Hệ thống đồng bộ thu phát QPSK, BPSK, vòng phản hồi

BÀI TẬP LỚN
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THÔNG TIN

Đề tài : Hệ thống đồng bộ thu phát QPSK,BPSK,vòng phản hồi

Sinh viên thực hiện :
Nguyễn hoàng nam

- 20081815


Nội dung trình bày



Phân loại kỹ thuật điều chế sóng mang số



Điều chế đồng bộ nhị phân BPSK



Hệ thống thu phát BPSK



Điều chế đồng bộ vuông pha QPSK



Hệ thống thu phát QPSK



Vòng phản hồi



Mô phỏng BPSK , QPSK


Phân loại kỹ thuật điều chế sóng mang số



Sóng mang với tầần sốốthích hợp có thể truyềầ
n đi xa trong mối trường truyềầ
n dẫn (như dầy
đốầ
ng, cáp đốầng trục, hay khoảng khống…) Dựa trền việc biềố
n đổi các tham sốốcủa sóng
mang (biền độ, tầần sốốhay pha) mà thống tin có thể truyềầ
n đi xa theo yều cầầu truyềầ
n tin gọi
là kỹ thuật điềầ
u chềốsóng mang.



Phần loại cơ bản :

Phân loại kỹ thuật điều chế sóng mang số



Điềầu chềốđốầng bộ gốầm:

- đốầng bộ nhị phần có: ASK (ít được dùng), PSK, FSK
- đốầng bộ hạng M có: ASK hạng M, PSK hạng M, FSK hạng M.




Ví dụ: QPSK,QAM…
Điềầu chềốkhống đốầng bộ có:

- Khống đốầng bộ nhị phần: ASK khống đốầng bộ, FSK khống đốầng bộ. Với PSK khống có khống
đốầng bộ(vì khống đốầng bộ có nghĩa là khống có thống tin vềầpha nền cũng khống có PSK),
nhưng thay vào đó ta có DPSK khống đốầng bộ
- Khống đốầng bộ hạng M cũng có với ASK, DPSK và FSK, song phần tích toán học v ới những
kiểu này khá phức tạp.


Đồng bộ nhị phân BPSK



Ở kỹ thuật này pha của sóng mang là đại lượng mang thống tin. Cặp tín hiệu ứng với 1 và 0
là:



Ở đó 0≤tng thời thời gian truyềầ
n mỗi bít phải
đảm bảo chứa một sốốnguyền chu kỳ của sóng mang nền tầần sốốfc được chọn =nc/Tb (hay
Tb/Tc=nc) với nc là một sốốnguyền cốốđịnh.


Đồng bộ nhị phân BPSK



Đặt :

Là hàm cơ sở năng lượng :
Thì :
Dựa trền lý thuyềốt vềầkhống gian tín hiệu thì hệ nhị phần BPSK đốầng bộ có khống gian tín
hiệu một chiềầu (N=1) và 2 điểm báo hiệu (dạng sóng báo hiệu) (M=2).


Đồng bộ nhị phân BPSK




Tọa độ của 2 điểm báo hiệu tương ứng với 1 và 0 sẽ là:



Sơ đốầtạo dạng sóng BPSK và tách tín hiệu như sau :

-Để quyềốt định và tính xác suầốt lỗi, ta chia khống gian thành 2 vùng:
1) Vùng gầần +

2) Vùng gầần -


Đồng bộ nhị phân BPSK



Hệ thống phát BPSK :



Hệ thống thu BPSK :


Đồng bộ nhị phân BPSK



Từ đó tính được xác suầốt lỗi loại 1 (phát 0 lại quyềố
t định là 1 tại nơi thu), chú ý vùng quyềố
t
định ký hiệu là 1 (tín hiệu s1(t)) là :

:0<<

Với :

Ở đó x(t) là tín hiệu thu được sau kềnh thì hàm xác suầốt điềầ
u kiện là :


Đồng bộ nhị phân BPSK



Sơ đồ không gian tín hiệu hệ thống BPSK đồng bộ :


Đồng bộ nhị phân BPSK



Do đó :



Đổi biến tích phân :



Ta được :



Tương tự có thể tính xác suất lỗi phát 1 mà thu được giá trị 0 có giá trị cũng như vậy


Đồng bộ vuông pha QPSK



Khi thiềốt kềốhệ truyềầ
n thống ngoài mục tiều quan trong là xác suầốt lỗi bit phải thầốp còn có
mục tiều là sử dụng có hiệu suầố
t độ rộng băng. Khóa dịch vuống pha là trường hợp riềng
của hợp kềnh sóng mang vuống góc, ở đó mỗi dạng sóng mang thống tin 2 bit nền cầần tầố
t
cả 4 dạng sóng ứng với 4 pha có hiệu suầốt băng tầầ
n cao. Dạng sóng của ký hiệu là:


Đồng bộ vuông pha QPSK



Khai triển ra ta có:



Với 4 dạng sóng trên, 2 hàm cơ sở được xác định là:


Đồng bộ vuông pha QPSK



Sơ đồ không gian tín hiệu QPSK đồng bộ :


Đồng bộ vuông pha QPSK



Và 4 điểm báo hiệu, mỗi điểm có 2 thành phầần là:



Nềốu dùng mã Gray theo bảng tương ứng


Đồng bộ vuông pha QPSK



Dạng sóng ứng với tín hiệu 01 10 10 00 sẽ được tạo nền như sau:



Dãy được chia thành 2 dãy con: Những bit được đánh sốốchẵn gộp vào một dãy và những
bit đánh sốốlẻ vào một dãy. Ứng với 2 dãy này là các dạng sóng ứng với tín hiệu PSK đặt
trền sóng cosin và sin riềng rẽ.



Khi cộng lại chúng sẽ cho QPSK


Đồng bộ vuông pha QPSK



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


Đồng bộ vuông pha QPSK



Hệ thống phát QPSK :


Đồng bộ vuông pha QPSK



Hệ thống thu QPSK :


Đồng bộ vuông pha QPSK



Xác suất lối trung bình được tính như sau :



Tín hiệu nhận được :



Hệ QPSK đồng bộ có thể coi là 2 hệ PSK làm việc song song dùng 2 sóng mang vuông pha.


Đồng bộ vuông pha QPSK



Xác suất lỗi trung bình của một hệ PSK là :



Các kênh đồng pha và vuông pha là độc lập với nhau. Kênh đồng pha quyết định một bit, kênh
vuông pha quyết định bit thứ 2. xác suất quyết định đúng cả 2 bit là:


Đồng bộ vuông pha QPSK



Xác suất trung bình lỗi ký hiệu sẽ là:



Khi E/2No>>1 có thể bỏ qua số hạng thứ 2 và ta được:



Công thức này có thể rút ra bằng cách khác:


Đồng bộ vuông pha QPSK



Do sơ đốầkhống gian tín hiệu là đốối xứng, nền




i là điểm báo hiệu mi. Ví dụ chọn m1, các điểm gầần nó nhầốt là m2 và m4 và d12=d14= E 2
Giả sử E/No đủ lớn để bỏ qua đóng góp của m3 đốối với m1. Khi có lỗi nhầầm m1thành m2
hoặc m4 sẽ cho một lỗi bit đơn, còn nhầầm m1 thành m3 sẽ có 2 bit lỗi. Khi E/No đủ lớn ,
hàm khả năng của 2 bit trong ký hiệu măốc lỗi nhỏ hơn đốối với bit đơn nền có thể bỏ qua
m3 trong việc tính P3 khi m1 được gửi. Do ký hiệu trong QPSK có 2 bit nền E=2Eb


Đồng bộ vuông pha QPSK



Khi dùng mã Gray đốốivới 2 bit đền tốố
c độ chính xác của bit lỗi trung bình là:


Vòng phản hồi