Mô phỏng máy phát vi ba số
MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ SVTH: Nguyễn Thành GVHD: Th.s Võ Trường Sơn MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ I GVHD: Th.s Võ Trường Sơn LỜI MỞ ĐẦU Ngày với phát triển hệ thống thông tin vệ tinh hệ thống thông tin quang nên hệ thống vi ba số sử dụng Việt Nam.Mặc dù đóng vai trò quan trọng viễn thông Việt Nam KHÁI QUÁT VỀ VI BA SỐ: Vi ba số hệ thống thông tin chuyển tiếp mặt đất sử dụng sóng điện từ tần số GHZ để truyền dẫn thông tin số Vi ba số thuộc nhóm thông tin nhiều kênh Sơ đồ tuyến vi ba số đơn giản : SVTH: Nguyễn Thành MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ M U X M O D D E M U X D E M O D GVHD: Th.s Võ Trường Sơn Tx M O D M U X Rx D E M O D D E M U X Tx Rx Trong đó: MUX,DEMUX: thiết bị ghép kênh, phân kênh MOD,DEMOD:thiết bị điều chế, giải điều chế Tx,Rx: máy phát , thu vô tuyến SVTH: Nguyễn Thành MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn Để tín hiệu từ máy phát tới máy thu máy phát vô tuyến thực chức sau: TÍN HIỆU VÀO ĐIỀU CHẾ SỐKHUẾCH ĐẠI RF Trong đó: TÍN HIỆU VÀO: gọi băng tần sở ĐIỀU CHẾ : gọi phần tín hiệu trung tần IF KHUẾCH ĐẠI RF: gọi tín hiệu cao tần RF ĐIỀU CHẾ: Điều chế số phần xử lý tín hiệu băng gốc Điều chế số kỹ thuật gắn thông tin vào dao động hình sin làm cho sóng mang mang thông tin cần truyền Có loại điều chế số bản: o ASK : điều chế khóa dịch biên độ o FSK : điều chế khóa dịch tần số SVTH: Nguyễn Thành MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn o PSK : điều chế khóa dịch pha o QAM: điều chế biên độ cầu phương, kết hợp ASK PSK ĐIỀU CHẾ 4PSK: SƠ ĐỒ KHỐI CỦA ĐIỀU CHẾ b1(t) NRZ VÀO b(t) S 2PSK I c(t) ∑ 90o P b2(t) 2PSK SVTH: Nguyễn Thành 4PSK y(t) Q MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn CÁC TRẠNG THÁI PHA Q 01 11 I 00 10 SVTH: Nguyễn Thành MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHẾ 4PSK: Ban đầu tạo chuỗi bit nhị phân đầu vào , sau qua biến đổi nối tiếp sang song song đầu chuôi bit b1(t) b2(t) có tốc độ giảm nửa so với tốc độ ban đầu Tiếp theo ta tiến hành điều chế 2PSK cho chuỗi bit b1(t) b2(t) Tiếp theo ta tiến hành nhân chuỗi bit cho sóng mang vuông pha nhau:luồng b1(t) * cosin Ipsk , luồng b2(t) * sin Qpsk Khi cho luồng Ipsk Qpsk qua tổng ta tín hiệu 4PSK KHUẾCH ĐẠI RF: Thực trộn nâng tần tín hiệu để đưa tín hiệu lên giải tần vi ba để truyền vào không gian Trộn nâng tần trình điều chế biên tần SVTH: Nguyễn Thành MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn II.MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT VI BA SỐ BẰNG MATLAB: Matlab phần mềm mô giúp hiểu chất việc điều chế trộn nâng tần Dưa vào kiến thức mà thầy dẫn matlab,và kiến thức học từ môn vi ba số , em xin trình bày phần điều chế 4PSK trộn nâng tần matlab: Tb = 100; b=ones(1,Tb); R=155.52 * 10^6; data=[]; data1=[]; data2=[]; sb=16; for k=1:sb; bit= randint(1,1,2); SVTH: Nguyễn Thành MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn data=[data bit*b ]; if bit==0 bit=-1; end if mod(k,2)==1; data1=[data1 bit*b bit*b]; else data2=[data2 bit*b bit*b]; end end T=sb/R; somau=length(data1); Tm=T/somau; t=[0:Tm:T-Tm]; figure(1); subplot(3,1,1); SVTH: Nguyễn Thành MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn plot(t,data); ylim ([-4 4]); xlim([0 0.11*10^(-6)]); grid on; subplot(3,1,2); plot(t,data1); ylim([-4 4]); xlim([0 0.11*10^(-6)]); grid on; subplot(3,1,3); plot(t,data2); ylim([-4 4]);xlim([0 0.11*10^(-6)]); grid on; fc=220*10^6; smI=cos(2*pi*fc*t); smQ=sin(2*pi*fc*t); SVTH: Nguyễn Thành 10 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn Ipsk=data1.*smI; Qpsk=data2.*smQ; PSK4=Ipsk + Qpsk; figure(2); title('phan trung tan’); subplot(3,1,1); plot(t,Ipsk); ylim([-4 4]); xlim([0 0.11*10^(-6)]); title('Ipsk'); grid on; subplot(3,1,2); plot(t,Qpsk); ylim([-4 4]); xlim([0 0.11*10^(-6)]); title('Qpsk'); SVTH: Nguyễn Thành 11 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn grid on; subplot(3,1,3); plot(t,PSK4); ylim([-4 4]); xlim([0 0.11*10^(-6)]); grid on; title('tin hieu dieu che 4PSK'); Rf= 1.5*10^9; Ac=4; C1= sin ( 2*pi*Rf*t); C2= cos ( 2*pi*Rf*t); hil=imag(hilbert(Ipsk+Qpsk)); USSB=(Ac/2*(Ipsk+Qpsk).*C1)-(Ac/2*(Ipsk+Qpsk).*C2); figure(3); plot(t,USSB); SVTH: Nguyễn Thành 12 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn AXIS [0 T-10 10]; title('USSB'); grid on; III.KẾT QUẢ MÔ PHỎNG: 1) Tín hiệu đầu vào: bao gồm : Chuỗi bit nhị phân ngẫu nhiên gồm 16 bit data chuỗi bit biến đổi từ chuỗi data : data1 data2 SVTH: Nguyễn Thành 13 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ SVTH: Nguyễn Thành GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 14 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 2) Phần trung tần: bao gồm: Tín hiệu điều chế Ipsk Tín hiệu điều chế Qpsk Tín hiệu điều chế 4PSK Tần số sóng mang IF = 220 MHZ SVTH: Nguyễn Thành 15 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ SVTH: Nguyễn Thành GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 16 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 3) Phần cao tần : tín hiệu 4PSK điều biên với tần số cao tần RF = 1.5 GHZ SVTH: Nguyễn Thành 17 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn IV GIẢI THÍCH LỆNH TRÊN MATLAB: Tb = 100; b=ones(1,Tb); % bit biểu diễn 100 điểm % tạo ma trận gồm hàng Tb cột R=155.52 * 10^6; % tốc độ bit luồng STM1 data=[]; % gán cho data giá tri rỗng data1=[]; % gán cho data1 giá trị rỗng data2=[]; % gán cho data2 giá trị rỗng sb=16; % số bit điều chế 16 bit for k=1:sb; % tạo vòng lặp biến k chạy từ đến 16 bit= randint(1,1,2); % tạo ma trận nhị phân ngẫu nhiên gồm hàng cột data=[data bit*b ]; % tạo chuỗi nhị phân ngẫu nhiên if bit==0 % bit = bit=-1; % biên độ = -1 end SVTH: Nguyễn Thành 18 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ if mod(k,2)==1; GVHD: Th.s Võ Trường Sơn % k lẻ data1=[data1 bit*b bit*b]; % data1 ứng giá trị k lẻ gấp đôi lần bit ứng với giá trị k else data2=[data2 bit*b bit*b]; % data2ứng giá trị k chẳn gấp đôi lần bit ứng với giá trị k end end T=sb/R; % thời gian lấy mẫu somau=length(data1); % số mẫu = độ dài data1 Tm=T/somau; % bước nhảy = thời gian lấy mẫu / số mẫu t=[0:Tm:T-Tm]; % ma trận thời gian( tạo xung nhị phân) figure(1); % tạo cửa sổ ảnh thứ subplot(3,1,1); % chia cửa sổ ảnh thành phần định dạng data phần thứ SVTH: Nguyễn Thành 19 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn plot(t,data); % vẽ chuỗi bit nhị phân data ylim ([-4 4]); % giới hạn độ rộng subplot xlim([0 0.11*10^(-6)]); % giới hạn chiều dài subplot grid on; % tạo dạng lưới cho đồ thị subplot(3,1,2); % chia cửa sổ ảnh thành phần định dạng data phần thứ plot(t,data1); % vẽ chuỗi bit nhị phân data1 ylim([-4 4]); xlim([0 0.11*10^(-6)]); grid on; subplot(3,1,3); % chia cửa sổ ảnh thành phần định dạng data phần thứ plot(t,data2); SVTH: Nguyễn Thành % vẽ chuỗi bit nhị phân data2 20 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn ylim([-4 4]);xlim([0 0.11*10^(-6)]); grid on; % tạo sóng mang fc=220*10^6; % tần số sóng mang IF smI=cos(2*pi*fc*t); % tạo sóng mang I smQ=sin(2*pi*fc*t); % tạo sóng mang Ipsk=data1.*smI; % tín hiệu điều chế Ipsk =data1.*smI Qpsk=data2.*smQ; % tín hiệu điều chế Qpsk =data2.*smQ PSK4=Ipsk + Qpsk; Q % tín hiệu điều chế 4PSK tổng Ipsk Qpsk figure(2); % tạo cửa sổ ảnh thứ title('phan trung tan’); % tạo tiêu đề cho kết mô subplot(3,1,1); plot(t,Ipsk); % vẽ Ipsk ylim([-4 4]); xlim([0 0.11*10^(-6)]); SVTH: Nguyễn Thành 21 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn title('Ipsk'); grid on; subplot(3,1,2); plot(t,Qpsk); % vẽ Qpsk ylim([-4 4]); xlim([0 0.11*10^(-6)]); title('Qpsk'); grid on; subplot(3,1,3); plot(t,PSK4); % vẽ 4PSK ylim([-4 4]); xlim([0 0.11*10^(-6)]); grid on; title('tin hieu dieu che 4PSK'); % trộn nâng tần Rf= 1.5*10^9; SVTH: Nguyễn Thành % tần số cao tần RF 22 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn Ac=4; % biên độ tần số cao tần C1= sin ( 2*pi*Rf*t); % sóng mang cao tần C2= cos ( 2*pi*Rf*t); % sóng mang cao tần hil=imag(hilbert(Ipsk+Qpsk)); % biến đổi Hilbert tín hiệu USSB=(Ac/2*(Ipsk+Qpsk).*C1)-(Ac/2*(Ipsk+Qpsk).*C2); % điều chế biên tần figure(3); % tạo cửa sổ ảnh thứ plot(t,USSB); % vẽ tín hiệu cao tần AXIS [0 T-10 10]; % đặt thang chia đồ thị title('USSB'); grid on; SVTH: Nguyễn Thành 23 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ SVTH: Nguyễn Thành GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 24 [...]... Nguyễn Thành 12 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn AXIS [0 T-10 10]; title('USSB'); grid on; III.KẾT QUẢ MÔ PHỎNG: 1) Tín hiệu đầu vào: bao gồm : Chuỗi bit nhị phân ngẫu nhiên gồm 16 bit data 2 chuỗi bit được biến đổi từ chuỗi data là : data1 và data2 SVTH: Nguyễn Thành 13 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ SVTH: Nguyễn Thành GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 14 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s... tần: bao gồm: Tín hiệu điều chế Ipsk Tín hiệu điều chế Qpsk Tín hiệu điều chế 4PSK Tần số sóng mang IF = 220 MHZ SVTH: Nguyễn Thành 15 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ SVTH: Nguyễn Thành GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 16 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 3) Phần cao tần : là tín hiệu 4PSK được điều biên trên với tần số cao tần RF = 1.5 GHZ SVTH: Nguyễn Thành 17 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA. ..MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn Ipsk=data1.*smI; Qpsk=data2.*smQ; PSK4=Ipsk + Qpsk; figure(2); title('phan trung tan’); subplot(3,1,1); plot(t,Ipsk); ylim([-4 4]); xlim([0 0.11*10^(-6)]); title('Ipsk'); grid on; subplot(3,1,2); plot(t,Qpsk); ylim([-4 4]); xlim([0 0.11*10^(-6)]); title('Qpsk'); SVTH: Nguyễn Thành 11 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường... tín hiệu điều chế 4PSK bằng tổng của Ipsk và Qpsk figure(2); % tạo cửa sổ ảnh thứ 2 title('phan trung tan’); % tạo tiêu đề cho kết quả mô phỏng subplot(3,1,1); plot(t,Ipsk); % vẽ Ipsk ylim([-4 4]); xlim([0 0.11*10^(-6)]); SVTH: Nguyễn Thành 21 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn title('Ipsk'); grid on; subplot(3,1,2); plot(t,Qpsk); % vẽ Qpsk ylim([-4 4]); xlim([0 0.11*10^(-6)]); title('Qpsk');... plot(t,PSK4); % vẽ 4PSK ylim([-4 4]); xlim([0 0.11*10^(-6)]); grid on; title('tin hieu dieu che 4PSK'); % trộn nâng tần Rf= 1.5*10^9; SVTH: Nguyễn Thành % tần số cao tần RF 22 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn Ac=4; % biên độ tần số cao tần C1= sin ( 2*pi*Rf*t); % sóng mang cao tần C2= cos ( 2*pi*Rf*t); % sóng mang cao tần hil=imag(hilbert(Ipsk+Qpsk)); % biến đổi Hilbert của tín hiệu... subplot(3,1,3); % chia cửa sổ ảnh thành 3 phần và định dạng data ở phần thứ 2 plot(t,data2); SVTH: Nguyễn Thành % vẽ chuỗi bit nhị phân data2 20 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn ylim([-4 4]);xlim([0 0.11*10^(-6)]); grid on; % tạo sóng mang fc=220*10^6; % tần số sóng mang IF smI=cos(2*pi*fc*t); % tạo sóng mang I smQ=sin(2*pi*fc*t); % tạo sóng mang Ipsk=data1.*smI; % tín hiệu điều chế Ipsk =data1.*smI... end SVTH: Nguyễn Thành 18 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ if mod(k,2)==1; GVHD: Th.s Võ Trường Sơn % nếu k lẻ data1=[data1 bit*b bit*b]; % data1 ứng mỗi giá trị của k lẻ sẽ gấp đôi 2 lần bit ứng với giá trị k đó else data2=[data2 bit*b bit*b]; % data2ứng mỗi giá trị của k chẳn sẽ gấp đôi 2 lần bit ứng với giá trị k đó end end T=sb/R; % thời gian lấy mẫu somau=length(data1); % số mẫu = độ dài data1 Tm=T/somau;... somau=length(data1); % số mẫu = độ dài data1 Tm=T/somau; % bước nhảy = thời gian lấy mẫu / số mẫu t=[0:Tm:T-Tm]; % ma trận thời gian( tạo xung nhị phân) figure(1); % tạo cửa sổ ảnh thứ nhất subplot(3,1,1); % chia cửa sổ ảnh thành 3 phần và định dạng data ở phần thứ nhất SVTH: Nguyễn Thành 19 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn plot(t,data); % vẽ chuỗi bit nhị phân data ylim ([-4 4]); %... % điều chế biên tần trên figure(3); % tạo cửa sổ ảnh thứ 3 plot(t,USSB); % vẽ tín hiệu cao tần AXIS [0 T-10 10]; % đặt thang chia trên đồ thị title('USSB'); grid on; SVTH: Nguyễn Thành 23 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ SVTH: Nguyễn Thành GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 24 ... Nguyễn Thành 17 MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn IV GIẢI THÍCH LỆNH TRÊN MATLAB: Tb = 100; b=ones(1,Tb); % 1 bit biểu diễn bởi 100 điểm % tạo ra ma trận 1 gồm 1 hàng và Tb cột R=155.52 * 10^6; % tốc độ bit của luồng STM1 data=[]; % gán cho data 1 giá tri rỗng data1=[]; % gán cho data1 1 giá trị rỗng data2=[]; % gán cho data2 1 giá trị rỗng sb=16; % số bit điều chế là 16 bit for k=1:sb; ... tần vi ba để truyền vào không gian Trộn nâng tần trình điều chế biên tần SVTH: Nguyễn Thành MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn II.MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT VI BA SỐ BẰNG... y(t) Q MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn CÁC TRẠNG THÁI PHA Q 01 11 I 00 10 SVTH: Nguyễn Thành MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHẾ 4PSK: Ban... máy phát , thu vô tuyến SVTH: Nguyễn Thành MÔ PHỎNG MÁY PHÁT VI BA SỐ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn Để tín hiệu từ máy phát tới máy thu máy phát vô tuyến thực chức sau: TÍN HIỆU VÀO ĐIỀU CHẾ SỐKHUẾCH