mô phỏng điều CHẾ DỊCH PHA 4 TRẠNG THÁI (QPSK)

1. Điều chế QPSK (4PSK) a. Sơ đồ nguyên lý - Nguyên lý điều chế số Để có thể truyền dẫn các thông tin số bằng sóng điện từ, cần phải tiến hành điều chế số. Điều chế số là kỹ thuật gắn thông tin số vào dao động hình Sin (sóng mang), làm cho sóng mang có thể mang thông tin cần truyền đi. Ta cũng có thể hiểu: Điều chế số là sử dụng thông tin số tác động lên các thông số của sóng mang, làm cho các thông số của sóng mang biến thiên theo quy luật của thông tin. Sóng mang hình Sin có dạng: x(t) = A cos(2Πf c t + ø) Có ba thông số của sóng mang có thể mang tin:là biên độ (A), tần số (f c ) và góc pha (ø). Do đó, ta có thể tác động lên một trong 3 thông số của sóng mang để có các phương pháp điều chế tương ứng. Ngoài ra, ta cũng có thể tác động lên một lúc 2 thông số của sóng mang để có phương pháp điều chế kết hợp. - Điều chế 2PSK Mo phong Page 1 0 - Điều chế QPSK (PSK 4 mức) Mỗi trạng thái sóng mang mang thông tin 2 bit Mo phong Page 2 PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK Cơ sở toán học của điều chế PSK: PSK là phương thức điều chế mà pha của tín hiệu sóng mang cao tần biến đối theo tín hiệu băng gốc. Giả sử tín hiệu sóng mang được biểu diễn: f 0 (t) = cos(ɷ 0 t + φ) Biểu thức tín hiệu băng gốc: s(t) là tín hiệu ở dạng nhị phân 0 hoặc 1, hay là một dãy tín hiệu dạng NRZ. Khi đó tín hiệu được điều chế dịch pha PSK sẽ có dạng : P(t) = cos[ɷ 0 t + φ + s(t).] Trong đó: Δø = : là sự lệch pha giữa các pha lân cận của tín hiệu Biểu diễn tín hiệu theo kiểu cầu phương: P(t) = cos[ɷ 0 t + φ + s(t).] = cos[ s(t).].cos(ɷ 0 t + φ) – sin[ s(t).].sin(ɷ 0 t + φ) Đặt Suy ra: P(t) = a(t).cos(ɷ 0 t + φ) + b(t). sin(ɷ 0 t + φ) Như vậy, tín hiệu điều chế dịch pha là tổng của hai tín hiệu điều biên vuông góc nhau. Mo phong Page 3 ĐIỀU CHẾ DỊCH PHA 4 TRẠNG THÁI (QPSK) Với n = 4 suy ra Δø = = Khi đó ta có tín hiệu điểu chế QPSK có dạng: P(t) = cos[(ɷ 0 t + φ + s(t) ] Tín hiệu băng gốc s(t) là xung nhị phân NRZ lưỡng cực nhận 4 giá trị. Sơ đồ điều chế: Sơ đồ nguyên lý điều chế QPSK sử dụng một trong 4 pha lệch nhau 90 0 Tín hiệu băng gốc được đưa vào bộ biến đổi nối tiếp thành song song, đầu ta được hai luồng tín hiệu có tốc độ bit giảm đi một nửa, đồng thời tín hiệu đơn cực RZ (Return-Zero: dạng tín hiệu mức 0 hoặc 1) được biến đổi thành tín hiệu lưỡng cực NRZ (Non Return Zero: dạng tín hiệu mức +1 hoặc -1). Hai sóng mang đưa tới hai bộ trộn làm lệch pha nhau 90 0 . Tổng hợp tín hiệu đầu ra ở của hai bộ trộn ta được tín hiệu QPSK. Tín hiệu đầu ra hai bộ trộn M1(t) = a(t).cosɷ 0 t M2(t) = b(t).sinɷ 0 t Mo phong Page 4 I Trộn f 0 (t) = cosɷ 0 t b(t) Chuyển đổi nối tiếp sang song song s(t) P(t) ∑ a(t) Tín hiệu sau điều chế Tín hiệu nhị phân nhập vào 90 0 Q Trộn Với a(t) = +1 hoặc -1; b(t) = +1 hoặc -1 Tín hiệu tổng QPSK ở ngõ ra: P(t) = a(t).cosɷ 0 t + b(t).sinɷ 0 t HỆ THỐNG VÔ TUYẾN Sóng mang hình sin được biểu thị theo công thức chung như sau: S(t) = A.cos(ɷ c t + θ) Trong đó: + A là biên độ sóng mang + ɷ c = 2πf c là tần số góc của sóng mang + f c là tần số sóng mang. + θ là pha sóng mang Ta có thể viết công thức cho sóng mang được điều chế QPSK như sau: S i (t) = Với θ(t) = (2i – 1).; và E = A 2 .T Trong đó: i= 1, 2, 3 và 4 tương ứng với phát đi các ký hiệu gồm 2 bit: 00, 01, 11 và 10 E là năng lượng tín hiệu phát trên một ký hiệu T = 2T b là thời gian tồn tại một ký hiệu T b là thời gian tồn tại một bit f c là tần số sóng mang θ(t) là góc pha được điều chế θ là góc pha ban đầu của tín hiệu Mỗi giá trị của pha tương tứng với hai bit duy nhất của tín hiệu được gọi là cặp bit, như vậy ta có thể lập các giá trị pha để biểu diễn tập các cặp bit như sau: 00, 01, 11 và 10. Góc pha ban đầu θ là một hằng số, nó nhận giá trị bất kỳ trong khoảng từ 0 đến 2π, vì góc pha này không ảnh hưởng đến quá trình phân tích tín hiệu được điều chế nên ta đặt giá trị pha ban đầu θ bằng không. (θ = 0) Hay: S i (t) = = Mo phong Page 5 Qua biến đổi lượng giác, ta có thể viết lại biểu thức của sóng mang như sau: S i (t) = Trong đó: θ(t) = (2i – 1).; ( i=1, 2, 3, 4) Theo công thức trên, ta có nhận xét: + Có hai hàm cơ sở trong biểu thức s i (t), ta định nghĩa như sau: Ø 1 (t) = sin(2πf c t), khi 0 ≤ t ≤ T Ø 2 (t) = cos(2πf c t), khi 0 ≤ t ≤ T Khi đó ta viết lại: S i (t) = . Ø 1 (t) + Ø 2 (t) + Tồn tại 4 điểm tương ứng với các Vectơ được xác định như sau: S i = (Với i = 1, 2, 3, 4) Các phần tử của các Vectơ tín hiệu là S i1 và S i2 có các giá trị được tổng kết ở bảng dưới đây. Hai cột đầu tiên biểu diễn các cặp Bit và pha tương ứng của tín hiệu QPSK ở ngõ ra của bộ điều chế, trong đó bit 0 tương ứng với điện áp và bit 1 tương ứng với điện áp Bảng: Các Vectơ không gian tín hiệu QPSK Cặp bit Pha của tín hiệu QPSK Tọa độ của các điểm bản tin S i1 S i2 11 π/4 01 3π/4 00 5π/4 10 7π/4 Từ khảo sát ở trên ta thấy một tín hiệu QPSK được đặc trưng bởi không gian 2 chiều và bốn điểm bản tin như hình vẽ Mo phong Page 6 Chuyển mã NRZ Chuyển mã NRZ 900 c(t) Hình: Giản đồ chòm sao của tín hiệu QPSK (Mỗi ký hiệu kề nhau chỉ khác nhau 1 bit) Mo phong Page 7 I 1 0 1 0 cos(2πf c t) bitI Chuyển đổi nối tiếp sang song song chuoibit ∑ y(t) Tín hiệu nhị phân nhập vào 1 1 0 0 0 1 1 0 Tín hiệu sau điều chế bitQ sin(2πf c t) Q 1 0 0 1 Hình: Sơ đồ khối điều chế QPSK Hình: Sơ đồ khối điều chế QPSK Mo phong Page 8 i(t) 2PSK bitI Chuyển đổi nối tiếp sang song song Chuoibit c(t) y(t) ∑ bitQ Tín hiệu sau điều chế Tín hiệu nhị phân nhập vào 90 0 q(t) 2PSK Mo phong Page 9 Phase-shift keying Cho dãy bit đầu vào là: 01010101101010110110010111011101010100. Tần số sóng mang là: f c =2MHz Tín hiệu nhị phân này qua khối chuyển đổi nối tiếp sang song song, được 2 dòng bit riêng biệt x 1 và x 2. Dòng bit x 1 đi qua khối điều chế PSK 2 mức (2PSK) với sóng mang là c(t)= Biểu thức toán học y(t) = Sơ đồ khối điều chế Biểu đồ chòm sao Mo phong Page 10 I 2PSK x 1 (t) Chuyển đổi nối tiếp sang song song c(t) x(t) y(t) ∑ x 2 (t) Tín hiệu sau điều chế Tín hiệu nhị phân nhập vào 90 0 Q 2PSK [...]...Dạng sóng mô phỏng được Đoạn mã chương trình Tài liệu tham khảo - Mo phong Sơ đồ nguyên lý điều chế QPSK Page 11 Mo phong Page 12 Mo phong Page 13 Mo phong Page 14 Mo phong Page 15 Mo phong Page 16 b Mô phỏng bằng MatLab Mo phong Page 17 1 Tập lệnh chương trình function qpsk(g,f) % g: la chuoi bit nhi phan dau vao, ta có the thay "g" băng "sobit" f: la tan... che qpsk') axis([0 50*length(g) -1.5 1.5]); Mo phong Page 20 2 Mô phỏng Hình 1: qpsk([1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1],2) Mo phong Page 21 Hình 2: qpsk([1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1] ,4) Hình 3: qpsk([1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1],2) c Mo phong Page 22 2 Điều chế 8PSK a Sơ đồ nguyên lý b Mô phỏng bằng MatLab c d Mo phong Page 23 Mo phong Page 24 Mo phong Page 25 Mo phong Page 26 22-Jan-2011 function qpsk(chuoibit,f)... %Trang thai 01,goc pha 3pi /4 die=sqrt(2)/2*ones(1,100); % die: tuong ung voi truc tung die1=-sqrt(2)/2*ones(1,100); % die1: tuong ung voi truc hoanh se=[zeros(1,50) ones(1,50)]; elseif g(n)==0 && g(n+1)==0; % Trang thai 00, goc pha 5pi /4 die=-sqrt(2)/2*ones(1,100); die1=-sqrt(2)/2*ones(1,100); se=[zeros(1,50) zeros(1,50)]; elseif g(n)==1 && g(n+1)==0; % Trang thai 10, goc pha 7pi /4 die=-sqrt(2)/2*ones(1,100);... goc pha cho cac ky tu % Goc pha cho Symbol 11 la pi /4, bien do la (sqrt(2)/2;sqrt(2)/2) if chuoibit(n)==1 && chuoibit(n+1)==1; I=sqrt(2)/2*ones(1,100); Q=sqrt(2)/2*ones(1,100); se=[ones(1,50) ones(1,50)]; % Goc pha cho Symbol 01 la 3pi /4, bien do la (-sqrt(2)/2;sqrt(2)/2) elseif chuoibit(n)==0 && chuoibit(n+1)==1; I=-sqrt(2)/2*ones(1,100); Q=sqrt(2)/2*ones(1,100); se=[ones(1,50) zeros(1,50)]; % Goc pha. .. Page 34 ylabel('Bien do (A)') % TAI LIEU THAM KHAO % [1] Pham Hong Lien, "MatLab Va Ung Dung Trong Vien Thong", Dai Hoc Quoc % Gia Tp Ho Chi Minh, 2006 % [2] Phan Thanh Tao, "Giao trinh MatLab", Dai Hoc Bach Khoa Da Nang, 20 04 % THE END 9-February-2011 % -BAI TAP LON % Mon hoc: Mo Phong He Thong Thong Tin % "BAI VIET MO PHONG VE DIEU CHE KHOA DICH PHA 4PSK"... Goc Pha Cho Cac Ky Tu % Goc pha cho Symbol 11 la pi /4, bien do la (sqrt(2)/2;sqrt(2)/2) if chuoibit(n)==1 && chuoibit(n+1)==1; I=sqrt(2)/2*ones(1,100); Q=sqrt(2)/2*ones(1,100); se=[ones(1,50) ones(1,50)]; % Goc pha cho Symbol 01 la 3pi /4, bien do la (-sqrt(2)/2;sqrt(2)/2) elseif chuoibit(n)==0 && chuoibit(n+1)==1; I=-sqrt(2)/2*ones(1,100); Q=sqrt(2)/2*ones(1,100); se=[ones(1,50) zeros(1,50)]; % Goc pha. .. Hieu Nhi Phan Duoc Dua Vao Dieu Che') axis([0 50*length(chuoibit) -1.5 1.5]); xlabel('Thoi gian (t)') ylabel('Bien do (A)') % Tin hieu duoc tach ra lam thanh phan nhanh 1 subplot (4, 1,2); plot(bit1,'r','linewidth',2); grid on; title('Hinh 2: Tin Hieu Nhi Phan O Nhanh 1') axis([0 50*length(chuoibit) -1.5 1.5]); xlabel('Thoi gian (t)') ylabel('Bien do (A)') % Tin hieu duoc tach ra lam thanh phan nhanh... (A)') % Tin hieu duoc tach ra lam thanh phan nhanh 2 subplot (4, 1,3); plot(bit2,'g','linewidth',2); grid on; title('Hinh 3: Tin Hieu Nhi Phan O Nhanh 2') axis([0 50*length(chuoibit) -1.5 1.5]); xlabel('Thoi gian (t)') ylabel('Bien do (A)') % Tin hieu duoc dieu che QPSK o dau ra subplot (4, 1 ,4) ; plot(bpsk,'linewidth',2); grid on; title('Hinh 4: Song Hinh Sin Sau Khi Duoc Dieu Che QPSK') axis([0 50*length(chuoibit)... qpsk=cp.*mod+sp.*mod1; subplot (4, 1,1);plot(bit,'LineWidth',1.5);grid on; title('tin hieu dua vao dieu che') axis([0 50*length(g) -1.5 1.5]); subplot (4, 1,2);plot(bit1,'LineWidth',1.5);grid on; title('tin hieu nhanh 1') axis([0 50*length(g) -1.5 1.5]); subplot (4, 1,3);plot(bit2,'LineWidth',1.5);grid on; title('tin hieu nhanh 2') axis([0 50*length(g) -1.5 1.5]); subplot (4, 1 ,4) ;plot(qpsk,'LineWidth',1.5);grid... bit nhi phan dau vao %[1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0] co the thay doi theo y ban if nargin > 2 error('ban da dua nhieu tham so chi duoc dua 2 tham so dau vao'); elseif nargin==1 f=1; end if f . tín hiệu điều chế dịch pha là tổng của hai tín hiệu điều biên vuông góc nhau. Mo phong Page 3 ĐIỀU CHẾ DỊCH PHA 4 TRẠNG THÁI (QPSK) Với n = 4 suy ra Δø = = Khi đó ta có tín hiệu điểu chế QPSK. pháp điều chế kết hợp. - Điều chế 2PSK Mo phong Page 1 0 - Điều chế QPSK (PSK 4 mức) Mỗi trạng thái sóng mang mang thông tin 2 bit Mo phong Page 2 PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ PSK Cơ sở toán học của điều. 1. Điều chế QPSK (4PSK) a. Sơ đồ nguyên lý - Nguyên lý điều chế số Để có thể truyền dẫn các thông tin số bằng sóng điện từ, cần phải tiến hành điều chế số. Điều chế số là kỹ thuật