He thong truyen du lieu nhieu kenh

Đề tài của em sẽ tập trung vào việc tìm hiểu cấu trúc, nguyên lý hoạt động và các ứng dụng của bộ xử lý và logic lập trình được Starter Kit TMS320C50.Song song với việc này, em sẽ đi vào

Nguy n Th Hu

NGHIÊN C U THI T K VÀ TH C HI N H TH NG THU NH N X LÝ VÀ TRUY N D N D LI U NHI U KÊNH DÙNG STARTER KIT TMS320C50

Ngành: n t - Vi n thông

Nguy n Th Hu

NGHIÊN C U THI T K VÀ TH C HI N H TH NG THU NH N X LÝ VÀ TRUY N D N D LI U NHI U KÊNH DÙNG STARTER KIT TMS320C50

Ngành: n t - Vi n thông

Cán b h ng d n: TS H V n Sung

Cán b ng h ng d n: CN Lê Thành Qu

HÀ N I-2005

tử-Cuối cùng, em xin cảm ơn các thầy cô giáo, cán bộ công nhân viên trong trường Đại học Công Nghệ - ĐHQGHN đã tận tình dạy dỗ em trong suốt 4 năm học vừa qua

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 6 năm 2005

Sinh viên

Nguyễn Thị Huế

TÓM TẮT

Với sự phát triển và thuận lợi của công nghệ xử lý số, đặc biệt là các bộ xử lý

số lập trình được, nhiều ứng dụng đã được đưa vào trong đời sống Bộ xử lý số lập trình được Starter Kit TMS320C50 có khả năng mở rộng ghép nối với các module ngoài Với mục tiêu ghép nối để tăng số kênh truyền dựa trên nền tảng sẵn có, nội dung khóa luận bao gồm:

Trình bày khái quát về hệ thống thông tin Mô tả các phương pháp điều chế tín hiệu, đặc biệt là tín hiệu số Quan trọng nhất là giới thiệu tổng quan về cấu trúc, nguyên lý hoạt động cùng các ứng dụng của bộ xử lý số lập trình được Starter Kit TMS320C50

Do DSK chỉ có một bộ biến đổi số - tương tự DAC nên chỉ có thể truyền dẫn

dữ liệu trên một kênh Vì vậy ta sẽ thiết kế bộ chuyển đổi số - tương tự DAC hai kênh ghép nối vào DSK Từ đó đưa ra hệ thống thu nhận, xử lý và truyền dẫn dữ liệu nhiều kênh ( ở đây là trên kênh I và kênh Q) dùng DSK

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG 1 LÝ THUYẾT VỀ HỆ THÔNG TIN SỐ 6

1.1 Giới thiệu về truyền thông số 6

1.2 Các loại điều chế 7

1.2.1 Điều chế băng gốc 7

1.2.2 Điều chế thông dải .8

CHƯƠNG 2 CÁC KĨ THUẬT ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ SỐ THÔNG DẢI 10

2.1 Các kĩ thuật điều chế số 10

2.1.1 Khóa dịch pha nhị phân (BPSK) 10

2.1.2 Khóa dịch pha cầu phương (QPSK) 12

2.1.3 Điều chế biên độ cầu phương (QAM) 14

2.2 Các kĩ thuật giải điều chế số 17

2.2.1 Ảnh hưởng của tạp nhiễu và méo kênh 17

2.2.2 Các kĩ thuật giải điều chế 18

CHƯƠNG 3 KĨ THUẬT ĐIỀU CHẾ BĂNG GỐC .26

3.1 Tóm tắt 26

3.2 Truyền thông dải gốc 26

3.3 Các kỹ thuật điều chế 28

3.3.1 Các yêu cầu thực thi 28

3.3.2 Phân loại các kỹ thuật điều chế 28

3.3.3 Lấy mẫu tín hiệu vào 32

3.3.4 Phát các tín hiệu π/4 D-QPSK .33

3.3.5 Thiết kế hệ thống và cấu trúc lập trình .35

3.3.6 Thông lượng dữ liệu 37

3.3.7 Nhiễu biểu tượng 37

3.3.8 Nội suy .38

3.3.9 Việc thực thi bộ lọc FIR cosin nâng DSP .40

3.3.10 Mạch chuyển đổi số tương tự 40

3.3.11 Bổ sung bộ điều chế .41

3.3.12 Ánh xạ tín hiệu 42

3.3.13 Các vấn đề nảy sinh .43

3.3.14 Thực thi bộ điều chế 44

3.3.15 Ánh xạ tín hiệu π/4 D_ QPSK .45

3.3.16 Lọc cosin nâng .45

3.3.17 Mạch lọc làm nhẵn 46

3.3.18 Việc bổ sung bộ giải điều chế .47

3.3.19 Sự dò sai khác các tín hiệu π/4 D_ QPSK .48

3.3.20 Sự khôi phục định thời kí hiệu 49

3.3.21 Thực thi bộ giải điều chế 49

CHƯƠNG 4 CẤU TRÚC CỦA BỘ XỬ LÝ TÍN HIỆU VÀ LOGIC LẬP TRÌNH

4.2 Các thanh ghi nội chính yếu 52

4.3 Các ngắt 53

4.4 Quản lý bộ nhớ trên TMS320C50 54

4.4.1 Khái quát 54

4.4.2 Các bộ nhớ nội với DSP 55

4.4.3 Bộ nhớ ngoài (cục bộ) 56

4.5 Chu kỳ lệnh của TMS320C50 59

4.5.1 Quá trình hoạt động của một lệnh 59

4.5.2 Giảm số chu kỳ thực hiện .60

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM .62

5.1 Thiết kế bộ biến đổi số_tương tự DAC 62

5.1.1 Sơ đồ nguyên lý mạch DAC ghép nối với Kit .62

5.1.2 Sơ đồ mạch PCB .62

5.2 Kết quả đo đạc 63

5.2.1 Dụng cụ: 63

5.2.2 Tiến hành: 63

5.2.3 Kết quả đo đạc: 64

KẾT LUẬN 68

sự biểu diễn, biến đổi và sự vận hành tín hiệu và các thông tin chứa đựng trong chúng

Số lượng các ứng dụng ngày càng phát triển đòi hỏi các thuật toán xử lý ngày càng tinh vi, linh hoạt

Với sự phát triển của công nghệ xử lý kết hợp với sự đa dạng của các loại hình truyền dẫn, yêu cầu về tốc độ truyền dẫn cao là điều không thể tránh khỏi Để đáp ứng yêu cầu này, hệ thống truyền dẫn đa kênh phải được đưa vào khắc phục một số nhược điểm của hệ thống truyền dẫn đơn kênh

Xuất phát từ thực tế trên, em đã chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế và thực hiện

hệ thống thu nhận, xử lý và truyền dẫn dữ liệu nhiều kênh dùng Starter Kit TMS320C50”

Đề tài của em sẽ tập trung vào việc tìm hiểu cấu trúc, nguyên lý hoạt động và các ứng dụng của bộ xử lý và logic lập trình được Starter Kit TMS320C50.Song song với việc này, em sẽ đi vào nghiên cứu các kỹ thuật điều chế tín hiệu và các phương pháp truyền dẫn Bộ Kit này có rất nhiều ứng dụng, song ta chỉ tập trung nghiên cứu các ứng dụng trong lĩnh vực truyền thông Do bộ Kít này chỉ có một bộ biến đổi DAC nên chỉ có thể xử lý, truyền tín hiệu trên một kênh Điều đặc biệt ở đây là khai thác khả năng mở rộng ghép nối của Starter Kit TMS320C50 Từ đó em có thể đưa ra mô hình thu nhận, xử lý, truyền dẫn dữ liệu nhiều kênh dùng bộ Kit này

CHƯƠNG 1 LÝ THUYẾT VỀ HỆ THÔNG TIN SỐ

1.1 Giới thiệu về truyền thông số

Một hệ thống truyền thông số là một hệ thống mà thông tin phát và thu được

mô tả bằng một chuỗi các thông tin rời rạc Các thành phần cơ bản của một hệ thống thông tin số được biểu diễn bằng lược đồ khối sau:

Nguồn dữ liệu phát ra các tín hiệu gửi tới bộ thu Các đặc tính của tín hiệu phụ thuộc vào loại thông tin tạo ra nó Với mục đích mô phỏng trong khóa luận này, nguồn thông tin sẽ là các véc tơ 8 bít nhị phân biểu diễn các kí tự ASCII

chúng để truyền đi Điều này được thực hiện bằng việc sử dụng điều chế băng gốc (đưa tín hiệu vào các phương tiện truyền phát sử dụng các mức điện thế DC) hoặc điều chế thông dải (gắn tần số sóng mang vào thông tin truyền đi) Trong khóa luận này sẽ nghiên cứu ba kỹ thuật điều chế thông dải

Bộ khuếch đại công suất có thể được sử dụng để tăng tín hiệu, giúp tăng khoảng cách truyền Kênh có thể là: đường dây điện thoại cáp xoắn đôi, đường cáp đồng trục, cáp quang, không khí, chân không, nước biển hoặc một vài sự tổ hợp các môi trường trên

Bộ giải điều chế xử lý dạng sóng và biến đổi mỗi dạng sóng thành một kí hiệu

số Mục đích cuối cùng là khôi phục lại nguyên vẹn tín hiệu số ban đầu

âm sau đó là một nửa xung dương cho kí hiệu 0

Với mục đích mô phỏng và do tính phổ dụng chuỗi xung sẽ sử dụng trong khóa luận này là NRZ-L

Hình 2 sẽ mô tả các kĩ thuật điều chế băng gốc trên

1.2.2 Điều chế thông dải

Với khoảng cách xa và việc truyền không dây chuỗi xung sẽ được gắn vào một tín hiệu phù hợp để truyền đi Điều chế này gọi là điều chế thông dải do tín hiệu được gắn vào một tín hiệu hình sin và sẽ được lọc ra trong quá trình giải điều chế Phương trình thông thường cho điều chế thông dải như sau:

st = 2 [cos( 2 fct I) sin( 2 fc Q)

T

Trong khóa luận này, tất cả sự dịch pha là 0 hoặc π radian Do cos (2πfct +π)

= -cos (2πfct) và sin (2πftt + π) = -sin (2πfct) nên các bộ dịch biên độ It và Qt có thể thay thế các các bộ dịch pha θI và θQ Thành phần It gọi là vectơ pha trong và thành phần Qt gọi là vectơ cầu phương.T là chu kì của tín hiệu và E là năng lượng của tín hiệu Chú ý: chu kì tín hiệu không phụ thuộc vào tần số sóng mang Vì:

(khóa dịch pha, It hoặc Qt)

Kĩ thuật điều chế khóa dịch pha nhị phân (BPSK) chỉ sử dụng phần thứ nhất của phương trình (1.1) (Qt = 0) và có biên độ và tần số không đổi (A = k, fc = k) Khóa dịch pha cầu phương (QPSK) sử dụng toàn bộ phương trình (1.1) nhưng với biên độ và tần số không đổi (It = ± 1, Qt = ± 1, fc = k, A = k) Việc điều chế biên độ cầu phương (QAM) cũng sử dụng toàn bộ phương trình nhưng có biên độ biến đổi

Quá trình giải điều chế sẽ tách lấy dữ liệu từ tín hiệu nhận được, tín hiệu lúc này

có thể bị tạp nhiễu hoặc méo Do méo và nhiễu tác động tới tín hiệu phát đi nên tín hiệu nhận được có dạng:

r t = K fade {I t Acos(2πf c +θe)}−Q t Asin(2πf c t+θe)+nt (1.5) Trong đó nt là nhiễu Gauss trắng thêm vào, θe là lỗi trễ, Kfade là suy giảm kênh

CHƯƠNG 2 CÁC KĨ THUẬT ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ SỐ

THÔNG DẢI

2.1 Các kĩ thuật điều chế số

Việc điều chế số là quá trình gắn tín hiệu số vào một tín hiệu phù hợp trước khi truyền đi Phần này sẽ bao gồm các kĩ thuật điều chế PSK, BPSK, QPSK, QAM

2.1.1 Khóa dịch pha nhị phân (BPSK)

Dạng đơn giản nhất của kĩ thuật điều chế khóa dịch pha m mức là khóa dịch pha nhị phân (BPSK, m = 2) Kĩ thuật này sẽ được tập trung để so sánh những điểm chung và những ưu điểm của kĩ thuật điều chế QPSK và QAM

BPSK được mô tả bằng việc phát một sóng mang có tần số và biên độ cố định để biểu diễn kí hiệu 1 và phát một sóng mang đã dịch pha π để biểu diễn kí hiệu 0

Sử dụng phương trình (1.4) và yếu tố việc điều chế BPSK có biên độ và tần số không đổi, dạng thông thường cho tín hiệu BPSK đã được điều chế là:

Trong đó fc là tần số sóng mang

Giản đồ chòm sao của BPSK là:

(2.1)

Chú ý rằng hai giá trị có thể có của It là 1 và –1, tương ứng với phương trình (2.1)

Chú ý là trong một chu kì kí hiệu, trong trường hợp này là 400 chỉ có một kí hiệu được điều chế vào sóng mang Sau này chúng ta sẽ thấy QPSKđiều chế 2 kí hiệu và QAM điều chế 4 kí hiệu cho 1 chu kì kí hiệu

Lược đồ khối cho BPKS được mô tả như sau:

Hình 4: Điều chế BPSK

2.1.2 Khóa dịch pha cầu phương (QPSK)

Loại phổ biến nhất của khóa dịch pha m mức là khóa dịch pha cầu phương (QPSK, m = 4), được mô tả bằng việc tổ hợp 2 tín hiệu BPSK với các sóng mang trực giao Các sóng mang trực giao này được tạo ra bằng việc sử dụng một sóng sin và một sóng cosin cho các bít liên tiếp nhau

Sử dụng phương trình (1.1) và yếu tố điều chế QPSK có biên độ và tần số không đổi, dạng thông thường của tín hiệu QPSK đã điều chế là:

11

;2sin2

cos

symbol cho

symbol cho

t Q t

I with t c f A

t Q t c f A

Giản đồ chòm sao cho QPSK như sau:

Chú ý: hai giá trị có thể có của It là 1 và –1, hai giá trị có thể có của Qt là 1 và –1 tương ứng với phương trình (2.2)

Hình 7: Điều chế QPSK chồng chập

Lược đồ khối của bộ điều chế QPSK như sau:

2.1.3 Điều chế biên độ cầu phương (QAM)

Điều chế biên độ cầu phương (QAM) được mô tả bằng việc tổ hợp hai tín hiệu ASK với các sóng mang trực giao

Do các tín hiệu ASK có cả biên độ dương và biên độ âm nên các kí hiệu âm có khả năng có một sự dịch pha (hay PSK)

k), dạng thông thường của tín hiệu QAM đã điều chế là:

( f c t ) Q t A ( f c t )

A t

I

t

giản đồ chòm sao có thể sử dụng nhưng trong khóa luận này sử dụng mã Gray QAM Điều này được giải thích trong lược đồ sau:

16-Bằng việc chia mỗi véc tơ dữ liệu 8 bít thành các véc tơ 4 bít, mỗi nửa sẽ được

mô tả bằng một chuỗi mã Gray khác nhau Ví dụ kí tự Z (mã Gray là 90) được mô tả bằng [0 1 0 1 1 0 1 0] và được chia thành hai véc tơ [0 1 0 1] và [1 0 1 0] Sử dụng hình 10 và phương trình (2.3) ta có 2 phương trình QAM liên tiếp:

2.2 Các kĩ thuật giải điều chế số

Phần này sẽ bao gồm các kĩ thuật sử dụng để giải điều chế số thông tin đóng

mở của tín hiệu đã được điều chế số Ba kĩ thuật giải điều chế sẽ áp dụng cho BPSK, QPSK, QAM

2.2.1 Ảnh hưởng của tạp nhiễu và méo kênh

điều chế Khi phân tích, tín hiệu qua kênh này mặc dù không thực hiện gì nhưng vẫn thêm vào nhiễu Gauss trắng Tín hiệu nhận được có dạng đơn giản sau:

rt = st + nt (2.6)

trình (2.1); (2.2); (2.3) Tuy nhiên nhiễu cũng có thể dưới dạng trễ hoặc suy giảm âm đến nỗi mà tín hiệu nhận được có dạng:

rt= Kfade{ItA cos(2πfct + θe) - QtA sin(2πfct +θe)} +nt (2.7) Trong đó: θe là lỗi trễ và Kfade là sự giảm âm kênh

2.2.2 Các kĩ thuật giải điều chế

2.2.2.1 Giải điều chế BPSK

phân Hai phương pháp bao gồm một phương pháp thống kê sử dụng bộ tương quan

và một phương pháp thời gian thực sử dụng vòng khóa pha

Phương pháp thứ nhất đã thảo luận là sử dụng hệ thống tương quan đối ngẫu

sử dụng xác suất lỗi nhỏ nhất Một dạng sóng tín hiệu số với tín hiệu nhị phân bao gồm hai loại tín hiệu định nghĩa như sau:

2

1( )

E2 = ∫T s t dt (2.11) 0

1 2 1

Trong đó si(t) là một trong hai tín hiệu, và n(t) là nhiễu Gauss trắng thêm vào với giá

quan của n(t) là:

)(2)}

()({n t nτ = N0 δ t−τ

trong đó δ(t) là hàm delta Dirac định nghĩa bằng:

∫+∞

∞

−

= 0) (t dt s

si(t) khi nó có nghĩa là giá trị Để sử dụng giả thuyết đã kiểm tra kết quả ở trên, ta cần

mô tả r(t) bằng một tập hợp các con số riêng biệt

Với lý do này, các chức năng trực giao và trực chuẩn sẽ được định nghĩa Hàm at được gọi là trực giao với bt qua khoảng y < t < z nếu chúng thỏa mãn điều kiện:

ab a t

t

t t a z

y t

b a

b a K dt b

t t b a

b a

01

Nếu các hằng số Ka bằng 1 thì at và bt được gọi là các hàm trực chuẩn Sử dụng phương trình (2.13) r(t) được khai triển như một tổng toàn bộ một tập hợp của các hàm trực chuẩn cơ bản

1

) (

φ

ri=∫T r(t)φi(t)dt (2.18)

Vectơ [r1 r2 ….rN] là một tập hợp các con số riêng biệt được yêu cầu, được gọi

là phép chiếu của r(t) trên φi(t) Nó có thể được chỉ ra như vậy khi φi(t) là trực giao, ri

bằng quy trình Gram-Schmidt Trong quy trình này, chúng ta chọn tín hiệu đầu tiên được chuẩn hóa như là tọa độ đầu tiên của hàm cơ sở

(2.19)

s1(t) = E1 φ1(t) = s11φ1(t) (2.20) Trong đó hệ số s11 = E1 là phép chiếu của s1(t) trên hệ tọa độ φ1(t)

Tiếp theo ta định nghĩa hàm cơ bản thứ hai:

φ2(t) = c2[s2(t) – c1φ1(t)] (2.21) Trong đó c1 phải được chọn để thỏa mãn tính trực giao của φ2(t) với φ1(t) và c2

sử dụng phương trình (2.19) ta nhận thấy:

C2 =

2 21 2

trực giao với φ1(t) và φ2(t) Tuy nhiên, chỉ có hai hệ số đầu tiên [r1 r2] phụ thuộc vào tín hiệu được phát Do đó chúng ta chỉ cần kiểm tra hai con số này là đủ

ri = ∫T r t i t dt (2.24) 0

1

)()( φ

2

1 0

1

),()]

()([

,)()]

()([

H t t n t s

H dt t t n t s T

i

T

i

φφ

ri = (2.26)

⎩

⎨

⎧+

+

2 2

1 1

,

H n s

H n s i i

i i

i = 1,2

ni = ∫T n t i t dt i= (2.27) 0

2,1,)()( φ

Đây là những giá trị Gaussian ngẫu nhiên với giá trị trung bình 0 và độc lập lẫn nhau Sự thay đổi của chúng là đồng nhất, đó là:

H

r E

H

r E

H

0

2 2

2

thông thường Ở đây kí hiệu sij được sử dụng thay thế cho µij để chỉ ra rằng chúng là

như sau:

1 1

2 1 1

: : :

: : :

Ni N

Ni N

i

i Ni

N

i

i

r E

r r

E

r r

E

r E K

µ

µ µ

µ µ

221

2

21

2

n E n

n E

n n E n

E

) (

) (

2

1

|

| ln 2

1

i i

T i

T i

2 21 2 2 11 1 0

) (

) (

1

0

) (

) (

(

s r s

r N

s r s

r N

e N

e N H

r p H

r p t

r

− +

−

−

− +

1

2

1

12 0

2 1 0

H

H

i i

N s

r

2 , 1 , 2 0

0 2

K i

Trong đó ngưỡng đầu tiên:

η = 1

2 1 0

H

H

s r N s

2

2 1

0 2

) ( ) ( )

( )

0 0

và

)(

2

1ln

N

−+

Do BPSK không sử dụng điều chế biên độ nên các tín hiệu có năng lượng giống nhau

và do đó phương trình (2.41) có thể đơn giản hơn:

Một cách khác để giải điều chế các tín hiệu BPSK là sử dụng vòng khóa pha (PLL – Phase Locked Loop) để xác định độ dịch pha của tín hiệu nhận được Sau đó

sẽ tạo quyết định cho tín hiệu PLL được sử dụng phổ biến trong các hệ thống truyền thông hiện đại Trong các môi trường có tỉ số tín trên tạp (SNR) thấp thì các ứng dụng của chúng hữu ích hơn vì viêc thực thi tốt hơn trong miền ngưỡng

được gọi là vòng khóa pha tuyến tính, thực hiện liên tiếp để bám pha của tín hiệu vào Độ dịch pha được nhận dạng dùng một bộ dò pha, một bộ lọc lặp, và một bộ dao động điều khiển bằng điện áp (VCO) Sự khác nhau chủ yếu của APLL (Analog PLL) và các loại khác của PLL là nó dò độ dịch pha của tín hiệu tương tự APLL được sử dụng khi tín hiệu nhận được là một tần số sóng mang liên tục

vòng khóa pha toàn số (ADPLL – All Digital PLL) và vòng khóa pha mềm (SPLL – Soft PLL) DPLL thì giám sát một tín hiệu số, ví dụ như tín hiệu băng gốc được mô

tả trên hình 2, và sử dụng một tín hiệu sin để giúp nhận ra các thành phần của nó ADPLL cũng kiểm tra một tín hiệu số vào nhưng sử dụng một tín hiệu băng gốc để giúp nhận ra các thành phần của chúng Tất cả ba loại PLL trên được thực hiện trên phần cứng và có thể được giải điều chế trong thời gian thực

Một SPLL sử dụng một máy tính với một khối dữ liệu lối vào và sử dụng phần mềm thời gian thực để làm công việc nhận dạng của chúng SPLL tự nó nảy sinh một vấn đề trễ khi khối dữ liệu lối vào vào phải chuyển tín hiệu thành một dạng mà phần mềm có thể đọc được

Một bộ giải điều chế PLL BPSK được chỉ ra như sau:

Như đã thấy trên lược đồ trên, VCO tạo ra một sóng cosin mong đợi để so sánh với tín hiệu nhận được Do biên độ, tần số và pha mong đợi đều được biết nên thiết lập này được xem như hệ thống dò kết hợp Tần số ban đầu cho VCO là tần số sóng mang cho hệ thống và được mô tả như sau:

u0 = A cos(2πfct + θe) ; θe = 0 (2.43)

hiệu nhận được và lối ra của VCO khác nhau Bộ dò pha xác định pha bằng việc sử dụng một PZCD (Positive Zero Crossing Detector) trên mỗi lối vào và sau đó trừ đi

sự khác nhau Tín hiệu của bộ dò pha thường là dạng sóng cosin nâng (do phần cứng sẵn có) Bộ lọc lặp theo đó sẽ loại bỏ sóng cosin để tạo ra một mức điện áp một chiều Điện áp một chiều này được sử dụng để điều chỉnh pha của VCO cho đến khi lối ra của VCO và tín hiệu nhận được giống nhau Xem lại lối ra của bộ dao động điều chỉnh bằng điện áp ổn định như sau:

10

kíhiêu

kíhiêu

πChú ý rằng phương trình (2.44) sẽ ổn định cho tới khi chu kì biểu tượng tiếp theo đến (t=T) và sau đó có thể có độ dịch pha có thể có

CHƯƠNG 3 KĨ THUẬT ĐIỀU CHẾ BĂNG GỐC.

dò vi phân và việc thực thi phục hồi dữ liệu trong bộ điều chế và lý thuyết về module phục hồi định thời biểu tượng cũng được giới thiệu

Mạch lọc cosin nâng của các kênh I và Q tại lối ra của bộ điều chế số sử dụng mạch lọc FIR 20 tap Một kỹ thuật gọi là nội suy đã được sử dụng trong thuật toán lọc

để tăng tốc độ lấy mẫu và giảm bớt việc thiết kế mạch làm nhẵn Các hệ số mạch lọc trong lập trình DSP được lấy từ chương trình Matlab

3.2 Truyền thông dải gốc

ánh xạ tín hiệu và lọc được thực hiện ở tần số băng gốc đối lập với việc điều chế trực tiếp sóng mang tại IF Việc xử lý tín hiệu băng gốc thuận lợi khi ứng dụng các kĩ thuật

DSP Các tần số băng gốc trên vài trăm kHz có thể được xử lý bởi tốc độ của DSP hiện nay

• Cần nhiều bước chuyển đổi

• Bị giới hạn bởi tốc độ của D/A

• Chip lớn

• Dải tần vào bị giới hạn Thiết kế modem trong DSP

Hình trên chỉ ra mối quan hệ giữa module băng gốc được phát triển trong báo cáo này với hệ thống truyền thông trước đó Hầu hết, lối ra của bộ điều chế băng gốc được trộn với tần số sóng mang, tín hiệu RF sau đó được lọc và được khuếch đại Tín hiệu dò được ở bộ thu sẽ được giải điều chế bằng việc trộn tín hiệu này với một sóng mang, lọc RF sau đó vào bộ giải điều chế băng gốc Các chức năng của modem như: ánh xạ tín hiệu, lọc đòi hỏi các thuật toán lặp lại nhằm xử lý ở tốc độ cao Các chức năng này phù hợp đặc biệt với các kỹ thuật DSP

3.3 Các kỹ thuật điều chế

3.3.1 Các yêu cầu thực thi

Việc thực thi một hệ thống tế bào số trong giới hạn số người sử dụng trên 1

hiệu suất băng thông dưới dạng số bit trên giây được đo bằng Hz Khi lựa chọn kỹ thuật điều chế cellular phù hợp phải xem xét các yếu tố sau:

• Hiệu suất nguồn cao

• Hiệu suất băng thông cao

• Dải bức xạ thấp

• Độ nhạy thấp với sự giảm âm đa đường

• Hình bao không đổi

• Chi phí thấp

• Dễ dàng thực thi Việc lựa chọn một hệ thống điều chế thỏa mãn đồng thời các cấu hình trên là không thể khi mà mỗi yêu cầu có những giới hạn thực tế của nó và một số có tương quan với nhau Hiệu suất băng thông cao, ví dụ, yêu cầu phát tín hiệu lớn và điều này yêu cầu tăng công suất phát tín hiệu

3.3.2 Phân loại các kỹ thuật điều chế

• Khóa dịch biên độ (ASK)

• Khóa dịch tần (FSK)

• Hiệu suất nguồn

và phổ lớn

• Cần khuếch đại công suất tuyến tính

• Nhạy với méo pha

và hệ số kênh truyền

• Có khả năng vượt trội khi cải tiến kĩ thuật khuếch đại

• Hình dạng thay đổi hay không phụ thuộc lọc

• Không nhạy với những dao động kênh

• Nhạy với lỗi pha sóng mang

• Phổ biến nhất hiện nay

3.3.2.1 Sự biến đổi hình dạng

Hầu hết các bộ phát số vận hành các bộ khuếch đại công suất cao của chúng gần độ bão hòa để đạt được hiệu quả công suất tối đa Tuy nhiên ở độ bão hòa tín hiệu được khuếch đại không tuyến tính gây méo pha và biên độ Méo này làm kéo dài tín hiệu phát thành các kênh kề liền nhau Một bộ lọc được sử dụng để nén các thùy biên (búp sóng phụ) có thể đưa vào méo biên độ khi xung vào thay đổi một cách đột ngột Kết quả của sự biến đổi biên độ này là làm tăng dải thông của tín hiệu nếu sử dụng khuếch đại tuyến tính

diễn ra một cách tức thời Tuy nhiên việc lọc trong thực tế có nghĩa là việc chuyển đổi này kéo dài trong một thời gian xác định Kết quả là trong việc xử lý, pha bị thay đổi

và do đó hình dạng tín hiệu cũng thay đổi Sự thay đổi của hình dạng tín hiệu được định nghĩa bởi sự thay đổi độ lớn của véc tơ trên giản đồ chòm sao từ lúc đầu tới đường đã vạch ra bởi tín hiệu khi thay đổi từ một điểm sao này tới một điểm sao khác

3.3.2.2 Non_offset QPSK

Các bít dữ liệu xen kẽ nhau được điều chế một cách trực tiếp trên các kênh I

3.3.2.4 π/4 QPSK

Một chòm sao QPSK được sử dụng để điều chế các kí hiệu chẵn và một chòm sao khác dịch đi π/4 để điều chế các kí hiệu lẻ Điều này dẫn tới pha nhất thời lớn nhất

D-QPSK có thuận lợi hơn offset D-QPSK là nó có thể được dò sự sai khác Một dòng đồng nhất 1 hoặc 0 sẽ luôn tạo ra sự thay đổi pha

3.3.3 Lấy mẫu tín hiệu vào

Dữ liệu vào sẽ là tương tự hoặc số Dạng sóng tương tự đầu tiên cần được lấy mẫu Các bít chẵn được thiết kế là Ak, các bít lẻ là Bk A nhóm 2 bít Ak và Bk được gọi

gồm 4 bit Đặt S = [A0 B0 A-1 B-1 A-2 B-2 …A-nB-n] biểu diễn một dạng sóng hoàn thiện Do đó Sw = [Ak Bk Ak-1 Bk-1] sẽ biểu diễn một mẫu riêng biệt 4 bít

3.3.4 Phát các tín hiệu π/4 D-QPSK

Có 4 giá trị có thể có của mỗi dibit AkBk Mỗi giá trị này sẽ biểu diễn một độ dịch pha khác nhau, ∆θ Các pha được biểu diễn bằng các điểm trên lược đồ I-Q Pha chính là góc tạo bởi vectơ (tính từ gốc tọa độ tới một điểm trên giản đồ chòm sao) và trục I = 0

thể dễ dàng đạt được từ kiến thức về sự mô tả pha trước [Ik-1 Qk-1] và dibit nhận được

được phát Lấy Sk-1 biểu diễn sóng mang được phát cho kí hiệu trước và θ là pha: