Ngày nay,với sựphát triển của côngnghệ, các kỹthuật điều chếngày càng được
ứng dụng nhiều. Xửlý sốlà một loại kỹthuật xửlý tín hiệu băng gốc, thường được dùng
trong hầu hết các hệthống thông tin. Đặc biệt, kỹthuật điều chếsốQAM được sửdụng
nhiều trong công nghệcao, điển hình nhưtrong vô tuyến.
Xửlý tín hiệu sốQAM được sửdụng rộng rãi trong kỹthuật vô tuyến. Ví dụ, 16-QAM dùng trong mạng WLAN, 256-QAM dùng trong truyền hình số, âmthanh số, điện
thoại di động số, . Tuỳthuộc vào yêu cầu khác nhau của các hệthống màchúng ta sử
dụng loại tín hiệu QAM phù hợp. Khi có yêu cầu vềtốc độtruyền dẫn cao, thì chúng ta
dùng tín hiệu QAM mức cao. Đặc biệt, trongkỹthuật truyền hình số, âmthanh sốhay
điện thoại số, do yêu cầu cao vềchất lượng âm thanh, hình ảnh cho nên người ta dùng
tín hiệu 256-QAM. Tín hiệu 256-QAM đáp ứng được tốc độtruyền hình ảnh cao nhưng
lại bịhạn chếlàxácsuất lỗi bít rất lớn. Một trong các nguyên nhân gây lỗi bít là ồn pha.
Hiện tượng ồn pha xẩy rado nhiều nguyên nhân như: do nội tại trong hệthống, do hiệu
ứng Doppler vì khoảng cách truyền trong thông tin vô tuyến là rất lớn, hay do các yếu tố
của môi trường,. Khi có hiện tượng ồn pha xảy ra, tín hiệu truyền bịsai khác đi và khi
đó ởnơi thu,tín hiệu thu được sẽbịlỗi. Điều này xảy ra khiến cho chất lượng tín hiệu
truyền giảm xuống.
Đểhệthống truyền hoàn thiện, cần có công nghệkỹthuật cao đểcó thểkhắc phục được
các hiệu ứng của ồn pha, nâng cao chất lượng truyền và phấn đấu tiến tới công nghệsố
hoá.
Đểcó được bản khoá luận hoàn thiện ngày hôm nay,em đã phải dành nhiều thời
gian, trí tuệvà công sức trong suốt quá trình làmkhoá luận. Mặc dù trong thời gian này,
em đã gặp phải không ít khó khăn, song nhờsựquan tâmgiúp đỡ, chỉbảo tận tình của
các Thầy giáo, Cô giáo và bạn bè cũng nhưngười thân trong gia đình đã giúp emvượt
qua.
Trước hết, em xin gửi tới Thầy giáo TS. Trịnh Anh Vũ, người đã tận tình chỉbảo
và giúp đỡem trong suốt thời gian làm khoá luận lời chúc sức khoẻvà lòng biết ơn sâu
sắc. Emxin gửi lời cảm ơn chân thành tới tất cảcác Thầy giáo, Cô giáo trong trường đã
cho emcó được nhiều kiến thức bổích trong suốt thời gian học tập tại trường.
1
Hà Thị Thu Cúc Đại học Công nghệ-ĐHQGHN
Khoá luận tốt nghiệp Hiệu ứng ồn pha trong hệthống 256-QAM
Cảm ơn gia đình và bạn bè đã dành nhiều sựgiúp đỡcho em trong thời gian thực
hiện khoá luận vừa qua.
59 trang |
Chia sẻ: oanhnt | Lượt xem: 1393 | Lượt tải: 3
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Khóa luận Hiệu ứng ồn pha trong hệ thống 256-Qam, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Hà Thị Thu Cúc
HIỆU ỨNG ỒN PHA TRONG HỆ THỐNG 256-QAM
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Điện tử - Viễn thông
HÀ NỘI – 2005
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Hà Thị Thu Cúc
HIỆU ỨNG ỒN PHA TRONG HỆ THỐNG 256-QAM
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Điện tử - Viễn thông
Cán bộ hướng dẫn: TS. Trịnh Anh Vũ
HÀ NỘI – 2005
Mục lục
Trang
Lời nói đầu.....................................................................................................................1
Chương 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ SỐ...................................................3
1.1 Tại sao cần điều chế tín hiệu....................................................................3
1.2 Các phương pháp điều chế số cơ bản.......................................................4
1.2.1 Khoá dịch chuyển biên độ-ASK(Amplitude Shift Keying)..........4
1.2.1.1 Điều chế tín hiệu ASK.......................................................4
1.2.1.2 Giải điều tín hiệu ASK......................................................4
1.2.2 Khoá dịch chuyển tần số-FSK(Frequency Shift Keying).............5
1.2.2.1 Điều chế tín hiệu FSK.......................................................5
1.2.2.2 Giải điều chế tín hiệu FSK................................................6
1.2.3 Khoá dịch chuyển pha PSK(Phase Shift Keying).........................7
1.2.3.1 Điều chế 2PSK (BPSK).....................................................7
1.2.3.2 Giải điều chế tín hiệu 2PSK..............................................8
1.2.4 Tín hiệu QAM (Quadrature Amplitude Modulation)..................10
1.2.4.1 Định nghĩa QAM.............................................................10
1.2.4.2 Điều chế biên độ vuông góc (QAM)...............................12
1.2.4.3 Giải điều chế và tách tín hiệu QAM.................................13
1.2.4.4 Đặc điểm của tín hiệu QAM............................................14
1.2.4.5 Xác suất xác định sai tín hiệu QAM................................15
Chương 2 ỒN PHA.................................................................................................21
2.1 Mở đầu....................................................................................................21
2.2 Thế nào là ồn pha....................................................................................22
2.3 Một số nguyên nhân gây ồn pha.............................................................23
2.3.1 Sự dịch tần do bộ tạo dao động...................................................23
2.3.2 Ảnh hưởng của hiệu ứng Doppler...............................................23
2.3.3 Hiệu ứng của hoạ ba....................................................................24
2.4 Mật độ phổ công suất của ồn pha...........................................................26
2.5 Hiệu ứng ồn pha trong hệ thống QAM...................................................28
Chương 3 MÔ PHỎNG..........................................................................................31
3.1 Mở đầu....................................................................................................31
3.2 Cấu trúc, chức năng và hoạt động của các khối.....................................33
3.2.1 Khối phát số nguyên ngẫu nhiên.................................................33
3.2.2 Điều chế và giải điều chế QAM..................................................33
3.2.3 AWGN Channel..........................................................................36
3.2.4 Ồn pha.........................................................................................38
3.2.5 Khối tính toán lỗi.........................................................................41
3.2.6 Giản đồ chòm sao........................................................................45
3.2.7 Khối hiển thị................................................................................46
3.3 Mô phỏng................................................................................................46
Kết luận.........................................................................................................................52
Tài liệu tham khảo........................................................................................................53
Tóm tắt.
Ngày nay, ứng dụng các quá trình điều chế số đã trở nên phổ biến. Đặc biệt,
quá trình điều chế số của tín hiệu QAM được dùng trong nhiều ứng dụng thực tế như
truyền hình số, âm thanh số, mạng điện thoại kỹ thuật số, công nghệ viba số,... Mặc
dù, QAM được sử dụng rộng rãi như vậy, nhưng cũng không tránh khỏi các hiệu ứng
tín hiệu truyền. Một trong những hiệu ứng đó là hiện tượng ồn pha.
Trong khoá luận này, em trình bày tổng quan về các kỹ thuật điều chế số và đi
sâu vào điều chế số tín hiệu QAM. Tìm hiểu về ồn pha, nguyên nhân gây ồn pha và
các hiệu ứng của ồn pha trong hệ thống QAM. Cụ thể, em tìm hiểu các hiệu ứng ồn
pha trong hệ thống 256-QAM dựa vào sơ đồ khối “Phase Noise Effects in 256-QAM”
trong MATLAB 7.0 và mô phỏng được tỉ số bít trên nhiễu (BER) của tín hiệu. Sử
dụng QAM mức cao sẽ có xác suất gây lỗi cao hơn nhưng do đáp ứng được tốc độ
truyền cao nên vẫn được sử dụng trong các hệ thống có nhu cầu. Khi thay đổi tỉ lệ
BER, mức ồn pha (phase noise levels) cũng làm thay đổi ồn pha trong hệ thống. Cụ
thể, BER và mức ồn pha nhỏ thì sự sai khác sẽ ít hơn. Quá trình mô phỏng sẽ giúp
quan sát điều này.
Khoá luận tốt nghiệp Hiệu ứng ồn pha trong hệ thống 256-QAM
Lời nói đầu
Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ, các kỹ thuật điều chế ngày càng được
ứng dụng nhiều. Xử lý số là một loại kỹ thuật xử lý tín hiệu băng gốc, thường được dùng
trong hầu hết các hệ thống thông tin. Đặc biệt, kỹ thuật điều chế số QAM được sử dụng
nhiều trong công nghệ cao, điển hình như trong vô tuyến.
Xử lý tín hiệu số QAM được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật vô tuyến. Ví dụ, 16-
QAM dùng trong mạng WLAN, 256-QAM dùng trong truyền hình số, âm thanh số, điện
thoại di động số, ... Tuỳ thuộc vào yêu cầu khác nhau của các hệ thống mà chúng ta sử
dụng loại tín hiệu QAM phù hợp. Khi có yêu cầu về tốc độ truyền dẫn cao, thì chúng ta
dùng tín hiệu QAM mức cao. Đặc biệt, trong kỹ thuật truyền hình số, âm thanh số hay
điện thoại số, do yêu cầu cao về chất lượng âm thanh, hình ảnh cho nên người ta dùng
tín hiệu 256-QAM. Tín hiệu 256-QAM đáp ứng được tốc độ truyền hình ảnh cao nhưng
lại bị hạn chế là xác suất lỗi bít rất lớn. Một trong các nguyên nhân gây lỗi bít là ồn pha.
Hiện tượng ồn pha xẩy ra do nhiều nguyên nhân như: do nội tại trong hệ thống, do hiệu
ứng Doppler vì khoảng cách truyền trong thông tin vô tuyến là rất lớn, hay do các yếu tố
của môi trường,... Khi có hiện tượng ồn pha xảy ra, tín hiệu truyền bị sai khác đi và khi
đó ở nơi thu, tín hiệu thu được sẽ bị lỗi. Điều này xảy ra khiến cho chất lượng tín hiệu
truyền giảm xuống.
Để hệ thống truyền hoàn thiện, cần có công nghệ kỹ thuật cao để có thể khắc phục được
các hiệu ứng của ồn pha, nâng cao chất lượng truyền và phấn đấu tiến tới công nghệ số
hoá.
Để có được bản khoá luận hoàn thiện ngày hôm nay, em đã phải dành nhiều thời
gian, trí tuệ và công sức trong suốt quá trình làm khoá luận. Mặc dù trong thời gian này,
em đã gặp phải không ít khó khăn, song nhờ sự quan tâm giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của
các Thầy giáo, Cô giáo và bạn bè cũng như người thân trong gia đình đã giúp em vượt
qua.
Trước hết, em xin gửi tới Thầy giáo TS. Trịnh Anh Vũ, người đã tận tình chỉ bảo
và giúp đỡ em trong suốt thời gian làm khoá luận lời chúc sức khoẻ và lòng biết ơn sâu
sắc. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tất cả các Thầy giáo, Cô giáo trong trường đã
cho em có được nhiều kiến thức bổ ích trong suốt thời gian học tập tại trường.
1
Hà Thị Thu Cúc Đại học Công nghệ-ĐHQGHN
Khoá luận tốt nghiệp Hiệu ứng ồn pha trong hệ thống 256-QAM
Cảm ơn gia đình và bạn bè đã dành nhiều sự giúp đỡ cho em trong thời gian thực
hiện khoá luận vừa qua.
Hà Nội ngày 05 tháng 06 năm 2005
Sinh viên
Hà Thị Thu Cúc
2
Hà Thị Thu Cúc Đại học Công nghệ-ĐHQGHN
Khoá luận tốt nghiệp Hiệu ứng ồn pha trong hệ thống 256-QAM
CHƯƠNG 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ SỐ
Chương này trình bày về các phương pháp điều chế số cơ bản thường sử
dụng trong các hệ thống thông tin. Các phương pháp điều chế biên độ, điều chế
tần số và điều chế pha sẽ được nghiên cứu. Đặc biệt là điều chế M-QAM có nhiều
ưu điểm và được sử dụng khá rộng rãi trong các hệ thống viễn thông, nhất là
trong hệ thống truyền thông tốc độ cao. Trước hết, ta xem tại sao lại phải điều chế
tín hiệu, sau đó ta sẽ tìm hiểu chi tiết về từng kỹ thuật điều chế.
1.1 Tại sao cần điều chế tín hiệu.
Tín hiệu băng gốc được phát ra bởi các nguồn thông tin khác nhau, không
phải lúc nào cũng thích hợp cho việc truyền trực tiếp qua một kênh cho trước.
Các tín hiệu này thường được biến đổi để việc truyền được dễ dàng. Một trong
những quá trình này gọi là điều chế. Trong quá trình điều chế này tín hiệu băng
gốc dùng để làm biến đổi một vài thông số của tín hiệu sóng mang cao tần như
biên độ, tần số hoặc pha. Điều chế là một thành phần của bộ phát trong hệ truyền
thông, có liên quan đến hiệu quả và khả năng của hệ.
Điều chế giải quyết vấn đề băng truyền. Với các tín hiệu có cùng độ rộng
phổ, nếu truyền đồng thời trên một kênh truyền mà không biến đổi chúng sẽ can
nhiễu lẫn nhau. Để giải quyết vấn đề này, ta dùng các nguồn tín hiệu khác nhau để
điều chế các tần số sóng mang khác nhau. Nếu tần số sóng mang được chọn phù
hợp, phổ của các tín hiệu dàn trải trên một băng truyền phù hợp. Phương pháp
điều chế này gọi là ghép kênh phân chia theo tần số FDM.
Điều chế cũng giúp cho việc bức xạ dễ dàng. Trong truyền thông vô
tuyến, để bức xạ có hiệu quả, năng lượng sóng điện từ ăng ten phát phải có kích
thước tối thiểu 1/10 chiều dài bước sóng tín hiệu bức xạ. Với nhiều tín hiệu băng
gốc ở tần số thấp như tín hiệu âm tần, có bước sóng rất lớn do đó việc bức xạ rất
khó và không hiệu quả. Để có thể bức xạ, ta cần điều chế tín hiệu này lên miền
tần số cao, khi đó ăng ten phát sẽ có kích cỡ phù hợp hơn.
3
Hà Thị Thu Cúc Đại học Công nghệ-ĐHQGHN
Khoá luận tốt nghiệp Hiệu ứng ồn pha trong hệ thống 256-QAM
1.2 Các phương pháp điều chế số cơ bản.
1.2.1 Khoá dịch chuyển biên độ - ASK ( Amplitude Shift Keying).
1.2.1.1 Điều chế tín hiệu ASK:
Trong điều chế biên độ, biên độ sóng mang bị thay đổi tỷ lệ với tín hiệu
điều chế (tín hiệu băng gốc). Tín hiệu băng gốc là tín hiệu đóng mở s(t). Khi đó
biên độ của tín hiệu sóng mang cosωct thay đổi tỷ lệ với tín hiệu dữ liệu s(t), kết
quả là ta có sóng mang đã điều chế y(t) = π(t/T)acosωct. Tín hiệu này vẫn là tín
hiệu đóng mở, do đó được gọi là khoá đóng mở hay khoá dịch biên độ. AVới tín
hiệu lối vào là phân cực dạng NRZ (non-return to zero), lối ra bị đảo cực –cosωct
khi tín hiệu xung ở mức thấp “0”, và cosωct khi tín hiệu xung ở mức cao “1”. Tín
hiệu điều chế thu được bị đảo pha và được gọi là ASK đảo pha hay khoá đảo pha
(PSK).
Hình1.1 Sơ đồ điều chế ASK.
4
1.2.1.2 Giải điều chế tín hiệu ASK:
Giải điều chế tín hiệu ASK có thể là kết hợp hoặc không kết hợp. Với
phương pháp giải điều chế thích hợp mạch phức tạp hơn nhưng chống ảnh hưởng
của nhiễu hiệu quả hơn. Mạch là một bộ tách sóng của tích giữa tín hiệu ASK và
sóng mang được khôi phục tại chỗ. Trong giải điều chế không kết hợp, hình bao
của tín hiệu ASK được tách sóng bằng điốt. Trong cả hai trường hợp, bộ tách
sóng kèm theo một mạch lọc thông thấp để lấy đi thành phần sóng mang còn dư
và một bộ tạo dạng tín hiệu.
Hình 1.2a Giải điều chế tín hiệu ASK không kết hợp.
X ASK Dữ liệu
y(t)
Sóng mang
x(t)=cosωct
ASK
Dữ liệu
Hà Thị Thu Cúc Đại học Công nghệ-ĐHQGHN
Khoá luận tốt nghiệp Hiệu ứng ồn pha trong hệ thống 256-QAM
5
Hình 1.2b Giải điều chế tín hiệu ASK kết hợp.
Các tính chất chủ yếu của ASK là:
- Dùng chủ yếu trong điện tín vô tuyến.
- Yêu cầu mạch đơn giản.
- Khá nhạy với nhiễu (xác suất sai số rất lớn).
- Nếu Fb là tốc độ truyền bít, phổ cực tiểu Bw của tín hiệu bị điều
chế lớn hơn Fb.
- Hiệu suất truyền được xác định bởi tỷ số giữa Fb và Bw bé hơn 1.
- Baud hay tốc độ Baud được định nghĩa như tốc độ điều chế bằng
tốc độ truyền Fb.
1.2.2 Khoá dịch chuyển tần số FSK (Frequency Shift Keying):
1.2.2.1 Điều chế tín hiệu FSK:
Trong dạng điều chế này, sóng mang hình sin nhận 2 giá trị tần số, xác
định bởi tín hiệu dữ liệu cơ số 2.
Nguyên tắc điều chế FSK:
Giả sử có sóng mang:
x(t) = a.cos[ωct + φ(t)] = a.cos[θ(t)] với θ(t) = ωct + φ(t)
Ta giữ nguyên biên độ, pha và chỉ thay đổi tần số:
ωi = dθ’(t)/dt = ωc + dφ(t)/dt
• ωi là tần số tức thời
• dφ(t)/dt là sự thay đổi tần so với tần số sóng mang.
Ta gọi là điều tần khi dφ(t)/dt = kf.s(t)
• s(t) là tín hiệu sin
• kf là hệ số điều tần.
phát lại
sóng mang
X
ASK
Dữ liệu
Hà Thị Thu Cúc Đại học Công nghệ-ĐHQGHN
Khoá luận tốt nghiệp Hiệu ứng ồn pha trong hệ thống 256-QAM
Suy ra: φ(t) = k∫t
0
f.s(λ).dλ
Suy ra y(t) = a.cos[ ωct + ∫ kt
0
f.s(λ).dλ]
Trong trường hợp điều chế số FSK thì ⎩⎨
⎧
−= "0"1
"1"1
)(
bit
bit
ts
Khi đó
y(t) = a.cos(ωct ± kft) = a.cos(ωc ± kf)t.
Tần số ứng với một bít nào đó:
- Đối với bít “0” tần số sóng mang là f1, ta có ω1 = ωc - ∆ω
- Đối với bít “1” tần sồ sóng mang là f2, ta có ω2 = ωc + ∆ω
Độ rộng băng khi điều chế FSK được tính là:
Bw = F1 + 2π/Tp – (F2 - 2π/Tp) = F1 – F2 +2π/Tp = 2π(∆F + 1/Tp)
Trong đó:
- Bw là độ rộng băng tần.
- Tp là độ rộng xung.
Độ rộng băng tần khi điều chế FSK phụ thuộc vào độ dịch tần ∆F, tức là
khoảng cách giữa hai tần số F1 và F2 và độ rộng bít số liệu Tp.
6
.
Hình 1.3 Sơ đồ điều chế FSK
1.2.2.2 Giải điều chế FSK.
Mạch phổ biến nhất của bộ giải điều chế các tín hiệu FSK là vòng khoá
pha (PLL). Tín hiệu FSK ở lối vào của vòng khoá pha lấy hai giá trị tần số. Điện
thế lệch một chiều ở lối ra của bộ so pha theo dõi những sự dịch chuyển tần số
này và cho ta hai mức (mức cao và mức thấp) của tín hiệu lối vào FSK.
Clock
Dữ liệu
:N
FSK
Hà Thị Thu Cúc Đại học Công nghệ-ĐHQGHN
Khoá luận tốt nghiệp Hiệu ứng ồn pha trong hệ thống 256-QAM
Bộ giải điều chế PLL được kèm theo một mạch lọc thông thấp để lấy đi
những thành phần còn dư của sóng mang và một mạch tạo lại dạng xung để tạo
để khôi phục dạng xung chính xác nhất cho tín hiệu điều chế.
7
Hình 1.4 Giải điều chế FSK.
Những tính chất chủ yếu của FSK:
Chủ yếu dùng trong modem truyền dữ liệu và trong truyền vô
tuyến số.
Đòi hỏi độ phức tạp của mạch ở mức trung bình.
Ít lỗi hơn ASK.
Nếu Fb là tốc độ truyền bít, phổ cực tiểu Bw của tín hiệu bị điều
chế là cao hơn Fb.
Hiệu suất truyền là tỷ số giữa Fb và Bw, bé hơn 1.
Baud hay tốc độ Baud là tốc độ điều chế, bằng tốc độ truyền Fb.
1.2.3 Khoá dịch chuyển pha PSK (Phase Shift Keying).
1.2.3.1 Điều chế 2PSK (BPSK).
Loại điều chế này được gọi là pha chia 2 hay PSK cơ số 2 (BPSK) hay
khoá ngược pha (PSK). Sóng mang hình sin lấy hai giá trị pha được xác định bởi
tín hiệu dữ liệu cơ số 2. Kỹ thuật điều chế này dùng bộ điều chế vòng cân bằng.
Dạng sóng hình sin lối ra của bộ điều chế là cùng pha hay ngược pha (có nghĩa là
lệch pha 1800) với tín hiệu lối vào, là hàm số của tín hiệu dữ liệu.
∆Φ
VCO
PLL
FSK
Dữ liệu
Hà Thị Thu Cúc Đại học Công nghệ-ĐHQGHN
Khoá luận tốt nghiệp Hiệu ứng ồn pha trong hệ thống 256-QAM
Khi truyền thông tin, các bít tín hiệu cần truyền là “0” và “1”, mỗi bít
ứng với một trạng thái pha của sóng mang và lệch pha giữa hai bít phải đạt cực
đại. Nghĩa là:
- Đối với bít “0” thì tương ứng với góc pha sóng mang là 0.
- Đối với bít “1” thì tương ứng với góc pha sóng mang là π.
Biểu thức toán học của sóng mang bây giờ là:
U0(t) = Um.cos(ω0t + 0 + φ0)
U1(t) = Um.cos(ω0t + π + φ0)
8
Dữ liệu
Hình 1.5 Bộ giải điều chế 2PSK.
Tín hiệu vào ở dạng mã RZ đơn cực, trước khi đưa tới đầu vào của bộ
trộn M thì nó được đưa qua bộ chuyển đổi sang mã lưỡng cực (mức -1 ứng với bít
“0” và mức +1 ứng với bít “1”).
Mã lưỡng cực có hai mức điện áp là dương và âm sẽ tạo ra hai trạng thái
pha cho dao động sóng mang 00 và 1800. Ở đầu ra bộ trộn ta được sóng mang đã
điều chế 2PSK.
Nhìn vào dạng sóng mang 2PSK ta thấy, điều chế pha 2PSK góc lệch pha
giữa hai bít là 1800. Ứng với thời điểm chuyển đổi pha luôn có sự chuyển đổi
biên độ trong một thời gian ngắn hay dài. Điều biên sinh ra khi thực hiện điều chế
pha và điều biên này gọi điều biên ký sinh.
1.2.3.2 Giải điều chế 2PSK.
Bộ giải điều chế tín hiệu 2PSK là giải điều chế kết hợp, sóng mang được
khôi phục từ tín hiệu điều chế, sau đó tạo ra một số tín hiệu sóng mang có pha
khác nhau để phục vụ cho quá trình điều chế. Giải điều chế bằng cách nhân các
bộ phát
sóng mang
bộ lọc
kênh
2PSK
Bộ so sánh cơ số 2
Hà Thị Thu Cúc Đại học Công nghệ-ĐHQGHN
Khoá luận tốt nghiệp Hiệu ứng ồn pha trong hệ thống 256-QAM
sóng mang với tín hiệu điều chế, sau khi qua mạch lọc thông thấp ta thu được tín
hiệu dữ liệu.
Quá trình giải điều chế gồm hai bước:
- Khôi phục sóng mang.
- Giải điều chế.
9
Hình 1.6 Bộ giải điều chế 2PSK
Quá trình giải điều chế 2PSK:
Một cách toán học, quá trình điều chế như sau:
+sinωct là tín hiệu tức thời PSK ứng với bít dữ liệu “1”, trong đó fc = ωc/2π
là tần số sóng mang.
- sinωct là tín hiệu PSK ứng với bít dữ liệu “0”.
sinωct là tín hiệu sóng mang được phát lặp.
Khi tín hiệu PSK là +sinωct, bộ giải điều chế cho:
(+sinωct)( sinωct) = sin2ωct = 2
1 (1- cos2ωct) = 2
1 -
2
1 cos2ωct
Chứa một thành phần một chiều (+
2
1 ) và một thành phần xoay chiều có
tần số gấp hai lần tần số sóng mang cos2ωct. Thành phần xoay chiều có thể lọc
bằng mạch lọc thông thấp và còn lại thế dương (+
2
1 ) đặc trưng cho bít “1”.
Khi tín hiệu PSK là - sinωct, bộ giải điều chế cho:
(+sinωct)( sinωct) = - sin2ωct = - 2
1 (1- cos2ωct) = - 2
1 +
2
1 cos2ωct.
2PSK ∆Φ ()2 :2PL
L
Dữ liệu
X
Hà Thị Thu Cúc Đại học Công nghệ-ĐHQGHN
Khoá luận tốt nghiệp Hiệu ứng ồn pha trong hệ thống 256-QAM
Chứa một thành phần một chiều (-
2
1 ) và một thành phần xoay chiều có
tần số gấp hai lần tần số sóng mang cos2ωct. Thành phần xoay chiều bị lọc bởi
mạch lọc thông thấp và còn lại thế âm (-
2
1 )đặc trưng cho bít “0”.
Những tính chất chính của 2PSK:
- Chủ yếu dùng trong phát vô tuyến truyền thanh số.
- Đòi hỏi mạch lọc phức tạp trung bình.
- Hoạt động ít lỗi hơn FSK.
- Nếu Fb là tốc độ truyền bít, phổ cực tiểu Bw của tín hiệu bị
điều chế bằng Fb.
- Hiệu suất truyền bằng 1.
- Baud hay tốc độ Baud bằng Fb.
1.2.4 Tín hiệu QAM (Quadrature Amplitude Modulation).
1.2.4.1 Định nghĩa QAM:
QAM sử dụng một số pha khác nhau được biết đến như là các trạng thái:
16,32,64 và 256. Mỗi trạng thái được định nghĩa bởi biên độ và pha xác định.
Nghĩa là việc tạo và xác định các symbol khó khăn hơn một tín hiệu đơn pha hay
một đơn biên. Tại mỗi thời điểm số trạng thái trên symbol tăng sẽ làm toàn bộ dữ
liệu và giải thông tăng. Lược đồ điều chế chiếm băng thông như vậy (sau khi lọc)
nhưng có hiệu quả thay đổi ít nhất (theo lý thuyết).
• Giản đồ chòm sao của QAM:
Giản đồ chòm sao miêu tả bằng đồ thị chất lượng và sự méo của một tín
hiệu số. Trong thực tế, điều này luôn có một tổ hợp lỗi điều chế có thể gây khó
khăn cho việc tách và nhận biết nếu cần đánh giá giản đồ chòm sao theo phương
pháp toán học và thống kê. Các hình sau sẽ cung cấp các ứng dụng và giải thích
thông tin của giản đồ chòm sao của tín hiệu điều chế.
10
Hà Thị Thu Cúc Đại học Công nghệ-ĐHQGHN
Khoá luận tốt nghiệp Hiệu ứng ồn pha trong hệ thống 256-QAM
Hình 1.7 Các loại giản đồ chòm sao của QAM
Biên độ mô tả sự khác nhau về hệ số khuếch đại của thành phần I và Q
củ