Đồ án Nghiên cứu các kỹ thuật phân tập phát và ứng dụng trong thông tin vô tuyến
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VÔ TUYẾN
1.1. Giới thiệu
Các phương tiện thông tin nói chung được chia thành hai phương pháp thông tin cơ bản, đó là thông tin vô tuyến và thông tin hữu tuyến. Mạng thông tin vô tuyến ngày nay đã trở thành một phương tiện thông tin chủ yếu, thuận tiện cho cuộc sống hiện đại. Hình 1.1 là sơ đồ khối chức năng của một hệ thống truyền tin cơ bản gồm nguồn tin, kênh tin và nhận tin.
Hình 1.1: Sơ đồ khối chức năng hệ thống truyền tin
Trong mạng thông tin vô tuyến ngoài nguồn tin và nhận tin thì kênh truyền là một trong ba khâu quan trọng nhất, và có cấu trúc tương đối phức tạp. Chất lượng của hệ thống thông tin phụ thuộc chủ yếu vào kênh truyền, nơi mà các tín hiệu được truyền từ máy phát tới máy thu. Không giống như kênh truyền hữu tuyến là ổn định và có thể đoán được, kênh truyền vô tuyến là hoàn toàn ngẫu nhiên và không hề dễ dàng trong việc phân tích. Tín hiệu được phát đi qua kênh truyền vô tuyến bị cản trở bởi các tòa nhà, cây cối, núi đồi…gây ra phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ…các hiện tượng này gọi chung là fading. Và kết quả là ở máy thu ta thu được rất nhiều phiên bản khác nhau của tín hiệu phát. Điều này ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống thông tin vô tuyến. Do đó việc nắm vững những đặc tính của kênh truyền vô tuyến là yêu cầu cơ bản để có thể lựa chọn một cách thích hợp các cấu trúc của hệ thống, kích thước của các thành phần và các thông số tối ưu của hệ thống. Ở chương này chúng ta sẽ đi tìm hiểu về các kênh thông tin vô tuyến như kênh AWGN, kênh fading đa đường, kênh fading Rayleigh, kênh Rice…và các phương pháp phân tập trong thông tin vô tuyến nhằm nâng cao dung lượng của kênh truyền và chất lượng của hệ thống thông tin.
1.2. Kênh thông tin vô tuyến
1.2.1. Kênh tạp âm AWGN
Tạp âm là các tín hiệu không mong muốn trong thông tin vô tuyến. Tạp âm làm giảm khả năng tách chính xác của các tín hiệu phát, làm giảm tốc độ truyền dẫn thông tin. Tạp âm được tạo từ nhiều nguồn khác nhau, nhưng được phân làm 2 loại chính là tạp âm tự nhiên và tạp âm nhân tạo. Tạp âm nhân tạo xuất hiện từ các nguồn đánh lửa, chuyển mạch hay các phát xạ điện từ. Tạp âm tự nhiên xuất hiện trong các linh kiện điện tử, thiết kế mạch điện, thiết bị hay hệ thống cho phép loại bỏ hay giảm nhỏ tạp âm bằng cách nối đất, chọn vị trí đặt thiết bị hay dùng các phương pháp lọc. Tuy nhiên, có một nguồn tạp âm tự nhiên không thể loại bỏ đó là tạp âm nhiệt. Tạp âm nhiệt xuất hiện do sự dao động của các hạt điện tích trong linh kiện điện tử như điện trở, dây dẫn hay các phần tử dẫn điện khác. Sự chuyển động ngẫu nhiên và độc lập của vô hạn các điện tử tạo nên đặc tính thống kê Gauss theo định lý giới hạn trung tâm. Vì vậy tạp âm nhiệt có thể mô tả như một quá trình ngẫu nhiên Gauss có giá trị trung bình bằng 0. Ví dụ : Tạp âm Gauss với giá trị trung bình bằng 0 và phương sai được miêu tả như ở hình 1.2
Hình 1.2 : Mô tả tạp âm Gauss
Hàm mật độ xác suất (PDF: Probability Density Function) của một quá trình ngẫu nhiên Gauss n(t) được biểu diễn như sau:
Hình vẽ 1.3 biểu diễn hàm mật độ xác suất PDF Gauss với giá trị trung bình bằng không ( ) và độ lệch chuẩn
Hình 1.3 : Hàm mật độ xác suất Gauss với
Tạp âm trắng: Là một đặc tính quan trọng của tạp âm nhiệt, có mật độ xác suất như nhau tại mọi tần số. Tức là, nó là một nguồn tạp âm phát ra một lượng công suất như nhau trên một đơn vị băng tần tại tất cả các tần số bằng:
như mô tả ở hình dưới. Hệ số trong công thức trên chỉ bằng Gn(f) là một hàm mật độ phổ công suất 2 phía còn N0 là mật độ phổ công suất tạp âm. Tạp âm với công suất có mật độ phổ đều như vậy được gọi là tạp âm trắng (white noise).
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VÔ TUYẾN
1.1. Giới thiệu
Các phương tiện thông tin nói chung được chia thành hai phương pháp thông tin cơ bản, đó là thông tin vô tuyến và thông tin hữu tuyến. Mạng thông tin vô tuyến ngày nay đã trở thành một phương tiện thông tin chủ yếu, thuận tiện cho cuộc sống hiện đại. Hình 1.1 là sơ đồ khối chức năng của một hệ thống truyền tin cơ bản gồm nguồn tin, kênh tin và nhận tin.
Hình 1.1: Sơ đồ khối chức năng hệ thống truyền tin
Trong mạng thông tin vô tuyến ngoài nguồn tin và nhận tin thì kênh truyền là một trong ba khâu quan trọng nhất, và có cấu trúc tương đối phức tạp. Chất lượng của hệ thống thông tin phụ thuộc chủ yếu vào kênh truyền, nơi mà các tín hiệu được truyền từ máy phát tới máy thu. Không giống như kênh truyền hữu tuyến là ổn định và có thể đoán được, kênh truyền vô tuyến là hoàn toàn ngẫu nhiên và không hề dễ dàng trong việc phân tích. Tín hiệu được phát đi qua kênh truyền vô tuyến bị cản trở bởi các tòa nhà, cây cối, núi đồi…gây ra phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ…các hiện tượng này gọi chung là fading. Và kết quả là ở máy thu ta thu được rất nhiều phiên bản khác nhau của tín hiệu phát. Điều này ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống thông tin vô tuyến. Do đó việc nắm vững những đặc tính của kênh truyền vô tuyến là yêu cầu cơ bản để có thể lựa chọn một cách thích hợp các cấu trúc của hệ thống, kích thước của các thành phần và các thông số tối ưu của hệ thống. Ở chương này chúng ta sẽ đi tìm hiểu về các kênh thông tin vô tuyến như kênh AWGN, kênh fading đa đường, kênh fading Rayleigh, kênh Rice…và các phương pháp phân tập trong thông tin vô tuyến nhằm nâng cao dung lượng của kênh truyền và chất lượng của hệ thống thông tin.
1.2. Kênh thông tin vô tuyến
1.2.1. Kênh tạp âm AWGN
Tạp âm là các tín hiệu không mong muốn trong thông tin vô tuyến. Tạp âm làm giảm khả năng tách chính xác của các tín hiệu phát, làm giảm tốc độ truyền dẫn thông tin. Tạp âm được tạo từ nhiều nguồn khác nhau, nhưng được phân làm 2 loại chính là tạp âm tự nhiên và tạp âm nhân tạo. Tạp âm nhân tạo xuất hiện từ các nguồn đánh lửa, chuyển mạch hay các phát xạ điện từ. Tạp âm tự nhiên xuất hiện trong các linh kiện điện tử, thiết kế mạch điện, thiết bị hay hệ thống cho phép loại bỏ hay giảm nhỏ tạp âm bằng cách nối đất, chọn vị trí đặt thiết bị hay dùng các phương pháp lọc. Tuy nhiên, có một nguồn tạp âm tự nhiên không thể loại bỏ đó là tạp âm nhiệt. Tạp âm nhiệt xuất hiện do sự dao động của các hạt điện tích trong linh kiện điện tử như điện trở, dây dẫn hay các phần tử dẫn điện khác. Sự chuyển động ngẫu nhiên và độc lập của vô hạn các điện tử tạo nên đặc tính thống kê Gauss theo định lý giới hạn trung tâm. Vì vậy tạp âm nhiệt có thể mô tả như một quá trình ngẫu nhiên Gauss có giá trị trung bình bằng 0. Ví dụ : Tạp âm Gauss với giá trị trung bình bằng 0 và phương sai được miêu tả như ở hình 1.2
Hình 1.2 : Mô tả tạp âm Gauss
Hàm mật độ xác suất (PDF: Probability Density Function) của một quá trình ngẫu nhiên Gauss n(t) được biểu diễn như sau:
Hình vẽ 1.3 biểu diễn hàm mật độ xác suất PDF Gauss với giá trị trung bình bằng không ( ) và độ lệch chuẩn
Hình 1.3 : Hàm mật độ xác suất Gauss với
Tạp âm trắng: Là một đặc tính quan trọng của tạp âm nhiệt, có mật độ xác suất như nhau tại mọi tần số. Tức là, nó là một nguồn tạp âm phát ra một lượng công suất như nhau trên một đơn vị băng tần tại tất cả các tần số bằng:
như mô tả ở hình dưới. Hệ số trong công thức trên chỉ bằng Gn(f) là một hàm mật độ phổ công suất 2 phía còn N0 là mật độ phổ công suất tạp âm. Tạp âm với công suất có mật độ phổ đều như vậy được gọi là tạp âm trắng (white noise).
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links