Đồ án môn học i đề tài lập trình cc++ cho phương pháp điều chế , giải điều chế qpsk

MỞ ĐẦUTrong kỹ thuật thông tin, khi muốn truyền thông tin đi xa người ta phải chuyển tần số của tín hiệu tin tức lên một tần số cao hơn rất nhiều.. Phương pháp để thực hiện chuyển phổ củ

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thu Nga

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Hưng

MSSV : 20213960

Hà Nội

MỞ ĐẦU

Trong kỹ thuật thông tin, khi muốn truyền thông tin đi xa người ta phải chuyển tần số của tín hiệu tin tức lên một tần số cao hơn rất nhiều Phương pháp để thực hiện chuyển phổ của tín hiệu tin tức lên vùng có tần số cao hơn đó là điều chế, bằng cách sử dụng các mạch trộn tần Ở phía máy thu phải có một quá trình chuyển đổi ngược lại, quá trình đó là tách sóng (giải điều chế).

Để hiểu và nắm vững hơn các kiến thức liên quan tới điều chế và giải điều chế, em quyết định chọn tìm hiểu về điều chế và giải điều chế QPSK – một trong những loại điều chế đơn giản nhưng cũng không kém phần thiết thực trong hệ thống thông tin số ngày nay

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNGTIN SỐ VÀ ĐIỀU CHẾ SỐ

1.1 Hệ thống thông tin số

- Hệ thống thông tin: là hệ thống được xây dựng nên

nhằm mục đích truyền tin tức từ bên phát đến bên thu - Một hệ thống thông tin tổng quát gồm có 3 khâu chính:

nguồn tin, kênh tin và nhận tin.

Sơ đồ khối của hệ thống thông tin tổng quát

+ Nguồn tin : là tập hợp các tin mà hệ thống thông tin

dùng để lập các bản tin khác nhau để truyền đi.

+ Kênh tin : là môi trường để truyền lan thông tin.

+ Nhận tin : là cơ cấu khôi phục lại thông tin ban đầu từ

tín hiệu lấy từ đầu ra của kênh tin.

Sơ đồ khối hệ thống thông tin số

- Bộ thu phát CODEC (bộ mã hóa / bộ giải mã) : bao gồm

một bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số (ADC) trong máy phát, chuyển đổi tín hiệu tương tự liên tục thành dòng bit nhị phân và bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự (DAC) trong máy thu, chuyển đổi dòng bit thu được lại thành tín hiệu tương tự liên tục.

- Bộ mã hóa /giải mã :

+ Mã hóa / Giải mã nguồn : Loại bỏ các bit nhị phân không cần thiết / Khôi phục dòng bit ở đầu thu.

+ Mã hóa/Giải mã bảo mật : Bảo vệ và giải mã thông tin.

+ Mã hóa / Giải mã chống lỗi : Kiểm tra , phát hiện lỗi để thêm các bit chống lỗi.

- Bộ ghép/tách kênh: chia sẻ một kênh truyền vật lý cho

nhiều người sử dụng.

- Bộ điều chế giải điều chế MODEM ( modulation /

demofulation) : Biến đổi tín hiệu để truyền qua kênh truyền vật lý nhất định.

- Đa truy nhập : cho phép nhiều hơn 1 bộ thu – phát cùng

sử dụng 1 kênh truyền vật lý chung.

1.2 Điều chế số

- Điều chế (Modulation) nói chung là quá trình sửa đổi các đặc tính của một tín hiệu để đồng cảm với tín hiệu khác.

- Điều chế số : Là quá trình biến đổi một hay nhiều thông

số biên độ, tần số , pha của một tín hiệu tuần hoàn theo dòng bit nhị phân đầu vào

+ Dòng bit đầu vào là tín hiệu mang thông tin +Tín hiệu tuần hoàn là sóng mang (Carrier Way)

- Mục địch của điều chế là gắn tín hiệu mang tin ( thường là băng gốc baseband) vào tín hiệu sóng mang có phổ thích hợp hơn để :

+ Làm cho tín hiệu mang tin tương xứng với đặc điếm của kênh truyền

+ Kết hợp các tín hiệu với nhau rồi truyền đi qua một môi trường vật lý chung

+ Bức xạ tín hiệu dùng các anten có kích thước phù hợp với thực tế.

+ Định vị phổ vô tuyến nhằm giữ cho giao thoa giữa các hệ thống ở mức cho phép.

1.2.1 Nguyên lý của điều chế số

- Nguyên lý của điều chế số là làm cho tin tức biến đổi theo sóng mang :

fo(t) = A cos( Wo t + φo )o )

- Đầu vào s(t) thường là bộ lọc thông thấp LPF ( Low Pass Filter) , trong quá trình thực hiện các quá trình điều chế

( modulation) sử dụng sóng mang fo(t) , sau điều chế , tín hiệu sẽ được nâng tần lên qua bộ lọc thông dải BPF ( Band Pas Filter) để truyền đi xa.

1.2.2 Các phương pháp điều chế số

-Dựa theo việc thay đổi các thông số của sóng mang , ta có 1 số phương pháp điều chế cơ bản sau :

+ Điều chế khóa dịch biên độ ASK ( Amplitude Shift

Sóng mang : fo(t) = A cos( Wo t + φo )o )

Thông số thay đổiPhương pháp điều chế

- Là quá trình ngược lại với quá trình điều chế số giúp khôi phục tín hiệu băng tần cơ sở từ từ tín hiệu điều chế đầu thu

-Có 2 loại giải điều chế :

+ Kết hợp (Coherent): Cần khôi phục pha sóng mang trước khi khôi phục tín hiệu

+ Không kết hợp (Non - Coherent) : Không cần khôi phục pha sóng mang.

CHƯƠNG II ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾQPSK

1 Khóa dịch pha PSK

- Tín hiệu sóng mang :

fo(t) = A cos( Wo t + φo )o )

- Sau quá trình điều chế , tín hiệu bị dịch pha đi θ

Khi đó tín hiệu sau điều chế chuyền thành fp(t) = S1(t) cos φo )(t) + S2(t) sin φo )(t)

Ta thấy S1(t) và S2(t) lệch pha nhau π2

+ 00 : fp(t) = fp(t) = S1(t) cos φo )(t) + S2(t) sin φo )(t)

=A √ 22 cos φo )(t) - A √ 22 sin φo )(t)

= - A √ 22 √ 2 sin( φo )(t) - π4 ) = -A sin( φo )(t) - π4 )

+ 01 : fp(t) = fp(t) = S1(t) cos φo )(t) + S2(t) sin φo )(t)

= -A √ 22 cos φo )(t) - A √ 22 sin φo )(t)

= - A √ 22 √ 2 sin( φo )(t) + π4 ) = -A sin( φo )(t) + π4 )

+ 11: fp(t) = fp(t) = S1(t) cos φo )(t) + S2(t) sin φo )(t)

= -A √ 22 cos φo )(t) + A √ 22 sin φo )(t)

= A √ 22 √ 2 sin( φo )(t) - π4 )

= A sin( φo )(t) - π4 )

+ 10: fp(t) = fp(t) = S1(t) cos φo )(t) + S2(t) sin φo )(t)

= A √ 22 cos φo )(t) + A √ 22 sin φo )(t)

- QPSK được tạo bởi hai PSK 2P gồm + Nhánh A : Pha 00 và pha 11 + Nhánh B : Pha 01 và pha 10

- Tín hiệu đầu vào S(t) là tín hiệu số gồm dãy bit nhị phân sẽ được đưa qua bộ chia dữ liệu ( Data splitter ) để chia dữ liệu qua nhánh A và nhánh B Tín hiệu sóng mang

f0(t) được đưa trực tiếp vào nhánh A Còn nhánh B, sóng mang dịch pha π2 sau đó được đưa vào nhánh này Tại mỗi nhánh sau khi điều chế sẽ thu được tín hiệu tương tự tương ứng với mỗi kí tự được biểu diễn trên sơ đồ Ta xác định được đồ thị tín hiệu trên mỗi nhánh Tổng hợp

tín hiệu trên 2 nhánh ta thu được tín hiệu sau điều chế

fQPSK

2.2 Giải điều chế QPSK

Sơ đồ giải điều chế QPSK

- Tín hiệu đầu vào là tín hiệu sau khi điều chế fQPSK Đây là tín hiệu tương tự.

- Tín hiệu 00 và 11 được đưa qua nhánh A và nhân trực tiếp với sóng mang fo(t) = A cos( Wo t + φo )o ) Tín hiệu 01 và 10 được đưa qua nhánh B và nhân với tín hiệu sóng mang đã dịch pha π2

: f1(t) = A cos( Wo t + φo )o + π2 ) = -A sinWo t + φo )o )

- Tín hiệu sau khi nhân được đưa qua bô lọc thông thấp ( Low Pass Filter) và bộ khôi phục dữ liệu (Recoverty) để khôi phục về dòng bit ban đầu.

CHƯƠNG III LẬP TRÌNH C/C++

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1 Tài liệu