Đồ án môn học i đề tài lập trình cc++ cho phương pháp điều chế , giải điều chế qpsk

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thu Nga</b>

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Hưng

MSSV : 20213960

<b>Hà Nội</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>MỞ ĐẦU</b>

Trong kỹ thuật thông tin, khi muốn truyền thông tin đi xa người ta phải chuyển tần số của tín hiệu tin tức lên một tần số cao hơn rất nhiều. Phương pháp để thực hiện chuyển phổ của tín hiệu tin tức lên vùng có tần số cao hơn đó là điều chế, bằng cách sử dụng các mạch trộn tần. Ở phía máy thu phải có một q trình chuyển đổi ngược lại, q trình đó là tách sóng (giải điều chế).

Để hiểu và nắm vững hơn các kiến thức liên quan tới điều chế và giải điều chế, em quyết định chọn tìm hiểu về điều chế và giải điều chế QPSK – một trong những loại điều chế đơn giản nhưng cũng không kém phần thiết thực trong hệ thống thông tin số ngày nay.

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNGTIN SỐ VÀ ĐIỀU CHẾ SỐ</b>

<b>1.1. Hệ thống thông tin số</b>

- <b>Hệ thống thông tin: là hệ thống được xây dựng nên </b>

nhằm mục đích truyền tin tức từ bên phát đến bên thu - Một hệ thống thơng tin tổng qt gồm có 3 khâu chính:

nguồn tin, kênh tin và nhận tin.

Sơ đồ khối của hệ thống thông tin tổng quát

<b>+ Nguồn tin : là tập hợp các tin mà hệ thống thông tin </b>

dùng để lập các bản tin khác nhau để truyền đi.

<b>+ Kênh tin : là môi trường để truyền lan thông tin.</b>

<b>+ Nhận tin : là cơ cấu khơi phục lại thơng tin ban đầu từ </b>

tín hiệu lấy từ đầu ra của kênh tin.

Sơ đồ khối hệ thống thông tin số

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>- Bộ thu phát CODEC (bộ mã hóa / bộ giải mã) : bao gồm</b>

một bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số (ADC) trong máy phát, chuyển đổi tín hiệu tương tự liên tục thành dòng bit nhị phân và bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự (DAC) trong máy thu, chuyển đổi dòng bit thu được lại thành tín hiệu tương tự liên tục.

<b>- Bộ mã hóa /giải mã :</b>

+ Mã hóa / Giải mã nguồn : Loại bỏ các bit nhị phân không cần thiết / Khơi phục dịng bit ở đầu thu.

+ Mã hóa/Giải mã bảo mật : Bảo vệ và giải mã thông tin.

+ Mã hóa / Giải mã chống lỗi : Kiểm tra , phát hiện lỗi để thêm các bit chống lỗi.

<b>- Bộ ghép/tách kênh: chia sẻ một kênh truyền vật lý cho </b>

nhiều người sử dụng.

<b>- Bộ điều chế giải điều chế MODEM ( modulation / </b>

demofulation) : Biến đổi tín hiệu để truyền qua kênh truyền vật lý nhất định.

<b>- Đa truy nhập : cho phép nhiều hơn 1 bộ thu – phát cùng</b>

sử dụng 1 kênh truyền vật lý chung.

<b>1.2. Điều chế số</b>

- Điều chế (Modulation) nói chung là q trình sửa đổi các đặc tính của một tín hiệu để đồng cảm với tín hiệu khác.

<b>- Điều chế số : Là quá trình biến đổi một hay nhiều thông </b>

số biên độ, tần số , pha của một tín hiệu tuần hồn theo dịng bit nhị phân đầu vào .

+ Dòng bit đầu vào là tín hiệu mang thơng tin . +Tín hiệu tuần hồn là sóng mang (Carrier Way) .

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

- Mục địch của điều chế là gắn tín hiệu mang tin ( thường là băng gốc baseband) vào tín hiệu sóng mang có phổ thích hợp hơn để :

+ Làm cho tín hiệu mang tin tương xứng với đặc điếm của kênh truyền

+ Kết hợp các tín hiệu với nhau rồi truyền đi qua một mơi trường vật lý chung

+ Bức xạ tín hiệu dùng các anten có kích thước phù hợp với thực tế.

+ Định vị phổ vô tuyến nhằm giữ cho giao thoa giữa các hệ thống ở mức cho phép.

<b>1.2.1. Nguyên lý của điều chế số</b>

- Nguyên lý của điều chế số là làm cho tin tức biến đổi theo sóng mang :

fo(t) = A cos( Wo t + φo )o )

- Đầu vào s(t) thường là bộ lọc thông thấp LPF ( Low Pass Filter) , trong quá trình thực hiện các quá trình điều chế

( modulation) sử dụng sóng mang fo(t) , sau điều chế , tín hiệu sẽ được nâng tần lên qua bộ lọc thông dải BPF ( Band Pas Filter) để truyền đi xa.

<b>1.2.2. Các phương pháp điều chế số </b>

-Dựa theo việc thay đổi các thơng số của sóng mang , ta có 1 số phương pháp điều chế cơ bản sau :

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

+ Điều chế khóa dịch biên độ ASK ( Amplitude Shift

Sóng mang : fo(t) = A cos( Wo t + φo )o )

<b>Thông số thay đổiPhương pháp điều chế</b>

- Là quá trình ngược lại với q trình điều chế số giúp khơi phục tín hiệu băng tần cơ sở từ từ tín hiệu điều chế đầu thu .

-Có 2 loại giải điều chế :

+ Kết hợp (Coherent): Cần khơi phục pha sóng mang trước khi khơi phục tín hiệu .

+ Khơng kết hợp (Non - Coherent) : Không cần khôi phục pha sóng mang.

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<b>CHƯƠNG II. ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾQPSK</b>

<b>1. Khóa dịch pha PSK </b>

- Tín hiệu sóng mang :

fo(t) = A cos( Wo t + φo )o )

- Sau q trình điều chế , tín hiệu bị dịch pha đi θ

Khi đó tín hiệu sau điều chế chuyền thành f<small>p</small>(t) = S1(t) cos φo )<small>(t)</small> + S2(t) sin φo )<small>(t)</small>

Ta thấy S1(t) và S2(t) lệch pha nhau <i>^π</i>₂

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

+ 00 : f<small>p</small>(t) = f<small>p</small>(t) = S1(t) cos φo )<small>(t) </small>+ S2(t) sin φo )<small>(t)</small>

=

<i>^{A √ 2}</i>₂ cos φo )<small>(t) </small>

-

<i>^{A √ 2}</i>₂ sin φo )<small>(t)</small>

=

-

<i>^{A √ 2}</i>₂ . <i><small>√ 2</small></i> sin( φo )<small>(t) </small>- <i>^π</i>₄ ) =

-A

sin( φo )<small>(t) </small>- <i>^π</i>₄ )

+ 01 : f<small>p</small>(t) = f<small>p</small>(t) = S1(t) cos φo )<small>(t) </small>+ S2(t) sin φo )<small>(t)</small>

= -

<i>^{A √ 2}</i>₂ cos φo )<small>(t) </small>

-

<i>^{A √ 2}</i>₂ sin φo )<small>(t)</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

=

-

<i>^{A √ 2}</i>₂ . <i><small>√ 2</small></i> sin( φo )<small>(t) </small>+ <i>^π</i>₄ ) =

-A

sin( φo )<small>(t) </small>+ <i>^π</i>₄ )

+ 11: f<small>p</small>(t) = f<small>p</small>(t) = S1(t) cos φo )<small>(t) </small>+ S2(t) sin φo )<small>(t)</small>

= -

<i>^{A √ 2}</i>₂ cos φo )<small>(t) </small>

+

<i>^{A √ 2}</i>₂ sin φo )<small>(t)</small>

= <i>^{A √ 2}</i>₂ . <i><small>√ 2</small></i> sin( φo )<small>(t) </small>- <i>^π</i>₄ )

=

A

sin( φo )<small>(t) </small>- <i>^π</i>₄ )

+ 10: f<small>p</small>(t) = f<small>p</small>(t) = S1(t) cos φo )<small>(t) </small>+ S2(t) sin φo )<small>(t)</small>

=

<i>^{A √ 2}</i>₂ cos φo )<small>(t) </small>

+

<i>^{A √ 2}</i>₂ sin φo )<small>(t)</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

- QPSK được tạo bởi hai PSK 2P gồm + Nhánh A : Pha 00 và pha 11 + Nhánh B : Pha 01 và pha 10

- Tín hiệu đầu vào S(t) là tín hiệu số gồm dãy bit nhị phân sẽ được đưa qua bộ chia dữ liệu ( Data splitter ) để chia dữ liệu qua nhánh A và nhánh B. Tín hiệu sóng mang

f

<small>0</small>(t) được đưa trực tiếp vào nhánh A. Cịn nhánh B, sóng mang dịch pha <i>^π</i>₂ sau đó được đưa vào nhánh này. Tại mỗi nhánh sau khi điều chế sẽ thu được tín hiệu tương tự tương ứng với mỗi kí tự được biểu diễn trên sơ đồ . Ta xác định được đồ thị tín hiệu trên mỗi nhánh . Tổng hợp

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

tín hiệu trên 2 nhánh ta thu được tín hiệu sau điều chế

f

<small>QPSK </small>

<b>2.2. Giải điều chế QPSK</b>

Sơ đồ giải điều chế QPSK

- Tín hiệu đầu vào là tín hiệu sau khi điều chế

f

<small>QPSK . </small>Đây là tín hiệu tương tự.

- Tín hiệu 00 và 11 được đưa qua nhánh A và nhân trực tiếp với sóng mang fo(t) = A cos( Wo t + φo )o ) . Tín hiệu 01 và 10 được đưa qua nhánh B và nhân với tín hiệu sóng mang đã dịch pha <i>^π</i>₂

:

f<small>1</small>(t) = A cos( Wo t + φo )o + <i>^π</i>₂ ) = -A sinWo t + φo )o )

- Tín hiệu sau khi nhân được đưa qua bơ lọc thông thấp ( Low Pass Filter) và bộ khôi phục dữ liệu (Recoverty) để khôi phục về dòng bit ban đầu.

<b> </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<b> CHƯƠNG III. LẬP TRÌNH C/C++ </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>KẾT LUẬN</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

<b>TÀI LIỆU THAM KHẢO</b>

[1 Tài liệu

</div>