đề tài tìm hiểu về điều chế và giải điều chế qpsk

Trong kỹ thuật thông tin, khi muốn truyền thông tin đi xa người ta phải chuyểntần số của tín hiệu tin tức lên một tần số cao hơn rất nhiều.. Ở phía máy thu phải có một quá trình chuyển đ

Sinhviênthựchiện:

Nguyễn Xuân Chính MSSV20140466 BùiTrungKiên MSSV20142379 LêTuấnTâm MSSV20143937 ÂuĐìnhTiến MSSV20144457

HàNội-05/2017

cuu duong than cong com

MỤCLỤC

MỤCLỤC 2

DANHMỤCCÁCHÌNHVẼ 3

LỜINÓIĐẦU 4

Phần1:Trìnhbàybàitậplớn 5

CHƯƠNGI–GIỚITHIỆUVỀHỆTHỐNGTHÔNGTINSỐ 5

1.1 Địnhnghĩa 5

1.2 Điềuchếsố 7

1.2.1 Điềuchếtínhiệu 7

1.2.2 Nguyênlícủađiềuchế 7

1.2.3 Điềuchếsố 8

1.2.4 Tạisaophảiđiềuchếsố? 8

1.2.5 Cácphươngphápđiềuchếsốthôngdụng 8

1.2.6 Giảiđiềuchế 9

ChươngII–ĐIỀUCHẾVÀGIẢIĐIỀUCHẾQPSK 10

2.1 ĐiềuchếQPSK 10

2.2 GiảiđiềuchếQPSK 14

2.3 Tỷlệlỗi bitBER(biterrorrate) 16

ChươngIII–MÔPHỎNG 19

3.1 MãnguồnmôphỏngtrênMATLAB 19

3.2 Kếtquảmôphỏng 21

ChươngIV–KẾTLUẬN 23

Phần2.Tàiliệuthamkhảo 24

cuu duong than cong com

DANHMỤC CÁCHÌNHVẼ

Hình1Sơđồkhốihệthốngthôngtinsố 5

Hình2Bảngthôngtinvềcácloạiđiềuchế 7

Hình3Sơđồkhối củabộđiềuchếQPSK 10

Hình4ThànhphầnI,QcủađiềuchếQPSK 11

Hình5GiảnđồphacủađiềuchếQPSK 11

Hình6Vídụvề điềuchếQPSK 12

Hình7Sựthayđổisóngmangtheochuỗibitđầuvào 13

Hình8SơđồkhốicủabộgiảiđiềuchếQPSK 14

Hình9Biểuđồchòmsaođiềuchế 21

Hình10Tỉ lệlỗibitBER 22

cuu duong than cong com

Trong kỹ thuật thông tin, khi muốn truyền thông tin đi xa người ta phải chuyểntần số của tín hiệu tin tức lên một tần số cao hơn rất nhiều Phương pháp để thực hiệnchuyểnphổ của tínhiệutintức lên vùng có tầnsố cao hơnđólàđiều chế,bằng cách sử dụngcác 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 chếchúng em quyết định chọn tìm hiểu về điều chế và giải điều chế QPSK – một trongnhững loại điều chế đơn giản nhưng cũng không kém phần thiết thực trong hệ thốngthông tin số ngày nay

cuu duong than cong com

Khối mã hóa nguồn:giảm số bít nhị phân yêu cầu để truyền bản tin.Việc này cóthể xem như là loại bỏ các bit dư không cần thiết,giúp cho băng thông truyền đạthiệu quả hơn.

Khốimậtmãhóa:làmnhiệmvụ mậtmãhóabảntingốcnhằmmụcđíchan ninh.Nóbao gồm cả sự riêng tư và xác thực

Khối mã hóa kênh:làm nhiệm vụ đưa thêm các bit dư vào các tín hiệu số theomột quy luật nào đó,nhằm giúp cho bên thu có thể phát hiện và thậm chí sửa lỗixảy ra trên kênh truyền Việc này chính là mã hóa điều khiển lỗi,về quan điểm tintức,là tăng thêm độ dư

Giải mã hóa nguồn, giải mật mã và giải mã hóa kênh được thực hiện ở bộ thu,các quá trình này ngược lại với quá trình mã hóa bên phát

Khối ghép kênh có thể giúp cho nhiều tuyến thông tin có thể cùng chia sẻ mộtđường truyền vật lý chung như là cáp, đường truyền vô tuyến Trong thông tin số,kiểu ghép kênh thường là ghép kênh phân chia theo thời gian(TDM),sắp xếp cáct ừ

Khối đa truy cập liên quan đến các kỹ thuật hoặc nguyên tắc nào đó,cho phépnhiều cặp thu phát cùng chia sẻ một phương tiện chung.Chia sẻ tài nguyên thôngtin hạn chế của các phương tiện truyền dẫn

cuu duong than cong com

1.2 Điều chếsố

1.2.1 Điềuchếtínhiệu

-Làquátrìnhbiếnđổimộthaynhiềuthôngsố của mộttínhiệutuầnhoàntheo sự thay đổi một tín hiệu mang thông tin cần truyền đi xa Tín hiệu tuần hoàn gọi là sóng mang Tín hiệu mang thông tin gọi là tín hiệu được điều chế Ở đầu thu bộ giải điều chế sẽ dựa vào

sự thay đổi thông số đó của sóng mang tái tạo lại tín hiệu mang

thôngtinbanđầu.Các thôngsốcủasóng mangđượcdùngtrongquátrìnhđiềuchếcó thể là biên

Dựavàosựthayđổicủamộttrongbathànhphầnmangthôngtinngườitachiađiều chế số thành một số loại cơ bản sau

1.2.3 Điềuchếsố

- Là quá trình 1 trong ba thông số biên độ, tần số và pha của sóngmangđược thay đổi theo tín hiệu (hay luồng số) đưa vào điều chế để thông tin củasóng mang phù hợp với đường truyền

- Sựkhácbiệtgiữađiềuchếtươngtựvà sốlàtínhiệutươngtựvôhạnmức,ngườitadùngtín hiệunguồn làmbiếnđổisóng mangđểtruyền đi.Còn điềuchế số thì khác, có hữu hạn mức, tín hiệu nguồn được gán vào các mức

(biênđộ,tầnsố,pha)rồitruyền,quađườngtruyền,mứctínhiệuđócóthểkhông còn

nguyên vẹn ở mức đó nhưng nếu nó chưa nhiễu quá (nhảy sang mức khác) mà vẫn

ở gần mức gốc thì người ta vẫn nhận được và khôi phục lại được còn tín hiệu tương tự thì không thực hiện được Tuy nhiên, công nghệ chế tạo điều chế số lại phức tạp hơn điều chế tương tự

- Điều chế khoádịch biên độASK (Amplitude Shift Keying): sóng điều biên đượctạo ra bằng cách thay đổi biên độ sóng mang theo biên độ tín hiệu băng gốc

- Điều chế khoá dịch tần số FSK (Frequency Shift Keying): sóng điều tần đượctạo ra bằng cách thay đổi tần số sóng mang theo biên độ tín hiệu băng gốc

cuu duong than cong com

Như vậy điều chế và giải điều chế là khâu không thể thiếu trong một hệ thốngthông tin số.

cuu duong than cong com

Hình3.SơđồkhốicủabộđiềuchếQPSK

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

Demultiplexe r

Nonreturn to-zero level encoder

Binary Data

Senquence

Raised cosine filter

cuu duong than cong com

R data Q

Vídụvềđiều chếQPSK:

Hình6.VídụvềđiềuchếQPSK

cuu duong than cong com

Vídụvềsựthayđổicủasóng mang theochuỗi bitvào

Hình7.Sựthayđổisóngmangtheochuỗibitđầuvào.

cuu duong than cong com

Matched filter

Low pass filter

Matched filter

Low pass filter

Sau đó đưa v(t) qua bộ lọc thông thấp (LPF), tác dụng của bộ lọc thông thấp giúp loại

bỏ các thành phần có tần số cao của sóng mang, giữ lại những thành phần tần số thấp(tín hiệu băng gốc)

T b

z v(t)dt

T b A2[cos( 2w

c t cos vớiT l à chukìtruyền1bit

2w c T b )

Với tacóz

(2.2.6)

A 2

c h u y ể n đ ổ i t ừ t í n h i ệ u d ạ n g x u n g v u ô n g t h à n h t í n h i ệ u s ố d ạ n g

b i t

] )

)

) )

] )

A z

cuu duong than cong com

+φGiaiđoạn3:từ2chuỗibitI, Qthuđược tađưaquabộ ghép kênh muxđểkhôi phục tínhiệu ban đầu.

y x n , trongđó x

A,A làtínhiệuQPSKthuđượcsauđiềuchế,nlànhiễutrắngtuântheoquyluậtcủahàmmậtđộphânbốxácsuấtGauss:

N 0 N 0 làtỉlệnhiễutrêntínhiệu(SNR)(N 2)Xácsuấtlỗitrungbìnhsẽđượctínhnhưsau:

Tínhiệunhậnđược:x(t)=si(t)+φw(t)i=1,2,3,4sẽcho

(2.3.2)

(2.3.3)

HệQPSKđồngbộcóthểcoilà2hệPSKlàmviệcsongsongdùng2sóngmangvuông pha Xác suất lỗi trung bình của một hệ PSK là

-Cáckênhđồngpha và vuôngpha làđộclậpvớinhau.Kênhđồngphaquyếtđịnhmộtbit,

ilàđiểmbáohiệumi.Vídụchọn m1,các điểmgầnnónhấtlàm2vàm4vàd12=d14= 2E.Giả sử E/

N0 đủ lớn để bỏ qua đóng góp của m3 đối với m1 Khi có lỗi nhầm m1 thành m2hoặc m4 sẽ cho một lỗi bit đơn, còn nhầm m1 thành m3 sẽ có 2 bit lỗi Khi

E/N0đủlớn,hàmkhảnăngcủa2bittrongkýhiệumắclỗinhỏhơnđốivớibitđơnnên có thể bỏ quam3 trong việc tính P3 khi m1 được gửi Do ký hiệu trong QPSK có 2 bit nên E=2EbHay

(2.3.9)

KhidùngmãGrayđốivới2bitđêntốcđộchínhxáccủabitlỗitrungbìnhlà:

cuu duong than cong com

cuu duong than cong com

Es=var(S);

3.2 Kếtquảmôphỏng

Hình9Biểuđồchòmsaođiềuchếcuu duong than cong com

Hình10TỉlệlỗibitBERcuu duong than cong com

Điều chế QPSK hiện nay được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thông tin vi

ba, vệ tinh hay hệ thống thông tin di động CDMA (DSSS-QPSK) Phương thức điềuchế nàycó thể xem là một phương thức điều chế hiệu quả cho các ứng dụng truyền tinbằng vô tuyến vì nó đảm bảo xác suất lỗi bít thấp nhất đối với một mức tín hiệu thu đãđịnh khi đo trên một chu kỳ tín hiệu

Phần tìm hiểu về điều chế và giải điều chế QPSK giúp chúng em hiểu thêm về

hệ thống thông tin số cũng như phương thức điều chế số này Phần tìm hiểu của nhómchúng em vẫn còn hạn chế và thiếu sót mong được thầy cùng các bạn góp ý

cuu duong than cong com

[1] BàigiảngMôphỏnghệthốngthôngtintruyềnthông,Chương4:Môphỏngtínhiệuvàquátrình

thuphát,TS.NguyễnĐứcNhân–HọcviệnCôngnghệBưuchínhViễnthông.

[2] BàigiảngMôphỏnghệthốngthôngtintruyềnthông,Chương5:Môphỏngkênhthôngtin,TS NguyễnĐức Nhân–Học việnCôngnghệBưuchínhViễnthông.

[3] BàigiảngThôngtinsố,Chương4:Truyềntinsốquakênhbăngthôngdải,TS.TrịnhAnhVũ–Đạihọc Công nghệ-Đại học Quốc Gia Hà Nội