Thông tin tài liệu
Điu ch v gii điu ch
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay với sự phát triển công nghệ thông tin thì tín hiệu số ngày càng được sử
dụng rộng rãi, và trong kỹ thuật thông tin vô tuyến khi muốn truyền tín hiệu số
đi xa người ta phải chuyển tần số của tín hiệu ấy lên một mức tần số cao hơn rất
nhiều. Công việc thực hiện chuyển phổ của tín hiệu số lên vùng có tần số cao hơn
được gọi là điều chế bằng phương pháp sử dụng các mạch trộn tần, và ở phía thu phải
có một quá trình chuyển đổi ngược lại, quá trình đó gọi là tách sóng hay giải điều chế.
Và đó cũng là lý do mà hôm nay chúng em xin chọn đề tài “ĐIỀU CHẾ VÀ
GIẢI ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU SỐ” để làm đề tài cho bài đồ án cuối kỳ môn truyền dẫn
vô tuyến nhằm tìm hiểu thêm về vấn đề điều chế và giải điều chế trong tín hiệu số
cũng như ứng dụng phần mềm MATLAB trong điều chế, giải điều chế số.
Đồ án gồm có 3 phần:
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VÔ TUYẾN
Chương 2: ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ SỐ
Chương 3: DÙNG MATLAB MÔ PHỎNG ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ
TÍN HIỆU SỐ
Do chúng em còn nhiều hạn chế về kiến thức và thực tiễn nên trong quá trình làm
đề tài này chúng em không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy chúng em kính mong
nhận được sự chỉ bảo của thầy và ý kiến đóng góp của các bạn để rút kinh nghiệm
trong những lần sau.
Chúng em xin được chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy……………., người thầy
đã trực tiếp giúp đỡ tận tình chúng em hoàn thành đồ án này.
SVTH:………………………… 1
Điu ch v gii điu ch
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
MỤC LỤC 2
DANH MỤC BẢNG 4
DANH MỤC HÌNH 5
CHƯƠNG 1 6
TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VÔ TUYẾN 6
1.1 KHÁI NIỆM CHUNG
6
1.1.1 Khái niệm thông tin vô tuyến 6
1.1.2 Khái niệm hệ thống thông tin vi ba 6
!"#
1.2 CÁC KHÁI NIỆM ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ.
7
1.2.1 Khái niệm 7
$%&'#
$%()*#
&'#
+,&'#
1.2.2 Phân loi 8
- !".!%/*!&'0
- !".!(1*234**(5()*0
1.2.3 So sánh điều chế tương tự và điều chế số 8
CHƯƠNG 2 9
ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ SỐ 9
2.1 ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ (KHÓA DỊCH BIÊN ĐỘ ASK)
9
2.1.1 Điều chế ASK (Amplitude Shift Keying) 9
6
789:52; <!"=6
>/?6
2.1.2 Giải điều chế ASK (Amplitude Shift Keying) 10
789:52; <!"=@
SVTH:………………………… 2
Điu ch v gii điu ch
2.2ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ FSK
11
2.2.1 Điều chế FSK (Fryquency Moducation) 11
A2;B&'
&'C7D
+,&'C7D
2.1.2 điều chế số theo phase tín hiệu PSK (Phase Shift Keying): 13
E*D
&'*+"F,&'*+"
2.3 ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ VUÔNG GÓC QAM (QUADRATURE PHASE SHIFT KEYING):
15
TÀI LIỆU THAM KHẢO 18
SVTH:………………………… 3
Điu ch v gii điu ch
DANH MỤC BẢNG
BẢNG 1.1: BẢNG SO SÁNH GIỮA ĐIỀU CHẾ TƯƠNG TỰ VÀ ĐIỀU CHẾ SỐ
8
BẢNG 2.1 TÍN HIỆU QPSK 15
SVTH:………………………… 4
Điu ch v gii điu ch
DANH MỤC HÌNH
HÌNH 1.1: THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA THÔNG TIN VÔ TUYẾN HAI
CHIỀU 6
HÌNH 1.2: CẤU TRÚC GIẢ ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG VÔ TUYẾN CHUYỂN
TIẾP CỐ ĐỊNH 6
HÌNH 2.1: SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH ĐIỀU CHẾ ASK 9
HÌNH 2.2: DẠNG SÓNG CỦA ĐIỀU CHẾ ASK 9
HÌNH 2.3: SƠ ĐỒ KHỐI GIẢI ĐIỀU CHẾ ASK 10
HÌNH 2.4: DẠNG SÓNG CỦA GIẢI ĐIỀU CHẾ ASK 10
HÌNH 2.5: SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH ĐIỀU CHẾ 2FSK 11
HÌNH 2.6: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ 2FSK 12
HÌNH 2.7 PHƯƠNG PHÁP GIẢI ĐIỀU CHẾ FSK 13
HÌNH 2.8: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU QPSK 14
HÌNH 2.9: TÍN HIỆU 4-PSK 14
HÌNH 2.10: SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH ĐIỀU CHẾ PSK 4-PHA 14
HÌNH 2.11: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ GIẢI ĐIỀU CHẾ PHA 4-PSK 15
HÌNH 2.12: MẠCH GIÃI MÃ PSK 4-PHA 15
HÌNH 2.13: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU M-QAM 16
HÌNH 2.14: SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH ĐIỀU CHẾ QAM 8 PHA 16
SVTH:………………………… 5
GHD4*5I
2'2'5
Điu ch v gii điu ch
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VÔ TUYẾN
1.1 Khái niệm chung
1.1.1 Khái niệm thông tin vô tuyến
Thông tin vô tuyến sử
dụng khoảng không gian làm
môi trường truyền dẫn bằng
phương pháp là phía phát bức
xạ các tín hiệu thông tin bằng
sóng điện từ ra không gian tự do, phía thu nhận sóng điện từ bên phát gửi tới trong
không gian và tách lấy tín hiệu
gốc.
1.1.2 Khái niệm hệ thống thông tin vi ba
Thông tin vi ba là thông tin vô tuyến ở giải sóng cực ngắn và thực hiện thông tin
nhiều kênh.
Trạm đầu cuối có nhiệm vụ: ở
hướng phát nhận thông tin từ trung
tâm truyền hình, truyền số liệu, tổng
đài hoặc thuê bao sau đó ghép kênh
tạo ra một luồng số tốc độ cao và điều
chế với sóng mang siêu cao tần để
phát sang phía thu sau đó ở hướng thu
sẽ thu nhận thông tin từ phía phát,
giải điều chế tạo lại luồng số nguyên
thuỷ sau đó phân kênh xử lý thành các
tín hiệu riêng biệt để đưa về các trung tâm truyền truyền hình, truyền số liệu, tổng đài
và thuê bao.
Trạm trung gian có nhiệm vụ thu nhận thông tin là từ trạm phía trước, giải điều
chế tạo lại luồng số nguyên thuỷ và đưa tới máy phát để phát tiếp sang trạm phía sau.
Trạm rẽ xen có hai máy phát, hai máy thu, các máy ghép tách kênh và hai anten
để thông tin với hai phía khác nhau. Trạm rẽ xen có nhiệm vụ thu nhận thông tin từ
SVTH:………………………… 6
GHD$J8K4*II
2'*&
Điu ch v gii điu ch
trạm phía trước và giải điều chế để tạo lại luồng số nguyên thuỷ và đưa tới máy ghép
xen kênh để lấy ra và/hoặc xen vào một số kênh sau đó đưa tới máy phát để phát tiếp
sang trạm phía sau.
!"
- Có dải tần rộng.
- Thông tin ổn định.
- Có thể áp dụng công nghệ anten và tăng tần số công tác để giảm nhỏ công suất
máy phát.
- Chỉ thực hiện thông tin trong tầm nhìn thẳng.
1.2 Các khái niệm điều chế và giải điều chế.
1.2.1 Khái niệm
$%&'
Là các tín hiệu tin tức cần truyền đi có tần số thấp.
$%()*
Là các tín hiệu điện cao tần có thể mang được thông tin, biểu thức toán học là:
U(t) = A sin (ωt + ϕ)
Trong đó: - A là biên độ của sóng mang
- ω = 2πf là tần số góc của sóng mang (f là tần số sóng mang)
- ϕ: pha của sóng mang
- Các tham số A, f và ϕ đều có thể mang thông tin.
&'
Điều chế là quá trình đưa tín hiệu điều chế tác động vào sóng mang làm cho một
hoặc nhiều tham số của sóng mang thay đổi theo quy luật của tín hiệu điều chế.
+,&'
Quá trình tách tín hiệu tin tức cần truyền ra khỏi sóng mang đã điều chế ở bên
phát được gọi là giải điều chế.
SVTH:………………………… 7
Điu ch v gii điu ch
1.2.2 Phân loi
- !".!%/*!&'
- Điều chế tương tự: tín hiệu điều chế là tín hiệu tương tự.
- Điều chế số: tín hiệu điều chế là tín hiệu số.
- !".!(1*234**(5()*
- Điều chế biên độ: Điều chế biên độ tương tự AM LM N.O!N *!P và
điều chế biên độ số ASK LM N.7Q.2P
- Điều chế tần số: Điều chế tần số tương tự FM LC.R.2O!N *!P, điều
chế tần số số FSK LC.R.27Q.2P
- Điều chế pha: Điều chế pha tương tự PML-*(.O!N *!PSĐiều chế pha số
được gọi là PSK L-*(.7Q.2P.
- Điều chế QAM LT*.M N.O!N *!PD là phương pháp điều chế kết
hợp cả điều chế biên độ ASK và điều chế pha PSK.
1.2.3 So sánh điều chế tương tự và điều chế số
UDU(!(V*&'/81&'(5
Điều chế tương tự Điều chế số
Băng thông nhỏ (thuận lợi) Băng thông lớn (bất lợi).
Khả năng chống lại tiếng ồn thấp
(bất thuận lợi)
Khả năng chống lại tiếng ồn cao
(rất thuận tiện)
Mức bảo mật thấp Mức bảo mật cao và có thể sử dụng
mã hóa và xác thực
Mức QoS thấp Mức QoS cao
Chỉ sử dụng công nghệ FDM Có thể sử dụng các công nghệ
FDM, TDM, CDM và OFDM
Trong truyền thông di động chỉ
hỗ trợ dịch vụ thoại
Trong truyền thông di động có thể
hỗ trợ dịch vụ thoại, SMS, dữ liệu,
thông tin, cuộc gọi video…
Khó thiết kế bằng phần mềm Dễ dàng thiết kế bằng phần mềm
SVTH:………………………… 8
Điu ch v gii điu ch
Chương 2
ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ SỐ
2.1 Điều chế và giải điều chế biên độ (khóa dịch biên độ ASK)
2.1.1 Điều chế ASK (Amplitude Shift Keying)
Điều chế biên độ ASK là tác động tín hiệu số điều chế vào sóng mang và làm thay
đổi biên độ của sóng mang theo quy luật của tín hiệu điều chế.
789:52; <!"=
Tín hiệu số điều chế S(t) đưa vào đầu
thứ nhất của bộ nhân M. Sóng mang
A.sinωt được tạo ra từ bộ dao động LO
(Local Oscillator) sẽ đưa đến đầu vào
thứ hai của bộ nhân. Bộ nhân sẽ nhân
tín hiệu điều chế với tín hiệu sóng
mang tạo ra tín hiệu với thành phần cơ
bản là S(t).Asinωt và một số thành
phần khác. Tín hiệu này được đưa qua bộ lọc thông băng (BPF: Band Pass Filter) để
loại bỏ các thành phần không mong muốn. Kết quả ta thu được tín hiệu đã điều chế
biên độ (ASK) là S(t).Asinωt.
>/?
F>D là mạch điện điều chế và giải điều chế đều rất đơn giản.
- A/?D là khả năng chống nhiễu thấp.
SVTH:………………………… 9
GHDW"()4*&'M7
GHD789:5"&'M7
Điu ch v gii điu ch
2.1.2 Giải điều chế ASK (Amplitude Shift Keying)
789:52; <!"=
- Biến áp T
1
kết hợp với tụ C
1
tạo thành biến áp cộng hưởng.
- D là diode nắn cao tần.
- R và C
2
tạo thành tải của mạch
giải điều chế.
- N là bộ khuếch đại thuật toán.
- U chuẩn là điện áp lớn hơn 0V.
Khi không có sóng mang: điện áp đặt vào chân (+) của N là 0V (điện áp chân (+)
âm hơn điện áp ở chân (-)) nên ngõ ra của N có mức 0.
Khi có sóng mang: tín hiệu được diode D nắn nửa chu kỳ và tụ C
2
lọc san bằng
tạo ra một điện áp tương đối bằng phẳng trên điện trở tải R để được đặt vào chân (+)
của N làm cho điện áp ở chân (+) của N dương hơn điện áp ở chân (-) nên ngõ ra của
N có mức cao.
Kết quả là ở ngõ ra của mạch so sánh N ta thu được tín hiệu điều chế.
SVTH:………………………… 10
GH+DW"()4*&'M7
GHD789:5&'M7
[...]... thấy QAM tốt hơn về mặt tỉ số tín QAM 8 pha SVTH:………………………… 16 iều chế và giải iều chế hiệu nhiễu Thí dụ với hệ thống QAM 16 pha xác suất lỗi là 10 -8 trong lúc PSK 16 pha xác suất này là 10-4 Do đó trong các hệ thống truyền với vận tốc cao người ta thường dùng cách điều chế QAM hơn SVTH:………………………… 17 iều chế và giải iều chế TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 TS Trần Hồng Quân –TS Cao Phán –KS Trần... là độ rộng băng tần T p là độ rộng xung Độ rộng băng tần khi điều chế FSK phụ thuộc vào độ dịch tần ∆F (khoảng cách giữa hai tần số F1 và F2) và độ rộng bít số liệu T p SVTH:………………………… 11 iều chế và giải iều chế 2.2.1.3 Điều chế 2FSK: Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của điều chế 2FSK - Là điều chế tần số mà sau khi điều chế sóng mang chỉ có hai tần số + LO1 và LO0: hai bộ dao động tạo sóng... khiển chọn hệ số chia Ví dụ Data bit = 1, bộ chia có hệ số chia N, tạo chuỗi xung ra có tần số còn khi Data bit = 0, bộ chia có hệ số chia M, tạo chuỗi xung ra có tần số SVTH:………………………… 12 iều chế và giải iều chế 2.2.1.4 Giải điều chế FSK: Sơ đồ giải điều chế: Mạch phổ biến nhất của bộ giải điều chế các tín hiệu FSK là vòng khoá pha (PLL) Tín hiệu FSK ở lối vào của vòng khoá pha lấy hai giá... Điều chế pha 4 trạng thái - Giải điều chế pha 4 trạng thái Điều chế Sơ đồ nguyên lý bộ điều chế 4-PSK sử dụng một trong 4 pha lệch nhau 90o, được gọi là 4-PSK hay QPSK SVTH:………………………… 13 iều chế và giải iều chế Tín hiệu băng gốc được đưa vào bộ biến đổi nối tiếp thành song song, đầu ra được hai luồng số liệu có tốc độ bit giảm đi một nửa, đồng thời biến đổi tín hiệu đơn cực thành tín hiệu Hai... duy nhất có pha là 135° Kênh Giá trị nhị phân Hiệu thế I 1 + Q 0 - SVTH:………………………… + 1 0 - Tín hiệu ra từ mạch cân bằng sinωct - sinωct sin(ωct + π/2) = cosωct - sin(ωct + π/2) =-cosωct 14 iều chế và giải iều chế Bảng 2.1 Tín hiệu QPSK Giải điều chế Mạch phục hồi sóng mang sẽ cho lại sóng mang sinωct từ tín hiệu nhận được, tín hiệu này được cho thẳng vào mạch nhân ngã I và được làm lệch pha... xuất hiện các băng cạnh chứa các họa tần này, mạch lọc BPF có nhiệm vụ loại bỏ thành phần tần số này 2.3 Điều chế biên độ vuông góc QAM (Quadrature Phase Shift Keying): SVTH:………………………… 15 iều chế và giải iều chế Định nghĩa: Điều chế biên độ vuông góc QAM là phương pháp điều chế kết hợp giữa điều chế biên độ ASK và điều chế pha PSK Trong phương thức điều chế này, ta thực hiện điều chế biên... iều chế và giải iều chế 2.2 Điều chế và giải điều chế tần số FSK 2.2.1 Điều chế FSK (Fryquency Moducation) 2.2.1.1 Khái niệm Là phương pháp điều chế làm thay đổi tần số của tín hiệu cao tần theo biên độ của
Ngày đăng: 30/03/2014, 12:20
Xem thêm: iều chế và giải điều chế potx, iều chế và giải điều chế potx
