Đề tài Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ thống truyền dẫn số

Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ thống truyền dẫn số. Mục lục Phần 1: tổng quan về hệ thống thông tin số .3 1. Lịch sử phát triển và các yêu cầu trong t−ơng lai . 3 2. Các đặc tính của truyền dẫn số 6 3. Sơ đồ khối của một hệ thống thông tin số .8 Phần 2: Các yếu tố ảnh h−ởng Tới hệ thống truyền dẫn số . . 11 1. Các yếu tố ảnh h−ởng tới quá trình truyền dẫn sỗ .11 1.1. Xuyên nhiễu giữa các dấu (ISI: InterSymbol Interfrence) 12 1.2 Méo tín hiệu .13 1.2.1 Méo tuyến tính . .13 1.2.2 Méo phi tuyến . 17 1.3. Fading .23 1.4 ảnh h−ởng của sai lệch pha sóng mang và sai lệch tín hiệu đồng hồ.29 1.4.1. ảnh h−ởng của sai lệch pha sóng mang 29 1.4.2. ảnh h−ởng của sai lệch tín hiệu đồng hồ 31 1.5. Can nhiễu và các tác động khác của đ−ờng truyền . 34 1.5.1. Can nhiễu và các nguồn nhiễu . 34 1.5.2. Tác động khác của đ−ờng truyền .35 Phần 3: mô phỏng bằng phần mềm ASTRAS .36 Lời nói đầu Các hệ thống thông tin số hiện nay đang phát triển rất mạnh mẽ trên toàn thế giới và đã thay thế hầu hết các hệ thống thông tin analog. ở n−ớc ta, có thể nói rằng hiện nay gần nh− tất cả các hệ thống chuyển mạch và truyền dẫn của ngành b−u điện đều đã đ−ợc số hoá. Một hệ thống thông tin số có tốt hay không, phải dựa vào những đặc điểm và khă năng truyền dẫn của nó. Khi truyền dẫn mà đảm bảo đ−ợc tính an toàn, tính chính xác của thông tin và phải đảm bảo tốc độ truyền tin, thì mới đem lại hiệu quả và tinh khả dụng cao. Vì vậy mục đích của đề tài là nghiên cứu các yếu tố ảnh h−ởng tới hệ thống truyền dẫn thông tin số. Khảo sát những yếu tố này, mà qua đó tìm ra cách khắc phục và đảm bảo cho hệ thống thông tin số hoạt động tốt. Để có tính thuyết phục cao, đề tài sử dụng gói ch−ơng trình ASTRAS để mô phỏng chất l−ợng của hệ thống thông tin số. Sau một thời gian đ−ợc sự h−ớng dẫn tận tình của cô: Đoμn Thanh Hải bộ môn Điện tử Viễn thông, đồng thời vận dụng những kiến thức đã học ở lớp , thông qua bạn bè và tài liệu tham khảo đến nay đồ án này đã hoàn thành. Do vấn đề nghiên cứu còn rộng và bản thân còn nhiều hạn chế nên trong đề tài không tránh khỏi những thiếu sót hoặc thiếu chính xác. Rất mong nhận đ−ợc sự đóng góp của các thầy giáo, cô giáo và các bạn để đề tài thực sự có chất l−ợng hơn. Chúng em rất cảm ơn tới cô: Đoàn Thanh Hải bộ môn Điện tử viễn thông, đã giảng dạy và h−ớng dẫn chúng em hoàn thành đề tài này.

pdf61 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2329 | Lượt tải: 8download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ thống truyền dẫn số, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
iÖu øng doppler do c¸c m¸y ®Çu cuèi thu, ph¸t di ®éng so víi nhau vµ sù biÕn ®æi theo thêi gian cña kªnh truyÒn, nhiÔu kªnh l©n cËn…… §èi víi hÖ thèng th«ng tin sè, chØ tiªu chÊt l−îng c¬ b¶n cña hÖ thèng lµ x¸c suÊt bÝt lçi (BER) vµ jitter (rung pha hay tr«i pha). Tuú thuéc vµo tõng lo¹i h×nh dÞch vô mµ c¸c hÖ thèng vi ba cã nh÷ng ®ßi hái kh¸c nhau vÒ BER vµ jitter. §èi víi c¸c hÖ thèng truyÒn tÝn hiÖu tho¹i, yªu cÇu BER<10-6 vµ do tho¹i Ýt nh¹y víi jitter nªn cã thÓ cho phÐp jitter kh¸ cao. §èi víi tÝn hiÖu truyÒn h×nh, nÕu sö C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 12 dông ®iÒu xung m· th−êng PCM th× BER ®ßi hái còng nh− ®èi víi tÝn hiÖu tho¹i song cÇn l−u ý lµ tèc ®é cña truyÒn h×nh lµ kh¸ cao. Khi sö dông ADPCM (Adaptive Differential Pulse Coded dulation: §iÒu chÕ xung m· vi sai tù thÝch nghi) ®Ó truyÒn tÝn hiÖu truyÒn h×nh th× yªu cÇu BER<10-9, thËm chÝ cßn yªu cÇu tíi BER <10-12. Nãi chung c¸c tÝn hiÖu truyÒn h×nh rÊt nh¹y c¶m víi jitter. Khi BER>10-3 th× hÖ thèng ®−îc xem nh− lµ gi¸n ®o¹n liªn l¹c v× khi ®ã ngay c¶ dÞch vô telex lµ lo¹i dÞch vô cho phÐp chÊt l−îng truyÒn dÉn tåi nhÊt còng kh«ng thÓ truyÒn ®−îc. Jitter ®−îc xem lµ lín nÕu lín h¬n 0.05T (gi¸ trÞ ®Ønh ®Ønh - peak to peak). Trªn thùc tÕ ng−êi ta cßn sö dông mét sè th«ng sè nh− lµ c¸c chØ tiªu vÒ x¸c suÊt gi¸n ®o¹n th«ng tin, c¸c chØ tiªu tû sè lçi thÊp, chØ sè lçi cao, c¸c chØ tiªu c¸c gi©y kh«ng lçi trong mét thêi gian dµi, c¸c chØ tiªu ®ét biÕn, tÝnh kh¶ dông cña hÖ thèng... ®Ó ®¸nh chÊt l−îng cña hÖ thèng. 1.1.Xuyªn nhiÔu gi÷a c¸c dÊu (ISI: InterSymbol Interfrence). Nh− ta ®· biÕt, mçi mét symbol ®−îc h×nh thµnh tõ K bÝt vµ cã thêi gian tån t¹i b»ng K lÇn thêi gian tån t¹i cña mét bÝt. Do vËy c¸c d¹ng sãng ®iÒu chÕ dïng ®Ó truyÒn chóng còng cã ®é dµi h÷u h¹n b»ng ®é dµi cña K bÝt : Ts =k.Tb. Víi Ts vµ Tb lÇn l−ît lµ ®é dµi cña mét symbol vµ ®é dµi cña mét bit. Do c¸c d¹ng sãng cã ®é dµi lµ h÷u h¹n nªn phæ cña chóng (nhËn ®−îc th«ng qua phÐp biÕn ®æi Fourrier) sÏ tr¶i ra v« h¹n trªn miÒn tÇn sè. Do b¨ng tÇn truyÒn dÉn lµ h÷u h¹n, ®Ó h¹n chÕ phæ tÇn vµ lµm t¨ng sè hÖ thèng cã thÓ cïng c«ng t¸c trªn mét b¨ng sãng cho tr−íc ng−êi ta sö dông m¹ch läc. Do vËy hµm truyÒn tæng céng cña mét hÖ thèng truyÒn dÉn sè sÏ cã ®Æc tÝnh nh− cña mét m¹ch läc. ë ®Çu ra, phæ tÝn hiÖu thu ®−îc bÞ h¹n chÕ bëi ®Æc tÝnh läc cña hÖ thèng nªn tÝn hiÖu thu ®−îc cña mét symbol (ch−a kÓ ®Õn t¹p ©m) sÏ tr¶i ra v« h¹n vÒ thêi gian. §iÒu ®ã dÉn ®Õn t¹i ®Çu thu c¸c symbol ®−îc truyÒn kÕ tiÕp nhau sÏ chång lÊn nªn nhau vÒ thêi gian vµ g©y nhiÔu lÉn nhau. HiÖn t−îng nµy ®−îc gäi lµ : xuyªn nhiÔu gi÷a c¸c dÊu (ISI) . Sù tån t¹i cña ISI dÉn ®Õn tÝn hiÖu thu bÞ mÐo rÊt lín vµ tin tøc sÏ bÞ nhËn sai: t¹i thêi ®iÓm t=kTs gi¸ trÞ cña tÝn hiÖu thu ®−îc ë lèi ra m¹ch lÊy mÉu cña m¸y thu cã thÓ v−ît ng−ìng quyÕt ®Þnh vµ tÝn hiÖu sÏ bÞ quyÕt ®Þnh nhÇm. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 13 1.2 MÐo tÝn hiÖu. MÐo tÝn hiÖu ph¸t sinh do sai lÖch gi÷a ®Æc tÝnh biªn ®é-tÇn sè vµ/ hoÆc ®Æc tÝnh pha-tÇn (hay ®Æc tÝnh gi÷ chËm) cña hµm truyÒn tæng céng cña hÖ thèng so víi ®Æc tÝnh ®−îc thiÕt kÕ nh»m triÖt tiªu ISI trong qu¸ tr×nh truyÒn dÉn tÝn hiÖu sè. 1.2.1 MÐo tuyÕn tÝnh. a. C¸c nguån g©y mÐo tuyÕn tÝnh. MÐo tuyÕn tÝnh cã ®Æc tÝnh kh«ng phô thuéc biªn ®é tÝn hiÖu ®−îc truyÒn vµ ®−îc ®¸nh gi¸ th«ng qua ®é sai lÖch gi÷a ®Æc tÝnh biªn ®é-tÇn sè vµ/hoÆc ®Æc tÝnh pha tÇn cña hµm truyÒn tæng céng cña hÖ thèng so víi ®Æc tÝnh ®−îc thiÕt kÕ nh»m triÖt tiªu ISI trong qu¸ tr×nh truyÒn dÉn tÝn hiÖu sè. MÐo tuyÕn tÝnh cã c¸c nguyªn nh©n chÝnh sau: • ChÕ t¹o kh«ng hoµn h¶o c¸c m¹ch läc. • §Æc tÝnh tÇn sè (bao gåm ®Æc tÝnh biªn ®é vµ ®Æc tÝnh gi÷ chËm) cña m«i tr−êng truyÒn kh«ng b»ng ph¼ng trªn suèt ®é réng b¨ng tÝn hiÖu do c¸c hiÖn t−îng nh−: + Pha ®inh ®a ®−êng chän läc theo tÇn sè trong hÖ thèng v« tuyÕn b¨ng réng. + Tiªu hao phô thuéc tÇn sè khÝ quyÓn do sù hÊp thô cña kh«ng khÝ vµ h¬i n−íc ®èi víi c¸c hÖ thèng v« tuyÕn. + Tiªu hao phô thuéc tÇn sè cña ®−êng d©y………. Ta cã ®Æc tÝnh läc tæng céng cña hÖ thèng ®−îc thiÕt kÕ nh»m tho¶ m·n tiªu chuÈn Nyquist thø nhÊt ®Ó triÖt tiªu ISI. Trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ, ®Æc tÝnh läc nµy ®−îc thiÕt kÕ theo ®Æc tÝnh läc c¨n bËc hai cosine n©ng vµ ®−îc ph©n chia cho c¸c m¹ch läc ph¸t vµ m¹ch thu víi hµm truyÒn cña hai m¹ch läc nµy cã d¹ng c¨n bËc hai cosine n©ng (square root cosine filter). Nh−ng trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o, ta kh«ng thÓ t¹o ®−îc mét c¸ch lý t−ëng cho nªn cã sai lÖch vÒ ®Æc tÝnh biªn ®é vµ ®Æc tÝnh trÔ nhãm gi÷a ®Æc tÝnh thùc tÕ cña c¸c bé läc vµ ®Æc tÝnh thiÕt kÕ. MÆt kh¸c, sù truyÒn dÉn nhiÒu tia trong hÖ thèng th«ng tin sè dung l−îng cao còng g©y nªn hiÖn t−îng pha ®inh chän läc ®a ®−êng theo tÇn sè. Do ®ã hµm truyÒn tæng céng cña hÖ thèng d−íi t¸c ®éng cña pha-®inh lùa chän theo tÇn sè còng bÞ sai lÖch so víi hµm truyÒn lý t−ëng, tøc lµ bÞ mÐo tuyÕn tÝnh. MÐo tuyÕn tÝnh g©y bëi pha ®inh ®a ®−êng chän läc theo tÇn sè lµ rÊt trÇm träng, thËm chÝ nã cã thÓ g©y gi¸n ®o¹n liªn l¹c. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 14 b. §Æc ®iÓm nhËn d¹ng mÐo tuyÕn tÝnh. §Ó nh¹n d¹ng ISI g©y ra do mÐo tuyÕn tÝnh hay kh«ng ng−êi ta dùa vµo biÓu ®å chßm sao tÝn hiÖu thu. Ta lÊy vÝ dô ®èi víi hÖ thèng 64QAM truyÒn tai 140Mb/s. Do ¶nh h−ëng cña mÐo tuyÕn tÝnh, constellation cña c¸c tÝn hiÖu thu kh«ng cßn lµ M ®iÓm n÷a lµ mét tËp hîp c¸c côm ®iÓm n»m t−¬ng ®èi ®èi xøng xung quanh ®iÓm lý t−ëng. Víi viÖc tån t¹i c¸c côm ®iÓm tÝn hiÖu trªn constellation cña c¸c tÝn hiÖu thu lµ mét dÊu hiÖu ®Ó nhËn biÕt lµ cã mÐo tuyÕn tÝnh t¸c ®éng. DiÖn tÝch c¸c côm ®iÓm cµng lín nÕu mÐo cµng lín, nh−ng diÖn tÝch c¸c côm ®iÓm nµy kh«ng phô thuéc vµo biªn ®é cña tÝn hiÖu. c. ¶nh h−ëng cña mÐo tuyÕn tÝnh. Ta cã hµm truyÒn tæng céng cña hÖ thèng khi cã mÐo tuyÕn tÝnh sÏ cã d¹ng: H(f)=C(f).M(f). (2.1) Trong ®ã C(f) lµ tÝch cña c¸c hµm truyÒn cña bé läc ph¸t vµ bé läc thu vµ M(f) lµ hµm truyÒn cña m«i tr−êng. H2. Constellation cña mét hÖ thèng 64QAM truyÒn t¶i 140Mb/s khi cã mÐo tuyÕn tÝnh. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 15 Nh− ta ®· biÕt,do thiÕt kÕ bé läc kh«ng hoµn h¶o nªn C(f) kh«ng cßn tho¶ m·n tiªu chuÈn Nyquist thø nhÊt n÷a, n÷a Ta lÊy vÝ dô mÐo tuyÕn tÝnh ®èi víi hÖ thèng M-QAM : NÕu kh«ng xÐt ®Õn t¹p ©m, th× tÝn hiÖu thu ®−îc t¹i ®Çu vµo m¹ch quyÕt ®Þnh cã thÓ biÓu diÔn nh− sau: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) k k k 0 0 k k k k 0 t a jb t kT h t a jb h t a jb h t kT ω δ+∞ =−∞ +∞ =−∞ ≠ = + − ∗ = + + + − ∑ ∑ (2.2) Ta cã thÓ biÓu diÔn h(t) d−íi d¹ng: h(t)=hc(t)+jhs(t) (2.3) T¹i thêi ®iÓm lÊy mÉu víi symbol thø 0 (t=0), ta cã: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0 0 c s k k c sk k 0 t a jb h 0 jh 0 a jb h kT jh kTω +∞ =−∞ ≠ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤= + + + + +⎣ ⎦ ⎣ ⎦∑ Nh− vËy, ngoµi thµnh phÇn tÝn hiÖu h÷u Ých lµ ( ) ( )0 c 0 ca h 0 jb h 0+ , th× tÝn hiÖu sau lÊy mÉu cßn cã c¸c thµnh phÇn nhiÔu kh¸c tõ c¸c symbol (ak, bk) trong chuçi. C¸c thµnh phÇn t¸c ®éng nµy chÝnh lµ ISI vµ ®iÒu nµy lµm cho viÖc quyÕt ®Þnh nhÇm tÝn hiÖu ngay c¶ khi kh«ng cã t¹p ©m. Vµ do vËy, lµm t¨ng x¸c suÊt lçi thu c¸c symbol, lµm t¨ng tØ lÖ BER (H3). ChØ riªng t¸c ®éng cña pha ®inh ®a ®−êng chän läc theo tÇn sè còng ®· cã thÓ lµm cho hÖ thèng bÞ gi¸n ®o¹n liªn l¹c ngay c¶ khi kh«ng tÝnh ®Õn t¹p ©m nhiÖt. (2.4) H3. BER cña hÖ thèng 64-QAM khi cã mÐo tuyÕn tÝnh C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 16 H×nh 3 lµ ®−êng cong BER theo Eb/No cña mét sè hÖ thèng 64-QAM d−íi t¸c ®éng cña pha ®inh ®a ®−êng chän läc theo tÇn sè cã ®é s©u khe pha ®inh B kh¸c nhau, tÇn sè khe pha ®inh trïng víi tÇn sè khe sãng mang. Eb lµ n¨ng l−îng cña mét bit, No lµ mËt ®é phæ mét phÝa cña t¹p ©m Gao-x¬ tr¾ng chuÈn. ™ X¸c suÊt lçi cña hÖ thèng. L−îng mÐo tuyÕn tÝnh ®−îc x¸c ®Þnh qua sù sai lÖch gi÷a ®Æc tÝnh thùc tÕ cña hÖ thèng so víi ®Æc tÝnh ®−îc thiÕt kÕ. Sai lÖch nµy gåm cã sai lÖch vÒ ®Æc tÝnh biªn ®é-tÇn sè vµ ®Æc tÝnh trÔ nhãm, th−êng ®−îc m« t¶ th«ng qua c¸c hÖ sè mÐo bËc mét, bËc hai vµ c¸c tham sè m« t¶ sai sè gîn sãng trong b¨ng tÇn Nyquist. ViÖc ®¸nh gi¸ x¸c suÊt thu lçi cña hÖ thèng d−íi t¸c ®éng ®ång thêi cña mÐo tuyÕn tÝnh vµ t¹p ©m lµ hÕt søc phøc t¹p. Nã th−êng ®−îc ®¸nh gi¸ qua sù phô thuéc gi÷a l−îng thiÖt h¹i tû sè tÝn trªn t¹p ©m (SNRD–Signal to Noise Ratio Degradation) g©y bëi mÐo tuyÕn tÝnh t¹i mét gi¸ trÞ x¸c ®Þnh cña BER (th−êng lµ 10-6) vµ c¸c tham sè cña mÐo. Trong tr−êng hîp hÖ thèng cã phÇn thu gåm toµn c¸c khèi hoµn toµn tuyÕn tÝnh, x¸c suÊt lçi thu PE cña hÖ thèng tÝnh trung b×nh trªn toµn bé tËp tÝn hiÖu cã thÓ ®−îc tÝnh theo: ( ) ( ) ( ) 1 1 1 . i M E C i i i V P P p s p r s g p g dv = = − = − +∑ ∫ (2.5) Trong ®ã p(si) lµ x¸c suÊt tiªn nghiÖm cña tÝn hiÖu si, Vi lµ miÒn quyÕt ®Þnh cña tÝn hiÖu si cßn ( )ip r s g+ lµ hµm mËt ®é x¸c suÊt ®iÒu kiÖn cña tÝn hiÖu thu ®−îc, Pc lµ x¸c suÊt thu ®óng trung b×nh cña hÖ thèng. Trong tr−êng hîp t¹p ©m tr¾ng chuÈn céng tÝnh th× ( )ip r s g+ lµ hµm mËt ®é x¸c suÊt Gao-x¬, kú väng lµ si+g vµ ph−¬ng sai No. Mét trong nh÷ng t¸c ®éng cña mÐo tuyÕn tÝnh tæng céng lµ g©y gi¸n ®o¹n liªn l¹c, nguyªn nh©n chñ yÕu lµ do pha ®inh nhiÒu tia chän läc theo tÇn sè. ISI g©y bëi ®¬n thuÇn mÐo tuyÕn tÝnh cã thÓ gÇn ®óng rÊt tèt ®−îc b»ng mét biÕn ngÉu nhiªn Gauss hoÆc ®Òu, tuú theo gi¸ trÞ cña M. NÕu M cµng lín th× ph©n bè C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 17 cña ISI cµng cã xu h−íng tiÕn ®Õn gÇn ph©n bè chuÈn h¬n. Cã thÓ dÔ dµng thÊy ®−îc r»ng kú väng cña c¸c biÕn ISI øng víi tõng gi¸ trÞ cña symbol ®Òu b»ng kh«ng (gi¶ thiÕt lµ chuçi c¸c symbol ®−îc truyÒn ®i lµ chuçi c¸c biÕn ngÉu nhiªn ®éc lËp, cïng ph©n bè). Do tÝnh chÊt kú väng b»ng kh«ng nªn trªn kh«ng gian tÝn hiÖu thu, c¸c côm ®iÓm cã ®Æc tÝnh lµ t−¬ng ®èi ®èi xøng xung quanh gi¸ trÞ lý t−ëng cña tÝn hiÖu trªn constellation. ViÖc tån t¹i c¸c côm ®iÓm trªn constellation cña tÝn hiÖu thu lµ dÊu hiÖu ch¾c ch¾n cho thÊy cã ISI g©y bëi mÐo tÝn hiÖu. Côm ®iÓm cµng réng mÐo tuyÕn tÝnh cµng lín, tøc lµ ph−¬ng sai ISI cµng lín. V× vËy, ta cã mét mèi liªn hÖ gi÷a l−îng mÐo tuyÕn tÝnh tæng céng víi ph−¬ng sai ISI. Do mÐo tuyÕn tÝnh kh¸ phøc t¹p, nªn viÖc x¸c ®Þnh c¸c tham sè liªn quan tíi mÐo tuyÕn tÝnh tæng céng cña hÖ thèng lµ khã. §Æc biÖt, lµ mÐo tuyÕn tÝnh ®−îc biÓu thÞ qua nhiÒu tham sè cïng cã ¶nh h−ëng vµ kh«ng thÓ bá qua ®èi víi ph−¬ng sai cña ISI g©y bëi mÐo tuyÕn tÝnh. Do ®ã, viÖc biÓu diÔn t¸c ®éng cña mÐo tuyÕn tÝnh, ch¼ng h¹n nh− SNRD theo mét tËp nhiÒu tham sè lµ rÊt khã kh¨n vµ Ýt cã ý nghÜa øng dông. Trªn thùc tÕ, ta chØ cã thÓ x¸c ®Þnh mèi quan hÖ nµy th«ng qua ph−¬ng ph¸p m« pháng m¸y tÝnh. 1.2.2 MÐo phi tuyÕn. a. C¸c nguån g©y mÐo phi tuyÕn. TÝnh phi tuyÕn cña kªnh truyÒn cã thÓ g©y bëi c¸c nguyªn nh©n sau: - C¸c bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt nhá vµ c¸c m¹ch trén tÇn - C¸c m¹ch ®iÖn trong hÖ thèng truyÒn dÉn - C¸c bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt m¸y ph¸t (K§CS) cã c«ng xuÊt lín. ™ C¸c m¹ch khuÕch ®¹i c«ng suÊt nhá vµ c¸c m¹ch trén tÇn: nh×n chung lµ cã ®é phi tuyÕn kh«ng ®¸ng kÓ vµ cã thÓ bá qua. ™ C¸c m¹ch ®iÖn trong hÖ thèng truyÒn dÉn: th−êng g©y ra hai t¸c ®éng c¬ b¶n: + Lµm thay ®æi (më réng) phæ cña tÝn hiÖu: dÉn ®Õn thay ®æi can nhiÔu gi÷a c¸c kªnh v« tuyÕn l©n cËn trong mét tuyÕn truyÒn dÉn tÝn hiÖu sè C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 18 + Lµm thay ®æi tû lÖ lçi cña hÖ thèng: sù thay ®æi nµy lµ kh«ng gièng nhau ®èi víi c¸c hÖ thèng. §èi víi c¸c hÖ thèng cã ®−êng bao kh«ng ®æi (nh− ®iÒu chÕ PSK) t¸c ®éng cña tÝnh phi tuyÕn thùc tÕ lµ kh«ng qu¸ lín. §èi víi hÖ thèng cã ®−êng bao thay ®æi( nh− ®iÒu chÕ QAM) th× tû lÖ cña lçi bit BER t¨ng ®¸ng kÓ d−íi t¸c ®éng cña mÐo phi tuyÕn trªn kªnh. Do vËy viÖc ®¶m b¶o ®é tuyÕn tÝnh cao ®èi víi hÖ thèng ®iÒu chÕ M-QAM lµ hÕt søc quan träng. ™ MÐo phi tuyÕn g©y bëi c¸c bé (K§CS: khuÕch ®¹i c«ng suÊt): ®−îc thÓ hiÖn qua. + C«ng suÊt tÝn hiÖu lèi ra thÓ hiÖn kh«ng tuyÕn tÝnh víi c«ng suÊt tÝn hiÖu lèi vµo vµ ®−îc gäi lµ: biÕn ®iÖu biªn ®é-biªn ®é (AM/AM conversion), gäi t¾t lµ mÐo biªn ®é. + L−îng dÞch pha cña tÝn hiÖu lèi ra phô thuéc biªn ®é tÝn hiÖu lèi vµo ®−îc gäi lµ biÕn ®iÖu biªn ®é-pha (AM/PM conversion), gäi t¾t lµ mÐo pha. b. §Æc ®iÓm nhËn d¹ng mÐo phi tuyÕn. §èi víi hÖ thèng th«ng tin sè, c¸c bé K§CS lµ mét nguån g©y mÐo phi tuyÕn c¬ b¶n nªn ta sÏ t×m hiÓu ¶nh h−ëng cña mÐo phi tuyÕn g©y bëi bé K§CS. Ta cã thÓ nhËn thÊy mÐo phi tuyÕn mét c¸ch râ rÖt trªn biÓu ®å chßm sao cña tÝn hiÖu thu (h×nh vÏ 4). Khi cã mÐo phi tuyÕn, ISI xuÊt hiÖn trªn chßm sao tÝn hiÖu thu nh− M côm ®iÓm h×nh sao chæi víi ®iÓm trung b×nh dÞch khái vÞ trÝ lý t−ëng. Biªn ®é tÝn hiÖu cµng lín th× diÖn tÝch côm ®iÓm cµng t¨ng vµ dÞch chuyÓn khái vÞ trÝ lý t−ëng cµng xa. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 19 c. ¶nh h−ëng cña mÐo phi tuyÕn. Tr−íc khi tÝn hiÖu ®−îc ph¸t ®i qua hÖ thèng ¨ng-ten th× tÝn hiÖu ph¶i ®−îc khuÕch ®¹i tíi mét l−îng c«ng suÊt nhÊt ®Þnh nhê c¸c bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt. Bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt ph¶i cã thÓ khuÕch ®¹i tuyÕn tÝnh c«ng suÊt tÝn hiÖu ®Ønh, nã cã thÓ lµ 6 tíi 7dB trªn c«ng suÊt trung b×nh víi hÖ thèng 16QAM vµ 7 tíi 8dB cho hÖ thèng 64QAM vµ 8 tíi 9dB cho hÖ thèng 256QAM. H4. Chßm sao tÝn hiÖu thu cña hÖ thèng 64-QAM truyÒn t¶i 140Mb/s khi cã mÐo phi tuyÕn. §iÒu chÕ Läc gi¶i Gi¶i ®iÒu ChÕ K§CS n(t) C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 20 §Æc tÝnh vµo-ra cña bé K§CS: ViÖc ®¸nh gi¸ x¸c suÊt lçi cña hÖ thèng d−íi t¸c ®éng cña mÐo phi tuyÕn g©y bëi bé K§CS lµ hÕt søc phøc t¹p. §Æc biÖt trong khi ph¶i xÐt tíi c¶ tÝnh cã nhí cña m¹ch khuÕch ®¹i. ™ Bé K§CS cã tÝnh cã nhí cña m¹ch khuÕch ®¹i. Lµ bé khuÕch ®¹i mµ ®é réng b¨ng cña bé läc ®íi (zone-filter) trªn bé ph¸t ®¸p lµ >1/Ts , víi Ts lµ thêi gian cña mét symbol. TÝnh cã nhí cña bé khuÕch ®¹i ®−îc ph¸t sinh do c¸c m¹ch läc ®Æt tr−íc hoÆc ®Æt sau bé khuÕch ®¹i. TÝnh cã nhí nµy thùc sù ®¸ng kÓ ®èi víi bé khuÕch ®¹i cña bé ph¸t ®¸p trªn vÖ tinh th«ng tin cßn trong c¸c hÖ thèng v« tuyÕn chuyÓn tiÕp mÆt ®Êt c¸c bé K§CS cã thÓ xem lµ kh«ng cã nhí. ViÖc tÝnh to¸n ®Õn t¸c ®éng cña c¶ t¹p ©m ®−êng lªn ®Õn t¹p ©m ®−êng xuèng cña mét tuyÕn vÖ tinh lµ hÕt søc phøc t¹p. §Æc biÖt lµ tÝnh ®Õn t¸c ®éng ®ång thêi cña mÐo lÉn t¹p ©m cho dï c¸c t¹p ©m ®−êng lªn vµ ®−êng xuèng cã thÓ lµm gÇn ®óng b»ng c¸c t¹p ©m céng tr¾ng chuÈn (AWGN), song sau khuÕch ®¹i phi tuyÕn cña bé ph¸t ®¸p th× ph©n bè cña t¹p ©m cña ®−êng lªn, tÝnh tíi ®Çu ra cña bé khuÕch ®¹i kh«ng cßn lµ ph©n bè chuÈn n÷a. ViÖc tÝnh to¸n cã thÓ bá qua t¸c ®éng cña t¹p ©m ®−êng lªn, do c«ng suÊt cña tr¹m mÆt ®Êt th−êng lín h¬n c«ng suÊt cña bé khuÕch ®¹i TWT ( Traveling wave tube: Bé K§CS dïng ®Ìn sãng ch¹y) trªn bé ph¸t ®¸p tíi 30-35 dB. ™ Bé khuÕch ®¹i c«ng xuÊt kh«ng cã tÝnh nhí cña m¹ch khuÕch ®¹i. y(t) x(t) Pout, ϕ P in ϕ PoutGΔ ΔΦ a, b, H5. Ký hiÖu bé K§CS vµ c¸c ®Æc tÝnh biªn ®é, pha C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 21 Lµ bé khuÕch ®¹i mµ ®é réng b¨ng cña chóng < 1/ Ts , vÝ dô ®èi víi c¸c hÖ thèng v« tuyÕn mÆt ®Êt dung l−îng lín sö dông ®iÒu chÕ M-QAM hoµn toµn cã thÓ xem ®−îc lµ phÇn tö phi tuyÕn kh«ng nhí, tøc lµ tÝn hiÖu lèi ra t¹i thêi ®iÓm nµo ®ã chØ phô thuéc vµo tÝn hiÖu lèi vµo t¹i chÝnh thêi ®iÓm ®ã. Còng cã nghÜa lµ c¸c ®Æc tÝnh biªn ®é vµ ®Æc tÝnh pha cña bé K§CS vµ cã thÓ xem nh− kh«ng thay ®æi theo tÇn sè trong suèt c¶ b¨ng tÇn cña tÝn hiÖu. §Æc tÝnh biªn ®é vµo ra th−êng m« t¶ quan hÖ gi÷a c«ng suÊt tÝn hiÖu lèi ra Pout vµ c«ng suÊt lèi vµo Pin, cßn ®Æc tÝnh pha m« t¶ quan hÖ gi÷a l−îng quay pha cña tÝn hiÖu lèi ra theo c«ng suÊt tÝn hiÖu lèi vµo. Nh− vËy, mÐo phi tuyÕn trong c¸c hÖ thèng v« tuyÕn chuyÓn tiÕp mÆt ®Êt sö dông ®iÒu chÕ M-QAM sÏ gåm cã hai yÕu tè: yÕu tè biªn ®é vµ yÕu tè pha. TÝn hiÖu cã c«ng suÊt lín h¬n ®−îc khuÕch ®¹i víi hÖ sè khuÕch ®¹i nhá h¬n vµ bÞ quay pha nhiÒu h¬n. T¸c ®éng c¬ b¶n mµ mÐo phi tuyÕn g©y ra do bé K§CS tíi hÖ thèng v« tuyÕn sö dông ®iÒu chÕ M-QAM cã thÓ tæng kÕt nh− sau: • T¸c ®éng tr¶i réng phæ vµ t¹p ©m phi tuyÕn Ta gi¶ sö tÝn hiÖu ®Çu vµo cña bé K§CS lµ x th× tÝn hiÖu ra sau bé K§CS sÏ lµ y. Do ®Æc tuyÕn biªn ®é cã d¹ng nh− h×nh vÏ (2.5b) cho nªn ta cã thÓ ph©n tÝch tÝn hiÖu ra theo tÝn hiÖu vµo theo c«ng thøc nh− sau: 2 31 2 3 ...y a x a x a x= + + + (2.6) Ta cã thÓ nhËn xÐt nh− sau: c¸c thµnh phÇn bËc ch½n trong tÝn hiÖu ra sÏ sinh ra c¸c thµnh phÇn s¶n phÈm xuyªn ®iÒu chÕ r¬i ra xa ngoµi b¨ng tÇn tÝn hiÖu. Do vËy c¸c thµnh phÇn bËc ch½n nµy kh«ng g©y h¹i ®Õn tÝn hiÖu. Nh− vËy trong thµnh phÇn cña tÝn hiÖu ra chØ cßn cã c¸c thµnh phÇn bËc lÎ. ChÝnh c¸c thµnh phÇn bËc lÎ nµy lµm cho phæ tÝn hiÖu bÞ më réng, vµ ®iÒu nµy sÏ lµm t¨ng nhiÔu kªnh l©n cËnh ®ång thêi lµm gi¶m tû sè tÝn hiÖu trªn nhiÔu S/N vµ lµm t¨ng tû sè lçi bÝt. Trong ®¸nh gi¸ t¸c ®éng cña mÐo phi tuyÕn g©y bëi bé K§CS, ng−êi ta ®−a ra mét th«ng sè ®ã lµ tû sè liªn ®iÒu chÕ bËc ba IMR3 (third order Inter Modulation Ratio), víi 1 3 PIMR3 =10lg P , trong ®ã P1, P3 t−¬ng øng lµ c«ng suÊt C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 22 cña c¸c thµnh phÇn s¶n phÈm bËc 1 vµ bËc 3. Khi gi¸ trÞ IMR3 = 40dB≥ th× ta cã thÓ bá qua mÐo phi tuyÕn g©y bëi bé K§CS. . H6. Sù më réng phæ tÝn hiÖu do mÐo phi tuyÕn. Phæ ®iÒu chÕ lÉn nhau gi÷a c¸c thµnh phÇn tÇn sè cña tÝn hiÖu khi ®i qua mét bé khuÕch ®¹i víi mÐo phi tuyÕn tíi bËc ba nh− thÕ th× cã thÓ më réng phæ tÝn hiÖu vµo qu·ng ba lÇn phæ cña tÝn hiÖu ban ®Çu (h×nh vÏ 6). Sù më réng phæ nh− thÕ cã thÓ g©y nhiÔu ®èi víi c¸c kªnh l©n cËn. §Ó lo¹i bá can nhiÔu nµy ®èi víi c¸c kªnh l©n cËn, ë ®Çu ra cña bé K§CS th−êng cã mét m¹ch läc phô cã nhiÖm vô gi÷ cho phæ tÝn hiÖu lèi ra m¸y ph¸t n»m d−íi mét mÆt n¹ x¸c ®Þnh. • Lµm dÞch chuyÓn vÞ trÝ c¸c ®iÓm tÝn hiÖu trªn mÆt ph¼ng pha Bé K§CS th−êng ®−îc ®Æc tr−ng bëi c¸c biÕn ®iÖu AM/AM vµ AM/PM. C¸c biÕn ®iÖu AM/AM vµ AM/PM dÉn ®Õn c¸c tÝn hiÖu QAM víi biªn ®é kh¸c nhau ®−îc khuÕch ®¹i víi c¸c hÖ sè khuÕch ®¹i kh¸c nhau vµ bÞ quay pha víi c¸c gãc quay pha kh¸c nhau, biªn ®é tÝn hiÖu cµng lín th× hÖ sè khuÕch ®¹i cµng nhá vµ quay pha cµng lín. Do vËy vÞ trÝ trung b×nh cña c¸c ®iÓm tÝn hiÖu trªn constellation cña tÝn hiÖu thu sÏ bÞ dÞch chuyÓn, kh«ng cßn ph©n bè trªn l−íi vu«ng gãc n÷a. TÝn hiÖu cã c«ng suÊt cµng lín th× cµng bÞ dÞch chuyÓn khái vÞ trÝ lý t−ëng nhiÒu h¬n. C¸c ®iÓm tÝn hiÖu bÞ dÞch chuyÓn gÇn l¹i biªn quyÕt ®Þnh h¬n vµ do ®ã x¸c suÊt lçi cña hÖ thèng cã thÓ t¨ng mét c¸ch nghiªm träng. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 23 • T¸c ®éng g©y ISI phi tuyÕn Do hµm truyÒn tæng céng cña hÖ thèng ®−îc thiÕt kÕ ®Ó kh«ng cã ISI. Nh−ng khi bé K§CS, b¶n chÊt lµ phÇn tö phi tuyÕn, ®−îc ®Æt gi÷a c¸c bé läc ph¸t vµ läc thu nh− trªn h×nh vÏ (2.6) th× hµm truyÒn tæng céng cña hÖ thèng sÏ kh«ng cã d¹ng cosine n©ng n÷a. Nh− vËy sÏ xuÊt hiÖn ISI, vµ ISI g©y ra do bé K§CS nµy sÏ ®−îc gäi lµ ISI phi tuyÕn (t¹o ra do mÐo phi tuyÕn) ®Ó ph©n biÖt víi ISI g©y bëi c¸c mÐo tuyÕn tÝnh g©y bëi c¸c phÇn tö tuyÕn tÝnh trong hÖ thèng nh− c¸c m¹ch läc hay pha-®inh nhiÒu tia chän läc theo tÇn sè. D−íi t¸c ®éng cña bé K§CS, thay v× M ®iÓm tÝn hiÖu ph©n bè trªn l−íi vu«ng gãc, c¸c tÝn hiÖu thu xuÊt hiÖn d−íi d¹ng M côm ®iÓm trªn mÆt ph¼ng pha. TÝn hiÖu QAM cã c«ng suÊt cµng lín th× côm ®iÓm t−¬ng øng cµng réng (ISI ®èi víi nã cµng lín). VÞ trÝ trung b×nh cña tõng côm ®iÓm bÞ dÞch chuyÓn khái vÞ trÝ nguyªn gèc d−íi t¸c ®éng cña c¸c mÐo AM/AM vµ AM/PM. 1.3. Fading Fading lµ hiÖn t−îng sai l¹c tÝn hiÖu thu mét c¸ch bÊt th−êng x¶y ra ®èi víi c¸c hÖ thèng v« tuyÕn do t¸c ®éng cña m«i tr−êng truyÒn dÉn. ™ C¸c yÕu tè g©y ra Fading ®èi víi c¸c hÖ thèng v« tuyÕn mÆt ®Êt nh−: - Sù th¨ng gi¸ng cña tÇng ®iÖn ly ®èi víi hÖ thèng sãng ng¾n - Sù hÊp thô g©y bëi c¸c ph©n tö khÝ, h¬i n−íc, m−a, tuyÕt, s−¬ng mï…sù hÊp thô nµy phô thuéc vµo d¶i tÇn sè c«ng t¸c ®Æc biÖt lµ d¶i tÇn cao (>10Ghz). - Sù khóc x¹ g©y bëi sù kh«ng ®ång ®Òu cña mËt ®é kh«ng khÝ. - Sù ph¶n x¹ sãng tõ bÒ mÆt tr¸i ®Êt, ®Æc biÖt trong tr−êng hîp cã bÒ mÆt n−íc vµ sù ph¶n x¹ sãng tõ c¸c bÊt ®ång nhÊt trong khÝ quyÓn. §©y còng lµ mét yÕu tè dÉn ®Õn sù truyÒn lan ®a ®−êng. - Sù ph¶n x¹, t¸n x¹ vµ nhiÔu x¹ tõ c¸c ch−íng ng¹i trªn ®−êng truyÒn lan sãng ®iÖn tõ, g©y nªn hiÖn t−îng tr¶i trÔ vµ giao thoa sãng t¹i ®iÓm thu do tÝn hiÖu nhËn ®−îc lµ tæng cña rÊt nhiÒu tÝn hiÖu truyÒn theo nhiÒu ®−êng. HiÖn t−îng nµy ®Æc biÖt quan träng trong th«ng tin di ®éng. HÖ sè suy hao ®Æc tr−ng cho qu¸ tr×nh truyÒn sãng cã thÓ biÓu diÔn d−íi d¹ng: C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 24 a(t,f) = αfs.A(t,f). (2.7) Víi a(t,f) lµ hÖ sè suy hao sãng v« tuyÕn trong khÝ quyÓn, A(t,f) ®Æc tr−ng cho sù phô thuéc cña suy hao n¨ng l−îng sãng ®iÖn tõ vµo c¸c hiÖn t−îng khÝ quyÓn vµ ®−îc gäi lµ hÖ sè suy hao do pha ®inh, αfs lµ hÖ sè suy hao trong kh«ng gian tù do. ™ Ph©n lo¹i Fading: Cã 2 lo¹i : - Fading ph¼ng ( flat fade ). - Fading lùa chän tÇn sè ( Selective fade ) . a. Fading ph¼ng. Lµ Fading mµ suy hao phô thuéc vµo tÇn sè lµ kh«ng ®¸ng kÓ vµ hÇu nh− lµ h»ng sè víi toµn bé b¨ng tÇn hiÖu dông cña tÝn hiÖu. Fading ph¼ng th−êng x¶y ra ®èi víi c¸c hÖ thèng v« tuyÕn cã dung l−îng nhá vµ võa, do ®é réng b¨ng tÝn hiÖu kh¸ nhá nªn fading do truyÒn dÉn ®a ®−êng vµ do m−a gÇn nh− lµ xem kh«ng cã chän läc theo tÇn sè. • Fading ph¼ng do truyÒn dÉn ®a ®−êng: h×nh thµnh do ph¶n x¹ t¹i c¸c ch−íng ng¹i còng nh− sù thay ®æi cña ®é khóc x¹ cña khÝ quyÓn c−êng ®é tr−êng thu ®−îc ë ®Çu thu bÞ suy gi¶m vµ di chuyÓn trong qu¸ tr×nh truyÒn dÉn. Trong c¸c hÖ thèng chuyÓn tiÕp sè LOS (Line-Of-Sight), sù biÕn thiªn cña ®ä khóc x¹ lµ nguyªn nh©n chñ yÕu dÉn ®Õn hiÖn t−îng truyÒn dÉn ®a ®−êng mµ kÕt qu¶ cña nã lµ tæn hao Fading thay ®æi theo tÇn sè. Tuy nhiªn, hÖ thèng cã b¨ng tÝn hiÖu nhá nªn tÝn hiÖu suy hao fading ®a ®−êng lµ nhá nªn cã thÓ bá qua vµ fading ®a ®−êng ®−îc xem lµ fading ph¼ng. §èi víi fading ®a ®−êng, viÖc thùc hiÖn ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng ®o c«ng suÊt tÝn hiÖu thu ®−îc t¹i mét tÇn sè trong b¨ng tÝn hiÖu. §Æc tr−ng thèng kª cña fading ph¼ng ®a ®−êng lµ ph©n bè thêi gian fading v−ît qu¸ mét møc nµo ®ã. • Fading ph¼ng do hÊp thô: Lµ hiÖn t−îng sãng ®iÖn tõ bÞ hÊp thô vµ bÞ t¸n x¹ do m−a, tuyÕt, s−ong mï…hay c¸c phÇn tö kh¸c tån t¹i trong m«i tr−êng truyÒn dÉn nªn c¸c tÝn hiÖu vµo ®Çu thu bÞ suy gi¶m. Nãi chung hiÖn t−îng fading nµy thay ®æi phô thuéc vµo thêi gian. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 25 b. Fading ®a ®−êng lùa chän theo tÇn sè. Lµ hiÖn t−îng khi mµ sãng v« tuyÕn thu ®−îc h¬n 2 tia kh¸c nhau trªn cïng mét ®−êng truyÒn dÉn, sù truyÒn dÉn theo nhiÒu tia (®−êng) nh− thÕ sÏ g©y nªn mét l−îng tæn hao tÝn hiÖu phô thuéc vµo tÇn sè trong suèt ®é réng b¨ng tÝn hiÖu. §Æc tÝnh biªn ®é vµ pha cña sãng thu ®−îc lµ tæng hîp cña c¸c sãng tíi ®Çu thu. 1 c cf g a e b 0.001 0.01 0.1 10 100 3 6 12 18 3024 60 120180300 TÇn sè(GHz) H7. Suy hao sãng ®iÖn tõ trong khÝ quyÓn Suy hao do m−a a:100mm/Hr b:50mm/Hr c:10mm/Hr Suy hao do hÊp thô kh«ng khÝ. d:PhÇn tö khÝ quyÓn Oxygen e:H¬i n−íc Suy hao do s−¬ng mï f:2,3g/m g:0,32g/m. Suy hao(dB/km) Tia khóc x¹ Tia ph¶n x¹ TÇng t¸n x¹ Tia trùc tiÕp M¸y thu TÇng khóc x¹ M¸y ph¸t H8. Fadinh kÕt hîp C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 26 Ta cã: hµm truyÒn cña m«i tr−êng khi truyÒn dÉn nhiÒu tia: h(t) = ∑ = − N i ii t 1 )(. τδα (2.8) Với αi thể hiện tổn hao , iτ thể hiện giữ chậm truyền sóng theo tia thứ i. Vậy ta có hàm truyền của kênh truyền trên kênh fading nhiều tia là : H(f) =∑ = N i j i iie 1 . ωτα (2.9) Do sù phô thuéc vµo tÇn sè cña suy hao trong suèt ®é réng b¨ng tÇn tÝn hiÖu nªn mÐo tuyÕn tÝnh do fading chän läc theo tÇn sè sÏ g©y ra ISI vµ do ®ã sÏ lµm gi¶m chÊt l−îng cña hÖ thèng. ChØ riªng mÐo do fading ®a ®−êng m¹nh ®· cã thÓ t¹o ra ISI rÊt lín vµ g©y gi¸n ®o¹n liªn l¹c (BER>10-3), thËm chÝ trong tr−êng hîp kh«ng tÝnh ®Õn t¹p nhiÔu. Tia trùc tiÕp. Tia can nhiÔu(Ph¶n x¹ hoÆc khóc x¹) Tia thu ®−îc(Tæng hîp cña sãng trôc tiÕp vµ sãng ph¶n x¹) 121 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 τ : Thêi gian trÔ cña sãng trùc tiÕp can nhiÔu. Kªnh v« tuyÕn B¨ng tÇn truyÒn dÉn TÇn sè Tia thu C«ng suÊt(dB) τ1 H9a. §Æc tÝnh biªn ®é- TÇn sè fading C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 27 M« h×nh Rummler: Khi kªnh ®· ®−îc x¸c ®Þnh lµ truyÒn dÉn nhiÒu tia th× viÖc m« t¶ c¸c m« h×nh hµm truyÒn dÉn pha-®inh cña kªnh lµ mét viÖc rÊt quan träng, tõ ®ã ta míi cã thÓ ®−a ra c¸c biÖn ph¸p kh¾c phôc. Theo Rummler, ®¸p øng tÇn sè hay hµm truyÒn cña kªnh ®−îc biÓu diÔn d−íi d¹ng sau: ( ) 1 22 21 . .j f j fH f e eπ τ π τα β− −= + + Trong biÓu thøc trªn, sè h¹ng thø nhÊt m« t¶ mét tia sãng, th−êng ®−îc hiÓu lµ tia truyÒn trùc tiÕp vµ lµ tia tham chiÕu; sè h¹ng thø hai vµ thø ba m« t¶ hai tia bíi biªn ®é b»ng α vµ β lÇn biªn ®é tia tham chiÕu víi c¸c gi÷ chËm lµ 1τ vµ 2τ . Thùc tÕ, chóng ta chØ quan t©m tíi hµm truyÒn H(f) t¹i c¸c gi¸ trÞ tÇn sè xung quanh tÇn sè sãng mang fc. Do vËy, trong biÓu thøc tªn th× tÇn sè f cã thÓ ®−îc xem nh− lµ (f-fc). Theo Rummler th× mét trong hai tia m« t¶ b»ng c¸c sè h¹ng thø hai vµ thø ba trong biÓu thøc trªn ®−îc gi¶ thiÕt lµ rÊt gÇn víi tia trùc tiÕp. Tøc lµ 1.τB <<1, víi B lµ ®é réng b¨ng tÇn tÝn hiÖu. Khi ®ã c«ng thøc cã thÓ ®−îc viÕt d−íi d¹ng: ( ) 21 . j fH f e π τα β −= + + Gäi f0 lµ tÇn sè mµ t¹i ®ã m«-®un hµm truyÒn ®¹t cùc tiÓu lµ tÇn sè khe pha-®inh (notch frequency) vµ lÊy ®ã lµm ®iÓm tham chiÕu, khi ®ã hµm truyÒn cã thÓ ®−îc viÕt lµ: ( ) ( ) ( ) ( )021 . j f f j tH f a b e H f eπ τ ϕ− −⎡ ⎤= − =⎣ ⎦ Trong ®ã: 1a α= + vµ 1 b βα= − + . Theo m« h×nh Rummler th× a lµ mét l−îng tæn hao ph¼ng cña kªnh vµ biÓu thøc trong mãc vu«ng biÓu thÞ sù giao thoa gi÷a hai tia cã thêi gian gi÷ chËm t−¬ng ®èi τ g©y nªn t¹i mét cùc tiÓu cña m«-®un hµm truyÒn t¹i tÇn sè f0. Theo ®ã ta cã hµm suy hao A(f) (tÝnh theo dB) vµ hµm trÔ nhãm D(f) lµ ®¹o hµm cña ®Æc tÝnh pha cã d¹ng: ( ) ( )20logA f H f= − ; ( ) ( )1 2 d f D f dfπ Φ= C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 28 Trong ®ã gi¸ trÞ b×nh ph−¬ng biªn ®é vµ hµm trÔ nhãm cho bëi: ( ) ( )2 2 2 01 2 cos 2H f a b b f fπ τ⎡ ⎤= + − −⎣ ⎦ ( ) ( ) ( )( ) 0 2 0 . cos 21 2 1 2 cos 2 b f f bd f D f df b b f f τ π τ π π τ ⎡ ⎤− −Φ ⎣ ⎦= = + − − Tõ hµm truyÒn cña m« h×nh kªnh pha ®inh cña Rummler ta thÊy r»ng c¸c cùc tiÓu chän läc theo tÇn sè cña c«ng suÊt thu x¶y ra cïng víi c¸c cùc tiÓu hoÆc cùc ®¹i cña mÐo trÔ nhãm. H.9b. Hµm truyÒn cña kªnh theo m« h×nh Rummler. Cã thÓ nhËn thÊy r»ng khi ®em so s¸nh m« h×nh hµm truyÒn cña kªnh pha-®inh chän läc tÇn sè do Rummler (h×nh vÏ) víi hµm truyÒn ®· kh¶o s¸t trªn thùc tÕ, ta thÊy r»ng chóng rÊt khíp nhau. Tuy nhiªn, m« h×nh hµm truyÒn cña kªnh theo Rummler cßn cã qu¸ nhiÒu tham sè vµ ®Ó tr¸nh khã kh¨n nµy vµ còng v× lµ mét m« h×nh nªn tham sè gi÷ chËm τ cã thÓ lùa chän lµ mét sè cè ®Þnh mét c¸ch t−¬ng ®èi tuú ý víi ®iÒu kiÖn chu kú cña H(f) theo tÇn sè lµ t−¬ng ®èi ®ñ lín. Rummler ®· ®Ò xuÊt chän τ =0.63ns, b»ng nghÞch ®¶o cña s¸u lÇn ®é réng b¨ng tÇn tÝn hiÖu cña hÖ thèng ®· ®−îc quan tr¾c. Trªn thùc tÕ gi¸ trÞ τ =0.63ns nµy ®−îc sö dông rÊt nhiÒu. Bªn c¹nh gi¸ trÞ ®ã, ta cßn cã thÓ chän τ b»ng nghÞch ®¶o cña s¸u lÇn ®é réng b¨ng tÇn cña tÝn hiÖu ( 1 6B τ = ) do thùc tÕ ®o l−êng ®· cho thÊy r»ng víi gi¸ trÞ nµy th× ba tham sè cßn l¹i lµ a, b vµ f0 cã thÓ C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 29 lµm khíp rÊt tèt víi ph¶n øng cña kªnh. TÇn sè khe pha-®inh f0 cã ph©n bè ®Òu nh¶y bËc víi hµm mËt ®é x¸c suÊt phô thuéc vµo l−îng gi÷ chËm 0τ . Khi b < 1 th× pha-®inh ®−îc gäi lµ pha-®inh pha cùc tiÓu vµ khi 1b ≥ th× pha-®inh lµ pha- ®inh pha kh«ng cùc tiÓu. C¸c tham sè cña m« h×nh Rummler, ngo¹i trõ τ ®−îc chän cè ®Þnh, c¸c tham sè cßn l¹i ®Òu lµ c¸c biÕn ngÉu nhiªn vµ ph©n bè x¸c suÊt cña chóng ®−îc x¸c ®Þnh gÇn ®óng theo kinh nghiÖm. Víi pha-®inh pha cùc tiÓu, c¸c tham sè A1=-20loga (dB) biÓu thÞ mét l−îng tæn hao ph¼ng trªn toµn bé b¨ng tÇn cña tÝn hiÖu, cßn tham sè B1=-20log(1-b) (dB) biÓu thÞ ®é s©u khe pha-®inh t¹i tÇn sè khe pha-®inh f0. Víi tr−êng hîp pha-®inh pha kh«ng cùc tiÓu th× hµm truyÒn cña kªnh ®−îc viÕt l¹i d−íi d¹ng: ( ) ( )02 1j f fH f ab e b π τ− −⎛ ⎞= − −⎜ ⎟⎝ ⎠ C¸c tham sè t−¬ng øng lµ A2=-20logab (dB), B2= 120log 1 b ⎛ ⎞− −⎜ ⎟⎝ ⎠ . Trong ®ã B1 vµ B2 ®Òu cã ph©n bè mò víi kú väng MB=3.8dB; A1 vµ A2 cã ph©n bè chuÈn víi ®é lÖch qu©n ph−¬ng 5δ = dB vµ cã kú väng ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc thùc nghiÖm sau: 4 4 50024,6. 800A B B μ += + 1.4 ¶nh h−ëng cña sai lÖch pha sãng mang vµ sai lÖch tÝn hiÖu ®ång hå 1.4.1. ¶nh h−ëng cña sai lÖch pha sãng mang. §Ó xÐt ¶nh h−ëng cña sai lÖch pha sãng mang, ta gi¶ thuyÕt r»ng mäi khèi kh¸c trong hÖ th«ng ®Òu lý t−ëng. Tøc lµ trong tr−êng hîp gi¶ thuyÕt nµy sai lÖch ®ång hå 0=∧D vµ ®Æc tÝnh cña c¶ hÖ thèng th× hoµn toµn lý t−ëng. ThiÕt bÞ kh«i phôc song mang thu t¹o ra sãng mang )(tc ∧ sai lÖch vÒ pha ®èi víi sãng mang tíi mét gãc ∧θ . )2cos(2)( ∧∧∧ += θπ tftc c (2.10) Trong tr−êng hîp ®ã, tÝn hiÖu ra trªn c¸c nh¸nh ®ång pha vµ vu«ng pha cña bé gi¶i ®iÒu chÕ M-QAM cã d¹ng: C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 30 S1(t) = )()(*)(.sin.)(*).(.cos. 1 tnthkTtpBthTktpA cs k kc k sK +−+− ∧∞ −∞= ∞ −∞= ∧ ∑∑ θθ (2.11) Vµ S2(t) = )()(*)(.sin.)(*)(.cos. 2 tnthkTtpAthkTtpB cs k kcs k k +−−− ∧∞ −∞= ∧∞ −∞= ∑∑ θθ (2.12) Trong ®ã hc(t) lµ ph¶n øng xung t−¬ng ®−¬ng th«ng thÊp cña c¶ hÖ thèng tÝnh tõ ®Çu ra m¹ch ®iÒu chÕ tíi ®Çu vµo m¹ch lÊy mÉu vµ quyÕt ®Þnh. {Ak} vµ {Bk} lÇn l−ît lµ d·y c¸c gi¸ trÞ cña tÝn hiÖu ®iÒu chÕ luång ®ång pha vµ vu«ng pha, p(.) lµ hµm t¹o xung víi hÖ thèng M-QAM th× p(.) lµ hµm ®ång pha vµ xung kh«ng-vÒ-kh«ng NRZ (Non-Return to Zero), n1(t) vµ n2(t) lÇn l−ît lµ c¸c thµnh phÇn t¹p ©m t−¬ng hîp víi c¸c thµnh phÇn ®ång pha vµ vu«ng pha cña t×n hiÖu M-QAM thu ®−îc. T¹i thêi ®iÓm lÊy mÉu symbol thø 0 (k=0) lµ t=0, c¸c biÓu thøc trªn cã thÓ viÕt l¹i thµnh: 1001 )(.sin.')0(.sin.)(.cos.')0(.cos.)( nkTsBsBkTsAsAtS s k ks k k +−++−+= ∧∞ −∞= ∧∧∞ −∞= ∧ ∑∑ θθθθ (2.13) 2002 )(.sin.')0(.sin.)(.cos.')0(.cos.)( nkTsAsAkTsBsBtS s k ks k k +−−−−+= ∧∞ −∞= ∧∧∞ −∞= ∧ ∑∑ θθθθ (2.14) Trong ®ã s(t)=p(t-kTs)*hc(t) vµ dÊu ph¶y sau ký hiÖu ∑ cã nghÜa lµ tæng bá qua sè h¹ng k=0, n1, n2 lµ c¸c gi¸ trÞ cña c¸c thµnh phÇn t¹p ©m t−¬ng hîp ®ång pha vµ vu«ng pha t¹i thêi ®iÓm lÊy mÉu symbol thø 0. Theo biÓu thøc(2.13) vµ (2.14), v× ®Æc tÝnh cña hÖ thèng ®−îc gi¶ thuyÕt lµ lý t−ëng (tho¶ m·n tiªu chuÈn Nyquist thø nhÊt) nªn s(0)=1 vµ s(-kTs)=0 ( 0≠∀k ), do ®ã tÝn hiÖu lÊy mÉu symbol thø 0 cßn l¹i: S1(0)= 100 sin.cos. nBA ++ ∧∧ θθ (2.15) S2(0)= 200 sin.cos. nAB +− ∧∧ θθ (2.16) C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 31 Nh− vËy, do sai pha sãng mang, thµnh h÷u Ých sau lÊy mÉu so víi tr−êng hîp hoµn toµn lý t−ëng bÞ gi¶m ®é lín víi hÖ sè ∧θcos vµ cã xuyªn nhiÔu (crosstalk) gi÷a c¸c luång ®ång pha vµ vu«ng pha (thµnh phÇn ∧θsin.0B ) trong biÓu thøc (2.15) vµ thµnh phÇn ∧ −− θsin0A trong biÓu thøc (2.16)). C¸c sai lÖch nµy lµm t¨ng x¸c suÊt thu lçi cña hÖ thèng. Do t¸c ®éng cña t¹p nhiÔu, sai lÖch pha lµ mét qu¸ tr×nh ngÉu nhiªn )(t ∧θ . V× vËy, nãi c¸ch chÝnh x¸c th× khi nghiªn cøu cÇn ph¶i thÓ hiÖn sai lÖch sãng mang nh− mét qu¸ tr×nh ngÉu nhiªn vµ t¸c ®éng ®Õn viÖc quyÕt ®Þnh tÝn hiÖu trong gi¶i ®iÒu chÕ d−íi d¹ng mét biÕn ngÉu nhiªn ∧θ víi mét hµm mËt ®é x¸c suÊt nµo ®ã.[5,27,…]. 1.4.2. ¶nh h−ëng cña sai lÖch tÝn hiÖu ®ång hå. §Ó xÐt ¶nh h−ëng riªng cña tÝn hiÖu ®ång hå, ta gi¶ thiÕt mäi khèi kh¸c trong hÖ thèng lµ lý t−ëng. Tøc lµ trong trong tr−êng hîp nµy sai lÖch pha sãng mang 0=∧θ vµ ®Æc tÝnh cña c¶ hÖ thèng th× hoµn toµn lý t−ëng. TÝn hiÖu sau bé läc phèi hîp gi¶i ®iÒu chÕ ®èi víi hÖ thèng M-QAM khi ®ã sÏ cã d¹ng: -3.0 9.0 7.0 -7.0 -9.0 5.0 -5.0 -1.0 3.0 1.0 9.0 7.0 5.0 3.0 1.0 -7.0 -5.0 -1.0 -3.0 H10. Chßm sao tÝn hiÖu thu d−íi t¸c ®éng cña sai lÖch pha sãng mang 50 C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 32 S1(t)= )()(. 1 tnkTtsA s k k +−∑∞ ∞= (2.17) S2(t)= )()(. 2 tnkTtsB s k k +−∑∞ ∞= (2.18) ThiÕt bÞ kh«i phôc tÝn hiÖu ®ång hå t¹o ra tÝn hiÖu ®ång hå cã thÓ sai lÖch ®èi víi thêi ®iÓm lÊy mÉu lý t−ëng mét l−îng ∧∧ DD ( < Ts). Thêi ®iÓm lÊy mÉu ®èi víi symbol thø k khi ®ã ®−îc x¸c ®Þnh bëi tk = kTs + ∧ D . XÐt c¸c gi¸ trÞ (mÉu) cña tÝn hiÖu thø S1 vµ S2 t¹i thêi ®iÓm lÊy mÉu symbol thø 0 (t=t0=0.Ts+ ∧∧ = DD ) S1(t0)= 10 )(.')(. nkTDsADsA s k k +−+ ∧∞ ∞= ∧ ∑ (2.19) S2(t0)= 20 )(.')(. nkTDsBDsB s k k +−+ ∧∞ ∞= ∧ ∑ (2.20) Sè h¹ng ®Çu tiªn bªn vÕ ph¶i cña c¸c biÓu thøc (2.19) vµ (2.20) chÝnh lµ tÝn hiÖu h÷u Ých, sè h¹ng thø hai thÓ hiÖn ISI cßn sè h¹ng thø ba n1 vµ n2 lµ c¸c gi¸ rrÞ cña c¸c thµnh phÇn t¹p ©m t−¬ng hîp ®ång pha vµ vu«ng pha t¹i thêi ®iÓm lÊy mÉu symbol thø 0. NÕu m¹ch kh«i phôc tÝn hiÖu ®ång hå ho¹t ®éng hoµn toµn lý t−ëng (sai lÖch tÝn hiÖu ®ång hå 0=∧D ), th× 0)()(,1)0()( =−=−== ∧∧ ss kTsklTDssDs víi mäi 0≠k do ®Æc tÝnh hÖ thèng ®−îc gi¶ thuyÕt lµ lý t−ëng. C¸c sè h¹ng thø hai bªn vÕ ph¶i c¸c biÓu thøc (2.19) vµ (2.20) ®Òu b»ng 0, tøc lµ kh«ng tån t¹i ISI. NÕu sai lÖch tÝn hiÖu ®ång hå kh¸c kh«ng )0( ≠∧D th× 0)(,1)( ≠−≠ ∧∧ skTDsDs víi 0≠k . Do ®ã c¸c sè h¹ng hiÓn thÞ ISI trong (2.19)vµ (2.20) ®Òu kh¸c 0. Tøc lµ, ngay c¶ khi ®−êng truyÒn hoµn toµn lý t−ëng th× ISI vÉn tån t¹i vµ cã thÓ cã gi¸ trÞ rÊt lín nÕu cã sai lÖch tÝn hiÖu ®ång hå, dÉn ®Õn x¸c suÊt thu lçi cña hÖ thèng t¨ng. Sù t¹o thµnh ISI trong tr−êng hîp nh− thÕ, thu ®−îc qua m« pháng b»ng ch−¬ng tr×nh ASTRAS C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 33 H11a. Sù t¹o thµnh ISI do sai lÖch tÝn hiÖu ®ång hå H11b. Constenllation khi 0τ =3,3%Ts Sù t¹o thµnh ISI do sai lÖch tÝn hiÖu ®ång hå trong hÖ thèng 64-QAM. -3.0 9.0 7.0 -7.0 -9.0 5.0 -5.0 -1.0 3.0 1.0 9.0 7.0 5.0 3.0 1.0 -7.0 -5.0 -1.0 -3.0 C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 34 1.5. Can nhiÔu vµ c¸c t¸c ®éng kh¸c cña ®−êng truyÒn. 1.5.1. Can nhiÔu vµ c¸c nguån nhiÔu. Trªn mét kªnh truyÒn liªn tôc, c¸c tÝn hiÖu si(t) ®−îc ph¸t ®i tõ phÇn ph¸t(t−¬ng øng víi c¸c tin mi s¶n ra tõ nguån tin sè) chôi t¸c ®éng cña c¶ mÐo lÉn t¹p ©m vµ can nhiÔu, do cËy tÝn hiÖu nhËn ®−îc R(t) cã thÓ kh¸c rÊt nhiÒu so víi tÝn hiÖu ®· ®−îc ph¸t ®i, dÉn ®Õn viÖc ®¸nh gi¸ cña m¸y thu vÒ tÝn hiÖu cã thÓ bÞ sai. C¸c nguån nhiÔu cã tÇn sè trïng hoÆc kh¸c víi tÇn sè tÝn hiÖu h÷u Ých ®−îc m« t¶ b»ng c¸c tÝn hiÖu zi(t) víi phæ ®−îc x¸c ®Þnh nhê c¸c ®Æc tÝnh läc cña chÝnh hÖ thèng g©y nhiÔu ®ã Ti(f). C¸c nguån nhiÔu nµy cã thÓ ph¸t sinh tõ nhiÒu nguån kh¸c nhau nh−: nhiÔu vò trô, nhiÔu c«ng nghiÖp, nhiÔu tõ c¸c hÖ thèng truyÒn dÉn kh¸c, nhiÔu tõ c¸c kªnh l©n cËn trªn cïng mét tuyÕn, nhiÔu tõ kªnh sö dông cïng tÇn sè. Do c¸c t¸c ®éng läc nhiÔu vµ triÖt xuyªn ph©n cùc chÐo, c¸c nguån nhiÔu nµy ®−îc xem nh− t¸c ®éng tíi kªnh truyÒn chÝnh th«ng qua c¸c khèi tæn hao Ai. Kªnh truyÒn chÝnh h×nh thµnh tõ c¸c khèi thÓ hiÖn c¸c ®Æc tÝnh tÇn sè ph¸t T(f), phÇn thu R(f) vµ m«i tr−êng F(f). Trong ®ã ®Æc tÝnh ®−êng T(f) R(f) F(f) A0 A1 An TN(f) T1(f) T0(f) zn(t) C¸c tÝn hiÖu nhiÔu n(t) (t¹p ©m) z0(t) z1(t) s(t) fc fc ≈ f0 H12. M« h×nh kªnh liªn tôc víi ¶nh h−ëng cña c¸c tÝn hiÖu nhiÔu f1 fN C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 35 truyÒn dÉn F(f) cã thÓ cã nh÷ng ¶nh h−ëng ®Æc biÖt ®èi víi chÊt l−îng truyÒn dÉn. Ngoµi ra, do c¸c thiÕt bÞ cã ®Æc tÝnh kh«ng hoµn h¶o mét sè c¸c nhiÔu kh¸c nh− c¸c hµi cña nguån nu«i, c¸c s¶n phÈm xuyªn ®iÒu chÕ(intermodulation) do mÐo phi tuyÕn.., còng cã t¸c ®éng lµm gi¶m chÊt l−îng truyÒn dÉn. Trong sè c¸c lo¹i nhiÔu kÓ trªn, c¸c lo¹i can nhiÔu quan träng nhÊt cã thÓ kÓ ra lµ: can nhiÔu tõ c¸c kªnh l©n cËn, tõ c¸c kªnh cïng tÇn sè vµ c¸c s¶n phÈm xuyªn ®iÒu chÕ. §èi víi c¸c hÖ thèng kh«ng tr¶i phæ, c¸c tÇn sè sãng mang gi«ng nhau ®−îc sö dông t¹i c¸c tÕ bµo c¸ch ®ñ xa nhau. Víi hÖ thèng cã ¸p dông kü thuËt tr¶i phæ (thÝ dô nh− hÖ thèng ®a truy nhËp theo m· CDMA- code division multiple access), c¸c tÕ bµo c¹nh nhau cã thÓ sö dông cïng mét tÇn sè sãng mang. HÖ qu¶ lµ c¸c kªnh c«ng t¸c trªn cïng mét tÇn sè nh− thÕ cã thÓ g©y nhiÔu lÉn nhau. 1.5.2. T¸c ®éng kh¸c cña ®−êng truyÒn Kªnh truyÒn cã ®Æc tÝnh phøc t¹p gÆp ph¶i ®èi víi c¸c hÖ thèng truyÒn dÉn sè lµ kªnh truyÒn trong hÖ thèng th«ng tin di ®éng. Nguyªn nh©n lµ do sù thay ®æi rÊt ngÉu nhiªn cña kªnh theo thêi gian ®ã lµ sù di ®éng cña c¸c m¸y cÇm tay hay cßn gäi lµ c¸c tr¹m di ®éng(MS: Mobile Station). HiÖu øng Doppler: §ã lµ sù thay ®æi tÇn sè cña tÝn hiÖu thu ®−îc so víi tÝn hiÖu ®· ph¸t ®i, g©y bëi chuyÓn ®éng t−¬ng gi÷a m¸y ph¸t vµ m¸y thu trong qu¸ tr×nh truyÒn sãng. Gi¶ sö mét sãng mang kh«ng bÞ ®iÒu chÕ cã tÇn sè fc ®−îc ph¸t tíi mét m¸y thu ®ang di ®éng víi vËn tèc v. T¹i m¸y thu, tÇn sè cña tÝn hiÖu nhËn ®−îc theo tia sãng thø i sÏ lµ f=fc+fm.cos iα , trong ®ã iα lµ gãc tíi cña tia sãng thø i so víi h−íng chuyÓn ®éng cña m¸y thu, fm lµ l−îng dÞch tÇn Doppler, fm+v.fc/c, víi c lµ vËn tèc cña ¸nh s¸ng. Nh− vËy, chØ trong tr−êng hîp m¸y thu ®øng yªn so víi m¸y ph¸t (v=0), hoÆc m¸y thu ®ang chuyÓn ®éng vu«ng gãc víi gãc tíi cña tÝn hiÖu (cos iα =0) th× tÇn sè tÝn hiÖu thu míi kh«ng bÞ thay ®æi so víi tÇn sè tÝn hiÖu ph¸t. HiÖu øng Doppler x¶y ra m¹nh nhÊt khi m¸y thu di ®éng theo ph−¬ng cña tia sãng tíi (cos 1±=iα ). §iÒu nµy th−êng x¶y ra trong th«ng tin di ®éng khi m¸y thu ®Æt trªn xe di chuyÓn trªn c¸c xa lé, cßn c¸c ¨ng-ten tr¹m ph¸t th× ®−îc bè trÝ däc theo xa lé. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 36 PhÇn 3: m« pháng b»ng phÇn mÒm ASTRAS VÝ dô 1: Mét hÖ thèng vi ba sè 64 – QAM, Tèc ®é 140Mb/s cã hÖ sè uÊn läc cña c¸c bé läc c¨n bËc hai cosine n©ng ph¸t vµ thu lµ 0.35, kh«ng cã san b»ng thÝch nghi ATDE, víi ®é s©u khe phe pha - ®inh lµ 3.8 dB, tÇn sè khe pha - ®inh trïng víi tÇn sè sãng mang NhËp th«ng sè cho c¸c khèi trong gãi phÇn mÒm ASTRAS: Khèi nguån Symbol: + Symbol source - Tèc ®é sè liÖu (bit rate): 140.e6_ ( 140Mb/s) - Sè møc (number of level): 64_ Khèi ®iÒu chÕ: + Modulators/QAM - Sè møc (number of level): 64_ Khèi läc ph¸t: + M¹ch söa x/sinx: - Linear block/Predefined Miscellaneous/(x/sinx) corrector - §é lÖc ®iÒu h−ëng (mistuning): 0_ + M¹ch Cosine t¨ng: - Linear block/Predefined Miscellaneous/Rqst(raised cosine) - HÖ sè uèn läc (Roll of Factor): 0.35_ - §é lÖch ®iÒu h−ëng (mistuning): 0_ Khèi pha ®inh: + Linear block/Predefined Miscellaneous/ Rummler model - TÇn sè khe pha ®inh (notch frequency):0_ - §é s©u khe (notch depth [dB]): 3.8_ Khèi T¹p ©m: + Sources of disturbances/noise Regenerator/featured by power - C«ng xuÊt (power): 1_ C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 37 Khèi läc thu: + Linear block/Predefined Miscellaneous/Rqst(raised cosine) - HÖ sè uèn läc (Roll of Factor): 0.35_ - §é lÖch ®iÒu h−ëng (mistuning): 0_ Khèi gi¶i ®iÒu chÕ: + Modulators/QAM - Sè møc (number of level): 64_ Khèi AGC: + Regenerators/ AGC - T¨ng Ých phô (additional gain [dB]: 0_ - Lo¹i AGC (type): 1_ Khèi kh«i phôc sãng mang + Regenerators/ Carrier Regenerator - Quay pha phô (additional phase shifft [deg]: 0_ - Lo¹i kh«i phôc sãng mang (type): 1_ Khèi kh«i phôc ®ång hå: + Regenerators/ Clock Regenerator -Lo¹i kh«i phôc tÝn hiÖu ®ång hå (type): 1_ KÕt qu¶ m« pháng: H.13. M¹ch söa x/sinx C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 38 H.14. Bé läc xÊp xØ läc c¨n hai cosine n©ng H.15. §Æc tÝnh pha - ®inh nhiÒu tia C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 39 H.16. Ph¶n øng xung cña toµn hÖ thèng khi kh«ng cã ATDE H.17. MÉu m¾t cña hÖ thèng khi kh«ng cã ATDE C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 40 H.18. Constellation cña tÝn hiÖu, tÇn sè khe pha ®inh trïng tÇn sè sãng mang, kh«ng cã ATDE H.19. §−êng cong BER C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 41 VÝ dô2: Mét hÖ thèng vi ba sè 64 – QAM, Tèc ®é 140Mb/s cã hÖ sè uèn läc cña c¸c bé läc c¨n bËc hai cosine n©ng ph¸t vµ thu lµ 0.35, kh«ng cã san b»ng thÝch nghi ATDE. H·y x¸c ®Þnh SNRD tÝnh t¹i BER = 10-6 g©y bëi tr−êng hîp sau: a. Cã sai lÖch pha sãng mang 30 KÕt qu¶ m« pháng: H.20. M¹ch söa x/sinx H.21. Bé läc xÊp xØ läc c¨n hai cosine n©ng C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 42 H.23. Ph¶n øng xung cña toµn hÖ thèng khi cã sai pha sãng mang 30, kh«ng cã ATDE H.22. M« h×nh Rummler-modell C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 43 H.24. MÉu m¾t cña hÖ thèng khi cã sai pha sãng mang 30, kh«ng cã ATDE H.25. Constellation cña tÝn hiÖu khi cã sai pha sãng mang 30, kh«ng cã ATDE C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 44 VÝ dô3: §¸nh gi¸ ¶nh h−ëng cña CCI(nhiÔu ®ång kªnh) trong hÖ thèng ViBa sè truyÒn hai luång E4 trªn ph©n cùc V vµ H cïng sö dông ®iÒu chÕ 64QAM. HÖ sè uèn läc lµ 0,35 cho c¶ hai luång. XPIC cã XPD lµ 20 dB. Cã pha ®inh víi ®é s©u khe pha-dinh lµ 3,8 dB, tÇn sè khe pha dinh trïng víi tÇn sè sãng mang. KÕt qu¶ m« pháng: H.26. §−êng cong BER víi ¶nh h−ëng cña sai pha sãng mang 30, kh«ng cã ATDE H.27. M¹ch söa x/sinx khèi läc ph¸t C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 45 H.28. Bé läc xÊp xØ läc c¨n hai cosine n©ng H.29. M« h×nh Rummler C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 46 H.30. §Æc tÝnh cña ATDE H.31. Phæ cña nhiÔu ®ång kªnh C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 47 H.32. Ph¶n øng xung cña toµn hÖ thèng H.33. MÉu m¾t cña toµn hÖ thèng C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 48 H.34. Constellation cña tÝn hiÖu H.35. §−êng cong BER C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 49 VÝ dô 4: Trong mét hÖ thèng 64QAM truyÒn t¶i luång E4. HÖ sè uèn läc 0,35 cã pha dinh ®a ®−êng víi ®é s©u khe pha dinh lµ 3,8 dB, tÇn sè khe pha dih trïng víi tÇn sã sãng mang cã tÝnh ®Õn t¸c ®éng sau: Cã can nhiÔu tõ kªnh l©n cËn cïng mét ph©n cùc sãng, kho¶ng c¸ch gi−òa c¸c sãng mang lµ 29,65 MHz, hÖ sè uèn läc lµ 0,35. C¸c th«ng sè cña hÖ thèng: Khèi nguån Symbol: + Symbol source - Tèc ®é sè liÖu (bit rate): 140e6_ ( 140Mb/s) - Sè møc (number of level): 64_ Khèi ®iÒu chÕ: + Modulators/QAM - Sè møc (number of level): 64_ Khèi läc ph¸t: + M¹ch söa x/sinx: - Linear block/Predefined Miscellaneous/(x/sinx) corrector - §é lÖc ®iÒu h−ëng (mistuning): 0_ + M¹ch Cosine t¨ng: - Linear block/Predefined Miscellaneous/Rqst(raised cosine) - HÖ sè uèn läc (Roll of Factor): 0.35_ - §é lÖch ®iÒu h−ëng (mistuning): 0_ Khèi pha ®inh: + Linear block/Predefined Miscellaneous/ Rummler model - TÇn sè khe pha ®inh (notch frequency):0_ - §é s©u khe (notch depth [dB]): 3.8_ Khèi läc thu: + Linear block/Predefined Miscellaneous/Rqst(raised cosine) - HÖ sè uèn läc (Roll of Factor): 0.35_ - §é lÖch ®iÒu h−ëng (mistuning): 0_ C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 50 Khèi gi¶i ®iÒu chÕ: + Modulators/QAM - Sè møc (number of level): 64_ Khèi AGC: + Regenerators/ AGC - T¨ng Ých phô (additional gain [dB]: 0_ - Lo¹i AGC (type): 1_ Khèi kh«i phôc sãng mang + Regenerators/ Carrier Regenerator - Quay pha phô (additional phase shifft [deg]: 0_ - Lo¹i kh«i phôc sãng mang (type): 1_ Khèi kh«i phôc ®ång hå: + Regenerators/ Clock Regenerator -Lo¹i kh«i phôc tÝn hiÖu ®ång hå (type): 1_ Khèi ATDE: + Regenerators/ Equalizer/Time domain -Sè m¾t (nember of taps): 7 Kªnh l©n cËn g©y nhiÔu: Khèi nguån symbol g©y nhiÔu: + Symbol Source - Tèc ®é sè liÖu(bitrate): 140e6_ (140e6Mb/s) - Sè møc(number of level): 64_ Khèi ®iÒu chÕ nhiÔu: + Source of dÝsturbances/disturbance modulator/QAM - Sè møccña kªnh bÞ g©y nhiÔu (number of levels): 64_ - Biªn ®é nhiÔu (amplitude): 0.1_(tiªu hao 20 dB) - LÖch vÒ tÇn sè (frequency dev. [Hz]):29.65e6_ Khèi läc ph¸t kªnh g©y nhiÔu: (xÊp xØ läc c¨n bËc hai cosine n©ng) + Linear block/Predefined Miscellaneous/Rqst(raised cosine) C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 51 - HÖ sè uèn läc (Roll of Factor): 0.35_ - §é lÖch ®iÒu h−ëng (mistuning): 0_ Khèi t¹p ©m: + Soureces of disturbances/noise generator/featured by power C«ng suÊt (power): 1_ (chuÈn ho¸) KÕt qu¶ m« pháng: H.36. M¹ch söa x /sinx H.37. Bé läc xÊp xØ läc c¨n hai cosine n©ng C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 52 H.38. Sai lÖch ®Æc tÝnh biªn ®é H.39. Sai lÖch ®Æc tÝnh gi÷ chËm nhãm C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 53 H.40. Bé läc xÊp xØ läc c¨n hai cosine n©ng H.41. §Æc tÝnh pha ®inh nhiÒu tia(m« h×nh Rummler) C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 54 H.42. §Æc tÝnh cña ATDE H.43. Phæ nhiÔu kªnh l©n cËn C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 55 H.45. MÉu m¾t cña hÖ thèng H.44. §¸p øng xung cña hÖ thèng C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 56 VÝ dô 5: Mét hÖ thèng vi ba sè 64 – QAM, Tèc ®é 140Mb/s cã hÖ sè uÊn läc cña c¸c bé läc c¨n bËc hai cosine n©ng ph¸t vµ thu lµ 0.35, kh«ng cã san b»ng thÝch nghi ATDE. H·y x¸c ®Þnh SNRD tÝnh t¹i BER = 10-6 g©y bëi tr−êng hîp sau: a. Cã sai lÖch ®ång hå H.46. Constellation cña tÝn hiÖu thu H.47. §−êng cong tØ lÖ lçi bit BER C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 57 KÕt qu¶ m« pháng: H.48. M¹ch söa x/sinx H.49. Bé läc xÊp xØ läc c¨n hai cosine n©ng C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 58 H.50. M« h×nh Rummler-modell H.51. Ph¶n øng xung cña toµn hÖ thèng C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 59 H.52. MÉu m¾t cña hÖ thèng H.53. Constellation cña tÝn hiÖu thu C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 60 VÝ dô 6: Mét hÖ thèng Viba sè 64QAM/140 Mb/s cã hÖ sè uèn läc cña c¸c bé läc c¨n bËc hai cosine n©ng ph¸t vµ thu lµ 0,35. H·y x¸c ®Þnh SNRD tÝnh t¹i BER=10-6 g©y bëi mÐo phi tuyÕn cña HPA cho trong file 267 víi BO=5dB. Peak- factor=1.23. Sè symbol dïng cho m« pháng lµ 20000. KÕt qu¶ m« pháng: H.54. §−êng cong BER H.55. MÉu m¾t cña hÖ thèng C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè. Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng Líp : K40§VT 61 H.56. §−êng cong BER H.57. Constellation cña tÝn hiÖu thu

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfCác yếu tố ảnh hưởng tới hệ thống truyền dẫn số.pdf