bài giảng truyền số liệu: chapter2 Digital Communication

Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin số (5 tiết) Chương 2: Tín hiệu và phổ (5 tiết) Chương 3: Mã hoá nguồn (5 tiết) Chương 4: Nguyên lý ghép kênh và đa truy cập Chương 5: Mã hoá kênh Chương 6: Nguyên lý điều chế và giải điều chế Chương 7: Đồng bộ Chương 8: Kỹ thuật trải phổ

Digital Communication

Using MATLAB®V.6

Dr Ngo Van SyUniversity of Dannang

ngvnsy@yahoo.com

Mb: 0913412123

Nội dung

 Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin số (5 tiết)

 Chương 2: Tín hiệu và phổ (5 tiết)

 Chương 3: Mã hoá nguồn (5 tiết)

 Chương 4: Nguyên lý ghép kênh và đa truy cập

 Chương 5: Mã hoá kênh

 Chương 6: Nguyên lý điều chế và giải điều chế

 Chương 7: Đồng bộ

 Chương 8: Kỹ thuật trải phổ

Tài liệu tham khảo

Phương pháp dạy và học

 Phần lý thuyết

 Học trên giảng đường

 Giới thiệu các kiến thức căn bản

 Tự đọc tài liệu và làm bài tập ở nhà

 Sử dụng MATLAB & SIMULINK

 Làm các bài tập mô phỏng

Chương 2 TÍN HIỆU VÀ PHỔ

TÍN HIỆU

các tín hiệu khác đều được chuyển đổi

thành tín hiệu điện bằng các loại cảm biến khác nhau.

PHÂN LOẠI TÍN HIỆU

 Tín hiệu tuần hoàn thỏa mãn x(t) = x(t+kT),

trong đó T là chu kỳ của tín hiệu

 Tín hiệu không tuần hoàn không thỏa mãn biểu thức trên

Tín hiệu ngẫu nhiên và tín hiệu xác định

hàm xác định Thí dụ x(t) = 2sin100t

một quá trình ngẫu nhiên, được xem là một hàm hai biến X(A,t) với A là biến ngẫu

nhiên và t là biến thời gian Được đặc trưng bằng các đặc số thống kê (giá trị trung bình, phương sai, v.v…).

Tín hiệu tương tự và tín hiệu số

 Tín hiệu Analog: Được biểu diễn bằng một hàm liên tục và đơn trị x(t), trong đó t là biến thực và x(t) nhận giá trị bất kỳ trong dải Xmin đến Xmax

 Tín hiệu Digital: Được biểu diễn bằng một hàm rời rạc x(n), trong đó n là biến nguyên và x(n) nhận giá trị trong một tập hữu hạn : X 1 , X 2 , X M

Digital Convert) và DAC (Digital Analog Convert)

Thí dụ

Tín hiệu analog Tín hiệu Digital

Âm thanh ghi trong băng

TÍN HIỆU NĂNG LƯỢNG VÀ TÍN HIỆU CÔNG SUẤT

 Tín hiệu

 Công suất tức thời

 Năng lượng của tín hiệu

 Công suất trung bình của

tín hiệu trong khoảng

2

2 2

2 2

) (

1 lim

) ( 1

) ( )

(

) ( )

(

) (

T

T T

X

T

T T

X

dt t

x T

P

dt t

x T

P

dt t x dt

t p E

t x t

p t x

 Tín hiệu năng lượng là tín hiệu

có năng lượng hữu hạn và khác

không

 Tín hiệu công suất là tín hiệu có

công suất trung bình hữu hạn và

Hàm mật độ phổ SD

(Spectral Density)

 Phổ của tín hiệu là biến

đổi Fourrier của tín

) ( )

(

) 2 exp(

) ( )

(

) exp(

) ( )

(

) ( arg

f X

f X

e f X f

X

dt ft j t

x f

X

dt t j t

x X

f X j

Hàm mật độ phổ năng lượng ESD (Energy Spectral Density)

 Năng lượng của tín

) ( 2

) (

) ( )

(

) ( )

(

df f df

f E

f X f

df f

X dt

t x E

x x

x x x

Hàm mật độ phổ công suất PSD (Power Spectral Density)

 Công suất trung bình của

tín hiệu trong khoảng

2

2

2 2

0

) ( 2

) (

) (

)

(

) ( 1

0

0

df f G df

f G P

nf f

C f

G C

C dt

t

x T

P

x x

x

n

n x

n

T

n x



Hàm tự tương quan

(Autocorrelation)

 Hàm tự tương quan của tín

hiệu Năng lượng x(t)

 Các tính chất:

 Đối xứng

 Giá trị cực đại xuất hiện tại gốc

 Hàm tự tương quan và hàm mật

độ phổ năng lượng tạo thành

một cặp biến đổi Fourrier

 Giá trị của hàm tự tương quan

tại gốc tọa độ chính là năng

f R

R R

R R

dt t

x t x R

x

x x

x x

x x

x

) ( )

0 (

) ( )

(

) 0 ( )

(

) ( )

(

) (

) ( )

Hàm tự tương quan

(Autocorrelation)

 Hàm tự tương quan của tín hiệu

công suất (tuần hoàn có giá trị

mật độ phổ công suất tạo thành

một cặp biến đổi Fourrier

 Giá trị của hàm tự tương quan

tại gốc tọa độ chính là công

suất trung bình của tín hiệu

2

2 0

1 ) 0 (

) ( )

(

) 0 ( )

(

) ( )

(

) (

) (

1 ) (

) (

) (

1 lim )

(

T

T x

x x

x x

x x

T

T x

T

T T

x

dt t x T R

f G R

R R

R R

dt t

x t x T R

dt t

x t x T R

Tín hiệu ngẫu nhiên

 Được biểu diễn bằng trường ngẫu nhiên rời rạc, được xem như một hàm hai biến X(A,t), trong đó

A là biến ngẫu nhiên, t là biến thời gian

 Tại thời điểm t k cố định, X(A, t k ) là một hàm ngẫu nhiên.

 Với một biến cố Ai xác định, X(Ai , t) là một hàm xác định

 Tại thời điểm t k cố định, và một biến cố A i xác định, X(Ai , tk ) là một giá trị xác định

Các biến ngẫu nhiên

 Biến ngẫu nhiên X(A) biễu diễn hệ thức giữa một biến cố ngẫu nhiên A

( )

(

2

0 ) (

1

) ( )

(

1 ) (

4

0 ) (

3

) ( )

(

2

1 ) ( 0

1

) (

) (

2 1

2 1

X X

X

X

X X

X X

X X

X X

F F

dx x p

x p

dx

x dF x

p

F F

x x

if x

F x

F

x F

x X P x

F

Truyền tín hiệu qua hệ thống tuyến tính

Dung lượng kênh

Băng tần dữ liệu số

 Xem hình (1.20) trang 48 :

Dạng tổng quát của hàm mật

độ phổ công suất PSD

 Băng tần nửa công suất

 Băng tần chữ nhật tương đương

hay băng tần tương đương nhiễu

) (

sin )

T f f T

f

G

c

c x





 Băng tần nửa công suất

 Băng tần chữ nhật tương đương hay băng tần tương đương nhiễu

 Băng tần không-không

 Băng tần chứa một phần công suất

 Băng tần mật độ phổ công suất hạn chế (35dB hoặc 50dB)

- Băng tần tuyệt đối (ngoài băng tần này phổ bằng 0)

Câu hỏi ôn tập chương 2

 Tín hiệu số là tín hiệu năng lượng hay tín hiệu

công suất ? Chứng minh ?

 Tín hiệu số là tín hiệu ngẫu nhiên hay tín hiệu xác định ? Chứng minh ?

 Cho ví dụ về tín hiệu tuần hoàn và không tuần

hoàn

 Cho ví dụ về tín hiệu tương tự và tín hiệu số

 Cho ví dụ về tín hiệu năng lượng và tín hiệu công suất