän môc ®iÒu khiÓn:Ên nót sè 1 trªn T SW chuyÓn m¹ch ph¸t cña mµn hiÓn thÞ ®Ó chuyÓn hÖ thèng ph¸t tíi tr¹m sè 1. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 101 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000 •

Ên nót sè 2 trªn TSW cña mµn hiÓn thÞ (DSPL) ®Ó chuyÓn hÖ thèng ph¸t tíi tr¹m sè 2.

•

Ên nót AUTO trªn TSW cña DSPL ®Ó ®Æt TSW tíi chÕ ®é chuyÓn tù ®éng.

•

Ên nót sè 2 trªn RSW cña mÆt hiÓn thÞ ®Ó chuyÓn hÖ thèng thu tíi sè 2.

•

Ên nót EXE vµ ON ®ång thêi trªn TSW/RSW ®Ó hiÖn thu, ph¸t cïng chØ sè.

§iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t tõ xa lµ mét chøc n¨ng quan träng cÊp cao cña thiÕt bÞ vi ba sè DM2G-1000, mét chøc n¨ng mµ Ýt lo¹i m¸y vi ba kh¸c ®ang tån t¹i trªn thÞ trêng ViÖt nam cã ®îc. Nã thuËn lîi cho viÖc thu thËp th«ng tin nhanh ®Ó b¶o dìng, xö lý sù cè nÕu cã x¶y ra trong c¸c m¹ng líi vi ba khu vùc.

Ch¬ng IV - Ph©n tÝch phÇn m¸y ph¸t thiÕt bÞ DM 2G - 1000 Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 102 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Chóng ta ®· nghiªn cøu vÒ thiÕt bÞ vi ba sè DM 2G-1000 víi c¸c s¬ ®å khèi chøc n¨ng, trong phÇn nµy chóng ta ®i nghiªn cøu kü h¬n vÒ s¬ ®å nguyªn lý m¹ch khèi ph¸t (TX). Khèi ph¸t (TX) gåm 4 khèi chøc n¨ng c¬ b¶n: TDP, OSC, MOD vµ HPA Khèi MOD CONT lµ mét bé phËn quan träng cña khèi MOD, nã lµm nhiÖm vô biÕn ®æi, ®iÒu chØnh hai dßng tÝn hiÖu vµo S1, S2 tríc khi ®a vµo ®iÒu chÕ. Trong khu«n khæ cã h¹n cña b¶n ®å ¸n chóng ta sÏ nghiªn cøu 5 khèi sau: TDP, OSC, MOD CONT, MOD vµ HPA. - C¸c ký hiÖu trªn h×nh 4.1 thÓ hiÖn c¸c ý nghÜa sau: - SP PLL: Bé so pha trong c¬ cÊu m¹ch t¹o dao ®éng OSC cã vßng lÆp kho¸ pha. + Bé sai ®éng, ph©n ®êng, biÕn ¸p. + 1/N: Bé chia tÇn víi hÖ sè chia N. + VCO 1: Bé t¹o dao ®éng ®iÒu khiÓn b»ng ®iÖn ¸p. + Bé khuÕch ®¹i. + T: Bé suy gi¶m. + R: Cöa ra cña bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt. + LOF MON: §iÓm ®o vµ hiÓn thÞ tÝn hiÖu tÇn sè dao ®éng néi. + RF MON: §iÓm ®o vµ hiÓn thÞ tÝn hiÖu cao tÇn. + RF OUT: §Çu ra cao tÇn ®a tíi Anten. + PLL ALM: C¶nh b¸o khi PLL mÊt xung ®ång bé. + ALC CONT: §iÒu khiÓm thay ®æi møc vµo HPA tù ®éng. + TLVL DET: Ph¸t hiÖn møc c«ng suÊt ph¸t ra tõ HPA. • Tãm t¾t nguyªn lý ho¹t ®éng cña c¸c khèi nµy: ALC MNL (§iÒu chØnh b»ng tay møc tù ®iÒu lîng): Khi ALC ®Æt OFF b»ng nh©n c«ng (MANUAL), møc c¶nh b¸o TTL (møc “H”) ®a ra ®Õn SV LGC 1. CW ON (ph¸t sãng mang): Khi CW ON ®îc ®Æt, møc c¶nh b¸o TTL “H” ®îc ®a tíi SV LGC 1.

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 103 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

T PWR TVL MON (KiÓm tra møc c«ng suÊt ph¸t): (0 ÷ +5)V TX ®iÖn ¸p hiÓn thÞ b»ng ®iÖn ¸p. ID (Sù ®ång ®¹ng): Cã thÓ ®îc chän tõ 1 ÷ 8, qu¸ tr×nh thiÕt lËp ®îc thùc hiÖn trªn BWB (TÊm ®Êu d©y). Nguyªn lý ho¹t ®éng cña toµn m¹ch: Hai luång d÷ liÖu chÝnh 8,448 Mb/s vµ xung ®ång hå tõ B-U cña U-B ®îc ®a tíi LSI. D÷ liÖu chÝnh vµo tõ B-U/U-B ®îc biÕn ®æi tèc ®é tõ 8,448 Mb/s ®Õn 9,01764 Mb/s sau ®ã hîp l¹i víi d÷ liÖu DSC. Sau khi trén, c¸c bit chÌn thªm nh Bit ®ång bé khung, Bit nhËn d¹ng luång ID vµ Bit kiÓm tra ch½n lÎ ®îc hîp l¹i. Hai luång d÷ liÖu ®îc ®a tíi bé MOD. Khi B IN LOSS ®îc b¸o tõ khèi B-U/U-B, bé ph¸t tÝn hiÖu TDP cña LSI (DP) ph¸t tÝn hiÖu c¶nh b¸o (AIS). AIS còng ®îc xö lý nh d÷ liÖu b×nh thêng. Hai luång d÷ liÖu DSC IN bÞ mÊt, c¶nh b¸o SIG IN xuÊt hiÖn vµ SIG IN LED s¸ng ®á trªn Panel cña TX. TDP ®Æc trng cho m¹ch giao diÖn ALM (c¶nh b¸o), MON vµ ®iÒu khiÓn ALC. Møc c«ng suÊt ph¸t ra ®îc hiÓn thÞ b»ng bé ph¸t hiÖn møc c«ng suÊt ra TX cña HPA (Bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt siªu cao tÇn). §iÖn ¸p ra DC cña bé ph¸t hiÖn (TLVL DET) ®îc sö dông cho ALC vµ TLVL MON. §Ó gi÷ æn ®Þnh c«ng suÊt ph¸t RF, ALC ®iÒu khiÓn bé suy hao biÕn ®æi (VATT) ë trong HPA theo c¸ch ngîc víi ®iÖn ¸p ra cña TLVL DET. TÝn hiÖu ra TLVL DET ®îc göi tíi SV LGC 1 ®Ó ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ph¸t ra. Bé TDP nhËn mét c¶nh b¸o PLL khi PLL cña OSC cã sù cè lÆp kho¸ pha. TDP chuyÓn c¶nh b¸o tíi SV LGC 1. CW CONT (nèi sãng mang) ®îc ®iÒu khiÓn bëi SW2. Khi Ên SW2 chÕ ®é vËn hµnh cña TX ®îc ®Æt lµ CW ON vµ sãng mang kh«ng ®iÒu chÕ tõ TX.

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 104 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

§iÖn ¸p nu«i ®îc cung cÊp tõ PS (+10 V vµ +5V) ®îc cÊp tíi HPA qua chuyÓn m¹ch nguån nu«i cña TDP. Bé chuyÓn m¹ch nµy ®îc ®Æt lµ ON khi x¸c ®Þnh r»ng ho¹t ®éng cña PLL vµ OSC lµ b×nh thêng. Khi mét c¶nh b¸o PLL ®îc ph¸t hiÖn, chuyÓn m¹ch tù ®éng ®Æt OFF vµ c¾t nguån nu«i tíi HPA. 4.1 Khèi dao ®éng néi (OSC) 4.1.1 S¬ ®å nguyªn lý khèi dao ®éng néi (OSC). 4.1.2 Tæng qu¸t s¬ ®å nguyªn lý cña khèi. Bé t¹o dao ®éng ®iÒu khiÓn b»ng ®iÖn ¸p VCO1 (Voltage Contronlled Osalater 1). + M¹ch pha: IC6 cña m¹ch ®iÖn liªn quan. + M¹ch chia tÇn IC5, IC2. + M¹ch khuÕch ®¹i tÝn hiÖu dao ®éng ®a ra: IC3, TR2 vµ c¸c m¹ch ®iÖn liªn quan. PhÇn nguån nu«i cung cÊp IC7, IC8 vµ c¸c tô läc. 4.1.3 Ph©n tÝch m¹ch trªn s¬ ®å. a- Bé t¹o dao ®éng ®iÒu khiÓn b»ng ®iÖn ¸p (VCO1) §Çu vµo VCONT tiÕp nhËn mét ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Ud tõ IC6 sau khi ®· ®îc IC7 1/2 khuyÕch ®¹i. §Çu vµo 5V tiÕp nhËn, ®iÖn ¸p mét chiÒu tõ bé phËn cÊp nguån ®Ó cho VCO1 lµm viÖc. Mét ®Çu GND nèi ®Êt. §Çu ra RF OUT cho tÝn hiÖu ra ë tÇn sè b»ng 2GHz th«ng qua c¸c m¹ch läc, suy gi¶m råi t¸ch ra lµm 2 ®êng, 1 ®êng lµ m¹ch chia tÇn ®a vÒ so pha t¹i IC6, 1 ®êng lµ khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu dao ®éng néi ®a ®Õn ®Çu ra CN1. C¸c ®iÖn trë R11, R12, R13, R16, R17,R18 ®ãng vai trß lµ t¸c dông suy gi¶m sÏ cµng nhiÒu vµ ngîc l¹i. b- M¹ch so pha. NhiÒu tµi liÖu cho r»ng PLL bao gåm c¶ c¸c khèi VCO t¸ch sãng pha chia tÇn läc th«ng thÊp vµ khuÕch ®¹i, nhng trong s¬ ®å nµy IC6 chØ ®ãng vai trß m¹ch t¸ch, so pha vµ läc thÊp. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 105 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Tríc hÕt chóng ta nãi vÒ chuyÓn m¹ch tõ SW1 ®Õn SW4. NhiÖm vô cña chóng lµ ®Æt tÇn sè ph¸t. Trong mçi SW1 cã 4 chuyÓn m¹ch nhá ®ã lµ c¬ cÊu chuyÓn m¹ch b»ng c¸c Triger trong hÖ nhÞ ph©n. OSC 1 lµ bé t¹o dao ®éng tÇn sè nhá b»ng th¹ch anh, tÇn sè nµy kho¶ng 8 MHz vµ rÊt chuÈn. TÝn hiÖu t¹o ra tõ bé nµy ®îc dïng lµm tÝn hiÖu ®Çu vµo cho m¹ch vßng kho¸ pha, tÇn sè hoÆc pha ®a vÒ so s¸nh tõ bé VCO1 ®îc kho¸ vµo tÇn sè hoÆc pha cña tÝn hiÖu nµy. IC6 nhËn tÝn hiÖu mét chiÒu cung cÊp nguån nu«i ë møc +5V sau khi ®îc läc nhiÒu lÇn vµ ®a tÝn hiÖu c¶nh b¸o mÊt xung ®ång bé PLL ra ch©n sè 2 cña CD1. §ång thêi IC6 nhËn tÝn hiÖu tõ ®Çu ra bé VCO1, ®îc khuÕch ®¹i, chia tÇn lµm tÝn hiÖu nhá ®i ®Ó so pha víi tÝn hiÖu vµo tõ bé OSC1. §Ó cã tÝn hiÖu ®iÒu chØnh Ud tû lÖ víi hiÖu pha ∆ϕ = ϕv - ϕr (ϕv lµ cña tÝn hiÖu ë OSC1, ϕr lµ cña tÝn hiÖu vµo IC6 tõ m¹ch chia tÇn), th× ta ph¶i dïng mét bé t¸ch sãng pha (trong IC6) ë ®Çu ra bé t¸ch sãng pha lµ tÝn hiÖu ®iÒu chØnh ®îc ®a ®Õn bé t¹o dao ®éng khèng chÕ b»ng ®iÖn ¸p VCO1. V× U1 = KUv. Ur. Nªn trong tÝn hiÖu ra bé t¸ch sãng pha cã c¸c thµnh phÇn tÇn sè. (ωv - ωr) hoÆc (ωv + ωr). TÇn sè tæng bÞ lo¹i bá nhê bé läc th«ng thÊp trong IC6 vµ ®Çu vµo IC7, cßn tÇn sè hiÖu ®îc khuÕch ®¹i lªn nhê IC7 vµ ®îc dïng lµm tÝn hiÖu ®Ó ®iÒu khiÓn tÇn sè dao ®éng néi cña VCO1. TÇn sè VCO 1 ®îc thay ®æi sao cho

(ωv - ωr) → 0: nghÜa lµ fr’ = fv hoÆc fr = Nfv

víi N lµ hÖ sè chia cña bé chia tÇn. C¸c tô C41, C43, C44, C45 lµm chøc n¨ng tô läc nguån +5V. (R41, R43, C51), (R42, R44, C52) lµ trë kh¸ng vµo cña IC7 nhng ®ång thêi còng lµm chøc n¨ng m¹ch läc th«ng thÊp chØ cho th«ng tin hiÖu cã tÇn sè hiÖu (Cov - Cor). R34 cÊp thiªn ¸p cho TR1 lµm viÖc. R46, R54 lµ trë kh¸ng vµo vµ R27, C56 lµ trë kh¸ng ra, R45, C53 n»m trong m¹ch vßng håi tiÕp cña bé khuÕch ®¹i. c- M¹ch chia tÇn. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 106 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

IC5, IC2 vµ c¸c m¹ch liªn quan. M¹ch chia tÇn lµ cÇn thiÕt bëi v× nã ®æi tÇn sè fr cña bé VCO1 (rÊt lín) xuèng tÇn sè fr’ ®ñ nhá (fr’ + fr/N) ®Ó cã thÓ so s¸nh víi tÇn sè vµo tõ bé OSC1. Tríc khi ®îc chia tÇn ë IC5, tÝn hiÖu tõ ®Çu ra bé VCO1 ®îc khuyÕch ®¹i lªn ®ñ lín nhê IC2. C63, C34 lµ tô läc nguån cung cÊp cho IC5 vµ IC2 lµm viÖc. C19, C25, C31, C35 ng¨n c¸ch mét chiÒu gi÷a c¸c tÇng. R29 lµm nhiÖm vô æn ®Þnh trë kh¸ng ra vµ trë kh¸ng vµo cho IC2 vµ IC5. C¸c linh kiÖn cßn l¹i lµm nhiÖm vô t¶i läc xoay chiÒu cho c¸c IC liªn quan. d-

M¹ch khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu dao ®éng (IC3, TR2). TÝn hiÖu tõ ®Çu ra bé VCO1 sau khi qua c¸c bé suy gi¶m nhá,

läc, ®îc ®a ®Õn khuyÕch ®¹i s¬ bé t¹i IC3, l¹i qua c¸c bé suy gi¶m råi ®îc khuÕch ®¹i t¹i TR2. TÝn hiÖu ë ®Çu ra TR2 ®· ®ñ lín qua bé suy gi¶m nhá råi ®a ra ngoµi qua j¾c c¾m CN1. R61, R62, R63 lµm thµnh bé suy gi¶m. (R51, R52, R53), (R21, R22, R23) còng lµ c¸c bé suy gi¶m ë ®Çu ra cña hai tÇng khuyÕch ®¹i. C11, C12 lµ c¸c tô nèi tÇng. C28, C64 lµ c¸c tô läc nguån mét chiÒu cung cÊp cho RV1, R56, R55, R54 lµ c¸c ®iÖn trë trªn ®êng cÊp ®iÖn ph©n ¸p cho TR2. R58 vµ C6 dïng ®Ó æn ®Þnh trë kh¸ng vµo cho TR2, R59 vµ C9. §ièt D2 vµ R57 trong c¬ cÊu b¶o vÖ qu¸ ¸p c¸c linh kiÖn cßn l¹i lµ t¶i cho c¸c phÇn tö khuyÕch ®¹i. e- PhÇn nguån cung cÊp. IC7, IC8 vµ c¸c tô läc. IC7 lµ IC dïng ®Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p nguån cung cÊp kiÓu tham sè. IC8 lµ IC dïng ®Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p nguån cung cÊp kiÓu bï. L1, C6, C62 t¹o thµnh mét mÆt läc th«ng thÊp h×nh Π. C69, C65, C66 lµ c¸c tô läc nguån ®Ó cã ®iÖn ¸p mét chiÒu b»ng ph¼ng cung cÊp cho c¸c phÇn tö tÝch cùc cho m¹ch lµm viÖc. 4.1.4

Nguyªn lý ho¹t ®éng.

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 107 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

VCO1 t¹o ra tÇn sè dao ®éng 2GHz, tÝn hiÖu cã tÇn sè nµy ®îc chia ra th«ng qua c¸c m¹ch läc, suy gi¶m råi ph©n thµnh hai nh¸nh: + Nh¸nh 1 qua c¸c bé khuÕch ®¹i ra ngoµi. + Nh¸nh 2 qua m¹ch chia tÇn ®a vÒ so pha t¹i IC6 víi tÝn hiÖu vµo. TÝn hiÖu vµo ë ®©y lµ tÝn hiÖu t¹o bëi khèi dao ®éng nhá OSC1. OSC1 thêng ®îc kÕt cÊu b»ng th¹ch anh t¹o ra mét tÝn hiÖu dao ®éng cã tÇn sè nhá vÒ tÇn sè gi÷a tÝn hiÖu vµo vµ tÝn hiÖu ra, nghÜa lµ PLL lµm cho tÇn sè Cor’ cña tÝn hiÖu so s¸nh b¸m theo tÇn sè Cov cña tÝn hiÖu vµo, tÇn sè cña tÝn hiÖu so s¸nh tû lÖ víi tÇn sè cña tÝn hiÖu ra tõ bé VCO1 theo mét tû lÖ nµo ®ã do bé chia tÇn: ωr’ =

ωr N

§Ó cã tÝn hiÖu ®iÒu chØnh Ud tû lÖ víi hiÖu pha ∆ϕ - ϕ’r th× ta ph¶i dïng bé t¸ch sãng pha. ë ®Çu ra bé t¸ch sãng pha lµ tÝn hiÖu hiÖu chØnh Ud ®îc ®a ®Õn bé t¹o dao ®éng khèng chÕ b»ng ®iÖn ¸p. Nhng tÝn hiÖu ra tõ bé t¸ch sãng pha bao gåm hai tÇn sè COv COr’ vµ Cov + Cor’, nªn ngêi ta ph¶i dïng bé läc th«ng thÊp ®Ó lo¹i bá tÇn sè tæng, tÇn sè hiÖu ®îc cho qua vµ khuÕch ®¹i lªn, vµ ®îc dïng lµm tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tÇn sè dao ®éng cña VCO1 chøc n¨ng nµy do IC6 vµ IC7 (1/2) ®¶m nhËn. C¸c chuyÓn m¹ch SW1, SW2, SW3, SW4 ®îc g¾n liÒn víi IC6 ®Ó ®iÒu chØnh tÇn sè dao ®éng néi ph¸t ra. TÇn sè t¹o ra nµy ë d¶i 2GHz, nhng ®îc chia lµm nhiÒu cÆp kh¸c nhau b»ng 2GHz. C¸c chuyÓn m¹ch nµy sÏ quyÕt ®Þnh cÆp tÇn sè nµo sÏ ®îc dïng ®Ó thu vµ ph¸t. Tõ s¬ ®å ta thÊy nÕu kh«ng cã tÝn hiÖu vµo OSC 1 kh«ng lµm viÖc th× tÝn hiÖu hiÖu chØnh ®a vµo VCO1 lµ Ud = 0, m¹ch VCO1 dao ®éng t¹i tÇn sè dao ®éng riªng CD1 cña nã. Lóc nµy sÏ cã c¶nh b¸o PLL mÊt xung ®ång hå ®a ra ch©n sè 3 cña CD1 (h×nh vÏ). Khi cã tÝn hiÖu vµo, bé t¸ch sãng pha ë IC6 sÏ so pha víi tÇn sè cña tÝn hiÖu vµo víi tÝn hiÖu so s¸nh.. ®a ra víi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 108 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Ud qua läc th«ng thÊp vµ khuÕch ®¹i ®iÒu khiÓn tÇn sè dao ®éng néi cña VCO1. TÝn hiÖu tõ ®Çu ra bé VCO1 sau khi ®· ®iÒu khiÓn kho¸ pha sÏ ®îc ®a ra qua c¸c tÇng khuÕch ®¹i IC3, TR2 cho ®ñ lín ®a ra j¾c CN1 nèi vµo khèi MOD ®Ó tiÕn hµnh ®iÒu chÕ. Nguån mét chiÒu +10V tõ ch©n sè 2 cña CD1 ®îc läc rÊt kü bëi c¸c tô C61, C62 cuén c¶m L1 vµ ®îc æn ®Þnh bëi c¸c IC7 vµ IC8. Qua c¸c phÇn m¹ch nµy nguån +10V bÞ suy gi¶m cßn +5V, ®iÖn ¸p mét chiÒu nµy ®îc läc tiÕp råi ®a ®Õn nu«i cho c¸c phÇn m¹ch kh¸c. NÕu tÇn sè tÝn hiÖu vµo vµ tÝn hiÖu so s¸nh lÖch nhau qu¸ nhiÒu lµm cho tÇn sè tæng vµ tÇn sè hiÖu ®Òu n»m ngoµi khu vùc th«ng cña bé läc th× kh«ng cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn VCO. VCO sÏ dao ®éng t¹i tÇn sè dao ®éng riªng ωv vµ ω’r r¬i vµo khu vùc th«ng cña bé läc th× VCO b¾t ®Çu nhËn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn, ®Ó thay ®æi tÇn sè dao ®éng néi cña nã, PLL b¾t ®Çu lµm viÖc, ta nãi PLL lµ d¶i tÇn sè mµ cã thÓ thiÕt lËp chÕ ®é ®ång bé, “D¶i b¾t” cña PLL phô thuéc vµo d¶i th«ng cña bé läc. “D¶i gi÷” cña PLL lµ d¶i tÇn sè mµ PLL cã thÓ gi÷ ®îc chÕ ®é ®ång bé khi thay ®æi tÇn sè tÝn hiÖu vµo. “D¶i gi÷” kh«ng phô thuéc vµo d¶i th«ng cña bé läc mµ phô thuéc vµo biªn ®é ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn vµ kh¶ n¨ng biÕn ®æi tÇn sè cña VCO. 4.2

Khèi MOD CONT

4.2.1. S¬ ®å nguyªn lý cña khèi (MOD CONT). Bé MOD CONT lµm chøc n¨ng biÕn ®æi møc luång tÝn hiÖu vµo lÊy tõ khèi xö lý d÷ liÖu ph¸t TDP tríc khi ®a vµo ®iÒu chÕ t¹i MOD. H×nh vÏ 1.4 a- Tæng quan s¬ ®å nguyªn lý khèi. Hai ®êng biÕn ®æi tÝn hiÖu dÉn ®Õn c¸c ®Çu ra S1 OUT vµ S2 OUT. Hai ®êng cÊp nguån +10V vµ -10V. b- Ph©n tÝch tõng ®êng tÝn hiÖu. + §êng biÕn ®æi tÝn hiÖu dÉn ®Õn S1 OUT §êng nµy lµm nhiÖm vô khuyÕch ®¹i, läc th«ng thÊp vµ khuyÕch ®¹i cã ®iÒu chØnh IC1 lµ mét phÇn tö khuyÕch ®¹i s¬ bé tÝn hiÖu tríc khi ®a vµo läc thÊp. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 109 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

TR1 vµ TR2 lµ 2 Tranzitor lµm chøc n¨ng khuyÕch ®¹i cã ®iÒu chØnh (§iÒu chØnh ph©n ¸p vµ ®iÒu chØnh møc ra). TR1 lµ Tranzitor ngîc (NPN) m¾c lÆp Emiter ®Ó cã trë kh¸ng ra nhá thuËn tiÖn cho viÖc phèi hîp trë kh¸ng víi tÇng sau, khuÕch ®¹i dßng ®iÖn råi ®a ®Õn ®Çu vµo TR2. TR2 lµ Tranzitor lo¹i PNP còng ®îc m¾c lÆp Emiter khuyÕch ®¹i dßng ®iÖn tÝn hiÖu víi sù ®iÒu chØnh ph©n ¸p BNDCRT (BiÕn trë ®iÖn tö) tÝn hiÖu ra S1 OUT ®îc lÊy tõ ch©n E cña TR2 víi sù ®iÒu chØnh møc ra bëi RY1. R5, R2, R4 lµ c¸c ®iÖn trë suy gi¶m. R8, R6 dïng ®Ó æn ®Þnh trë kh¸ng cho phÇn m¹ch phÝa sau. L1, C1, C20, C3, C22, L2 lµ c¸c phÇn tö trong c¬ cÊu m¹ch läc th«ng thÊp. §iÖn c¶m chÆn c¸c tÇn sè cao vµ tô ®iÖn ng¾n m¹ch chóng xuèng ®Êt. L8 dïng ®Ó chøa tÝn hiÖu cao tÇn (hµi bËc cao). R20//L8 æn ®Þnh trë kh¸ng, R9 dïng ®Ó ®Þnh thiªn cho ch©n E cña TR1. R12 dïng ®Ó ®Þnh thiªn cho ch©n E cña TR2. R10 lµ mét phÇn t¶i cña TR1 vµ còng lµ ®iÖn trë ghÐp gi÷a hai tÇng khuyÕch ®¹i. RV1 lµ biÕn trë dïng ®Ó ®iÒu chØnh møc ra S1-OUT cho hîp lý. R11 dïng ®Ó cÊp thiªn ¸p cho ch©n B cña TR2, RV2, RV3, RV4 dïng ®Ó ®iÒu chØnh møc ®Þnh thiªn cÊp cho TR2. C5 lµ tô triÖt tiªu tÝn hiÖu cao tÇn ph¶n x¹. C6 lµ tô phèi hîp trë kh¸ng vµ cho TR2 vµ läc tÇn sè cao. + §êng biÕn ®æi tÝn hiÖu ®iÖn dÉn ®Õn S2 OUT: §êng nµy lµm chøc n¨ng nh ®êng 1 nªu trªn, hoµn toµn t¬ng tù c¶ phÇn m¹ch ®iÖn vµ nhiÖm vô cña tõng linh kiÖn. IC1-2 gièng nh IC1-1. TR3 vÒ cÊu t¹o vµ ho¹t ®éng gièng nh TR1. TR4 gièng TR2. R1, R3, R7 lµ c¸c ®iÖn trë suy gi¶m. R18, R13 dïng ®Ó æn ®Þnh trë kh¸ng cho c¸c phÇn m¹ch phÝa sau nã. L3, C2, C21, C4, C23, L4, C10 lµ c¸c linh kiÖn n»m trong c¬ cÊu m¹ch läc th«ng thÊp. L7 Gièng L8 ë ®êng m¹ch trªn. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 110 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

R19//L7 dïng ®Ó æn ®Þnh trë kh¸ng cho L7. R15 dïng trong c¬ cÊu ®Þnh thiªn cho ch©n E cña TR3. R17 ®Þnh thiªn cho ch©n E cña TR4. R14 lµ mét ph©n t¶i cña TR3 vµ còng lµ ®iÖn trë ghÐp gi÷ hai tÇng khuÕch ®¹i TR3 vµ TR4. RV5 lµ biÕn trë ®Ó ®iÒu chØnh møc ra S2 OUT ë møc cÇn thiÕt. R16 dïng ®Ó cÊp thiªn ¸p cho ch©n B cña TR4. RV6, RV7, RV8 dïng ®Ó ®iÒu chØnh møc ®Þnh thiªn cÊp cho TR4. C12 chøc n¨ng gièng nh C6, C11 gièng nh C5. + §êng cÊp nguån tÝn hiÖu +10V: Gåm IC2, IC1 - §iÖn c¶m vµ c¸c tô läc. IC2 lµm nhiÖm vô æn ®Þnh ®iÖn ¸p nguån theo kiÓu bï vµ tham sè. IC1-P æn ®Þnh ®iÖn ¸p nguån cung cÊp theo kiÓu tham sè. Cuén c¶m L5 chÆn cao tÇn. C13, C14, C15, C16, C17 lµ c¸c tô läc nguån. Do sôt ¸p trªn c¸c phÇn tö linh kiÖn kÓ trªn mµ ®iÖn ¸p cung cÊp cho ch©n C c¸c Tranzitor TR1, TR2 chØ cßn +5V. Q13, Q14, Q15 lÊy ®iÖn ¸p tõ nguån ra cung cÊp cho c¸c phÇn m¹ch kh¸c. * §êng cÊp nguån ®iÖn ¸p -10V Cã nhiÖm vô läc vµ æn ®Þnh ®iÖn ¸p mét chiÒu -10V vµ c¶ suy gi¶m ®Ó cung cÊp ®Þnh thiªn cho ch©n E, ch©n B cña Tranzitor TR2, TR1. C18, C19 lµ c¸c tô läc nguån. LG lµ cuén c¶m chÆn cao tÇn. R22, R23, R24 lµ c¸c ®iÖn trë suy gi¶m. D2 lµ ®i«t zener ph©n cùc ngîc dïng ®Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p kiÓu tham sè. §iÖn ¸p sau khi ®îc läc vµ æn ®inh ®îc ®a tíi c¸c biÕn trë tõ BNDCNT1- SWDCNT16 ®Ó ®iÒu chØnh møc ph©n ¸p ®Þnh thiªn cho ch©n B cña TR2 vµ TR4. 4.2.2 Nguyªn lý ho¹t ®éng cña toµn m¹ch. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 111 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Mçi luång tÝn hiÖu vµ S1, S2 ®îc cho qua c¸c ®iÖn trë suy gi¶m råi dÉn ®Õn mçi IC khuyÕch ®¹i hÖ sè nhá, sau ®ã tÝn hiÖu khuyÕch ®¹i ®îc läc thÊp bëi c¸c tô ®iÖn vµ ®iÖn c¶m 2 tÇng khuyÕch ®¹i Tranzitor tiÕp tôc khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu ë mçi ®êng nµy víi sù ®iÒu chØnh ®Þnh thiªn cho c¸c Tranzitor khuyÕch ®¹i vµ ®iÒu chØnh møc ra. ViÖc cÊp nguån cho c¸c Tranzitor ®îc thùc hiÖn bëi hai nguån riªng rÏ (+10V vµ -10V). C¸c nguån nµy ®îc läc rÊt cÈn thËn bëi nhiÒu tô läc nguån vµ ®îc æn ®Þnh bëi c¸c IC hoÆc Diot zener. Ngoµi viÖc cung cÊp ®iÖn ¸p cho c¸c phÇn tö tÝch cùc trong s¬ ®å nµy ho¹t ®éng, nã cßn cung cÊp nguån cho c¸c phÇn m¹ch kh¸c ë ®Çu ra Q13, Q14, Q15. 4.3

Khèi ®iÒu chÕ (MOD)

4.3.1 S¬ ®å nguyªn lý khèi ®iÒu chÕ (MOD). 4.3.2 Tæng quan s¬ ®å nguyªn lý khèi MOD. HYB1 ph©n tÝn hiÖu ra hai ®êng riªng rÏ: + §êng 1 ®a ®Õn hiÓn thÞ tÝn hiÖu dao ®éng néi cha ®iÒu chÕ LOF MON. + §êng 2 ®a ®Õn ®iÒu chÕ t¹i D1 ®Ó cã tÝn hiÖu ra ë RF OUT. XÐt tõng ®êng tÝn hiÖu: §êng tÝn hiÖu ®a ®Õn tÝn hiÖu hiÓn thÞ t¹i LOF MON: Tõ bé sai ®éng HYB1, tÝn hiÖu bÞ suy gi¶m mét phÇn råi ®îc khuÕch ®¹i lªn nhê IC1. TÝn hiÖu ra tõ sau IC1 l¹i bÞ suy gi¶m mét phÇn tríc khi ®a ®Õn ®Çu ra hiÓn thÞ. C1 ng¨n c¸ch mét chiÒu gi÷a khèi MOD vµ c¸c khèi bªn ngoµi. C2, C32, C3: Lµ c¸c tô nèi tÇng vµ ng¨n c¸ch mét chiÒu. C15, C13, C12: Lµ c¸c tô läc nguån vµ chèng ®iÖn dung tÇn sè cao cho m¹ch. R1, R2, R3 lµm thµnh mét bé gi¶m tÜnh. R4, R5: Nèi mét ch©n cña bé sai ®éng HYB1 xuèng ®Êt. (R6, R7, R8) vµ (R9, R10, R11) lµm thµnh c¸c bé suy gi¶m tÜnh. + §êng tÝn hiÖu ®a ®Õn ®iÒu chÕ: Ta cã thÓ chia ®êng tÝn hiÖu nµy thµnh ba phÇn m¹ch: -

PhÇn m¹ch khuyÕch ®¹i tríc khi ®iÒu chÕ:

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 112 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Gåm c¸c Tranzitor TR1, TR2 vµ c¸c linh kiÖn cã liªn quan. PhÇn ®iÒu chÕ víi hai ®êng tÝn hiÖu cao tÇn vµ hai ®êng tÝn hiÖu vµo S1, S2: Khèi D1. -

PhÇn m¹ch khuyÕch ®¹i sau ®iÒu chÕ: Gåm c¸c Tranzitor TR3 vµ TR4 vµ c¸c linh kiÖn cã liªn quan.

-

PhÇn m¹ch khuyÕch ®¹i RF tríc khi ®a vµo ®iÒu chÕ: TR1 lµ mét Tranzitor lo¹i P ®îc m¾c E chung lµm nhiÖm vô khuyÕch ®¹i s¬ bé tÝn hiÖu siªu cao tÇn lÊy tõ bé t¹o dao ®éng sau khi ®a qua bé HYB1. C4, C5: Lµ c¸c tô nèi tÇng, C16 lµ tô läc nguån. C8, C9: Lµ c¸c tô

phèi hîp trë kh¸ng vµo vµ ra cho TR1. C14 lµ tô läc nguån. C6, C7 lµ c¸c tô nèi tÇng. TR2 còng gièng nh TR1 vÒ cÊu t¹o c¸ch ®Êu nèi. R17, R16, R15 lµ c¸c ®iÖn trë ph©n ¸p cung cÊp ®Þnh thiªn cho ch©n E vµ ch©n C cña Tranzitor cña TR2. C10, C11: Cã chøc n¨ng nh c¸c tô C8, C9. TÝn hiÖu t¹i ®Çu ra cña TR2 bÞ suy gi¶m mét phÇn råi ®îc t¸ch lµm hai ®a vµo ®iÒu chÕ. R18, R19, R20: Lµm thµnh mét bé suy gi¶m tÜnh. R21, R22 lµ c¸c ®iÖn trë nèi ®Êt cña bé ph©n ®êng dÞch pha (900). (R23, R24, R25) vµ (R18, R19, R20) còng lµm thµnh c¸c bé suy gi¶m tÜnh. C17, C18 lµ c¸c tô nèi tÇng. -

PhÇn m¹ch khuyÕch ®¹i sau khi ®iÒu chÕ:

TR3 lµ Tranzitor ngîc m¾c E chung lµm chøc n¨ng khuyÕch ®¹i. R31, R32, R33 lµm thµnh bé suy gi¶m tÜnh. R36, R35, R34: Lµ c¸c ®iÖn trë cung cÊp ®Þnh thiªn cho TR3 ho¹t ®éng. C21, C22 lµ c¸c tô nèi tÇng, C30 lµ tô läc nguån cung cÊp. C25, C26: Cã chøc n¨ng gièng nh C10, C11. TR4 gièng nh TR3 lµm chøc n¨ng khuÕch ®¹i tÝn hiÖu tõ ®Çu ra cña TR3, do ®ã nã ph¶i lµm viÖc ë chÕ ®é dïng ¸p lùc. KÕt cÊu m¹ch ®iÖn cña hä hoµn toµn t¬ng tù. C23, C24, C31 lµ c¸c tô nèi tÇng. C29 lµ tô läc. C27, C28 cã chøc n¨ng gièng nh C10, C11. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 113 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

R39, R38, R37 lµ c¸c ®iÖn trë ph©n ¸p ®Þnh thiªn cho TR4, (R40, R41, R42) lµm thµnh bé suy gi¶m tÜnh. -

PhÇn ®iÒu chÕ: Ph¬ng thøc ®iÒu chÕ ®îc dïng ë ®©y lµ 4-QAM (§iÒu chÕ theo

kiÓu ®iÒu biªn cÇu ph¬ng). Hai luång tÝn hiÖu vµo S1, S2 díi d¹ng m· NRZ sau khi ®· ®îc xö lý ph¸t t¹i TDP, qua c¸c bé läc th«ng thÊp h×nh G ®îc ®a ®Õn cÇu ph¬ng t¹i D1 cïng víi hai luång tÝn hiÖu siªu cao tÇn nhËn ®îc tõ OSC sau khuÕch ®¹i ë D1, hai d¹ng tÝn hiÖu nµy ®îc trén l¹i ®Ó ®iÒu chÕ theo kiÓu ®æi tÇn trªn. (R29, C19) vµ (R30, C20) lµ c¸c bé läc th«ng thÊp h×nh G ®èi víi hai luång tÝn hiÖu S1 vµ S2. 4.3.3 Nguyªn lý ho¹t ®éng cña toµn m¹ch. TÝn hiÖu siªu cao tÇn do bé OSC t¹o ra ®îc ®a vµo bé MOD nhê j¾c c¾m S1, sau ®ã bÞ suy gi¶m mét phÇn tríc khi ®Õn bé sai ®éng HYB1. T¹i ®©y nã ®îc ph©n thµnh hai ®êng riªng rÏ: + §êng 1: §îc khuÕch ®¹i tríc khi ®a vµo ®iÒu chÕ t¹i D1. + §êng 2: V× ph¬ng thøc ®iÒu chÕ ë ®©y lµ ®iÒu biªn cÇu ph¬ng 4-QAM nªn cÇn mét bé di pha ph©n ®êng tÝn hiÖu tõ ®Çu ra TR2 thµnh hai ®êng cã pha vu«ng gãc ®Ó ®a vµo ®iÒu chÕ cïng hai ®êng tÝn hiÖu S1 vµ S2 møc tÝn hiÖu ®iÒu chÕ ë ®Çu ra lµ D1 lµ kh¸ nhá nªn cÇn ph¶i ®îc khuÕch ®¹i lªn cho ®ñ lín tríc khi ®a ®Õn ®Çu ra RF OUT. Chøc n¨ng khuyÕch ®¹i nµy do hai Tranzitor TR3, TR4 ®¶m nhËn. Møc tÝn hiÖu t¹i RF OUT kho¶ng -5dBm, muèn ph¸t ®i nã ph¶i ®îc khuyÕch ®¹i lªn ®Õn kho¶ng +33dBm nhê bé khuyÕch ®¹i c«ng suÊt siªu cao tÇn HPA. Nguån ®iÖn cung cÊp cho khèi MOD lµ c¸c møc +10V vµ -10V. 4.4 Khèi khuÕch ®¹i c«ng suÊt siªu cao tÇn (HPA). 4.4.1 Tæng quan s¬ ®å nguyªn lý khèi HPA. N¨m bé sai ®éng HYB1÷HYB5: Lµm nhiÖm vô ph©n mét ®êng tÝn hiÖu ra lµm hai ®êng hoÆc gép hai ®êng lµm mét, tuy nhiªn vÉn cã bé sai ®éng chØ ®¬n thuÇn biÕn mét ®êng nµy sang mét ®êng kh¸c nh bé HYB1 (biÕn ¸p). Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 114 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Ba tÇng khuyÕch ®¹i ®¬n dïng 1 Tranzitor trêng lo¹i JFET gåm TR1, TR2, TR5. Hai tÇng khuyÕch ®¹i ®«i víi 2 Tranzitor trêng còng lo¹i JFET gåm (TR3, TR4) vµ (TR6, TR7). §Ó tiÖn cho viÖc ph©n tÝch chi tiÕt vµo m¹ch ®iÖn ta ph©n tÝch m¹ch ®iÖn trªn thµnh 5 phÇn c¬ b¶n sau ®©y: • PhÇn m¹ch khuÕch ®¹i ®¬n thø 1: Bao gåm bé sai ®éng HYB1, Tranzitor TR1 vµ c¸c m¹ch cã liªn quan. • PhÇn m¹ch khuÕch ®¹i ®¬n thø 2: Bao gåm Tranzitor TR2 vµ c¸c m¹ch cã liªn quan • PhÇn khuÕch ®¹i ®«i thø 1: Bao gåm bé sai ®éng HYB2, c¸c Tranzitor TR3, TR4. • PhÇn m¹ch khuÕch ®¹i ®¬n thø 3: Bao gåm bé sai ®éng HYB3 vµ TR5. • PhÇn m¹ch khuÕch ®¹i ®«i thø 2: bao gåm 2 bé sai ®éng HYb4 vµ HYB5, 2 Tranziot trêng TR6, TR7 phÇn cöa ra cña m¹ch vµ c¸c linh kiÖn cã liªn quan. a. Ph©n tÝch s¬ ®å nguyªn lý cña tõng m¹ch. +PhÇn khuÕch ®¹i ®¬n thø 1 (tÇng 1): Bé sai ®éng HYB1 chØ ®¬n thuÇn biÕn mét ®êng tÝn hiÖu vµo thµnh mét ®êng tÝn hiÖu ra vµ phèi hîp, tøc lµ nã ®ãng vai trß nh mét biÕn ¸p th«ng thêng. C¸c ®iot D2, D1 nèi ch©n biÕn ¸p xuèng ®Êt. R41, R42, R43 lµm thµnh bé suy gi¶m tÜnh, R34 lµ ®iÖn trë suy gi¶m mét phÇn ®iÖn ¸p ra ®iÒu chØnh. C1 ng¨n c¸ch mét chiÒu gi÷a tÝn hiÖu vµo vµ bé HYB1, C71: Lµ tô läc ®Ó lÊy ®iÖn ¸p mét chiÒu b»ng ph¼ng ALC CONT, C34, C15, C16 lµ c¸c tô chèng ký sinh tÇn sè cao trong m¹ch. TÇng khuyÕch ®¹i TR1 lµm nhiÖn vô khuyÕch ®¹i s¬ bé tÝn hiÖu vµo, ë ®©y ta dïng c¸c Tranzitor trêng cho khuyÕch ®¹i víi môc ®Ých phèi hîp trë kh¸ng tèt cho c¸c tÇng.

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 115 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

TR1 ®îc m¾c theo s¬ ®å cùc nguån chung, ®îc ph©n cùc theo kiÓu m¹ch cè ®Þnh dïng phÇn tö tÝch cùc TR11. Sù ph©n cùc nµy ®¶m b¶o r»ng thiªn ¸p cung cÊp cho TR1 lµm viÖc lu«n lu«n kh«ng ®æi. V× TR1 cã cùc nguån nèi ®Êt, ®iÖn ¸p cung cÊp cho cùc D cña nã ®îc lÊy tõ cùc E cña TR11 vµ cho cùc G lÊy tõ cùc C t¬ng øng. C2, C3 lµ c¸c tô nèi tÇng. C72, C73 lµ c¸c tô nguån. C51 lµ tô xoay chiÒu. C17, C18, C201, C202 lµ c¸c tô chèng ®iÖn dung ký sinh tÇn sè cao trong m¹ch. D4, D5 c¸c ®ièt zener dïng ®Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p nguån cung cÊp. R75, R79, R71, R91, R51, R52, R63 lµ c¸c ®iÖn trë ph©n ¸p cho TR1. R1 lµ ®iÖn trë cÊp nguån cho TR1. (R2, C52) chèng ®iÖn dung ký sinh tÇn sè thÊp. + PhÇn m¹ch khuyÕch ®¹i ®¬n thø 2 (tÇng 2): TÇng khuyÕch ®¹i TR2 lµm nhiÖm vô khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu ra sau tÇng khuyÕch ®¹i TR1. T¬ng tù TR1, TR2 còng lµ c¸c Tranzitor trêng JFET lo¹i N ®îc m¾c theo s¬ ®å S chung, ®îc ph©n cùc theo kiÓu m¹ch cè ®Þnh dïng phÇn tö tÝch cùc TR12. Sù ph©n cùc kiÓu nµy còng sÏ ®¶m b¶o thiªn ¸p cung cÊp cho TR2 lu«n lµ kh«ng ®æi. Nguyªn t¾c æn ®Þnh cña TR2 lu«n lµ kh«ng ®æi, s¬ ®å m¾c m¹ch cña nã hoµn toµn nh TR11 æn ®Þnh cho TR1. C4 lµ tô nèi tÇng, ng¨n c¸ch TR2 vµ bé sai ®éng HYB1. C74, C75 lµ c¸c tô läc nguån. C53 lµ tô läc xoay chiÒu. C19, C20 lµ c¸c tô läc chèng ký sinh tÇn sè thÊp. D4, D5 lµ c¸c ®ièt zener lµm chøc n¨ng æn ®Þnh. R76, R80, R92, R54, R56, R64 lµ c¸c ®iÖn trë ph©n ¸p cho TR12. R3 lµ ®iÖn trë cÊp nguån cho TR2. R94 lµ ®iÖn trë suy gi¶m trªn ®êng cÊp nguån mét chiÒu ®Õn cùc G cña TR2. (R4, C54) lµm chøc n¨ng chèng ký sinh ®iÖn dung ký sinh tÇn sè thÊp. + PhÇn m¹ch khuÕch ®¹i ®«i thø 1 (tÇng 3): Bé sai ®éng HYB2 lµm nhiÖm vô biÕn ®æi tõ mét ®êng tÝn hiÖu ra thµnh 2 ®êng ®Ó tiÕp tô khuyÕch ®¹i trong c¬ cÊu khuyÕch ®¹i Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 116 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

®«i. ë ®©y ta dïng khuyÕch ®¹i ®«i bëi v× ta cÇn mét c«ng suÊt lín, song c«ng suÊt chÞu ®ùng cña Tranzitor trêng dïng trong m¹ch lµ h¹n chÕ, nªn dïng hai ®êng khuyÕch ®¹i sau ®ã céng l¹i bëi bé sai ®éng ®Ó cã mét c«ng suÊt lín gÊp ®«i. R36, R37 lµ c¸c ®iÖn trë nèi ®Êt cña bé sai ®éng. Hai ®êng khuyÕch ®¹i nµy hoµn toµn nh nhau c¶ vÒ s¬ ®å kÕt cÊu, chøc n¨ng vµ c¶ thËm chÝ c¶ gi¸ trÞ c¸c linh kiÖn. * §êng 1: TR3 còng lµ mét Tranzitor trêng gièng nh TR2 vµ TR1, lµm chøc n¨ng khuÕch ®¹i, ®îc ®Þnh thiªn theo kiÓu tÝch cùc bëi TR13. Nguyªn t¾c ®Þnh thiªn æn ®Þnh ®iÖn ¸p cung cÊp nµy hoµn toµn t¬ng tù nh TR1 ®Þnh thiªn cho TR1 vµ TR2 ®Þnh thiªn cho TR2. T¸c dông cña c¸c linh kiÖn: C5, C7 lµ c¸c tô nèi tÇng ng¨n c¸ch mét chiÒu. C21, C32, C221, C222, C225 lµ c¸c tô chèng ®iÖn dung ký sinh tÇn sè cao trong m¹ch. C76, C78 lµ c¸c tô läc nguån. C55 lµ tô läc xoay chiÒu. R77, R81, R93, R73, R57, R58, R59, R65 lµ c¸c ®iÖn trë ph©n ¸p ®Þnh thiªn cho TR3. R5 lµ ®iÖn trë trªn ®êng cÊp nguån cho TR3 cã t¸c dông suy gi¶m mét phÇn ®iÖn ¸p nguån cung cÊp. D6, D7 lµ c¸c diot zener lµm chøc n¨ng æn ®Þnh. (R7, R57) lµm chøc n¨ng chèng ®iÖn ký sinh tÇn sè thÊp trong m¹ch. * §êng 2: TR4 hoµn toµn t¬ng tù nh TR3 vµ TR14 gièng nh TR13 ë nh¸nh 1. T¸c dông cña c¸c linh kiÖn: C6, C8 lµ c¸c tô nèi tÇng. C22, C24, C231, C232, C235 lµ c¸c tô ®iÖn chèng ký sinh tÇn sè cao. C56 lµ tô läc xoay chiÒu. + (R8, C58) lµm chøc n¨ng chèng ký sinh tÇn sè thÊp. + PhÇn m¹ch khuyÕch ®¹i ®¬n thø 3 (tÇng 4): PhÇn m¹ch nµy gåm TR5 vµ c¸c linh kiÖn cã liªn quan TR5 lµ JFET lo¹i N m¾c S chung trong ®ã cùc S ®îc nèi ®Êt, 2 cùc G, D ®îc cÊp ®iÖn tõ hai ®êng riªng rÏ. Chøc n¨ng chÝnh cña TR5 chØ lµ khuÕch ®¹i tÝn hiÖu siªu cao tÇn tõ ®Çu ra cña bé céng c«ng suÊt HYB3 råi ®a ®Õn ®Çu vµo bé sai ®éng HYB4 xuèng ®Êt. Hai ®êng khuyÕch ®¹i nµy gièng hÖt nhau vÒ s¬ ®å nguyªn lý vµ kÕt cÊu. Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 117 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

* §êng 1: §îc phô tr¸ch bëi TR6, chøc n¨ng chÝnh cña nã lµ khuyÕch ®¹i ®Ó ®îc mét c«ng suÊt lín h¬n. C11, C13 lµ c¸c tô ng¨n c¸ch mét chiÒu gi÷a TR6 víi ®Çu vµo vµ ®Çu ra. C27, C29, C251, C255, C256 lµ c¸c tô h¹n chÕ ®iÖn ký sinh tÇn sè cao. C82, C84 lµ c¸c tô läc nguån. R11, R102 lµ c¸c ®iÖn trë cÊp nguån cho TR6 lµm viÖc. R22 lµ ®iÖn trë æn ®Þnh trë kh¸ng vµo cho TR6. (R13, R63) lµm nhiÖm vô chèng ®iÖn dung ký sinh tÇn sè thÊp. * §êng 2: Do TR7 phô tr¸ch cã chøc n¨ng gièng hÖt TR6 nªu trªn. D10, D11 lµ c¸c diot zener dïng ®Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p mét chiÒu nguån cung cÊp. C83, C85 lµ c¸c tô läc nguån, C12, C14 lµ c¸c tô nèi tÇng. C28, C30, C261, C265, C266 lµ c¸c tô h¹n chÕ ®iÖn dung ký sinh tÇn sè cao. R103, R23 lµ c¸c ®iÖn trë cÊp nguån cho TR7 lµm viÖc. R23 dïng ®Ó æn ®Þnh trë kh¸ng vµo cho TR7. (R14, R64) dïng ®Ó chèng ®iÖn dung ký sinh tÇn sè thÊp. HYB5 lµm nhiÖm vô céng c«ng suÊt tõ 2 ®êng trªn mét ®êng ®a ®Õn cöa ra. T¹i cöa ra cã mét ®êng tÝn hiÖu siªu cao tÇn t¹i ®©y chØnh lu, läc vµ ®a ra ch©n sè 1 cña CD1 díi d¹ng ®iÖn ¸p mét chiÒu, ®©y lµ tÝn hiÖu ph¸t ra møc c«ng suÊt ph¸t. R50 t¬ng tù nh R40. R15, R16 lµ c¸c ®iÖn trë nèi ®Êt cña m¹ch cöa ra. R45, R44, R46 lµ c¸c ®iÖn trë suy gi¶m møc c«ng suÊt ph¸t vµ æn ®Þnh trë kh¸ng cña ®êng m¹ch nµy. R31, R32: Suy gi¶m tÝn hiÖu mét chiÒu sau läc. D3 lµ ®ièt chØnh lu. C31, C32, C33: Lµ c¸c tô läc sau chØnh lu. RF MON: Cöa ra lÊy tÝn hiÖu ®Ó ®o vµ hiÓn thÞ. RF OUT: Cöa ra lÊy tÝn hiÖu sau khuÕch ®¹i ®a ra Anten. 4.4.2

Nguyªn lý ho¹t ®éng cña toµn m¹ch.

TÝn hiÖu siªu cao tÇn RF IN (tõ bé MOD) vµo qua lç c¾m J1, qua bé suy gi¶m tÜnh ®îc ghÐp qua mét ®êng kh¸c ®a ®Õn hai tÇng Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 118 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

khuyÕch ®¹i ®¬n. TÝn hiÖu ë ®Çu vµo vµ ®Çu ra bé HYB1 ®îc ®a ®Õn ch©n sè 2 cña CD1 ®Ó ®iÒu chØnh møc vµo mét c¸ch tù ®éng. Qua 2 tÇng khuyÕch ®¹i ®¬n TR1 vµ TR2 tÝn hiÖu ®îc ph©n lµm hai ®êng nhê bé sai ®éng HYB2, mçi ®êng ®îc khuyÕch ®¹i riªng rÏ nhê TR3 hoÆc TR4. Sau ®ã céng c«ng suÊt ®· ®îc khuyÕch ®¹i ë mçi ®êng nhê HYB3 ®Ó ®îc mét c«ng suÊt lín gÊp ®«i. C«ng suÊt nµy tiÕp tôc ®îc TR5 khuyÕch ®¹i, sau tÝn hiÖu tõ ®Çu ra cña TR5 l¹i ®îc tiÕp tôc khuyÕch ®¹i nh lÇn tríc råi HYB5 thùc hiÖn chøc n¨ng céng c«ng suÊt tõ hai ®êng l¹i ®Ó ®îc mét c«ng suÊt siªu cao tÇn ®ñ lín th«ng qua m¹ch cöa ra vµ ph©n nh¸nh tíi RF OUT vµ RF MON. Møc c«ng suÊt ra RF OUT ®îc x¸c ®Þnh nhê m¹ch TLVL DET. Ngêi ta còng trÝch mét phÇn tÝn hiÖu ra chØnh lu läc thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu, th«ng qua c¸c ®iÖn trë suy gi¶m ®a ®Õn ch©n 1 cña CD1 ®Ó xem xÐt møc c«ng suÊt ph¸t ra.

Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 119 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Mét sè bµi ®o kiÓm tra thiÕt bÞ vi ba DM2G - 1000

Bµi 1 - §o c«ng suÊt ph¸t 1- Tæng quan. Bµi ®o nµy lµ ®Ó kiÓm tra c«ng suÊt ra cña khèi ph¸t. 2- ChØ tiªu kü thuËt C«ng suÊt t¹i ®Çu ra: + 33 dbm ± 1db 3- ThiÕt bÞ yªu cÇu cÇn dïng cho bµi ®o. + M¸y ®« c«ng suÊt ML 4803A hoÆc t¬ng tù. + Bé c¶m biÕn (Power sensor) SMA(j) hoÆc N(j) t¬ng tù. Power meter + Suy hao SMA 30db (Narda 768-30) hoÆc t¬ng tù. Cable + Adaptor, N(j) - SMA(j), c¸p SMA dµipower 100 mm. cord Adaptor ATT 4- S¬ ®å ®o.

To RF OUT

OUT Khoa §TVT - §HBK HµRF néi O Trang - 120 No.1 TX BR NTWK

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

5- Ph¬ng ph¸p ®o. a. ChuÈn bÞ bµi ®o. + Më c¸p nèi gi÷a TX vµ BR NTWK. + §Æt CAL FACTOR trªn m¸y ®o c«ng suÊt theo sè phÇn tr¨m ghi trªn bé c¶m biÕn (sensor) víi tÇn sè ®o yªu cÇu. + Thùc hiÖn CAL vÒ 0 cho m¸y ®o c«ng suÊt tríc khi ®o. b. Thùc hiÖn phÐp ®o nh h×nh vÏ. • Chó ý: Nªn dïng suy hao 30db khi thùc hiÖn phÐp ®o ®Ó b¶o ®¶m an toµn cho Sensor v× d¶i ®o cña Sensor thêng tõ - 30db ®Õn + 20db. c. §äc kÕt qu¶ ®o. C«ng suÊt ph¸t ra = KÕt qu¶ ®o trªn m¸y ®o + Gi¸ trÞ suy hao d. KÕt thóc bµi ®o. Sau khi ®o xong ph¶i ®Êu l¹i c¸p nèi ®Ó thiÕt bÞ ho¹t ®éng b×nh thêng. 6-

§iÒu chØnh c«ng suÊt.

NÕu c«ng suÊt ra kh«ng ®ñ nh chØ tiªu kü thuËt th× ta cã thÓ ®iÒu chØnh t¹i Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 121 -

AUTO LVL ADJ (RV8) trªn khèi ph¸t (TX).

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

Bµi 2 - §o tÇn sè 1- Tæng quan. Bµi ®o nµy ®Ó kiÓm tra tÇn sè dao ®éng néi cña khèi TX. 2- ChØ tiªu kü thuËt. Tolerance: Within ± 20 ppm 3- ThiÕt bÞ cÇn dïng cho bµi ®o. M¸y ®Õm tÇn sè MF 1603A hoÆc t¬ng tù Adaptor, N(P) - SMA(J) C¸p SMA (2000mm)

4- S¬ ®å ®o.

Frequency counter N(P)

SMA (J) SMA Cable (2000mm

Adaptor

To

LO

MON

RF OUT O

Khoa §TVT - §HBK Hµ néiNo.1 Trang - 122 TX BR NTWK

F

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

5- Ph¬ng ph¸p ®o. a. ChuÈn bÞ m¸y ®o. + BËt nguån cho m¸y ®o tríc khi ®o Ýt nhÊt 30 phót ®Ó cho Êm m¸y vµ ch¹y æn ®Þnh. + BAND SELEC T SW trªn m¸y ®Õm tÇn sè sÏ ®Æt theo chØ tiªu b¨ng tÇn (RF band). b. Thùc hiÖn phÐp ®o nh h×nh vÏ. c. Ghi l¹i kÕt qu¶ ®o trªn m¸y.

Bµi 3 - §o bit lçi 1- Tæng quan. Bµi ®o nµy dïng ®Ó thùc hiÖn phÐp ®o ®¸nh gi¸ chÊt lîng ®êng truyÒn th«ng qua tû sè bit lçi. 2- ChØ tiªu kü thuËt. BER ≤ 10-3 t¹i RSL = -87.0 dbm 3- ThiÕt bÞ yªu cÇu cÇn dïng cho bµi ®o. + M¸y ph©n tÝch ®êng truyÒn ME 520B hoÆc t¬ng tù + M¸y ®o c«ng suÊt ML 4803A vµ bé c¶m biÕn MA4701A hoÆc t¬ng tù Khoa §TVT - §HBK Hµ néi Trang - 123 -

§å ¸n tèt nghiÖp Vi ba sè DM 2G -1000

+ Bé suy hao 768-10 (10db) hoÆc t¬ng tù + Bé suy hao tõng nÊc HP8494A vµ HP8495A hoÆc t¬ng tù + Bé suy hao 491F + Bé biÕn ®æi trë kh¸ng 75Ω - 120Ω + Adaptor, N(P) - SMA(J) + Adaptor, N(J) - SMA(J) + C¸p SMA, 2000mm + C¸p SMA, 100mm + C¸p BNC - BNC 4- Ph¬ng ph¸p ®o. + §Æt vµ ®Êu nèi thiÕt bÞ víi m¸y ®o nh h×nh vÏ + §a c¸p nèi gi÷a khèi thu (RX) vµ RF - BR NTWK ra ngoµi + Nèi m¸y ®o c«ng suÊt ®Õn ®Çu ra RF - BR NTWK + Nèi m¸y ®o bit lçi ®Õn ®Çu IN, OUT cña bé phèi hîp trë kh¸ng + §iÒu chØnh suy hao cho møc thu ®¹t -50 dbm + Nèi c¸p tr¶ l¹i cho khèi thu (RF) vµ RF - BR NTWK Suy hao biÕn hao vµ biÕn C¸p-3SMA + §o tû sè lçiSuy (BER) møc tÝn hiÖu thu (RSL) th«ng qua viÖc ®iÒu chØnh suy C¸p-1SMA SMA(J) Adaptor N(P)

®æi

®æi

hao

C¸p-2SMA SMA(J) Adaptor N(P)

Adaptor SMA(J)-N(P)

Suy hao §Õn cæng ANT

Suy hao §Õn cæng ANT

RX

Adaptor SMA(J)-N(P)

§Õn B IN/OUT

M¸y ®o c«ng DM2G - 1000

C¸p SMA Bé c¶m biÕn (100mm)

HDB-3 Khoa §TVT - §HBK Hµ néi OUTPUT Trang - 124 BNC-BNC M¸y PT§T (T)

HDB-3 INPUT M¸y PT§T BNC-BNC (R)

§Õn B IN/OUT