điều chế tín hiệu và mô phỏng tín hiệu bằng matlab

CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
LỜI MỞ ĐẦU
Vào đầu thế kỷ 20 Marconi thành công trong việc liên lạc vô tuyến qua Đại Tây
Dương, Kenelly và Heaviside phát hiện một yếu tố là tầng điện ly hiện diện ở tầng
phía trên của khí quyển có thể dùng làm vật phản xạ sóng điện từ. Những yếu tố đó đã
mở ra một kỷ nguyên thông tin vô tyuến cao tần đại quy mô.
Chiến tranh thế giới lần thứ hai là một bước ngoặt trong thông tin vô tuyến.
Thông tin tầm nhìn thẳng - lĩnh vực thông tin sử dụng băng tần số cực cao (VHF) đã
được nghiên cứu liên tục sau chiến tranh thế giới - đã trở thành hiện thực nhờ sự phát
triển các linh kiện điện tử dùng cho VHF và UHF, chủ yếu là để phát triển ngành
rađa.Với sự gia tăng không ngừng của lưu lượng truyền thông, tần số của thông tin vô
tuyến đã vươn tới các băng tần siêu cao (SHF) và cực cao (EHF). Vào những năm
1960, phương pháp chuyển tiếp qua vệ tinh đã được thực hiện và phương pháp chuyển
tiếp bằng tán xạ qua tầng đối lưu của khí quyển đã xuất hiện. Do những đặc tính ưu
việt của mình như dung lượng lớn, phạm vi thu rộng, hiệu quả kinh tế cao, thông tin
vô tuyến được sử dụng rất rộng rãi trong phát thanh truyền hình quảng bá, vô tuyến
đạo hàng, hàng không, quân sự, quan sát khí tượng, liên lạc sóng ngắn, thông tin vệ
tinh - vũ trụ v.v Tuy nhiên, can nhiễu với lĩnh vực thông tin khác là điều không tránh
khỏi, bởi vì thông tin vô tuyến sử dụng chung phần không gian làm môi trường truyền
dẫn.
Chính vì thế điều chế tín hiệu là một phần không thể thiếu được trong truyền
dẫn của thông tin vô tuyến. Điều chế giúp chúng ta có thể truyền đi thông tin hoặc tín
hiệu mong muốn và nhận được những tín hiệu mà mình muốn có.
Đồ án được chia làm ba phần :
Chương I: Tổng quan về điều chế
Chương II: Điều chế tín hiệu
Chương III: Mô phỏng tín hiệu bằng matlab
Do thời gian có hạn, trong khi tìm hiểu chúng em còn nhiều thiếu sót mong thầy
cô và các bạn thông cảm và góp ý để bài làm hoàn chỉnh hơn.
Xin cảm ơn !
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang i

CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii
Chương 1 1
Tổng quan về điều chế tín hiệu 1
1.1 Khái niệm điều chế 1
1.2 Sự cần thiết của điều chế tín hiệu 1
1.3 Phân loại 2
1.3.2 Phân loại theo sự thay đổi của các tham số sóng mang 2
Chương 2 3
Điều chế tín hiệu 3
2.1 Điều chế nhị phân 3
2.1.1 Điều chế khóa dịch biên độ nhị phân (BASK) 3
2.1.2 Điều chế khóa dịch pha nhị phân (BPSK) 5
2.1.3 Điều chế khóa dịch tần nhị phân (BFSK) 6
2.1.4 Khôi phục sóng mang 7
2.2 Điều chế tăng hiệu suất phổ 7
2.2.1 Điều chế khóa dịch pha M mức 7
2.2.2 Điều biên cầu phương QAM 8
2.2.3 Điều chế pha cầu phương QPSK 9
2.3 Điều chế không đồng bộ 10
2.3.1 Điều chế trực giao không đồng bộ 10
2.3.2 Khóa dich tần nhị phân không đồng bộ 10
2.4 Điều chế tín hiệu tương tự 11
2.4.1 Điều chế tần số 11
2.4.2 Điều chế biên độ (AM) 13
2.4.3 Điều chế pha ( PM) 15
Nếu góc pha thay đổi theo tín hiệu thông tin ta có điều chế pha 15

trong đó mp là độ dời pha cực đại 15
Tần số tức thời cho bởi : 15
Mô phỏng matlab 16
Mô phỏng matlab về tín hiệu AM 16
16
Điều chế FSK 17
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang ii
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Nghĩa của các từ Chức năng
BER Bít Error Rate Số bít bị lỗi
FSK
Frequency Shift Keying
Điều chế tần số số
AM Amplitude Modulation Điều chế biên độ tương tự
ASK
Amplitude Shift Keying
Điều chế biên độ số
QAM Quature Amplitude Modulation Điều biên cầu phương
PSK Phase Shift Keying Điều chế pha số
BASK Binary Amplitude Shift Keying
Điều chế khóa dịch biên độ
nhị phân
OOK On –off keying Điều chế khoa on-off
STR Symbol Timing Recovery Bộ khôi phục đồng bộ
BPSK Binary Phase Shift Keying
Điều chế khóa dịch pha nhị
phân
BFSK Binary Frequency Shift Keying
Điều chế khóa dịch tần nhị

phân
QPSK Quadrature Phase Shift Keying
Điều chế khóa pha cầu
phương
FM Frequency Modulation Điều chế tần số tương tự
DFM
Differential Frequency
Modulation
Phổ của tín hiệu điều tần số
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang iii
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
Chương 1
Tổng quan về điều chế tín hiệu
1.1 Khái niệm điều chế
Điều chế (modulation) nói chung là làm biến đổi các đặc tính của một tín hiệu
theo một tín hiệu khác. Trong hệ thống thông tin tín hiệu bị biến đổi theo sóng mang
(carrier). Cũng có thể định nghĩa điều chế là sự biến đổi các thông số của tín hiệu
mang tin theo sóng mang.
Mục đích chính của điều chế là gắn tín hiệu mang tin (thường là băng gốc) vào
tín hiệu sóng mang có phổ thích hợp hơn, tạo thành tín hiệu thông dải để:
+ Làm cho tín hiệu mang tin tương xứng với các đặc điểm của kênh truyền.
+ Kết hợp các tín hiệu lại với nhau (sử dụng ghép kênh phân tần số) rồi truyền
đi qua một môi trường vật lý chung.
+ Bức xạ tín hiệu dùng các anten có kích thước phù hợp thực tế.
+ Định vị phổ vô tuyến nhằm giữ cho giao thoa giữa các hệ thống ở dưới mức
cho phép.
Ở bên thu quá trình diễn ra ngược lại so với bên phát: tách lại tín hiệu mang tin
băng gốc từ tín hiệu thông dải.
Để so sánh các sơ đồ điều chế khác nhau ta dựa vào hiệu suất phổ và hiệu suất
công suất. Hiệu suất phổ là số đo tốc độ truyền tin trên băng thông sử dụng, đơn vị là

bit/Hz. Một yêu cầu đặt ra đối với kỹ thuật thông tin là truyền tin với tốc độ tối đa trên
một băng thông tối thiểu. Điều này đặc biệt đúng với thông tin vô tuyến vì phổ tần vô
tuyến rất hẹp và do đó nó là một tài nguyên thông tin vô giá.
Hiệu suất công suất liên quan đến tỷ số đối với một xác suất lỗi bít cho trước.
Trong thực tế điều này có nghĩa là so với công suất tín hiệu yêu cầu bởi các sơ đồ điều
chế khác nhau để giữ được BER xác định ứng với một tốc độ truyền tin quý giá.
1.2 Sự cần thiết của điều chế tín hiệu
Thông tin vô tuyến do các tín hiệu tin tức (tín hiệu tương tự và tín hiệu số)
thường có tần số thấp nên khó trực tiếp bức xạ thành sóng điện từ để truyền đi xa, nếu
có thể bức xạ được thì năng lượng bức xạ cũng rất yếu và đòi hỏi phần tử bức xạ
(anten) có kích thước lớn. Để dễ dàng truyền thông tin đi xa bằng sóng điện từ, người
ta phải tiến hành điều chế tín hiệu thông tin vào sóng mang cao tần nghĩa là gửi tin tức
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 1
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
cần truyền vào sóng mang sau đó mới cho sóng mang đã điều chế bức xạ thành sóng
điện từ để truyền đi xa. Vì sóng mang có tần số cao nên phần tử bức xạ không cần phải
có kích thước quá lớn.
Trong ghép kênh theo tần số: vì các tín hiệu thông tin cùng loại đều có chung
một băng tần truyền dẫn (Ví dụ như tín hiệu thoại có băng tần từ 0,3 - 3,4KHz) nên khi
truyền nhiều tín hiệu trên một đường truyền dẫn thì chúng sẽ bị lẫn vào nhau làm cho
phía thu không thu được tín hiệu. Để truyền được nhiều tín hiệu trên cùng một đường
truyền thì người ta phải điều chế các tín hiệu cần truyền vào các sóng mang khác nhau,
mục đích là chuyển phổ của thông tin cần truyền lên các vùng khác nhau sau đó mới
truyền chung một đường truyền dẫn. Nhờ sự khác nhau về vùng phổ của các tín hiệu
truyền đi mà phía thu dễ dàng thu được tín hiệu.
1.3 Phân loại
1.3.1 Phân loại theo tín hiệu đưa vào điều chế
- Điều chế tương tự : tín hiệu điều chế là tín hiệu tương tự.
- Điều chế số : tín hiệu điều chế là tín hiệu số.
1.3.2 Phân loại theo sự thay đổi của các tham số sóng mang

- Điều chế biên độ: là tác động tín hiệu điều chế vào sóng mang làm cho biên
độ của sóng mang thay đổi theo quy luật của tín hiệu điều chế. Điều chế biên độ tương
tự được gọi là AM (Amplitude Modulation). Điều chế biên độ số được gọi là ASK
(Amplitude Shift Keying).
- Điều chế tần số: là tác động tín hiệu điều chế vào sóng mang làm cho tần số
của sóng mang thay đổi theo quy luật của tín hiệu điều chế. Điều chế tần số tương tự
được gọi là FM (Frequency Modulation). Điều chế tần số số được gọi là FSK
(Frequency Shift Keying).
- Điều chế pha: là tác động tín hiệu điều chế vào sóng mang làm cho pha của
sóng mang thay đổi theo quy luật của tín hiệu điều chế. Điều chế pha tương tự được
gọi là PM (Phase Modulation). Điều chế pha số được gọi là PSK (Phase Shift Keying).
- Điều chế QAM (Quature Amplitude Modulation): là phương pháp điều chế
kết hợp cả điều chế biên độ ASK và điều chế pha PSK. Với điều chế này thì khi tín
hiệu điều chế tác động vào sóng mang thì cả biên độ và pha của sóng mang đều thay
đổi theo quy luật của tín hiệu điều chế.
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 2
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
Chương 2
Điều chế tín hiệu
2.1 Điều chế nhị phân
Điều chế nhị phân là kiểu điều chế đơn giản nhất và phổ biến trong thực tế. Đây
là trường hợp tín hiệu mang tin băng gốc là tín hiệu nhị phân.
2.1.1 Điều chế khóa dịch biên độ nhị phân (BASK)
Trong hệ thống BASK, biên độ của sóng mang tần số f
c
được chuyển đổi giữa
hai giá trị tùy thuộc vào tín hiệu băng gốc, biên độ của sóng mang bao gồm hai mức A
0
và A
1

biểu diễn cho hai ký tự 0 và 1 tương ứng. Trong thực tế, dạng sóng BASK gồm
các xung “mark “ biểu diễn ký tự 1 và “space” biểu diễn ký tự 0. Lúc này BASK còn
được gọi là biểu diễn khóa on-off OOK và ký hiệu BASK được biểu diễn như sau :







+








Π








Π
=

φπ
π
tf
T
t
A
tf
T
t
A
tf
0
0
0
0
2cos
2cos
)(
Bộ điều chế OOK có thể được thực hiện như là một khóa chuyển mạch đơn
giản, khóa sóng mang ở on hay off tùy tín hiệu mang tin là 1 hay 0 hoặc là một bộ điều
chế cân bằng, nhân sóng mang với tín hiệu OOK đơn cực băng gốc. Bộ tách sóng
OOK có thể là kết hợp hay không kết hợp. Trường hợp này tách sóng kết hợp có thể
dùng một bộ lọc phối hợp, đầu ra của bộ lọc phối hợp đạt cực đại khi đầu vào có tín
hiệu và bằng 0 khi đầu vào không có tín hiệu. Hoặc dùng bộ tách sóng tương quan,
yêu cầu là phải có bộ khôi phục sóng mang CR. Tín hiệu sau đó được lấy mẫu và
quyết định ngưỡng với đồng hồ lấy ra từ bộ khôi phục đồng hồ STR.
Kiểu tách sóng không kết hợp được sử dụng phổ biến hơn, được cấu thành hai
kênh tương quan để tách thành phần đồng pha và vuông pha của tín hiệu, sau đó bình
phương thành phần đồng pha và vuông pha rồi sau đó cộng lại. Sự sắp xếp này khắc
phục được yêu cầu về đồng bộ pha sóng mang. Kiểu này phức tạp nhưng với sự phát

triển của công nghệ VLSI, chúng trở nên nhỏ, nhẹ và rẻ hơn so với bộ lọc và tách
đường bao trong các thiết kế truyền thống.
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 3
Cho số 1
Cho số 0
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
Hình 2.1 Điều chế on-off: dạng sóng, bộ điều chế, phổ
a Tín hiệu băng gốc
b Phổ điện áp của tín hiệu băng gốc
c Bộ điều chế OOK
d Tín hiệu OOK thông dải
e Phổ điện áp của tín hiệu OOK thông dải
Thời điểm quyết định ở bộ quyết định bên thu là f(nT
0
) và điện áp quyết định là:



=
0
)(
1
0
kE
nTf
Trong đó E là năng lượng chuẩn hóa chứa trong ký tự 1 và k là hằng số, có thể
đặt bằng 1.
Trường hợp sử dụng bộ lọc phối hợp, xác xuất lỗi được tính như sau:



















−=
2
1
1
1
2
1
1
2
1
N
E
erfP
e

Trong đó N là PSD của nhiễu, erf(x) là hàm lỗi
Đặt
( )
21
2
1
EEE +=
là năng lượng trung bình theo thời gian trên một ký tự,
với OOK thì E
0
=0, ta được:


















−=

2
1
0
2
1
1
2
1
N
E
erfP
e
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 4
Chọn số 1
Chọn số 0
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
Ở đây C là công suất sóng mang thu lấy trung bình trên tất cả các ký tự và N là
công suất nhiễu chuẩn hóa trong một băng thông B(Hz).
2.1.2 Điều chế khóa dịch pha nhị phân (BPSK)
Trong hệ thống BPSK, tín hiệu băng gốc được gắn vào sóng mang bằng cách
thay đổi pha của sóng mang tùy thuộc vào tín hiệu băng gốc:







+









Π








Π
=
φπ
π
tf
T
t
A
tf
T
t
A
tf
0

0
0
0
2cos
2cos
)(
Về nguyên tắc, có thể chọn
φ
bất kỳ nhưng thường chọn trạng thái ngược pha,
tức là
φ
=180
0
. Kiểu điều chế này gọi là điều chế khóa đảo pha PRK.
Hình 2.3 Điều chế PRK: dạng sóng, bộ điều chế, phổ
a Tín hiệu băng gốc
b Phổ điện áp của tín hiệu băng gốc
c Bộ điều chế PRK
d Tín hiệu PRK thông dải
e Phổ điện áp của tín hiệu PRK thông dải
Tách sóng PRK là kiểu tách sóng kết hợp, có thể thực hiện bằng bộ lọc phối
hợp hoặc tương quan. Vì ký tự 1 và 0 ngược pha nên chỉ cần bộ thu một kênh.
Mức điện áp quyết định sau khi lọc:



−
=
kE
kE

nTf )(
0
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 5
Chọn số 1
Chọn số 0
Chọn số 1
Chọn số 0
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
2.1.3 Điều chế khóa dịch tần nhị phân (BFSK)
BFSK biểu diễn số 1 và số 0 bằng các xung sóng mang với hai tần số là f
1
và f
2
:















Π









Π
=
tf
T
t
A
tf
T
t
A
tf
2
0
1
0
2cos
2cos
)(
π
π
Bộ điều chế BFSK thường là một bộ dao động điều khiển số. Có thể thấy tín
hiệu BFSK là xếp chồng của hai tín hiệu OOK, do vậy phổ điện áp của tín hiệu BFSK

là xếp chồng của hai phổ điện áp OOK, một biểu diễn tín hiệu cho f
1
và một OOK biểu
diễn cho f
2
. Phổ tín hiệu bị chồng lấn, nếu khoảng cách giữa f
1
và f
2
lớn thì sự chồng
lấn coi như không đáng kể.
Bộ tách sóng BFSK có thể kết hợp hay không kết hợp. Tách sóng không kết
hợp có tỷ số CNR không tốt bằng tách sóng kết hợp giống như trong hệ thống OOK.
Nếu các ký tự nhị phân trong hệ thống BFSK trực giao có nghĩa là :
∫
=
0
0
21
0)2cos()2cos(
T
dttftf
ππ
Khi đầu ra của một kênh trong bộ thu kết hợp là tối đa thì đầu ra của kênh kia
sẽ tối thiểu.
Hình 2.5 Điều chế BFSK: dạng sóng, bộ điều chế, phổ
a Tín hiệu băng gốc
b Phổ điện áp của tín hiệu băng gốc
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 6
Chọn số 1

Chọn số 0
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
c Bộ điều chế BFSK
d Tín hiệu BFSK
e Phổ điện áp của tín hiệu BFSK
2.1.4 Khôi phục sóng mang
Tách sóng kết hợp trong các bộ thu vừa xét yêu cầu phải có một tham chiếu
trùng pha với pha của sóng mang trong tín hiệu.
Trước tiên ta bình phương tín hiệu PRK, sẽ thu được tần số sóng mang mà
không bị dịch chuyển pha. Tiếp đến dùng vòng khóa pha như là một bộ chia đôi tần số
để tạo ra tín hiệu tham chiếu. Vòng khóa pha tạo ra tín hiệu tham chiếu vượt 90
0
so với
tín hiệu vào, do vậy cần một mạch dịch pha 90
0
ở trong vòng và giữa vòng với bộ giải
điều chế, để tín hiệu tham chiếu có pha chính xác nhằm giải điều chế chính xác.
Hình 2.6 Bình phương khôi phục sóng mang
Mạch khôi phục này có thể cho ra sóng mang trùng pha hoặc ngược pha so với
sóng mang phát. Điều này sẽ làm cho ký tự trong dữ liệu giải điều chế bị đảo ngược.
Để khắc phục, có thể sử dụng phương pháp mã hóa vi sai trước khi điều chế
PRK và được gọi là điều pha vi sai DPSK. Số 1 được biểu diễn bằng một sự dịch pha
còn số 0 thì không dịch pha.
2.2 Điều chế tăng hiệu suất phổ
2.2.1 Điều chế khóa dịch pha M mức
Độ rộng băng yêu cầu thường tỷ lệ với 1/Tb. Nếu sử dụng điều chế hạng M=2n
thì độ rộng băng chỉ còn 1/nTb. Đây chính là kỹ thuật điều chế có hiệu suất sử dụng
băng tần cao. Song giá phải trả ở đây là tỷ lệ lỗi bít cao hơn PSK hạng M:
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 7
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến

T
n
f
Mii
M
tf
T
E
S
c
c
ci
=
=−−+= 2,1),1(
2
2cos((
2
π
π
Sơ đồ với M=8
8
sin2
1812
π
Edd ==
Hình 2.7 Giản đồ pha của PSK 16 mức
2.2.2 Điều biên cầu phương QAM
Đối với bộ phát, ta có thể kết hợp điều biên với điều pha để cải thiện sự phân bố
trạng thái pha trong chòm sao. Phương pháp này được giới thiệu lần đầu tiên vào năm
1960 với 2 mức biên độ (tương đương 2 vòng) và 8 mức pha trên mỗi vòng. Vì đây là

sự kết hợp giữa điều biên và điều pha nên nó được gọi là điều chế khóa biên độ/pha
APK. Sau đó người ta nhận thấy rằng nếu số điểm ở vòng trong giảm còn 4, số điểm ở
vòng ngoài tăng lên 12 thì các điểm trên chòm sao cách đều nhau hơn. Đến năm 1962,
người ta đưa ra một cách chọn biên độ và pha khác. Người ta nhận thấy kiểu này dễ
thực hiện hơn và Pe có được cải thiện đôi chút. Vì tín hiệu APK này có thể xem là cặp
ASK nhiều mức được điều chế trên các sóng mang vuông góc nên nó thường được gọi
là điều biên cầu phương QAM. Như vậy QAM là một trường hợp riêng của APK.
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 8
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
Hình 2.8 Chòm sao của các tín hiệu điều chế
a APK 16(8,8)
b APK 16(4,12),
c QAM 16( 4x4)
Cũng như PSK nhiều mức, tất cả các ký hiệu trong APK hoặc QAM đều chiếm
cùng một dải tần số như nhau, do vậy hiệu suất phổ của tín hiệu điều chế APK/QAM
(danh định và tối đa) cũng giống PSK nhiều mức.
2.2.3 Điều chế pha cầu phương QPSK
Khi thiết kế hệ truyền thông ngoài mục tiêu quan trọng là xác suất lỗi bit phải
thấp còn có mục tiêu là sử dụng có hiệu suất độ rộng băng. Khóa dịch vuông pha là
trường hợp riêng của hợp kênh sóng mang vuông góc, ở đó mỗi dạng sóng mang thông
tin 2 bit nên cần tất cả 4 dạng sóng ứng với 4 pha có hiệu suất băng tần cao. Dạng sóng
của ký hiệu là:
( )
Ttif
T
E
S
i
≤≤







−+= 0
4
1
)12(2cos
2
0
π
Với 4 dạng sóng trên, 2 hàm cơ sở được xác định là:
Tttf
T
t
Tttf
T
t
≤≤=Φ
≤≤=Φ
0),2sin(
2
)(
0),2cos(
2
)(
02
01
π

π
Dạng sóng ứng với tín hiệu 01 10 10 00 sẽ được tạo nên như sau:
Dãy được chia thành 2 dãy con: Những bit được đánh số chẵn gộp vào một dãy
và những bit đánh số lẻ vào một dãy. Ứng với 2 dãy này là các dạng sóng ứng với tín
hiệu PSK đặt trên sóng cosin và sin riêng rẽ. Khi cộng lại chúng sẽ cho QPSK
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 9
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
Hình 2.9 a Dãy nhị phân vào; b Bít lẻ lối vào và dạng sóng BPSK liên kết
c Bít chẵn lối vào và dạng sóng BPSK liên kết; d Dạng sóng QPSK
2.3 Điều chế không đồng bộ
2.3.1 Điều chế trực giao không đồng bộ
Tại bên thu nếu không biết pha của sóng mang khi truyền tới nơi, có thể sử
dụng kỹ thuật ách không đồng bộ. Điều này thường gặp phải khi đường truyền không
xác định .Về nguyên tắc điều chế nhị phân khi đó dùng 2 tín hiệu trực giao s
1
(t) và s
2
(t)
có năng lượng bằng nhau. Giả sử tín hiệu qua kênh nhận được là g
1
(t) và g
2
(t) vẫn giữ
tính trực giao và năng lượng bằng nhau. Bộ thu sẽ gồm 2 bộ lọc phù hợp với các hàm
cơ sở 1 t φ và 2 t φ là các phiên bản của s
1
(t) và s
2
(t). Vì pha của sóng mang là không
biết, bộ thu chỉ dựa trên sự phân biệt biên độ nên lối ra bộ lọc được tách đường bao,

lấy mẫu và so sánh với nhau. Nếu l
1
>l
2
thì quyết định là s
1
(t), ngược lại thì là s
2
(t). Khi
đó mỗi bộ lọc phù hợp không đồng bộ tương đương như bộ thu vuông góc 2 nhánh:
nhánh trên là đồng pha ở đó x(t) được tương quan với
)(t
i
Φ
là phiên bản của s
1
(t) hoặc
s
2
(t) với pha sóng mang bằng 0, nhánh dưới là kênh vuông góc, x(t) được tương quan
với
)(t
i
Φ
là phiên bản của
( )
t
i
Φ
ˆ

dịch pha đi -90
0
, với
( )
t
i
Φ
ˆ
và
)(t
i
Φ
là trực giao với
nhau.
2.3.2 Khóa dich tần nhị phân không đồng bộ
Trong trường hợp FSK nhị phân:
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 10
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
( )
( )





=≤≤
=
0
0
0

0
,0,2cos
2
,0
T
n
fTttf
T
E
tS
i
ii
i
π
2.4 Điều chế tín hiệu tương tự
2.4.1 Điều chế tần số
Hình 3.1 Mạch điều chế tần số tương tự FM
Trong đó:
+ CD là một diode biến dung
+ R1, R2: tạo thành một mạch phân áp để định điểm làm việc cho CD.
+ Co: tụ dẫn tín hiệu điều chế vào mạch
+ C2: một tụ dẫn tín hiệu có trở kháng gần như bằng 0 đối với băng tần công
tác nhằm đảm bảo cho CD dường như được mắc song song với khung LC1.
Như vậy 3 phần tử CD, L và C1 tạo thành một khung cộng hưởng với tần số
cộng hưởng riêng:
( )
1
2
1
CCL

f
D
+
=
π
Khi chưa có tín hiệu điều chế đưa vào mạch thì trên diode biến dung có một
điện áp tĩnh được xác định bởi mạch phân áp R1 và R2 do đó diode này có một giá trị
điện dung CD không đổi. Lúc này mạch dao động sẽ hoạt động với tần số không đổi:
( )
1
2
1
CCL
f
D
+
=
π
Khi có tín hiệu điều chế đưa vào mạch, nếu biên độ của tín hiệu điều chế tăng
thì điện áp trên diode biến dung tăng, làm cho trị số điện dung CD của diode giảm, dẫn
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 11
Còn lại
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
đến tần số dao động của mạch dao động tăng. Nếu biên độ của tín hiệu điều chế giảm
thì điện áp trên diode biến dung giảm làm cho điện dung CD tăng dẫn đến tần số công
tác của mạch dao động giảm.
Như vậy, tần số dao động của mạch dao động bị khống chế bởi tín hiệu điều
chế ở đầu vào và biến thiên đúng theo quy luật của tín hiệu điều chế. Ở ngõ ra của
mạch dao động ta thu được một tín hiệu đã được điều chế tần số.
Trong điều chế tần số, nếu tín hiệu điều chế là V(t) với

tVtV Ω=
Ω
cos)(
, tín hiệu
sóng mang là
Ω
V
với
tVV
00
cos
ω
=
Ω
thì sau điều chế ta thu được một tín hiệu đã điều
chế VFM:
)sincos(
00
ttVV
FM
Ω
Ω
∆
+=
ω
ω
Trong đó:
ω
∆
là độ di tần cực đại.

Hệ số điều chế m
f
của mạch điều chế tần số được tính như sau:
Ω
∆
=
Ω
=
Ω
ω
V
km
f
k: hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào đặc điểm của từng mạch điều chế.
Từ biểu thức trên ta có:
Ω
=∆ kV
ω
. Như vậy, ta thấy rằng khi
constV =
Ω
thì
const
=∆
ω
, nhưng khi Ω thay đổi thì m
f
cũng thay đổi.
Hình 3.2 Dạng sóng của mạch điều chế tần số.
a Tín hiệu điều chế; b Sóng mang; c Tín hiệu sau khi điều chế

SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 12
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
Khi điều chế đơn tần, phổ của tín hiệu điều tần chứa thành phần và nhiều thành
phần tần số biên
Ω
± n
0
ω
với n = 1, 2, 3 Biên độ của các thành phần tần số biên biến
đổi không đồng đều.
Một cách gần đúng, độ rộng phổ của tín hiệu điều tần sau điều chế có thể tính
như sau:
Ω++= )1(2
ffFM
mmD
DFM: độ rộng của phổ sau điều chế tần số.
Khi tín hiệu điều chế là một băng tần thì phổ của tín hiệu điều tần DFM sẽ là:
max
)1(2 Ω++=
ffFM
mmD

Ω
max
: tần số lớn nhất trong tín hiệu điều chế
+ Khi m
f
> 1 thì phổ của tín hiệu điều tần có thể tính gần đúng:
ω
∆=Ω≈ 22

maxf
mDFM
+ Khi mf ≤ 1 thì phổ của tín hiệu điều tần có thể tính gần đúng:
max
2Ω≈DFM
2.4.2 Điều chế biên độ (AM)
Hình 3.3 Điều chế AM bằng một diode
Tín hiệu điều chế được đưa đến đầu vào R1, tín hiệu sóng mang được đưa đến
đầu vào R2. Mạng điện trở R1, R2 và R3 thực hiện trộn tuyến tính hai tín hiệu với
nhau theo nguyên tắc cộng số học. Nếu tín hiệu điều chế là tín hiệu hình sin thì tín
hiệu sau khi trộn (lấy trên điện trở R3) .Ta thấy rằng sóng mang biến thiên trên nền
của tín hiệu điều chế, nhưng đây chưa phải là tín hiệu đã điều chế biên độ. Ở đây hai
tín hiệu mới được cộng với nhau, trong khi đó điều chế là nhân hai tín hiệu với nhau.
Tín hiệu sau khi cộng được nắn qua diode D. Sau khi nắn ta thu được một dãy xung
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 13
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
dương là tập hợp của các nửa chu kỳ dương của tín hiệu tổng, biên độ của các xung
thay đổi theo quy luật của tín hiệu điều chế. Các xung này được đưa đến kích thích cho
một mạch cộng hưởng song song LC. Khung cộng hưởng LC này có tần số cộng
hưởng riêng
f
LC
=
1
2
π
đúng bằng tần số của sóng mang. Khi được kích thích thì
khung LC sẽ dao động với tần số đúng bằng tần số sóng mang, còn biên độ thì phụ
thuộc vào biên độ của tín hiệu kích thích. Khi xung kích thích có biên độ lớn thì dao
động lấy ra trên khung có biên độ lớn, khi biên độ của xung kích thích nhỏ thì dao

động lấy ra trên khung có biên độ nhỏ.
Như đã nói ở trên, biên độ của các xung kích thích thay đổi theo quy luật của
tín hiệu điều chế nên dao động lấy ra trên khung LC cũng có biên độ biến thiên đúng
theo quy luật của tín hiệu điều chế. Đây chính là tín hiệu đã điều chế biên độ (hình 3.3
e). Trong điều chế biên độ, nếu gọi tin tức cần truyền có tần số Ω là V(t) với
tVtV Ω=
Ω
cos)(
(
Ω
V
là biên độ cực đại của tín hiệu điều chế), sóng mang cao tần là
tVV
00
cos
ωω
=
thì sau khi điều chế ta thu được một tín hiệu mới :
tVVtVAM Ω+=
Ω
cos)(
0
Hình 3.4 a Tín hiệu điều chế
b Sóng mang
c Tín hiệu trên điện trở R3
d Dòng tín hiệu qua diode
e Tín hiệu trên khung cộng hưởng
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 14
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
Hình 3.5 a Phổ của tín hiệu điều chế đơn tần

b Phổ của tín hiệu AM điều chế đơn tần
c Phổ của tín hiệu điều chế đa tần
d Phổ của tín hiệu AM điều chế đa tần
2.4.3 Điều chế pha ( PM)
Nếu góc pha thay đổi theo tín hiệu thông tin ta có điều chế pha.
( ) ( )
0
cos
PM o p
e t A t m g t
ω
 
= +
 
trong đó mp là độ dời pha cực
đại
Tần số tức thời cho bởi :
( ) ( )
( )
/
i c
dg t
t d t dt mp
dt
ω φ ω
= = +
Nếu g(t) có dạng
cos
m
t

ω
thì
( ) sin
( ) cos sin
i c p m m
PM c c p m m
t m t
e t A t m t
ω ω ω ω
ω ω ω
= −
 
= −
 
So sánh hai công thức trên xem mp là chỉ số điều chế pha, tương đương với mr
trong FM, ta có thể xác định được băng thông của tín hiệu PM

( )
2 /
m p m
p p ep
BW m rad s
m
ω ω
ω ω
= =
= ∆
Là độ di tần tương đương của PM
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 15
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến

Chương 3
Mô phỏng matlab
Mô phỏng matlab về tín hiệu AM
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 16
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
Điều chế FSK
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 17
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
Điều tế tín hiệu ASK
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 18
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
KẾT LUẬN
Chiến tranh thế giới lần thứ hai là một bước ngoặt trong thông tin vô tuyến . thông tin
tầm nhìn thẳng - lĩnh vực thông tin sử dụng băng tần số cực cao (VHF) đã được nghiên
cứu liên tục sau chiến tranh thế giới - đã trở thành hiện thực nhờ sự phát triển các linh
kiện điện tử dùng cho VHF và UHF, chủ yếu là để phát triển ngành Rađa.Với sự gia tăng
không ngừng của lưu lượng truyền thông, tần số của thông tin vô tuyến đã vươn tới các
băng tần siêu cao (SHF) và cực cao (EHF). Vào những năm 1960, phương pháp chuyển
tiếp qua vệ tinh đã được thực hiện và phương pháp chuyển tiếp bằng tán xạ qua tầng đối
lưu của khí quyển đã xuất hiện. Do những đặc tính ưu việt của mình, chẳng hạn như dung
lượng lớn, phạm vi thu rộng, hiệu quả kinh tế cao. Thông tin vô tuyến được sử dụng rất
rộng rãi trong phát thanh truyền hình quảng bá, vô tuyến đạo hàng, hàng không, quân sự,
quan sát khí tượng, liên lạc sóng ngắn nghiệp d, thông tin vệ tinh - vũ trụ v.v Tuy nhiên,
can nhiễu với lĩnh vực thông tin khác là điều không tránh khỏi, bởi vì thông tin vô tuyến
sử dụng chung phần không gian làm môi trường truyền dẫn.
Để đối phó với vấn đề này, một loạt các cuộc Hội nghị vô tuyến Quốc tế đã được tổ
chức từ năm 1906. Tần số vô tuyến hiện nay đã được ấn định theo "Quy chế thông tin vô
tuyến (RR) tại Hội nghị ITU-T ở Geneva năm 1959. Sau đó lần lượt là Hội nghị về phân
bố lại dải tần số sóng ngắn để sử dụng vào năm 1967, Hội nghị về bổ sung quy chế tần số
vô tuyến cho thông tin vũ trụ vào năm 1971, và Hội nghị về phân bố lại tần số vô tuyến

của thông tin di động hàng hải cho mục đích kinh doanh vào năm 1974. Tại Hội nghị của
ITU-T năm 1979, dải tần số vô tuyến phân bố đã được mở rộng tới 9kHz - 400 Ghz và đã
xem xét lại và bổ sung cho Quy chế thông tin vô tuyến điện (RR). Để giảm bớt can nhiễu
của thông tin vô tuyến, ITU-T tiếp tục nghiên cứu những vấn đề sau đây để bổ sung vào
sự sắp xếp chính xác khoảng cách giữa các sóng mang trong Quy chế thông tin vô tuyến:
Trong bài còn nhiều sai sót và lỗi lầm, mong thầy cô và các bạn thông cảm và góp ý để
bài chúng em hoàn chỉnh hơn.
Xin cảm ơn !
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 19
CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn Truyền Dẫn Vô Tuyến
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bài giảng : Lý thuyết tín hiệu của Th.S Lê Xuân Kỳ
[2] Tóm tắt bài giảng điện tử thông tin của Th.S Nguyễn Trọng Hải
[3] Các hệ thống thông tin hiện nay của Proakis J.G và Salehi M
[4] www.tailieu.vn
[5] www.baigiang.violet
SVTH : Viết Cảnh – Kim Công Trang 20