Đề tài tài mô hình và thành phố thông tin thông tin chung và số mã môn học 402072 đề tài điều chế và giải quyết chế độ hỏi

ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG TỔ CHỨC ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM |||UNTRANSLATED CONTENT START|||KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ ||| UNTRANSLATED CONTENT END||| Report ĐỀ tài tài MÔ hình VÀ thành phố Thông tin thông tin chung[.]

ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

TỔ CHỨC ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

|||UNTRANSLATED_CONTENT_START|||KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ |||

Người hướng dẫn: TS Huỳnh Thanh Phương

Người thực hiện: 1 Nguyễn Thế Tuấn MSSV:42000308

Lời cảm ơn

Lời đầu tiên, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Trường Đại học Tôn Đức Thắng

đã đưa ra bộ môn “Truyền thông tương tự và số” vào chương trình giảng dạy Đặc biệt, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên bộ môn - Thầy TS Trần Thanh Phương, Thầy là người đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng tôi trong việc học tập Trong thời gian tham gia lớp học gia qua chúng tôi đã được tiếp cận với nhiều kiến thức bổ ích và cần thiết cho quá trình học tập tập, làm việc sau này Chúng tôi em chúc Thầy luôn có được sức khỏe thành công hơn trong công việc và cuộc sống

Môn “Truyền thông tương tự và số” là một môn học thú vị và vô cùng bổ ích Tuy nhiên,những kiến thức và kỹ năng về môn học này vẫn còn nhiều hạn chế Do đó,bài báo cáo khó tránh khỏi những sai sót này Kính mong thầy xem xét, đóng góp giúp bài tiểu luận của chúng tôi được hoàn thiện hơn

TABLE OF CONTENTS

b) Lịch sử phát triển HỎI

Kỹ thuật YÊU CẦU (Amplitude Shift Keying) được phát triển từ những năm đầu của truyền thông tin hiệu từ xa bằng sóng điện từ Theo nhiều nguồn tài liệu, YÊU CẦU được sử dụng làm truyền thông kỹ thuật thông tin trong nhiều ứng dụng, bao gồm cả thông tin viễn thông và số hóa tín hiệu, trong những năm 1920 và 1930, khi các kỹ thuật viên phát triển các thiết bị truyền thông nhận được từ xa để truyền thông hiệu giữa các đài phát thanh phát sóng cho những đài phát thanh thu cách xa

Trong những năm 1940 và 1950, ASK bắt đầu được sử dụng phổ biến để truyền thông tingiữa các máy tính và hệ thống thông tin viễn thông Kỹ thuật này cũng được sử dụng trong hệ thống truyền thông tín hiệu qua đường dây điện thoại, nhiều máy tính mạng và trong các loại hình truyền thông khác nhau

Từ đó đến nay, ASK đã được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng truyền thông tương tự

và kỹ thuật số Hiện nay, nó vẫn được sử dụng trong các ứng dụng truyền thông tín hiệu qua các loại cáp và không dây, trong viễn thông vệ tinh và trong các ứng dụng điện tử tiêu dùng như đồng hồ thông minh, vi điều khiển và các thiết bị điện tử khác

c) Ứng dụng của ASK trong thực tế

Có nhiều ứng dụng của YÊU CẦU kỹ thuật (Amplitude Shift Keying) trong thực tế, một

số ứng dụng phổ biến biến bao gồm:

● Truyền tin hiệu quả không dây: kỹ thuật HỎI được sử dụng rộng rãi trong hệ thống thống thông tin truyền thông không dây, bao gồm các hệ thống thông tin truyền thông vệ tinh, các mạng di động, các ứng dụng Internet of Things (IoT), các mạng lưới cá nhân không (PAN), các kết nối máy tính cá nhân nhân đến Wi-

Fi, vv

● Truyền hình số: ASK là một trong những kỹ thuật được sử dụng để truyền tín hiệutruyền hình số Nó được sử dụng để truyền đến các hộp set-top cho các kênh truyền hình số, ví dụ như trong hệ thống truyền hình số Đài Loan và các ứng dụngtruyền hình số khác.

● Mô đun đường dây điện báo: YÊU CẦU được sử dụng để chuyển đổi đổi tín hiệu mức độ dài, mã Morse từ điện thoại sang điện thoại và ngược lại YÊU CẦU được

sử dụng kể từ khi điện thoại được phát minh cho đến khi các thuật ngữ kỹ thuật sốđược phát triển

● Hệ thống kiểm soát của robot: YÊU CẦU được sử dụng trong hệ thống kiểm soát kiểm soát của robot, ví dụ như trong bộ điều khiển robot để điều khiển bộ phận cơkhí

● Các thiết bị điều khiển khác: Kỹ thuật YÊU CẦU được sử dụng trong các thiết bị điều khiển khác như điều khiển từ xa, công tắc thông minh, cổng truy cập cập, hệ thống kiểm soát an ninh, v.v

Các ứng dụng này chỉ là một ví dụ số về cách sử dụng YÊU CẦU trong thực tế tế Công nghệ YÊU CẦU thường được sử dụng trước khi công nghệ FSK hoặc PSK được phát triển Tuy nhiên, nó vẫn là một trong những điều chế kỹ thuật quan trọng và được sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay

2 Nguyên lý hoạt động của ASK:

a) Các biến đổi biên độ sóng mang số:

Kỹ thuật HỎI thực hiện biến đổi biên độ sóng mang tần số để biểu hiện thông tin tương

tự Cụ thể, thông tin tương tự được biểu hiện bằng cách thay đổi biên độ của sóng mang

số cố định

b) Các bước thực hiện YÊU CẦU:

● Bước 1: Chuyển đổi thông tin tương tự sang tín hiệu điện

● Bước 2: Biến đổi biên độ của sóng mang theo tín hiệu điện để biểu hiện thông tin tương tự

● Bước 3: Truyền sóng mang đã biến đổi thông tin đến đích

● Bước 4: Nhận xét sóng mang đã truyền và khôi phục lại tín hiệu thông tin tương

tự ban đầu bằng cách đọc biên độ sóng mang và phân tích nó

c) Phương trình toán học của ASK:

Công thức của kỹ thuật điều chế HỎI có thể được biểu hiện bằng phương pháp trình sau:

In which:

● s(t) là tín hiệu điều chế

● A là biên độ mang cho phân chia là 0 và phân chia là 1 tương ứng

● fc là tần số sóng mang

● t là thời gian

3 Các ưu điểm của ASK:

a) Độ đơn giản trong thiết kế và thực hiện

Kỹ thuật YÊU CẦU là một trong những kỹ thuật điều chế đơn giản nhất, dễ thực hiện và

dễ hiểu Vì vậy, nó có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ truyền thôngtương tự truyền thông số

b) Biểu hiện thông tin tương tự chính xác và hiệu quả:

Kỹ thuật YÊU CẦU cho phép biểu hiện tin hiệu thông tin tương tự với mức độ chính xác

và hiệu quả cao, giúp giảm thiểu các sai sót trong truyền thông và tối ưu hóa hiệu quả truyền thông dữ liệu

c) Khả năng chuyển đổi giữa ASK và phương pháp điều chế pháp luật khác:

Kỹ thuật YÊU CẦU có thể được chuyển đổi giữa các điều chế kỹ thuật khác như FSK (Frequency Shift Keying) và PSK (Phase Shift Keying) để đáp ứng yêu cầu của ứng dụng thể loại

4 Các điểm nhược điểm của ASK

● Nhạy cảm với nhiễu

● Suy giảm tín dụng

● Giới hạn về tốc độ truyền thông dữ liệu

5 Ứng dụng của ASK trong thực tế

● Truyền thông tin trong hệ thống thông tin truyền thông không dây

● television

● Mô đun đường dây điện báo

6 Kết luận:

a) Tổng kết về HỎI và tính toán ứng dụng của công nghệ này:

Kỹ thuật YÊU CẦU là một trong những điều chế kỹ thuật đơn giản và phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng sử dụng truyền thông tự và truyền thông số

Nó cho phép biểu hiện tín hiệu thông tin tương tự chính xác và hiệu quả, và có khả năng chuyển đổi giữa yêu CẦU và phương pháp điều chế pháp luật khác để đáp ứng yêu cầu của ứng dụng cụ thể

b) Định hướng phát triển của ASK in tương lai:

Trong tương lai, YÊU CẦU có thể được áp dụng rộng rãi trong hệ thống thông tin truyềnthông không dây và ứng dụng IoT, nơi nó có thể được sử dụng để truyền thông tin về nhiệt độ, ánh sáng, tiêu thụ điện năng, vv YÊU CẦU có thể được tiến hành với các kỹ thuật tiên tiến tiến để tăng mức độ chính xác và hiệu quả thông tin truyền thông tự tương tự

7.Một số sơ bộ

Cho một nguồn nhị phân phát ra các ký hiệu 0 và 1, quá trình điều chế liên quan đến việc chuyển đổi hoặc khóa biên độ, pha hoặc tần số của sóng mang hình sin giữa một cặp giá trị có thể theo các ký hiệu 0 và 1 Để cụ thể hơn, hãy xem xét carrie xoang:

Biên độ sóng mang ở đâu, là tần số sóng mang và là pha sóng mang Với ba tham số của tàu sân bay bây giờ chúng ta có thể xác định ba hình thức riêng biệt của điều chế nhị phân:

● Nhị phân biên độ shift-keying (BASK), trong đó tần số sóng mang và giai đoạn sóng mang đều được duy trì liên tục, trong khi biên độ sóng mang được khóa giữa hai giá trị có thể được sử dụng để đại diện cho các ký hiệu 0 và 1

● Khóa dịch pha nhị phân (BPSK), trong đó biên độ sóng mang và tần số sóng mangđều được duy trì không đổi, trong khi pha sóng mang được khóa giữa hai giá trị cóthể (ví dụ: 0° và 180°) được sử dụng để biểu thị các ký hiệu 0 và 1

● Khóa dịch chuyển tần số nhị phân (BFSK), trong đó biên độ sóng mang và pha sóng mang đều được duy trì không đổi, trong khi tần số sóng mang được khóa giữa hai giá trị có thể được sử dụng để biểu thị các ký hiệu 0 và 1

Cụ thể chúng tôi nhớ lại biên độ sóng mang:

Độ dài bit nằm ở đâu? Sử dụng thuật ngữ của phương trình (7.2), do đó chúng tôi có thể thể hiện người vận chuyển dưới hình thức tương đương

8 Nhị phân Amplitude-Shift Keying

Nhị phân biên độ dịch chuyển keying (BASK) Để chính thức mô tả BASK, hãy xem xét một luồng dữ liệu nhị phân b(t) Nghĩa là, b(t) được định nghĩa bởi:

Sau đó, nhân với sóng mang hình sin c(t) với pha được đặt bằng 0

Chúng tôi nhận được sóng BASK:

Chúng ta có thể biểu diễn năng lượng tín hiệu truyền trung bình như

a) Tạo và phát hiện tín hiệu ASK

Của Eqs.(7.9) và (7.10), chúng ta dễ dàng thấy rằng tín hiệu BASK được tạo ra dễ dàng bằng cách sử dụng bộ điều biến sản phẩm với hai đầu vào.Một đầu vào, tín hiệu BẬT-TẮT của phương trình (7.9), là tín hiệu điều chế Sóng mang hình sin

cung cấp đầu vào khác.

b) Thí nghiệm máy tính: Phân tích quang phổ của BASK

Hãy xem xét một luồng dữ liệu nhị phân bao gồm một sóng vuông, biên độ của nó xen

kẽ giữa các mức không đổi và 0 mỗi giây Mục tiêu của thí nghiệm là hai lần:

● Để điều tra ảnh hưởng của việc thay đổi tần số sóng mang fc trên phổ công suất của tín hiệu BASK s(t), giả sử rằng sóng vuông là cố định Nhớ lại rằng phổ công suất của tín hiệu (được biểu thị bằng decibel) được định nghĩa là 10 lần logarit (đến cơ số 10) của phổ cường độ bình phương (biên độ) của tín hiệu

● Để nghiên cứu ảnh hưởng của việc thay đổi tần số của sóng vuông trên phổ của tínhiệu BASK, giả sử rằng sóng mang hình sin là cố định

Để vẽ đồ thị phổ công suất (tính bằng decibel) của các sóng được điều chế kỹ thuật số (trong thí nghiệm này và các thí nghiệm khác), chúng tôi sử dụng thuật toán biến đổi Fourier nhanh (FFT) Các thông số mô phỏng được sử dụng trong các thí nghiệm máy tính như sau:

Số bit dữ liệu (1s và 0s) = 100

Tần số lấy mẫu, fs = 100 Hz

Số điểm dữ liệu (mẫu) = 100 x fs =10000 điểm dữ liệu

Kích thước khối của FFT, N = 4096

Kết quả tính toán được vẽ trong Hình 7.2 và 7.3

Hai phần của Hình 7.2 tương ứng với mục tiêu (1) của thí nghiệm Cụ thể, hai biểu đồ thể hiện trong Hình 7.2 tương ứng với các thông số sau:

Thời lượng bit, Tb = 1s

Tần số sóng mang,

Tập hợp kết quả thứ hai được vẽ trong Hình 7.3 tương ứng với mục tiêu (2) của thí nghiệm, sử dụng các tham số sau:

Tần số sóng mang, fc = 8Hz

Tần số sóng mang,

Trong ánh sáng của các kết quả được vẽ trong Hình 7.2 và 7.3, chúng ta có thể thực hiện các quan sát sau cho tần số dương:

1 Quang phổ của tín hiệu BASK chứa một thành phần dòng tại f = fc

2 Khi sóng vuông được cố định và tần số sóng mang tăng gấp đôi, tần số băng tần giữa của tín hiệu BASK cũng tăng gấp đôi

3 Khi sóng mang được cố định và thời lượng bit giảm đi một nửa, chiều rộng của thùy chính của hàm định nghĩa vỏ của phổ BASK được tăng gấp đôi, điều này có nghĩa

là băng thông truyền của tín hiệu BASK được tăng gấp đôi

4 Băng thông truyền của BASK, được đo bằng chiều rộng của thùy chính của phổ của nó, bằng 2/Tb trong đó Tb là thời lượng bit

9 Giả định băng thông

Phổ của sóng được điều chế kỹ thuật số, được minh họa bằng BASK, BPSK và BFSK, tập trung vào tần số sóng mang ngầm hoặc rõ ràng

Để cụ thể, hãy xem xét một sơ đồ điều chế tuyến tính mà sóng điều chế được xác định bởi:

Trong đó b(t) biểu thị một sóng nhị phân đến Sau đó, thiết lập pha sóng mang ϕ_c=0 để thuận tiện cho việc trình bày, chúng ta có thể sử dụng phương trình (7.3) để thể hiện sóng điều chế s(t) như

V i f_C≫W v i W là băng thông c a sóng nh phân b(t), s không có ớ ớ ủ ị ẽ

s ch ng chéo quang ph trong vi c t o ra s(t)ự ồ ổ ệ ạ

Một hàm ý khác của giả định băng thông là chúng ta có thể biểu thị năng lượng tín hiệu truyền trên mỗi bit như

Sử dụng đồng nhất thức lượng giác

Chúng ta có thể viết lại phương trình (7.6) như sau:

Theo đó, chúng ta có thể xấp xỉ phương trình (7.7) như

Nói cách khác, đối với các sơ đồ điều chế kỹ thuật số tuyến tính được điều chỉnh bởi phương trình (7.5), năng lượng tín hiệu truyền đi (trên cơ sở mỗi bit) là một phiên bản thu nhỏ của năng lượng trong sóng nhị phân đến chịu trách nhiệm điều chỉnh sóng mang hình sin.

II LÝ luận

1 Biểu thức thức và hình thức phổ tín hiệu trong miền tần số của ASK:

Biểu hiện tín hiệu YÊU CẦU trong miền tần số có thể được tính bằng cách sử dụng phương pháp biến đổi Fourier của sóng vuông

Giả sử tín dụng đầu vào của YÊU CẦU có hình thức:

s(t) = Ac sin(2\pi fc t) \quad \times \quad \begin{cases} 1, & \text{if} b(t) = 1 \ k,

& \text{if} b(t) = 0 \end{cases}

Trong đó, Ac là biên độ sóng mang, fc là tần số sóng mang, b(t) là tín hiệu thông tin tương tự và k là hệ số biến biên độ sóng mang khi b(t) = 0

Áp dụng phương pháp trình Fourier, chúng tôi có thể tính toán được biểu hiện và hình thức phổ biến của tín hiệu HỎI trong miền tần số như sau:

S(f) = \frac{A_c k}{2} \left[\delta(f - f_c) + \delta(f + f_c)\right] + \frac{A_c}{2} \left[\ delta(f - f_c) + \delta(f + f_c)\right]B(f)

In which:

● delta(f): là delta Dirac

● B(f): là phổ biến của tín hiệu thông tin tương tự b(t)

Như vậy, hình thức phổ biến của tin hiệu YÊU CẦU bao gồm 2 đỉnh tại fc và -fc, tương ứng với tần số sóng mang và tần số âm sóng mang Đỉnh tại f_c được điều chỉnh lên xuống tùy theo giá trị biên độ k, vẫn còn đỉnh tại -fc có biên độ bằng 0

Do đó, hình thức phổ biến của tín hiệu HỎI trong miền tần số sẽ phụ thuộc vào số sóng mang fc và tín hiệu thông tin tương tự B(f)

Băng thông yêu cầu của mỗi phương pháp pháp HỎI

Băng thông yêu cầu của mỗi phương pháp pháp YÊU cầu phụ thuộc vào mức độ truyền

dữ liệu cần thiết cho ứng dụng cụ thể

2 Biểu thức tối đa của băng thông được tính bằng công thức:

B =(1 + r)Rb

In which:

● B: là băng thông yêu cầu của mỗi phương pháp pháp HỎI

● r: là hệ số điều chế, với giá trị 0 <= r <= 1, rất phụ thuộc vào điều chế kỹ thuật cụ thể Đối với ASK, giá trị r = k (hệ số biến đổi biên độ sóng mang khi b(t) = 0)

● Rb: is tốc độ độ bit, tức số lượng bit được truyền trong 1 giây

Vì vậy, trong ASK, băng thông yêu cầu sẽ phụ thuộc vào giá trị của k và tốc độ truyền

dữ liệu R_b Khi k giảm, băng thông yêu cầu cũng sẽ giảm, nhưng đồng thời sẽ có sự giảm về mức độ chính xác của tín hiệu

Ví dụ: Nếu tốc độ truyền dữ liệu cần thiết là 100 kbps, với giá trị k của ASK là 0,5, thì

băng thông yêu cầu sẽ là B = (1 + 0,5) x 100 kbps = 150 kbps

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng đây chỉ là giá trị tối đa của băng thông yêu cầu và thực tế có thể thay đổi tùy chọn thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng

3 Đánh giá chất lượng phương pháp pháp thiết kế (ASK)

Đánh giá chất lượng định lượng của phương pháp pháp thiết kế YÊU CẦU cần dựa trên các yếu tố quan trọng như tỷ lệ thông tin tin thu được trên đơn vị băng thông (hiệu quả quang phổ), mức độ tin cậy, mức độ và khả năng chống nhiễu và mức độ suy giảm

● Tỷ lệ thông tin thu được trên đơn vị băng thông: Tỷ lệ thông tin thu được trên đơn

vị băng thông YÊU CẦU không cao trong ba phương pháp điều chế pháp luật cơ bản AM, FM và PM Tuy nhiên, nó có thể được cải thiện bằng cách áp dụng các

kỹ thuật nâng cao hơn như QASK (Quadrature Amplitude Shift Keying)

● Độ tin cậy: YÊU CẦU có độ tin cậy cao khi được áp dụng trong môi trường truyền thông ổn định, bởi vì nó dễ dàng bị nhiễu bởi nhiễu nhiễu hiện tại như nhiễu xạ, nhiễu từ và nhiễu thông tin Tuy nhiên, mức độ tin cậy có thể được cải thiện thông qua các kỹ thuật khử nhiễu và giải pháp chống nhiễu

● Độ ổn định: HỎI khá ổn định và ít bị ảnh hưởng bởi số sai trong quá trình truyền tin Tuy nhiên, nó có thể được ảnh hưởng bởi tác động của tiếng ồn và nhiễu Độ định hướng có thể được cải thiện bằng cách sử dụng các kỹ thuật tối ưu hóa khác như BASK (Binary Amplitude Shift Keying) hoặc FSK (Frequency Shift Keying)