BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN ĐỀ BÀI 5: Điều chế số ASK – FSK – PSK – QPSK QAM A. LÝ THUYẾT 1. Liệt kê ít nhất 5 hệ điều chế dùng cho truyền tín hiệu số dùng các sóng mang tương tự. Các loại điều chế hay được sử dụng cho truyền tín hiệu số dùng các sóng mang tương tự: • ASK: Khoá dịch chuyển biên độ • FSK: Khoá dịch chuyển tần số • PSK: Khoá dịch chuyển pha, với nhiều loại pha: 2 PSK (BPSK): 2 pha hay cơ số 2 4 PSK (QPSK): 4 pha hay vuông pha 8 PSK (16 PSK): 8 pha hay 16 pha Theo giá trị tuyệt đối hoặc vi sai • QAM: Điều chế biên độ trực giao. 2. Các phát biểu sau là cho một hệ truyền thông ASK. Các phát biểu nào là đúng: a) Sóng mang là một sóng hình sin, được truyền đi khi các bít dữ liệu là “1” và không truyền đi khi các bít dữ liệu là “0”. b) Sóng mang chứa trong tín hiệu nhịp, nó được trực tiếp truyền đi khi các bít dữ liệu là “1” và đảo lại khi các bít dữ liệu là “0”. c) Bộ điều chế có thể thực hiện với bộ điều chế cân bằng. d) Bộ điều chế có thể thực hiện với bộ điều chế biên độ. e) Trong máy thu, cần thiết phải phát sóng mang, nếu dùng bộ điều chế tách sóng hình bao. f) Trong máy thu, cần thiết phải phát lại sóng mang, nếu dùng bộ giải điều chế tích số. g) ASK hiện tại được dùng rất nhiều trong bộ truyền dữ liệu tốc độ cao. Các phát biểu đúng: a, d, f, g 3. Mô tả hệ truyền thông FSK. Với điều chế FSK, sóng mang hình sine nhận 2 giá trị tần số. Có nhiều cách để thực hiện bộ điều chế như trên hình A1.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI CÔNG NGHỆ -🙞🙜🕮🙞🙜 - BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN ĐỀ BÀI 5: Điều chế số ASK – FSK – PSK – QPSK - QAM Giảng viên: Sinh viên: MSVV: A LÝ THUYẾT tự Liệt kê hệ điều chế dùng cho truyền tín hiệu số dùng sóng mang tương Các loại điều chế hay sử dụng cho truyền tín hiệu số dùng sóng mang tương tự: • ASK: Khố dịch chuyển biên độ • FSK: Khoá dịch chuyển tần số • PSK: Khoá dịch chuyển pha, với nhiều loại pha: - PSK (BPSK): pha hay số - PSK (QPSK): pha hay vuông pha - PSK (16 PSK): pha hay 16 pha - Theo giá trị tuyệt đối vi sai • QAM: Điều chế biên độ trực giao Các phát biểu sau cho hệ truyền thông ASK Các phát biểu đúng: a) Sóng mang sóng hình sin, truyền bít liệu “1” khơng truyền bít liệu “0” b) Sóng mang chứa tín hiệu nhịp, trực tiếp truyền bít liệu “1” đảo lại bít liệu “0” c) Bộ điều chế thực với điều chế cân d) Bộ điều chế thực với điều chế biên độ e) Trong máy thu, cần thiết phải phát sóng mang, dùng điều chế tách sóng hình bao f) Trong máy thu, cần thiết phải phát lại sóng mang, dùng giải điều chế tích số g) ASK dùng nhiều truyền liệu tốc độ cao Các phát biểu đúng: a, d, f, g Mô tả hệ truyền thông FSK Với điều chế FSK, sóng mang hình sine nhận giá trị tần số Có nhiều cách để thực điều chế hình A1 Cách 1: Sử dụng VCO (Bộ tạo dao động điều khiển điện áp) Cách 2: Phát tần số hàm tín hiệu liệu Cách 3: Sử dụng chia tần điều khiển tín hiệu liệu Để giải điều chế, sử dụng PLL (vịng khố pha) hình A2 Tín hiệu FSK lối vào vịng khố pha bao gồm hai giá trị tần số Điện lệch chiều lối so pha theo dõi dịch chuyển tần số cách tạo hai mức điện áp (mức cao thấp) đưa vào VCO để tạo dao động gần với tần số dịch chuyển hai mức điện áp giá trị liệu cần giải điều chế Bộ giải điều chế FSK thường kèm theo mạch lọc thơng thấp, có tác dụng lấy thành phần sóng mang khơng cần thiết, mạch tạo xung tạo lại dạng tín hiệu liệu Hình A1 Điều chế FSK Hình A2 Giải điều chế FSK Khác tốc độ truyền (bit/s) Baud? Giải thích tỉ số bit/s Baud hệ QPSK Bit/s đơn giản tốc độ bit, biểu thị số bit truyền giây Baud tốc độ truyền, biểu thị số đơn vị tín hiệu giây, xác định số lần thay đổi trạng thái tín hiệu, tính tốc độ bit / số bit đơn vị tín hiệu Trong hệ QPSK, sóng mang hình sine lấy giá trị cách 90o xác định tổ hợp bit (dibit) Như vậy, đơn vị tín hiệu mang theo tổ hợp bit Vì vậy, tốc độ Baud = tốc độ bit / Dibit, Tribit quadbit gì? Dibit, Tribit Quadbit tổ hợp số bit đơn vị tín hiệu hay dạng sóng Ditbit, Tribit, Quadbit tương ứng với 2,3,4 bit dạng sóng Giải thích máy thu PSK, cần khơi phục lại sóng mang Về mặt tốn học, tín hiệu sau qua điều chế PSK tín hiệu dạng sine Để giải điều chế, ta thực nhân tín hiệu PSK với sóng mang khơi phục từ tín hiệu PSK Sóng mang phải có tần số pha với tín hiệu phát Bằng cách này, kết phép nhân tín hiệu sine bậc Sau thực hạ bậc cách dùng công thức lượng giác, ta thu tín hiệu gồm thành phần: thành phần chiều thành phần xoay chiều Thành phần xoay chiều lọc lọc thông thấp lối thành phần chiều đặc trưng cho bit liệu Mô tả hệ truyền thông BPSK Đối với điều chế BPSK, sóng mang hình sine có giá trị pha Điều chế sử dụng điều chế cân Dạng sóng lối điều chế hình sine pha hay ngược pha so với tín hiệu lối vào Bộ giải điều chế thực cách nhân tín hiệu PSK với sóng mang có tần số pha với tín hiệu phát hình A4 Phép nhân mơ tả câu hỏi Hình A3 Điều chế Hình A4 Giải điều chế BPSK BPSK Giải thích khác PSK vi sai tuyệt đối; trường hợp cụ thể giải thích lý cần phải thực loại thứ hai Trong hệ truyền thông, thực giải điều chế cách so sánh pha tức thời tín hiệu PSK với pha chuẩn tuyệt đối phát lại nơi thu Đây điều chế PSK tuyệt đối Nếu sử dụng phương pháp này, pha sóng mang phát lại thay đổi Để khắc phục điều này, ta sử dụng PSK vi sai Thông tin lúc chứa hiệu số pha giá trị điều chế cạnh mà pha tuyệt đối sóng mang điều chế Giản đồ “chịm sao” tín hiệu PSK ? Phương pháp 8-PSK tạo tín hiệu dạng sine với giá trị pha lệch 45o, xác định tổ hợp tribit Giản đồ chịm hình A5 cho ta thấy tribit tương ứng với pha tín hiệu lệch 45o Đối với phương pháp 16-PSK tương tự Hình A5 Giản đồ chịm với tín hiệu 8-PSK 16-PSK 10 Liệt kê hệ truyền thông dùng PSK dạng khác Điều chế BPSK công nghệ sử dụng rộng rãi cho chuẩn không dây CDMA, WiMAX, WLAN, vệ tinh, DVB (Digital Video Broadcasting), modem cáp Điều chế QPSK sử dụng cho truyền thông vệ tinh video MPEG2, modem cáp, hệ thống điện thoại di động hình thức giao tiếp kỹ thuật số khác qua sóng mang Điều chế 16 PSK sử dụng nhiều truyền vô tuyến, truyền số 11 Khác – PSK – QAM gì? PSK QAM điều chế số, thông tin số điều chế QAM chứa pha biên độ sóng mang phát đi, cịn điều chế PSK, thơng tin số chứa pha 12 Trình bày vấn đề việc khơi phục xung nhịp Khó khăn việc khơi phục xung nhịp cần phải giữ cho pha sóng mang phát lại hồn tồn khơng đổi Bằng cách sử dụng điều chế “PSK vi sai”, vấn đề giải quyết, thơng tin chứa hiệu số pha giá trị điều chế cạnh mà khơng phải pha tuyệt đối sóng mang điều chế B THỰC HÀNH Phần 1: MÁY PHÁT DỮ LIỆU - Nối điểm điểm - Nối dao động ký với điểm kiểm tra có mặt tín hiệu nhịp (là sóng hình vng 1200Hz) Tín hiệu thu đây: - Chọn chế độ TRIBIT, ấn START nối dao động ký với điểm 6, ta thu xung CKI hình đây: - Từ hình ta thấy đặt chế độ TRIBIT xung nhịp cho xung CKI Chuyển dao động ký để đo CKQ CKC, ta thu dạng tín hiệu xung CKQ CKC sau: - Đặt chuỗi liệu đặc biệt (thí dụ chuỗi số 0) với chuyển mạch từ đến 24 ấn START Nối dao động ký với điểm 5, ta thu dạng sóng hình đây: - Thay đổi chuỗi liệu kiểm tra dạng sóng tương ứng Phần 2: MÃ HĨA DỮ LIỆU KIỂM TRA THỰC NGHIỆM 1.1 Bộ mã hóa Manchester - Nối điểm - - 10 - Lập chuỗi liệu, chọn chế độ BIT ấn START Nối dao động ký với điểm - 14 ta thu dạng tín hiệu sau: 1.2 Bộ mã hóa vi sai bit - Nối điểm - - 10 - Lập chuỗi liệu, chọn chế độ BIT ấn START Nối dao động ký với điểm - 15, ta thu dạng sóng sau: 1.3 Bộ mã hóa vi sai bit - Nối điểm - - 10 1.5 Bộ mã hóa vi sai DIBIT - Nối điểm - - 10 - Lập chuỗi liệu, chọn chế độ DIBIT ấn START Nối dao động ký với điểm 5, 15, 16; ta thu dạng sóng liên hệ với nhịp liệu; tín hiệu D - I D – Q đây: * Mô tả mã Manchester: Bộ mã hoá hai pha thực mạch tuyệt đối EX - OR (IC9SN 7486), mạch nhận xung nhịp âm (CK) liệu qua lối vào Lối chu kỳ nhịp thuận bit liệu 1, chu kỳ nhịp ngược bit liệu Điều tương ứng cách xác với mã hố hai pha 17 (Manchester) Mã chuyển từ âm sang dương tiêu biểu chi bit ngược lại chuyển từ dương sang âm tiêu biểu cho bit Ưu điểm: - Khả đông xung với xung clock thời - Không bị tượng “Signal Droop”, điều làm phù hợp để truyền đường truyền AC - Không chứa thành phần DC Nhược điểm: - Băng thơng lớn - Khơng có khả phát lỗi * Mơ tả mã vi sai bít: Bộ mã hố đảo ngược bít lối (n +1) bít lối vào (n) 1, giữ lối khơng thay đổi bít lối vào Nó gồm cổng EX - OR (IC8 – 9/ SN 7486) trigơ loại D (IC2-SN 7474) Tín hiệu liệu tác dụng vào cổng EX - OR lối đưa tới lối vào D mạch trigơ (FF) Tín hiệu mã hố cho lối Q FF Nó vào mạch EX -OR thứ hai, mắc OR; khơng có ảnh hưởng áp dụng (nó dùng để phát dibit tribit) Lối EX - OR nối với lối vào thứ hai mạch EX - OR thứ Phần 3: KHÔI PHỤC NHỊP CỦA DỮ LIỆU VÀ GIẢI MÃ DỮ LIỆU Bộ giải mã tách pha Manchester - Phát tín hiệu mã hố Manchester - Nối mã hố với mạch khơi phục nhịp với giải mã (các điểm 14 -52) Đặt phát lại chế độ Manchester - Nối dao động ký với điểm 52, 54, 55 57; kiểm tra dạng sóng liên hệ với tín hiệu mã hố, xung nhịp máy phát lại mạch PLL, nhịp liệu tín hiệu liệu Để làm cho mạch PLL khố, cần hiệu chỉnh điện trở biến đổi Trimmer RV13, đặt phía sau máy Bộ giải mã vi sai bít - Phát tín hiệu với mã vi sai - Nối mã hố với mạch khơi phục nhịp với giải mã (các điểm 15 -52) Đặt phát lặp chế độ “BIT / DIBIT” - Nối dao động ký với điểm 52, 54 58 kiểm tra dạng sóng liên hệ với tín hiệu mã hố, máy phát lại nhịp khơi phục mạch PLL (ứng với trường hợp đồng hồ liệu) tín hiệu liệu Bộ giải mã DIBIT - Phát tín hiệu mã hóa dibit mơ tả phần 2.2 - - Lập chuỗi liệu cho phát tín hiệu I hay Q (ít phải có 2) có chứa số thay đổi mức - Nối mã hóa với giải mã (các điểm 11 - 63 12 – 64) Nối tín hiệu I Q (kiểm tra dạng sóng thay đổi) với máy phát lại nhịp (điểm 52) Đặt máy phát lặp lại chế độ bit/dibit - Nối dao động ký với điểm 53, 63, 64 65 kiểm tra dạng sóng liên hệ với tín hiệu I Q, máy phát lại nhịp khôi phục mạch PLL (ứng với trường hợp cho nhịp liệu) tín hiệu Để làm cho mạch PLL khóa xác, cuối hiệu chỉnh điện trở biến đổi Trimmer RV13 (được đặt phía mạch điện) Bộ giải mã vi sai DIBIT - Phát tín hiệu mã hóa vi sai dibit mô tả phần 2.2 - - Lập chuỗi liệu cho phát tín hiệu DIF-I hay DIF-Q (ít phải có 2) có chứa số thay đổi mức - Nối mã hóa với giải mã (các điểm 15 – 59, 16 – 60, 61 – 63 12 – 64) Nối tín hiệu “DIF-I” “DIF-Q” (kiểm tra dạng sóng thay đổi ) với máy phát lại nhịp (điểm 52) Đặt máy phát lặp lại chế độ bit/dibit - Nối dao động ký với điểm 53, 59, 60, 61, 62, 64 65 kiểm tra dạng sóng liên hệ với tín hiệu DIFF-I DIFF-Q, I Q với đồng hồ khôi phục mạch PLL (ứng với trường hợp cho nhịp liệu) với tín hiệu liệu Để làm cho mạch PLL khóa xác, cần hiệu chỉnh điện trở biến đổi Trimmer RV13, (được đặt mặt mạch điện) ... tuyến, truyền số 11 Khác – PSK – QAM gì? PSK QAM điều chế số, thông tin số điều chế QAM chứa pha biên độ sóng mang phát đi, cịn điều chế PSK, thông tin số chứa pha 12 Trình bày vấn đề việc khơi... thông BPSK Đối với điều chế BPSK, sóng mang hình sine có giá trị pha Điều chế sử dụng điều chế cân Dạng sóng lối điều chế hình sine pha hay ngược pha so với tín hiệu lối vào Bộ giải điều chế thực. .. tần số • PSK: Khoá dịch chuyển pha, với nhiều loại pha: - PSK (BPSK): pha hay số - PSK (QPSK) : pha hay vuông pha - PSK (16 PSK) : pha hay 16 pha - Theo giá trị tuyệt đối vi sai • QAM: Điều chế