Mô phỏng các kỹ thuật điều chế số

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN -*** - MÔ PHỎNG MẠNG Đề tài : Viết chương trình giao diện người dùng (GUI) mô công nghệ điều chế số Giảng viên hướng dẫn : Sinh viên thực : Nhóm Hà Nội - 2018 TS.Diêm Cơng Hồng MỤC LỤC CHƯƠNG I : CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ SỐ Điều chế số Điều chế số: trình biến đổi thành phần song mang :tần số, pha ,biên độ theo chuỗi tín hiệu đầu vào làm cho tín hiệu truyền xa hơn, Do ta có điều chế :ASK, FSK , PSK … I Điều chế dịch biên ASK II.1 Khái niệm II Điều chế biên độ trình làm thay đổi biên độ sóng mang cao tần theo tín hiệu tin tức (tín hiệu băng gốc) II.2 Phương trình điều chế ASK Tín hiệu sóng mang thường tín hiệu sin có tần số cao: xC(t) = VC cosωCt Tín hiệu AM có dạng: yAM(t) = [VC + m(t)].cosωCt Xét trường hợp m(t) tín hiệu sin đơn tần: m(t) = Vm.cosωmt yAM(t) = [VC + Vmcosωmt].cosωCt = VC[1 + Vm/VCcosωmt].cosωCt = VC[1 + mAcosωmt].cosωCt mA: hệ số điều chế (chỉ số điều chế) Để điều chế không méo ≤ mA Trong trường hợp m(t) tổng tín hiệu sin đơn tần: m(t) = V1cosω1t + V2cosω2t + V3cosω3t + …… Với i = 1, 2, 3, … Trong trường hợp tổng quát: Dạng sóng tín hiệu điều chế số ASK Hình 1: Dạng sóng tín hiệu ASK II.3 Sơ đồ điều chế ASK Hình 2: Sơ đồ khối điều chế ASK Hình 3: Dạng sóng điều chế ASK Trong đó: tín hiệu đầu vào tín hiệu sóng mang tín hiệu sau điều chế biên ASK  II.4 Một số tính chất điều chế biên: • Tương đối rẻ • Chất lượng thấp, hoạt động mơi trường nhiễu • Được sử dụng phổ biến cho hệ thống phát quảng bá • Sử dụng cho hệ thống điện đàm (CB radio) Các kiểu điều chế biên độ  Có số kiểu điều chế biên độ: • DSB-SC (Double SideBand Suppress Carrier) : Điều chế biên độ triệt tiêu sóng mang • DSB-FC (Double SideBand Full Carrier): Điều chế biên độ AM • SSB-SC (Single SideBand Suppress Carrier): Điều chế đơn biên triệt tiêu sóng mang • SSB-FC (Single SideBand Full Carrier): Điều chế đơn biên II.5 Ưu điểm, nhược điểm  Ưu điểm điều chế ASK • Chỉ dùng sóng mang • Phù hợp với truyền tốc độ thấp ,dễ thực  Nhược điểm điều chế ASK • Dễ bị ảnh hưởng nhiễu • Khó đồng bộ, it dùng thực tế Điều chế tần số (FSK) III.1 Khái niệm Điều chế tần số (hay biến điệu tần số, tiếng Anh: Frequency modulation viết tắt "FM") áp dụng kỹ thuật vô tuyến điện kỹ thuật xử lý tín hiệu Người ta truyền thơng tin sóng mang cao tần cách thay đổi tần số sóng mang theo tín hiệu cần truyền, biên độ sóng mang cao tần khơng thay đổi, kỹ thuật điều chế tần số III Dùng tần số khác sóng mang để biểu diễn bit Tần số cao với mức thấp với mức Về phạm vi băng sóng điều tần có tiêu chuẩn khác nhau: Tiêu chuẩn OIRT (tổ chức quốc tế truyền truyền hình) có dải sóng từ 65,8 MHz đến 73 MHz Tiêu chuẩn CCIR (hội đồng tư vấn quốc tế vơ tuyến điện) có giải tần 87,5 MHz đến 104 MHz Mỹ Nhật lại dùng dải rộng từ 87,5 MHz đến 108 MHz III.2 Cơng thức điều chế Giả sử tín hiệu liệu băng gốc (bản tin) cần truyền xm(t) sóng mang cao tần hình sin xc(t) = Accos(2fct), fc tần số sóng mang cao tần Ac biên độ sóng mang cao tần Bộ điều chế kết hợp sóng mang với tín hiệu băng gốc để có tín hiệu truyền là: y(t) = Ac cos (2) = Ac cos (2) = Ac cos (2) Trong phương trình này, tần số tức thời tạo dao động độ lệch tần số đặc trưng cho độ lệch cực đại so với fc hướng, giả sử xm(t) có giới hạn khoảng (-1, +1) Mặc dù điều giới hạn tần số sử dụng khoảng fc ± fΔ, bỏ qua khác biệt tần số tức thời phổ tần số Phổ tần số tín hiệu FM thực tế có phần mở rộng đến vơ cùng, chúng trở nên nhỏ vượt qua điểm III.3 Chỉ số điều chế Như với số điều chế, số biến điều chế thay đổi xung quanh mức không điều chế Nó liên quan tới biến tần số tín hiệu sóng mang: h= = thành phần tần số cao có mặt tín hiệu điều chế , độ lệch tần số đỉnh, tức độ lệch tối đa tần số tức thời so với tần số sóng mang Nếu h > 1, điều chế tần số gọi FM băng rộng băng thơng xấp xỉ Do FM băng rộng sử dụng thêm băng thơng, cải thiện tỉ số tín tạp cách đáng kể Với sóng FM điều chế âm tần, tần số điều chế giữ cố định số điều chế tăng lên, băng thông (không đáng kể) tín hiệu FM tăng lên, khoảng cách thành phần phổ cũ; số thành phần phổ giảm thành phần khác tăng Nếu độ lệch tần số giữ không đổi tần số điều chế tăng, khoảng cách thành phần phổ tăng Điều chế tần số phân loại băng hẹp thay đổi tần số sóng mang giống tần số tín hiệu, phân loại băng rộng thay đổi tần số sóng mang cao nhiều (chỉ số điều chế >1) so với tần số tín hiệu.[2] Ví dụ, FM băng hẹp sử dụng cho hệ thống vô tuyến hai chiều Dịch vụ vơ tuyến gia đình, sóng mang cho phép độ lệch 2,5 kHz tần số trung tâm, mang tín hiệu thoại không lớn băng thông 3,5 kHz FM băng rộng sử dụng cho phát FM, loại hình phát này, tín hiệu âm nhạc thoại truyền với độ lệch tần số lên tới 75 kHz so với tần số trung tâm, mang âm băng thông lên tới 20 kHz  Dạng sóng tín hiệu FSK Hình 4: Dạng sóng tín hiệu điều chế FSK III.4 Phổ tín hiệu FSK Hình 5: Phổ tín hiệu FSK III.5 Ưu điểm, nhược điểm  Ưu điểm : o Ít bị ảnh hưởng nhiễu lỗi so với ASK  Nhược điểm : o Tần số cao dễ bị nhiễu hạn chế tốc độ truyền o Khó đồng III.6 Ứng dụng :  Dùng rộng dãi truyền số liệu  Dùng để truyền liệu tốc độ 1200bp hay thấp mạng điện thoại  Có thể dùng tần số cao (3-30MHz) để truyền sóng radio cáp đồng trục IV Điều chế pha PSK IV.1 Khái niệm  Pha sóng mang hình sin tần số cao biến thiên theo mức logic chuỗi số N  M = số pha trạng thái khác sóng mang với N số bit nhị phân.Ta cóm kiểu điều chế M-ary:BPSK, QPSK IV.2 Điều chế BPSK Biểu thức tín hiệu BPSK Trong :  A : biên độ, ω0 tần số, φ góc pha ban đầu sóng mang  d(t) =+/-1: tùy theo mức luận lý chuỗi số đầu vào IV.2.1 Phổ tín hiêu BPSK Nếu ta đặt A = , cơng suất song mang lượng bit Thì phổ tín hiệu xung: Suy phổ tín hiệu BPSK 4.2.2 Sơ đồ điều chế BPSK Hình 6: chế BPSK Điều Dạng tín hiệu BPSK sóng Hình 7: Dạng sóng tín hiệu BPSK IV.3 Điều chế QPSK IV.3.1 Khái niệm: Điều chế QPSK q trình điều chế pha sóng mang với trạng thái khác vng góc với IV.3.2 Biểu thức tín hiệu Giá trị ϕ()t tương ứng với ký hiệu bít, gọi b0(t) be(t) bit chẵn bít lẻ ký hiệu bit b0(t) 1 0 IV.3.3 Ưu nhược điểu PSK  Ưu điểm: • Ít lỗi, nhạy với nhiễu be(t) 0 pha bị ảnh hưởng mơi trường tần số  Nhược điểm: • Khó thực mạch điều chế, dễ sai pha điều chế mức cao IV.3.4 Ứng dụng: Sử dụng nhiều mạng không dây Wifi, di động CDMA CHƯƠNG II : XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH GUI MƠ PHỎNG CÁC CƠNG NGHỆ ĐIỀU CHẾ SỐ 10 ... I : CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ SỐ Điều chế số Điều chế số: trình biến đổi thành phần song mang :tần số, pha ,biên độ theo chuỗi tín hiệu đầu vào làm cho tín hiệu truyền xa hơn, Do ta có điều chế. .. khác biệt tần số tức thời phổ tần số Phổ tần số tín hiệu FM thực tế có phần mở rộng đến vơ cùng, chúng trở nên nhỏ vượt qua điểm III.3 Chỉ số điều chế Như với số điều chế, số biến điều chế thay đổi... tần số giữ không đổi tần số điều chế tăng, khoảng cách thành phần phổ tăng Điều chế tần số phân loại băng hẹp thay đổi tần số sóng mang giống tần số tín hiệu, phân loại băng rộng thay đổi tần số