Đề tài thảo luận tìm hiểu về một số kỹ thuật điều chế pha số đang đượcsử dụng hiện nay

Kỹ thuật này thường được sử dụng trong các hệ thống truyền thông số, đặc biệt là trong viễn thông số học.II, Điều chế dịch pha PSK.Khái niệm : Pha của sóng mang hình sin, tần số cao sẽ b

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

- 

-BÀI TẬP LỚN

MÔN CƠ SỞ THÔNG TIN SỐ ĐỀ TÀI THẢO LUẬN :

Tìm hiểu về một số kỹ thuật điều chế pha số đang đượcsử dụng hiện nay.

Giảng viên hướng dẫn : Th.S Vũ Hoàng HoaNHÓM 8

Họ tên sinh viênMã sinh viênThực hiệnBùi Tiến Dũng 882181009Nhóm trưởng,thuyết

Lê Thị Anh Thương 211444134Làm word

Nguyễn Hữu Hoàng

Trần Văn Đức 211402585Tìm tài liệu

Hà Nội – 2023

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BPSKBinary Plase Shift KeyingQPSKQuadrature Phase Shift KeyingO - QPSK

QAMQuadrature Amplitude Modulation

I, Điều chế và điều chế pha số.

1.1.Điều chế.

Điều chế (modulation) nói chung là làm biến đổi các đặc tính của một tín hiệu theo một tín hiệu khác Trong hệ thống thông tin, tín hiệu bị biến đổi gọi là sóng mang (carrier) và tín hiệu gây ra sự biến đổi đó gọi là tín hiệu mang tin (information signal) Có thể định nghĩa điều chế là sự biến đổi các thông số của sóng mang theo tín hiệu mang tin 1.2 Điều chế pha số.

Kỹ thuật điều chế pha số (Phase Modulation, viết tắt là PM) là một phương pháp trong viễn thông để truyền tải thông tin bằng cách thay đổi pha của sóng mang Trong PM, pha của sóng mang thay đổi theo thông tin tín hiệu, trong khi biên độ và tần số của sóng mang được giữ nguyên Kỹ thuật này thường được sử dụng trong các hệ thống truyền thông số, đặc biệt là trong viễn thông số học.

II, Điều chế dịch pha PSK.

Khái niệm : Pha của sóng mang hình sin, tần số cao sẽ biến thiên

theo mức logic 0 và 1 của chuỗi số.

Có nhiều loại điều chế PSK (Phase Shift Keying), mỗi loại sử dụng một số lượng khác nhau của các trạng thái pha.

Dưới đây là một số loại điều chế PSK phổ biến:

1 BPSK (Binary Phase Shift Keying): Điều chế này sử dụng hai trạng thái pha.

2 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying): Điều chế này sử dụng bốn trạng thái pha.

3 3.Ngoài ra cTn có 1 số loại khác như Offset-Quadrature-Phase-Shift-Keying (O-QPSK), 8 Điểm-pha-Offset-Quadrature-Phase-Shift-Keying (8 PSK), 16 Điểm-pha-Shift-Keying (16 PSK)

Các hình thức được liệt kê ở trên là các hình thức PSK chính thường được sử dụng trong các ứng dụng liên lạc vô tuyến Mỗi hình thức PSK bao gồm những ưu điểm cũng như nhược điểm Nói chung, các hình thức điều chế bậc cao sẽ cho phép tốc độ dữ liệu cao truyền trong một băng thông nhất định Nhưng vấn đề là tốc độ dữ liệu cao, cần tỷ lệ S / N vượt trội trước khi tỷ lệ lỗi bắt đầu tăng lên và bộ đếm này hoạt động để cải thiện hiệu suất của tốc độ dữ liệu Hình thức điều chế có thể được lựa chọn bởi các hệ thống thông tin vô tuyến có thể phụ thuộc vào các điều kiện và yêu cầu hiện có.

2.1 BPSK

+ BPSK (Binary Phase Shift Keying), tiếng Việt gọi là điều chế pha nhị phân, là một kỹ thuật điều chế tín hiệu số với bit 0 và bit 1 lệch pha nhau 180°1.

Trong quá trình điều chế BPSK, tín hiệu số được mã hóa thành các bit, trong đó mỗi bit được biểu diễn bằng một trạng thái pha cụ thể của sóng mang Điều chế này hiện nay được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thông tin quân sự, thương mại, các hệ thống vi ba số.

Ở phía máy thu, quá trình giải điều chế BPSK được thực hiện để khôi phục lại thông tin ban đầu từ tín hiệu lấy ra ở đầu ra của kênh tin Đây là một phương pháp điều chế hiệu quả cho các ứng dụng truyền tin bằng vô tuyến vì nó đảm bảo xác suất lỗi thấp nhất đối với một mức tín hiệu thu đã định khi đo trên một chu kỳ tín hiệu.

+Phương pháp điều chế

+ Phổ của tín hiệu BPSK

+ Công thức

+ Dạng sóng của tín hiệu BQSK

2.2: QPSK

+ QPSK viết tắt của từ Quadrature Phase Shift Keying, tiếng Việt gọi là điều chế pha cầu phương (điều chế pha vuông góc) Trong kỹ thuật này, dữ liệu cần truyền sẽ được truyền đi từng bộ 2 bit, mỗi bộ 2 bit này được gọi là một ký hiệu (symbol) Mỗi vị trí pha là một symbol.

Bộ chuyển đổi nối tiếp sang song song chia data thành 2 luồng tín hiệu có tốc độ bằng một nửa tốc độ data Mỗi luồng tín hiệu dùng 2 bit để biểu diễn một symbol Do sóng mang đến 2 bộ điều chế lệch pha nhau 90° nên hai thành phần I và Q vuông góc với nhau và sau khi qua bộ cộng sẽ tạo nên giản đồ 4 trạng thái pha Thành phần I: pha 0 và 180 độ Thành phần Q: pha 90 và 270 độ.

+ Biểu thức của tín hiệu :

Giá trị của φ(t) tương ứng với mỗi ký hiệu 2 bit, gọi

Hình Giản đồ trạng thái pha điều chế QPSK - Sơ đồ khối giải điều chế QPSK:

3.Ưu, nhưc đim.

-Ưu điểm

 Loại PSK này cho phép thông tin được mang theo tín hiệu liên lạc vô tuyến hiệu quả hơn so với FSK.

 QPSK là một loại dữ liệu khác truyền đi bất cứ nơi nào sử dụng trạng thái 4 pha, tất cả đều ở 90 độ của nhau.

 Nó ít bị lỗi hơn khi chúng tôi đánh giá với điều chế ASK &; chiếm băng thông tương tự như ASK.

 Bằng cách sử dụng điều này, tốc độ dữ liệu truyền cao có thể đạt được với sự trợ giúp của các điều chế PSK cấp cao như QPSK, 16-QAM Ở đây QPSK biểu thị 2 bit cho mỗi chTm sao và 16-QAM biểu thị 2 bit cho mỗi chTm sao.

-Nhược điểm

 Hiệu suất băng thông của PSK này ít hơn so với loại điều chế ASK

 Đó là một tín hiệu tham chiếu không mạch lạc

 Bằng cách ước tính trạng thái pha của tín hiệu, thông tin nhị phân có thể được giải mã Các thuật toán như phục hồi và phát hiện là vô cùng khó khăn.

 Các điều chế PSK cấp cao như QPSK, 16-QAM nhạy cảm hơn với sự khác biệt pha.

 Nó tạo ra các giải điều chế sai vì lỗi có thể kết hợp với thời gian vì tín hiệu tham chiếu để giải điều chế không cố định.

4.ng dng.

Các ứng dụng của PSK bao gồm những điều sau đây:

- Phương pháp này được sử dụng rộng rãi cho số liệu sinh học, mạng LAN không dây cùng với truyền thông không dây như Bluetooth và RFID.

- Truyền hình vệ tinh và cáp: PSK được sử dụng cho truyền hình vệ tinh MPEG2, modem cáp

- Hội nghị video: PSK cũng được sử dụng trong các ứng dụng hội nghị video

- Hệ thống điện thoại di động: PSK được sử dụng trong các hệ thống điện thoại di động

-Các hình thức giao tiếp kỹ thuật số khác qua sóng mang RF.

III, Điều chế QAM(Quadrature AmplitudeModulation).

3.1Khái niệm:

+ Là sự kết hợp của điều biên và điều pha

+ Trong phương pháp điều chế M-FSK để tăng hiệu suất sử dụng băng

tần với cùng một tốc độ bit ta cần phải tăng bậc điều chế pha nhưng khi tăng bặc điều chế dẫn đến khoảng cách giữa các trạng thái sẽ gần nhau làm tăng bit lỗi Các trạng thái pha của tín hiệu QAM.

Biểu thức của tín hiệu QAM:

3.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MATLAB 3.2.1 Giới thiệu

MATLAB là một ngôn ngữ có tính thực thi cao cho các tính toán kỹ thuật Nó tổ hợp sự tính toán, sự trình thấy, và lập trình trong một môi trường dễ sử dụng, nơi mà những vấn đề và những giải pháp được diễn tả ở dạng chuỗi ký hiệu toán học Điển hình sử dụng gồm có:

- Toán học và thao tác điện toán - Khai triển thuật toán

- Mô hình, mô phỏng và mẫu thử

- Phép phân tích dữ liệu, khảo sát chi tiết và hình dung

- Đồ họa khoa học và kỹ thuật

- Phát triển ứng dụng, kể cả xây dựng hệ giao tiếp đồ họa.

MATLAB là một hệ thống tác động lẫn nhau mà các phần tử dữ liệu cơ bản là một mảng các phần tử mà không cần quy định chiều của mảng Nó cho phép ta giải quyết nhiều vấn đề tính toán kỹ thuật, đặc biệt là với những sự trình bày về ma trận 43 và vector, trong một điều kiện nào đó cần phải viết chương trình bằng một ngôn ngữ không tương tác với đại lượng vô hướng như C hoặc Fortran.

Tên MATLAB có nghĩa là những thí nghiệm về ma trận (Matrix Laboratory) Trước tiên, MATLAB được viết để dễ dàng truy xuất ma trận và phần mềm được phát triển bởi hai dự án LINPACK và EISPACK, mà cùng trình bày trình độ phát triển của khoa học kỹ thuật ở một giai đoạn cụ thể trong phần mềm cho việc tính toán trên ma trận

MATLAB đã được phát triển qua nhiều giai đoạn với nguồn tài liệu được cung cấp từ nhiều tác giả Trong môi trường đại học, nó là công cụ có tính hướng dẫn chuẩn cho việc giới thiệu và những hướng tiến bộ trong toán học, kỹ thuật và khoa học

MATLAB mô tả những nét đặc biệt của những cách giải quyết cho những ứng dụng xác định được gọi là Toolboxes Rất quan trọng cho hầu hết những người sử dụng MATLAB, Toolboxes cho phép ta học và áp dụng những công nghệ chuyên dụng Toolboxes là tập hợp toàn bộ những hàm của MATLAB (M-files) mà môi trường của MATLAB được mở rộng để giải quyết những vấn đề đặc biệt Những lĩnh vực mà Toolboxes có giá trị là xử lý tín hiệu, các hệ thống điều khiển, mạng tập trung, logic mờ, mô phỏng và nhiều lĩnh vực khác nữa 3.2.2.Hệ thống Matlab Hệ thống MATLAB gồm có 5 thành phần chính: a.Ngôn ngữ MATLAB:

Đây là một ngôn ngữ làm việc trên mảng hoặc ma trận bậc cao với các lệnh điều khiển, các hàm, các cấu trúc dữ liệu, xuất nhập và đặc điểm của lập trình hướng đối tượng Nó cho phép cả “lập trình nhỏ” để nhanh chóng tạo ra chương trình và khắc phục được nhanh các sai sót trong chương trình và “lập trình lớn” để tạo ra những chương trình ứng dụng phức tạp

b.Môi trường làm việc của MATLAB

Đây là tập hợp những công cụ và phương tiện mà ta làm việc với MATLAB như là người sử dụng hoặc lập trình viên Nó bao gồm những phương tiện cho việc quản lý các biến trong vùng làm việc và việc xuất hoặc nhập dữ liệu Nó cũng bao gồm những công cụ để phát triển, quản lý, gỡ rối và tạo Mfiles trong những ứng dụng của MATLAB

c.Kênh điều khiển đồ họa

Đó là hệ thống đồ họa của MATLAB Nó bao gồm những lệnh cấp cao cho dữ liệu hai chiều và ba chiều, xử lý ảnh động và các biểu diễn đồ họa Nó cũng bao gồm những lệnh cấp thấp mà cho phép ta tùy chọn sự xuất hiện của đồ họa giống như là việc xây dựng một giao diện sử dụng đồ họa hoàn hảo trong những ứng dụng MATLAB của mình

d.Thư viện hàm toán học của MATLAB.

Đó là sự thu thập của các thuật toán tính toán trên máy tính từ các hàm sơ cấp như hàm sum, sine, cosine và các số phức, và những hàm phức tạp hơn như ma trận nghịch đảo, ma trận giá trị riêng, các hàm Bessel và các phép biến đổi Fourier, Laplace…

e.Giao diện lập trình ứng dụng của MATLAB

Đó là một thư viện, mà cho phép ta viết chương trình bằng ngôn ngữ lập trình C hoặc Fortran mà có ảnh hưởng tới MATLAB Nó bao gồm những phương tiện để gọi những tập tin thi hành chương trình từ MATLAB (liên kết động), gọi MATLAB như là một phương tiện tính toán và để đọc và viết các MAT-files

3.2.3.Giới thiệu về ToolBoxes.

Toolboxes là sự tập hợp chuyên dùng của M-files (chương trình ngôn ngữ MATLAB) được lập nên cho sự

giải quyết hàng loạt vấn đề riêng biệt Toolboxes là sự tập hợp của nhiều hàm hữu ích Nó trình bày kết quả của sự nỗ lực của các nhà nghiên cứu hàng đầu thế giới trong các lĩnh vực như điều khiển, kiểm soát, xử lý tín hiệu, phát hiện hệ thống, và nhiều lĩnh vực khác

3.2.4.Simulink

Simulink, một chương trình hướng dẫn cho MATLAB, là một hệ thống các tương tác cho việc mô phỏng các hệ thống động phi tuyến Nó là một chương trình điều khiển chuột đồ họa mà cho phép ta mô hình hóa một hệ thống bằng cách vẽ một sơ đồ khối trên màn hình và thao tác trên nó Nó có thể làm việc với hệ thống tuyến tính, hệ thống phi tuyến, hệ thống liên tục, hệ thống rời rạc, hệ thống đa biến và hệ thống đa tốc độ.

Blocksets được đưa vào Simulink mà các khối đó được cung cấp từ các thư viện của nó cho những ứng dụng chuyên dụng như: các hệ thống thông tin, hệ thống xử lý tín hiệu và hệ thống nguồn.

Real-time Workshop là một chương trình mà cho phép ta tạo mã C từ những sơ đồ khối và chương trình này có thể chạy trong hệ thống real-time.

 Hiện nay, kỹ thuật điều chế pha vẫn được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền thông số như S (Digital Video Broadcasting - Satellite), DVB-T (Digital Video Broadcasting - DVB-Terrestrial), Wi-Fi, và nhiều ứng dụng khác Công nghệ liên tục phát triển để tối ưu hóa hiệu suất và khả năng truyền tải thông tin trong môi trường truyền thông số.

IV.Tài liệu tham khảo.