Phổ tín hiệu

Đây là một khái niệm quan trọng nhưng thú thực thì bản thân và nhiều người (không rõ có chiếm đa số không nhưng trên 2 người trở lên thì dùng thuật ngữ "nhiều" là được rồi) không hiểu lắm.
Khi mới học thì sách và thày làm luôn 1 tràng nào là biến đổi nào là tích phân nhìn muốn ngất luôn, môn học về cái đấy mình cũng không còn nhớ là môn gì nhưng phổ được nhắc đi nhắc lại nhiều lần trong nhiều môn học tiếp sau và trong nhiều thời gian sau đó mình vẫn không hiểu "nó là cái gì mà hay quá vậy". Tầm năm thứ 4 thì mình mới hiểu láng máng nó và giờ trình bày lại theo cách dễ hiểu nhất
Theo thày Nguyễn Quốc Bình :

Truyền tín hiệu thì tín hiệu sẽ chiếm một khoảng nào đó trên trục tần số. Cái này có thể thấy được qua định lý Shannon:

C = W.log_2(1+S/N) [b/s]

C là dung lượng của kênh, là tốc độ bít lớn nhất có thể truyền qua được một kênh với một độ chính xác BER đã cho. W là độ rộng băng tần chiếm của tín hiệu dùng để truyền tin. Nếu W = 0 thì C = 0, muốn C khác 0 (có truyền được tin tức - truyền được một lượng thông tin bao nhiêu bít trong một giây đó) thì W phải khác 0, tức là đã truyền tín hiệu thì nhất định tốn băng tần.

Tuy nhiên, do những hạn chế về công nghệ, hiện nay con người mới chỉ sử dụng được một phần rất hạn chế của trục tần số để truyền tin. Nghĩa là thực tế thì băng tần số là hữu hạn chứ không phải là vô hạn, và do vậy phải chia sẻ, mỗi người/hệ thống truyền tin chỉ được chiếm một mảnh xác định băng tần mà thôi, còn phải dành cho các hệ thống/người khác cùng truyền. Và thế là bên cạnh việc biểu diễn thông thường tín hiệu như một hàm của thời gian, lại nảy sinh ra nhu cầu xem xem tín hiệu truyền đi tồn tại trên trục tần số như thế nào, tức là cần phải biểu diễn được tín hiệu trên miền tần số.

Phổ tín hiệu là biểu diễn của tín hiệu trên miền tần số. Biến đổi qua lại tín hiệu giữa miền thời gian và miền tần số được thực hiện bởi cặp biến đổi Fourier.

Nguồn http://vntelecom.org/diendan/showthread.php?t=1421&page=3&p=15141#post15141

Qua 2 cái đánh dấu ở trên thì đã truyền tín hiệu thì cần 1 khoảng tần số nào đó. Theo shannon thì tốc độ càng cao thì càng cần nhiều phổ tần (với cùng một công nghệ, kỹ thuật) vì sau này có nhiều kỹ thuật tận dụng thì khai thác nó triệt để hơn (và nhìn chung là thiết bị sẽ tốn pin hơn ^^).
Việc khảo sát tín hiệu trên miền thời gian thì người ta không thích, vì theo mình thấy tín hiệu dao động ngắn dài (bước sóng dày hay thưa) thì phân biệt làm sao được khi khoảng biến đổi nó lên đến hàng từ vài khz đến vài ghz, tín hiệu biểu diễn trên miền tần số thì nhìn chung người ta xét tín hiệu coi như vô hạn thời gian (thì hữu hạn trên miền tần số) nên nó chỉ là một hoặc vài khoảng tín hiệu nhỏ trên trục chứ không chạy liên tục như biểu hiện sóng theo miền thời gian .

Có nhiều biện pháp nữa để biểu diễn, nghiên cứu tín hiệu cho dễ dàng hơn như chẳng hạn dùng thang db để nén khoảng biến thiên quá lớn.
Nói chung là phổ được sinh ra để khảo sát nghiên cứu dễ dàng hơn. Các kiến thức chuyên sâu hơn, các bạn có thể tìm trong sách vở hoặc google.

Posted in: Các khái niệm cơ bản