Luận văn Mô phỏng quá trình điều chế tín hiệu dùng máy tính

MUẽC LUẽC PHUẽ LUẽC TAỉI LIEÄU THAM KHAÛO DAÃN NHAÄP ẹAậT VAÁN ẹEÀ Vaỏn ủeà ủieàu cheỏ vaứ giaỷi ủieàu cheỏ khoõng coứn laứ ủieàu mụựi meừ ủoỏi vụựi sinh vieõn caực trửụứng kyừ thuaọt chuyeõn ngaứnh ẹieọn – ẹieọn tửỷ noựi chung vaứ sinh vieõn ngaứnh ẹieọn tửỷ trửụứng ẹaùi Hoùc Sử Phaùm Kyừ Thuaọt noựi rieõng. Nhửng hieồu thaỏu ủaựo ủửụùc vaỏn ủeà thỡ khoõng phaỷi coự laứ ủa soỏ. Vụựi ủeà taứi “Moõ phoỷng quaự trỡnh ủieàu cheỏ tớn hieọu duứng maựy tớnh” seừ cho thaỏy ủửụùc daùng soựng tớn hieọu ủieàu cheỏ trửùc tieỏp treõn maựy tớnh chửự khoõng chổ laứ daùng soựng ủửụùc veừ leõn baỷng trong luực caực thaày coõ daùy. Nhụứ vaọy maứ ta coự theồ quan saựt ủửụùc trửùc tieỏp daùng soựng ủieàu cheỏ moọt caựch roừ raứng chửự khoõng coứn laứ vieọc phaỷi hỡnh dung nhử luực hoùc nửừa. Nhụứ vieọc moõ phoỷng naứy maứ sinh vieõn coự theồ tieỏp thu baứi nhanh hụn vaứ coự theồ hieồu vaỏn ủeà saõu saộc hụn. GIễÙI HAẽN VAÁN ẹEÀ Vỡ ủieàu cheỏ thoõng tin laứ phửực taùp vaứ kieỏn thửực cuỷa chuựng em coứn haùn cheỏ neõn vụựi thụứi gian 10 tuaàn chuựng em khoõng theồ tỡm hieồu heỏt taỏt caỷ caực loaùi ủieàu cheỏ ủửụùc, neõn: Trong ủeà taứi naứy chuựng em chổ: Khaỷo saựt caực lyự thuyeỏt veà ủieàu cheỏ. Moọt soỏ baứi taọp veà ủieàu cheỏ, vaứ Moõ phoỷng caực baứi taọp naứy trong MatLab. MUẽC ẹÍCH NGHIEÂN CệÙU Muùc tieõu ủaàu tieõn laứ do chửụng trỡnh ủaứo taùo cuỷa Trửụứng ẹaùi Hoùc Sử Phaùm Kyừ Thuaọt, yeõu caàu phaỷi coự moọt luaọn vaờn toỏt nghieọp ủeồ chuaồn bũ cho vieọc ra trửụứng. Cho neõn, ủeà taứi “Moõ Phoỷng Quaự Trỡnh ẹieàu Cheỏ Tớn Hieọu Duứng Maựy Tớnh” cuừng ủeồ ủaựp ửựng yeõu caàu naứy. Sau nửừa, cuừng laứ ủeồ cuỷng coỏ laùi moọt soỏ kieỏn thửực maứ chuựng em ủaừ ủửụùc hoùc trong trửụứng. Vaứ cuoỏi cuứng, laứ ủeồ tỡm hieồu theõm veà moọt soỏ caực khaựi nieọm vaứ nhửừng vaỏn ủeà mụựi trong kyừ thuaọt maứ trong trửụứng chửa coự ủieàu kieọn ủeồ giaỷng daùy. NHIEÄM VUẽ THệẽC HIEÄN Phaàn giụựi thieọu Tửùa ủeà taứi Nhieọm vuù luaọn vaờn toỏt nghieọp Lụứi noựi ủaàu Nhaọn xeựt cuỷa giaựo vieõn hửụựng daón Nhaọn xeựt cuỷa giaựo vieõn phaỷn bieọn Nhaọn xeựt cuỷa Hoọi ủoàng chaỏm luaọn vaờn toỏt nghieọp Lụứi caỷm taù Muùc luùc Phaàn noọi dung Phaàn I: Daón nhaọp Phaàn II: Phaàn Lyự Thuyeỏt ẹieàu Cheỏ Chửụng I: Tớn Hieọu vaứ Thoõng Tin Chửụng II: Giụựi Thieọu Veà Heọ Thoỏng Thoõng Tin Chửụng III: Giụựi Thieọu Veà ẹieàu Cheỏ Chửụng IV: Caực Heọ Thoỏng ẹieàu Cheỏ Lieõn Tuùc Phaàn III: Phaàn Moõ Phoỷng ủieàu Cheỏ Chửụng I: Giụựi Thieọu veà MatLab Chửụng II: Moõ Phoỷng – Caực Chửụng Trỡnh Phaàn IV: Phaàn Keỏt Luaọn Phaàn Phuù Luùc PHAÀN LYÙ THUYEÁT ẹIEÀU CHEÁ TÍN HIEÄU VAỉ THOÂNG TIN GIễÙI THIEÄU Tớn hieọu laứ tửứ duứng ủeồ chổ moọt vaọt theồ, moọt daỏu hieọu, moọt phaàn tửỷ cuỷa ngoõn ngửừ hay moọt bieồu tửụùng ủaừ ủửụùc thửứa nhaọn ủeồ theồ hieọn moọt tin tửực. Noựi caựch khaực, tớn hieọu laứ sửù bieồu hieọn vaọt lyự maứ noự mang tửứ nguoàn tin ủeỏn nụi nhaọn tin. ễỷ ủaõy chổ quan taõm ủeỏn tớn hieọu ủieọn laứ doứng ủieọn hay ủieọn aựp. Moõ hỡnh toaựn hoùc cuỷa tớn hieọu laứ caực haứm thửùc hay phửực cuỷa moọt hay nhieàu bieỏn, vớ duù: s(t), s(x,y), s(x,y,t). Tớn hieọu ủaàu tieõn laứ haứm cuỷa thụứi gian t, noự bieồu thũ moọt ủaùi lửụùng ủieọn nhử tớn hieọu aõm thanh hay tớn hieọu hỡnh. Tớn hieọu thửự hai laứ haứm hai bieỏn-toùa ủoọ khoõng gian (x,y) ủoự laứ tớn hieọu aỷnh túnh. Tớn hieọu sau cuứng laứ tớn hieọu truyeàn hỡnh. Tớn hieọu mang tin tửực laứ moọt tớn hieọu ngaóu nhieõn vỡ khoõng ủửụùc bieỏt trửụực vaứ khoõng bieỏt laứ mang tin tửực gỡ, neõn thoõng tin cuừng coự tớnh ngaóu nhieõn. PHAÂN LOAẽI TÍN HIEÄU Tớn hieọu vaọt lyự vaứ moõ hỡnh lyự thuyeỏt Moọt tớn hieọu laứ bieồu hieọn cuỷa moọt quaự trỡnh vaọt lyự, do ủoự noự phaỷi laứ moọt tớn hieọu vaọt lyự. Tớn hieọu nhử vaọy phaỷi thoỷa maừn caực ủieàu kieọn sau: Coự naờng lửụùng hửừu haùn. Coự bieõn ủoọ hửừu haùn. Bieõn ủoọ laứ haứm lieõn tuùc. Coự phoồ hửừu haùn vaứ tieỏn tụựi zero khi taàn soỏ tieỏn tụựi voõ cuứng. Vieọc phaõn loaùi tớn hieọu dửùa treõn caực cụ sụỷ sau: Phaõn loaùi theo quaự trỡnh bieỏn thieõn cuỷa tớn hieọu, caực tớnh chaỏt cuỷa noự coự theồ ủoaựn trửụực ủửụùc hay khoõng? Phaõn loaùi theo naờng lửụùng: coự theồ phaõn bieọt thaứnh tớn hieọu naờng lửụùng hửừu haùn vaứ coõng suaỏt trung bỡnh hửừu haùn. Phaõn loaùi dửùa vaứo hỡnh thaựi cuỷa tớn hieọu, tửứ ủoự coự theồ phaõn loaùi theo tớnh chaỏt lieõn tuùc hay rụứi raùc cuỷa tớn hieọu. Phaõn loaùi tớn hieọu dửùa vaứo phoồ cuỷa noự. Phaõn loaùi dửùa theo thửự nguyeõn, laứ tớn hieọu moọt bieỏn hay nhieàu bieỏn. Tớn hieọu xaực ủũnh vaứ tớn hieọu ngaóu nhieõn Cụ sụỷ phaõn loaùi ủaàu tieõn laứ dửùa treõn quaự trỡnh bieỏn ủoồi cuỷa tớn hieọu laứ moọt haứm cuỷa thụứi gian, coự theồ xaực ủũnh ủửụùc hay khoõng? Theo caựch naứy thỡ ngửụứi ta phaõn thaứnh tớn hieọu xaực ủũnh vaứ tớn hieọu ngaóu nhieõn. Tớn hieọu xaực ủũnh laứ tớn hieọu maứ quaự trỡnh bieỏn thieõn cuỷa noự ủửụùc bieồu dieón baống moọt haứm thụứi gian ủaừ hoaứn toaứn xaực ủũnh. Coứn tớn hieọu ngaóu nhieõn thỡ sửù bieỏn thieõn cuỷa noự khoõng theồ bieỏt trửụực, muoỏn bieồu dieón noự phaỷi tieỏn haứnh quan saựt, thoỏng keõ. Tớn hieọu naờng lửụùng vaứ tớn hieọu coõng suaỏt Cụ sụỷ phaõn loaùi thửự hai laứ dửùa vaứo naờng lửụùng cuỷa tớn hieọu. Tớn hieọu naờng lửụùng hửừu haùn goàm nhửừng tớn hieọu quaự ủoọ xaực ủũnh vaứ ngaóu nhieõn. Coứn tớn hieọu coõng suaỏt bao goàm haàu nhử taỏt caỷ: tớn hieọu tuaàn hoaứn, vaứ tớn hieọu ngaóu nhieõn xaực laọp. Moọt vaứi tớn hieọu coự theồ khoõng thuoọc vaứo hai loaùi keồ treõn, vớ duù tớn hieọu x(t)=exp(at) vụựi a>0 vaứ tẻ (-Ơ, Ơ), hay tớn hieọu xung Dirac d(t) vaứ daừy xung tuaàn hoaứn cuỷa noự. Tớn hieọu lieõn tuùc vaứ tớn hieọu rụứi raùc Moọt tớn hieọu coự theồ bieồu dieón dửụựi caực daùng khaực nhau tuứy theo bieõn ủoọ cuỷa noự coự giaự trũ lieõn tuùc hay rụứi raùc theo bieỏn thụứi gian lieõn tuùc hay rụứi raùc. Coự theồ phaõn bieọt thaứnh boỏn loaùi sau: Tớn hieọu coự bieõn ủoọ vaứ thụứi gian lieõn tuùc ủửụùc goùi laứ tớn hieọu tửụng tửù (analog). Tớn hieọu coự bieõn ủoọ rụứi raùc vaứ thụứi gian lieõn tuùc ủửụùc goùi laứ tớn hieọu lửụùng tửỷ. Tớn hieọu coự bieõn ủoọ lieõn tuùc vaứ thụứi gian rụứi raùc ủửụùc goùi laứ tớn hieọu rụứi raùc. Tớn hieọu coự bieõn ủoọ vaứ thụứi gian rụứi raùc goùi laứ tớn hieọu soỏ (digital). Bieõn ủoọ Lieõn tuùc Rụứi raùc Thụứi gian Lieõn tuùc Tớn hieọu tửụng tửù Tớn hieọu lửụùng tửỷ Rụứi raùc Tớn hieọu rụứi raùc Tớn hieọu soỏ Hỡnh 2.4: Bieồu dieón cuỷa caực loaùi tớn hieọu phaõn loaùi theo thụứi gian. Caực heọ thoỏng xửỷ lyự tớn hieọu ủửụùc phaõn loaùi dửùa vaứo ủaởc trửng cuỷa tớn hieọu maứ noự xửỷ lyự. Tửứ caựch phaõn loaùi tớn hieọu treõn ủaõy ta seừ coự caực heọ thoỏng xửỷ lyự tớn hieọu tửụng ửựng nhử sau: Heọ thoỏng tửụng tửù: nhử caực maùch khueỏch ủaùi, maùch loùc coồ ủieồn, maùch nhaõn taàn soỏ, maùch ủieàu cheỏ tớn hieọu… Heọ thoỏng rụứi raùc: caực maùch taùo xung, caực maùch ủieàu cheỏ xung. Heọ thoỏng soỏ: maùch loùc soỏ, maùch bieỏn ủoồi Fourier vaứ caực quaự trỡnh ủaởc bieọt khaực. Ngoaứi ra, cuừng coự caực heọ thoỏng hoón hụùp nhử heọ thoỏng bieỏn ủoồi tửụng tửù – soỏ. Coự theồ thaỏy raống, trong caực heọ thoỏng rụứi raùc, tớn hieọu ủửụùc xửỷ lyự laứ trửụứng hụùp trung gian giửừa tớn hieọu tửụng tửù vaứ tớn hieọu soỏ. Caực loaùi tớn hieọu khaực Vieọc phaõn tớch phoồ cuỷa tớn hieọu daón ủeỏn vieọc phaõn loaùi tớn hieọu dửùa vaứo sửù phaõn boỏ naờng lửụùng hay coõng suaỏt cuỷa tớn hieọu trong mieàn taàn soỏ. Beà roọng phoồ cuỷa tớn hieọu, theo ủũnh nghúa laứ daỷi taàn soỏ (dửụng hoaởc aõm) taọp trung coõng suaỏt cuỷa tớn hieọu. Noự thửụứng ủửụùc kyự hieọu baống chửừ BW vaứ ủửụùc xaực ủũnh theo coõng thửực sau: BW = f2 - f1. (2.5-1) wm f1=0 (hoaởc gaàn baống 0) X(v) -v1 v2 0 wm X(v) -v1 v1 0 -v2 v2 wm X(v) -v2 v2 0 -v1 v1 wm X(v) -v2 v2 0 -v1 v1 a./ b./ c./ d./ Trong ủoự: 0 Ê f1 Ê f2, f2 ủửụùc goùi laứ taàn soỏ giụựi haùn treõn cuỷa tớn hieọu. f1 ủửụùc goùi laứ taàn soỏ giụựi haùn dửụựi cuỷa tớn hieọu. Hỡnh 2.5: Phoồ cuỷa caực loaùi tớn hieọu. a./ Tớn hieọu taàn soỏ thaỏp; b./ Tớn hieọu taàn soỏ cao. c./ Tớn hieọu daỷi heùp; d./ Tớn hieọu daỷi roọng. Dửùa vaứo beà roọng phoồ coự theồ phaõn loaùi tớnh hieọu nhử sau: Tớn hieọu taàn soỏ thaỏp. Tớn hieọu taàn soỏ cao. Tớn hieọu daỷi heùp. Tớn hieọu daỷi roọng. Tớn hieọu coự thụứi gian hửừu haùn: laứ tớn hieọu coự bieõn ủoọ tieỏn tụựi zero ụỷ ngoaứi khoaỷng T: x(t)=0 khi ùtù>T (2.5-2) Tớn hieọu coự bieõn ủoọ hửừu haùn laứ taỏt caỷ caực tớn hieọu vaọt lyự thửùc hieọn ủửụùc vụựi chuựng, bieõn ủoọ khoõng vửụùt quaự moọt giụựi haùn naứo ủoự ủửụùc tớnh toaựn tửụng ửựng vụựi thieỏt bũ xửỷ lyự. Coự theồ vieỏt: ùx ( t) ù Ê k vụựi -Ơ < t < Ơ. (2.5-3) Tớn hieọu nhaõn quaỷ laứ tớn hieọu baống zero vụựi giaự trũ thụứi gian aõm: x (t) = 0 vụựi t< 0. (2.5-4). Ta nhaọn thaỏy, trong thửùc teỏ taỏt caỷ caực tớn hieọu ủeàu laứ tớn hieọu nhaõn quaỷ, coự nghúa laứ noự baột ủaàu tửứ t=0. NHIEÃU TRONG HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN Thuaọt ngửừ nhieóu ủeà caọp ủeỏn nhửừng tớn hieọu ủieọn khoõng mong muoỏn maứ vaón luoõn luoõn hieọn dieọn trong caực heọ thoỏng ủieọn. Sửù hieọn dieọn cuỷa tớn hieọu nhieóu choàng laỏn leõn tớn hieọu coự xu hửụựng laứm suy giaỷm tớn hieọu; noự laứm maựy khoự nhaọn daùng ủửụùc ủuựng kớ hieọu, vaứ do ủoự haùn cheỏ toỏc ủoọ truyeàn thoõng tin. Nhieóu taực ủoọng leõn tớn hieọu trong suoỏt quaự trỡnh truyeàn thoõng tin, chuựng coự nguoàn goỏc, hỡnh daùng, phửụng thửực taực ủoọng leõn tớn hieọu raỏt khaực nhau. Do ủoự, coự theồ coự nhieàu caựch phaõn loaùi nhieóu: Dửùa vaứo qui luaọt bieỏn thieõn theo thụứi gian, coự theồ phaõn loaùi thaứnh nhieóu lieõn tuùc vaứ nhieóu xung. Dửùa vaứo beà roọng khoồ ta coự nhieóu traộng (goàm toaứn boọ taàn soỏ) vaứ nhieóu maứu (moọt khoaỷng taàn soỏ hay moọt taàn soỏ). Dửùa vaứo qui luaọt phaõn boỏ coự theồ phaõn loaùi thaứnh nhieóu Gaussian vaứ nhieóu Poisson… Neỏu dửùa vaứo phửụng thửực taực ủoọng ta coự nhieóu coọng vaứ nhieóu nhaõn. Caựch phaõn loaùi toồng quaựt hụn laứ dửùa vaứo nguoàn goỏc sinh ra nhieóu, ngửụứi ta phaõn bieọt thaứnh nhieóu coõng nghieọp vaứ nhieóu tửù nhieõn. Nhieóu coõng nghieọp laứ taỏt caỷ caực tớn hieọu do caực thieỏt bũ ủieọn, ủieọn tửỷ phaựt ra trong quaự trỡnh laứm vieọc. Baỷn chaỏt cuỷa nhieóu coõng nghieọp laứ sửù bửực xaù ủieọn tửứ tửứ caực thieỏt bũ ủieọn. ẹeồ choỏng caực loaùi nhieóu naứy, caàn phaỷi duứng caực boọ phaọn khửỷ caực bửực xaù ủieọn tửứ. Nhieóu tửù nhieõn bao goàm nhieóu maùch ủieọn vaứ thieỏt bũ, nhieóu khớ quyeồn vaứ vuừ truù. Thieỏt keỏ maùch ủieọn toỏt coự theồ loaùi boỷ ủửụùc nhieàu loaùi nhieóu vaứ caực aỷnh hửụỷng khoõng mong muoỏn cuỷa chuựng baống caựch loùc, chaộn, lửùa choùn phửụng phaựp ủieàu cheỏ vaứ ủaởt vũ trớ maựy thu toỏt nhaỏt. Vớ duù: Caực thieỏt bũ thu caực bửực xaù vuừ truù luoõn ủửụùc ủaởt ủửụùc ụỷ nhửừng nụi hoang vaộng xa xoõi, xa caực nguoàn nhieóu tửù nhieõn. Tuy nhieõn, coự moọt loaùi nhieóu tửù nhieõn khoõng theồ loaùi boỷ ủửụùc, goùi laứ nhieóu nhieọt hay nhieóu Johnson. Nhieóu nhieọt sinh ra bụỷi caực chuyeồn ủoọng nhieọt cuỷa caực electron trong caực thaứnh phaàn daón ủieọn nhử ủieọn trụỷ, daõy daón… Caực electron tham gia quaự trỡnh daón ủieọn gaõy ra nhieóu nhieọt. Vỡ nhieóu nhieọt luoõn toàn taùi trong taỏt caỷ caực heọ thoỏng truyeàn thoõng vaứ laứ nguoàn nhieóu ủaựng keồ trong haàu heỏt caực heọ thoỏng, caực ủaởc tớnh cuỷa nhieóu nhieọt–coọng, traộng, Gaussian – thửụứng ủửụùc duứng nhieàu nhaỏt ủeồ moõ hỡnh hoựa caực nhieóu trong caực heọ thoỏng truyeàn thoõng. Vỡ nhieóu Gaussian trung bỡnh khoõng hoaứn toaứn ủửụùc ủaởc trửng bụỷi phửụng sai cuỷa noự, moõ hỡnh naứy ủaởc bieọt ủụn giaỷn khi sửỷ duùng trong vieọc doứ, taựch tớn hieọu vaứ trong vieọc thieỏt keỏ caực maựy thu chaỏt lửụùng cao. GIễÙI THIEÄU VEÀ HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN GIễÙI THIEÄU Trong cuoọc soỏng cuỷa chuựng ta, luoõn coự nhu caàu veà vieọc nghe radio, xem truyeàn hỡnh vaứ noựi chuyeọn qua ủieọn thoaùi. Vaứ ủeồ naõng cao vieọc xem truyeàn hỡnh, ta coự theồ trang bũ theõm caựp truyeàn hỡnh hoaởc coự moọt anten thu tớn hieọu veọ tinh ủaởt trong nhaứ cuỷa chuựng ta. Hụn nửừa, ta coự theồ coự moọt radio ủeồ baứn hoaởc ủieọn thoaùi di ủoọng gaộn treõn xe, ta coự theồ noỏi maựy tớnh caự nhaõn vụựi nhửừng maựy tớnh khaực baống ủửụứng daõy ủieọn thoaùi thoõng qua modem. Trong coõng vieọc cuỷa ta, ta coự theồ dửùa vaứo maùng thoõng tin, maứ noự noỏi vụựi nhửừng maựy tớnh khaực khaộp nụi treõn theỏ giụựi, ủeồ cung caỏp cho ta caực danh muùc haứng hoựa, taứi chớnh vaứ nhửừng keỏ hoaùch khaực ủeồ quaỷn lyự vieọc kinh doanh cuỷa ta. Ngoaứi ra ủoỏi vụựi ủieọn thoaùi, ta coự theồ thueõ bao nhửừng dũch vuù thoõng tin khaực nhử: hoọi nghũ truyeàn hỡnh tửứ xa, ủeồ haùn cheỏ vieọc ủi laùi maứ vaón duy trỡ ủửụùc sửù gaởp gụừ vụựi nhửừng ngửụứi khaực. Nhửừng heọ thoỏng nhử vaọy ủửụùc goùi laứ heọ thoỏng thoõng tin. HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN LAỉ Gè? ẹoự laứ teõn goùi chung cho caỷ phửụng tieọn coõng coọng vaứ vaờn chửụng kyừ thuaọt ngaứy nay, ủeồ lieõn heọ ủeỏn nhieàu lúnh vửùc coõng ngheọ thoõng tin, dũch vuù thoõng tin, heọ thoỏng thoõng tin nhử caực coõng ngheọ vieón thoõng, dũch vuù vieón thoõng vaứ caực heọ thoỏng vieón thoõng. Sễ ẹOÀ KHOÁI CUÛA HEÄ THOÁNG THOÂNG TIN Trửụực heỏt ta xeựt sụ ủoà khoỏi toồng quaựt cuỷa heọ thoỏng thoõng tin ụỷ hỡnh 3.1. Khoỏi Source (nguoàn tin) bieồu dieón thoõng tin ủửụùc gụỷi ủi nhử tớn hieọu tieỏng noựi, tớn hieọu truyeàn hỡnh maứu, vaờn baỷn traộng ủen, chuoói nhũ phaõn [0] vaứ [1] hoaởc tớn hieọu ủieọn taõm ủoà… Ta giaỷ sửỷ raống ngoừ ra cuỷa nguoàn tin laứ moọt tớn hieọu ủieọn naứo ủoự thỡ trong khoỏi nguoàn tin naứy ủaừ coự moọt boọ phaọn chuyeồn ủoồi tớn hieọu caàn truyeàn ủi thaứnh tớn hieọu soựng ủieọn. Nhử vaọy, khoỏi nguoàn tin goàm coự nguoàn phaựt tin vaứ boọ chuyeồn ủoồi tớn hieọu ụỷ nguoàn phaựt tin thaứnh tớn hieọu soựng ủieọn. Khoỏi Transmitter (khoỏi phaựt tin): xửỷ lyự thoõng tin tửứ nguoàn tin ủửa tụựi ủeồ ủửa leõn keõnh truyeàn. Trong khoỏi naứy goàm caỷ quaự trỡnh maừ hoựa thoõng tin. Khoỏi Channel (khoỏi keõnh truyeàn): keõnh truyeàn coự theồ laứ daõy song haứnh, caựp ủoàng truùc, sụùi quang, voõ tuyeỏn, keõnh truyeàn thanh di ủoọng, chuyeồn maùch ủieọn cụ hay ủieọn tửỷ… vaứ nhửừng keõnh truyeàn khaực. Khoỏi Receiver (khoỏi nhaọn tin): thửùc hieọn phuùc hoài laùi tin tửực ủaừ ủửụùc maừ hoựa ụỷ khoỏi phaựt tin ủaừ nhaọn ủửụùc tửứ keõnh truyeàn. Vaứ cuoỏi cuứng gụỷi tớn hieọu sau khi phuùc hoài ủeỏn khoỏi sửỷ duùng. Khoỏi User (khoỏi sửỷ duùng): khoỏi naứy coự chửực naờng bieỏn ủoồi tớn hieọu ủieọn tửứ khoỏi nhaọn tin thaứnh tớn hieọu goỏc ban ủaàu. Boọ phaọn chuyeồn ủoồi coự theồ laứ loa hoaởc maứn hỡnh. Khoỏi sửỷ duùng coự theồ laứ tai hoaởc maột cuỷa con ngửụứi, thieỏt bũ ủieàu khieồn tửứ xa, hoaởc laứ moọt maựy vi tớnh. TRANSMITTER (Phaựt tin) USER (Sửỷ duùng) SOURCE (Nguoàn tin) CHANNEL (Keõnh truyeàn) RECEIVER (Nhaọn tin) Hỡnh 3.1 Sụ ủoà khoỏi toồng quaựt cuỷa heọ thoỏng thoõng tin Caực kyừ sử thoõng tin thửụứng coự nhieàu caựch taực ủoọng treõn caực khoỏi Transmitter vaứ Receiver, coứn caực khoỏi Source, Channel vaứ User thỡ coự raỏt ớt hoaởc laứ khoõng coự caựch taực ủoọng ủeỏn noự. Yeỏu toỏ caàn thieỏt cuỷa heọ thoỏng thoõng tin laứ sửù lửùa choùn thớch hụùp giửừa caực khoỏi Transmitter vaứ Receiver theo moọt caựch naứo ủoự ủeồ taực ủoọng laứm sao coự ủoọ tin caọy vaứ ủoọ trung thửùc cao trong quaự trỡnh truyeàn thoõng tin tửứ nguoàn tin ủeỏn nụi nhaọn tin. Ta coự theồ mụỷ roọng sụ ủoà khoỏi hỡnh 3.1 thaứnh sụ ủoà khoỏi hỡnh 3.2. Moói khoỏi coự theồ thửùc hieọn nhieàu hoaùt ủoọng vaứ moói heọ thoỏng thoõng tin khoõng nhaỏt thieỏt phaỷi ủaày ủuỷ caực khoỏi. Tuy nhieõn, caực khoỏi Source, Channel, User thỡ luoõn luoõn phaỷi toàn taùi. Maởc duứ caực heọ thoỏng thoõng tin coự theồ phaõn loaùi theo nhieàu caựch nhửng moọt caựch phaõn loaùi chung nhaỏt laứ phaõn loaùi theo heọ thoỏng tửụng tửù hoaởc laứ heọ thoỏng soỏ. Moọt tớn hieọu tửụng tửù coự theồ nhaọn moọt soỏ lửụùng voõ haùn cuỷa bieõn ủoọ maứ noự coự theồ coự trong moọt khoaỷng cho pheựp naứo ủoự, trong khi tớn hieọu rụứi raùc chổ coự theồ nhaọn moọt soỏ lửụùng hửừu haùn cuỷa bieõn ủoọ trong moọt khoaỷng xaực ủũnh naứo ủoự. Moọt heọ thoỏng thoõng tin thửụứng ủửụùc phaõn loaùi laứ tửụng tửù hay soỏ phuù thuoọc vaứo tớn hieọu ủửụùc truyeàn treõn ủửụứng truyeàn laứ tửụng tửù hay soỏ. Sửù phaõn bieọt naứy seừ khoõng coứn chớnh xaực cho nhửừng heọ thoỏng thoõng tin maứ truyeàn tớn hieọu coự bieõn ủoọ rụứi raùc maứ duứng phửụng phaựp ủieàu cheỏ tửụng tửù. SOURCE ENCODER (Maừ hoựa nguoàn) CHANNEL ENCODER (Maừ hoựa keõnh truyeàn) SOURCE (Nguoàn tin) MODULATOR (ẹieàu cheỏ) CHANNEL (Keõnh truyeàn) DEMODULATOR (Giaỷi ủieàu cheỏ) CHANNEL DECODER (Giaỷi maừ keõnh truyeàn) SOURCE DECODER (Giaỷi maừ nguoàn) USER (Sửỷ duùng tin) Haàu heỏt nhửừng heọ thoỏng thoõng tin thửụứng gaởp ủeàu chửựa caực khoỏi ủieõàu cheỏ (Modulator) vaứ khoỏi giaỷi ủieàu cheỏ (Demodulator) nhửng coự theồ coự hoaởc khoõng caực khoỏi maừ hoựa nguoàn (Source encoder), maừ hoựa keõnh truyeàn (Channel encoder), giaỷi maừ keõnh truyeàn (Channel decoder), giaỷi maừ nguoàn (Source decoder). Khoỏi ủieàu cheỏ laứm thay ủoồi tớn hieọu thaứnh moọt daùng thớch hụùp ủeồ truyeàn ủi treõn keõnh truyeàn, khoỏi giaỷi ủieàu cheỏ seừ laứm coõng vieọc ngửụùc laùi. Vớ duù moọt heọ thoỏng truyeàn thoõng thửụng maùi AM, trong ủoự tớn hieọu aõm thanh, tieỏng noựi hoaởc tớn hieọu nhaùc neàn ủửụùc ủửa leõn taàn soỏ cao bụỷi vieọc ủieàu cheỏ, vỡ vaọy noự seừ ủửụùc lan truyeàn qua khoõng gian maứ khoõng gaõy trụỷ ngaùi ủoỏi vụựi nhửừng tớn hieọu cuỷa caực taàn soỏ khaực. Hỡnh 3.2 Sụ ủoà khoỏi mụỷ roọng cuỷa heọ thoỏng thoõng tin. Coự nhieàu tớn hieọu nhử tieỏng noựi vaứ hỡnh aỷnh laứ caực tớn hieọu tửụng tửù nhửng trong moọt soỏ ửựng duùng coự theồ coự lụùi baống caựch ủoồi tửứ daùng tớn hieọu tửụng tửù thaứnh daùng tớn hieọu soỏ ủeồ truyeàn ủi. Hoaùt ủoọng naứy caàn phaỷi coự khoỏi maừ hoựa nguoàn (Source encoder). Maừ hoựa nguoàn cuừng coự theồ ủửụùc duứng ủeồ maừ hoựa sửù toàn taùi cuỷa tớn hieọu soỏ coự hieọu quaỷ hụn. Khoỏi giaỷi maừ nguoàn (Source decoder) seừ traỷ laùi tớn hieọu nguoàn daùng nguyeõn thuỷy cuỷa noự caứng gioỏng caứng toỏt. Khoỏi maừ hoựa keõnh truyeàn hoaùt ủoọng khi ngoừ vaứo laứ tớn hieọu soỏ nhử laứ caựch ủeồ giaỷm xaực suaỏt maứ tớn hieọu soỏ seừ giaỷi maừ sai ụỷ khoỏi nhaọn tin. Khoỏi giaỷi maừ keõnh truyeàn seừ coỏ gaộng ủeồ taựi taùo laùi daùng tớn hieọu caứng gioỏng vụựi ngoừ vaứo maừ hoựa keõnh truyeàn caứng toỏt. GIễÙI THIEÄU VEÀ ẹIEÀU CHEÁ ẹIEÀU CHEÁ ẹieàu cheỏ tớn hieọu tửực laứ duứng caực thuaọt toaựn cụ baỷn taực ủoọng leõn tớn hieọu trong caực heọ thoỏng thoõng tin, ủaởc bieọt laứ trong caực heọ thoỏng truyeàn tin treõn khoaỷng caựch lụựn. Vieọc ủieàu cheỏ tớn hieọu laứ moọt lúnh vửùc raỏt roọng vaứ khoự khaỷo saựt ủửụùc heỏt neõn trong ủeà taứi naứy chổ khaỷo saựt cho moọt soỏ tớn hieọu ủieàu cheỏ tửụng tửù vaứ ủieàu cheỏ xung. Vỡ ủieàu cheỏ tớn hieọu laứ vaỏn ủeà raỏt cụ baỷn vaứ quan troùng cuỷa heọ thoỏng thoõng tin, do ủoự ta phaỷi tỡm hieồu veà muùc ủớch cuỷa ủieàu cheỏ: Tớn hieọu ụỷ ủaàu ra boọ bieỏn ủoồi tớn hieọu trong khoỏi nguoàn (Source) coự taàn soỏ raỏt thaỏp, do ủoự khoõng theồ truyeàn ủi xa ủửụùc vỡ hieọu suaỏt truyeàn khoõng cao vaứ khoõng coự tớnh kinh teỏ. Cho neõn phaỷi thửùc hieọn ủieàu cheỏ tớn hieọu vụựi ba muùc ủớch sau: Vieọc ủieàu cheỏ tớn hieọu cho pheựp ta sửỷ duùng hửừu hieọu keõnh truyeàn. Tớn hieọu goỏc bao goàm nhieàu tớn hieọu maứ chuựng ta muoỏn truyeàn ủi cuứng luực. Vớ duù nhử tieỏng noựi coự taàn soỏ trong khoaỷng 20Hz–4KHz, tớn hieọu aõm nhaùc coự taàn soỏ trong khoaỷng 0–20KHz, tớn hieọu video trong truyeàn hỡnh coự ủoọ roọng daỷi thoõng 0–5MHz. Neỏu khoõng coự ủieàu cheỏ maứ truyeàn nhửừng tớn hieọu naứy ủoàng thụứi treõn cuứng moọt ủửụứng truyeàn (caựp, daõy song haứnh) thỡ ụỷ ủaàu thu seừ khoõng thu ủửụùc tớn hieọu vỡ giửừa chuựng coự sửù giao thoa vaứo nhau. Vỡ vaọy, ụỷ ủaàu thu khoõng theồ taựch rieõng chuựng ra ủửụùc. ẹieàu cheỏ cho pheựp ta truyeàn ủoàng thụứi nhửừng tớn hieọu naứy maứ khoõng coự sửù giao thoa baống caựch dũch chuyeồn caực tớn hieọu naứy sang taàn soỏ khaực cao hụn maứ ủửụứng truyeàn ủoự coự theồ ủaựp ửựng ủửụùc. ễÛ ủaàu thu seừ thu ủửụùc rieõng reừ tửứng tớn hieọu nhụứ nhửừng maùch loùc thoõng daỷi. Bửực xaù tớn hieọu vaứo khoõng gian dửụựi daùng soựng ủieọn tửứ. Neỏu muoỏn truyeàn tớn hieọu aõm thanh treõn khoaỷng caựch lụựn baống soựng ủieọn tửứ thỡ ụỷ ủaàu ra maựy phaựt phaỷi coự anten phaựt. Kớch thửụực anten phaựt theo lyự thuyeỏt trửụứng ủieọn tửứ khoõng nhoỷ hụn moọt phaàn mửụứi ủoọ daứi cuỷa bửụực soựng phaựt xaù. Phoồ tớn hieọu tieỏng noựi thửụứng vaứo khoaỷng 200Hz-10KHz, nhử vaọy kớch thửụực cuỷa anten phaựt phaỷi lụựn cụừ haứng chuùc kilomet, ủoự laứ ủieàu khoõng theồ thửùc hieọn ủửụùc trong thửùc teỏ. Thửùc hieọn ủieàu cheỏ tớn hieọu cho pheựp chuyeồn phoồ tớn hieọu leõn phaùm vi taàn soỏ cao, ụỷ ủoự ta coự theồ coự kớch thửụực anten thớch hụùp. Trong trửụứng hụùp keõnh truyeàn laứ daõy daón, daỷi thoõng cuỷa ủa soỏ caực caựp cuừng naốm trong mieàn taàn soỏ cao, caực tớn hieọu taàn soỏ thaỏp seừ bũ suy giaỷm, dũch chuyeồn phoồ tớn hieọu seừ laứm maỏt ủi caực hieọu ửựng ủoự. Taờng khaỷ naờng choỏng nhieóu cho caực heọ thoỏng thoõng tin, bụỷi vỡ caực tớn hieọu ủieàu cheỏ coự khaỷ naờng choỏng nhieóu, mửực ủoọ choỏng nhieóu toỏt nhử theỏ naứo thỡ phuù thuoọc vaứo caực loaùi ủieàu cheỏ khaực nhau. PHAÂN LOAẽI ẹIEÀU CHEÁ ẹieàu cheỏ tớn hieọu ủửụùc thửùc hieọn ụỷ beõn phaựt, vụựi muùc ủớch laứ chuyeồn phoồ cuỷa tớn hieọu tửứ mieàn taàn soỏ thaỏp leõn mieàn taàn soỏ cao. Vieọc dũch chuyeồn phoồ cuỷa tớn hieọu leõn mieàn taàn soỏ cao ủửụùc thửùc hieọn baống caựch laứm thay ủoồi moọt trong caực thoõng soỏ cuỷa soựng mang taàn soỏ cao. Trong thửùc teỏ ngửụứi ta thửụứng duứng hai loaùi soựng mang laứ caực dao ủoọng ủieàu hoứa cao taàn hoaởc caực daừy xung, do ủoự ta seừ coự hai heọ thoỏng ủieàu cheỏ laứ: ủieàu cheỏ lieõn tuùc vaứ ủieàu cheỏ xung. Trong ủieàu cheỏ lieõn tuùc, tớn hieọu tin tửực (tớn hieọu ủieàu cheỏ) seừ taực ủoọng laứm thay ủoồi caực thoõng soỏ nhử bieõn ủoọ, taàn soỏ, goực pha cuỷa soựng mang laứ caực dao ủoọng ủieàu hoứa. Tớn hieọu ủieàu cheỏ laứm thay ủoồi bieõn ủoọ soựng mang goùi laứ ủieàu cheỏ bieõn ủoọ AM (Amplitude Modulation) hay ủieàu bieõn. Tớn hieọu ủieàu cheỏ laứm thay ủoồi taàn soỏ soựng mang goùi laứ ủieàu cheỏ taàn soỏ FM (Frequency Modulation) hay ủieàu taàn. Tớn hieọu ủieàu cheỏ laứm thay ủoồi goực pha soựng mang goùi laứ ủieàu cheỏ pha PM (Phase Modulation) hay ủieàu pha. Soựng mang coự thoõng soỏ thay ủoồi theo tớn hieọu tin tửực ủửụùc goùi laứ tớn hieọu bũ ủieàu cheỏ. ẹeồ khoõng phaỷi nhaàm laón trong tửứ ngửừ, ta goùi tớn hieọu m(t) laứ tớn hieọu tin tửực, coứn soựng mang coự caực thoõng soỏ thay ủoồi theo tớn hieọu tin tửực laứ tớn hieọu ủieàu cheỏ. Trong heọ thoỏng ủieàu cheỏ xung, soựng mang laứ caực daừy xung vuoõng tuaàn hoaứn, tin tửực seừ laứm thay ủoồi caực thoõng soỏ cuỷa noự nhử bieõn ủoọ, ủoọ roọng xung, vũ trớ xung (khoaỷng caựch giửừa caực xung). Tớn hieọu tin tửực laứm thay ủoồi bieõn ủoọ cuỷa xung goùi laứứ ủieàu bieõn xung PAM (Pulse Amplitude Modulation). Tớn hieọu tin tửực laứm thay ủoồi ủoọ roọng xung goùi laứ ủieàu roọng xung PDM (Pulse Duration Modulation). Tớn hieọu tin tửực laứm thay ủoồi vũ trớ xung goùi laứ ủieàu vũ trớ xung PPM (Pulse Position Modulation). Khi tớn hieọu tin tửực (thoõng tin) taực ủoọng laứm thay ủoồi moọt thoõng soỏ cuỷa soựng mang thỡ hai thoõng soỏ kia ủửụùc giửừ nguyeõn. Thoõng soỏ bũ thay ủoồi tổ leọ vụựi tin tửực m(t). Nhử vaọy trong caực heọ thoỏng ủieàu cheỏ xung, tin tửực chổ ủửụùc truyeàn trong nhửừng khoaỷng thụứi gian nhaỏt ủũnh (thụứi gian coự xung). ẹoự laứ sửù khaực nhau caờn baỷn giửừa ủieàu cheỏ lieõn tuùc vaứ ủieàu cheỏ xung. CAÙC HEÄ THOÁNG ẹIEÀU CHEÁ LIEÂN TUẽC KHAÙI NIEÄM VEÀ SOÙNG MANG ẹIEÀU HOỉA Caực heọ thoỏng ủieàu cheỏ lieõn tuùc coự soựng mang laứ caực dao ủoọng sine (cosine) cao taàn coự daùng: (4.1-1) Trong ủoự: Ec: bieõn ủoọ cuỷa soựng mang. wc: taàn soỏ goực cuỷa soựng mang. j: goực pha ủaàu cuỷa soựng mang. Caực thoõng ủaởc trửng cho soựng mang laứ bieõn ủoọ, taàn soỏ, goực pha q(t) = wct + j. ẹieàu cheỏ tớn hieọu laứ ủem tớn hieọu tin tửực taực ủoọng laứ thay ủoồi moọt trong caực thoõng soỏ cuỷa soựng mang. Tớn hieọu ủieàu cheỏ laứ soựng mang coự thoõng soỏ bũ thay ủoồi ủửụùc vieỏt dửụựi daùng toồng quaựt laứ: (4.1-2) Trong ủoự: Ec(t): bieõn ủoọ tửực thụứi hay ủửụứng bao cuỷa tớn hieọu ủieàu cheỏ. q(t): goực pha tửực thụứi hay goực cuỷa tớn hieọu ủieàu cheỏ. Beõn caùnh caực thoõng soỏ ụỷ treõn, coứn coự theồ ủửa theõm khaựi nieọm veà taàn soỏ tửực thụứi cuỷa tớn hieọu ủieàu cheỏ nhử sau: (4.1-3) vaứ (4.1-4) Quan heọ giửừa pha tửực thụứi vaứ taàn soỏ tửực thụứi ủửụùc xaực ủũnh nhử sau: (4.1-5) vaứ (4.1-6) Caực tớch phaõn naứy ủửụùc xaực ủũnh chớnh xaực tụựi goực pha ủaàu. Caực khaựi nieọm veà bieõn ủoọ tửực thụứi, taàn soỏ tửực thụứi cuỷa tớn hieọu ủieàu