Đề Tài: Sử dụng phần mềm SystemView mô phỏng một số dạng tín hiệu

Ở thành phần tần số 256 thì tín hiệu quan sát rõ nhấtExercise 2.1 Aliasing Frequency Calculation... Note the repetition Công suất Spectrym của tín hiệu lấy mẫu lặp lại tuần hoàn với biên

Trang 1

BÁO CÁO ĐỒ ÁN

NHÓM:13Sinh Viên Thực Hiện:Nguyễn Phú An B1609082Trần Hữu Hòa B1609099Nguyễn ChâuThanh B1609192Nguyễn Tấn Vũ B1609212

Trang 2

Exercise 1.1 Means and variances of

random signals

Giá trị trung bình và phương sai của tín hiệu ngẫu nhiên

A.chạy hệ thống

Trang 3

Trang 4

random signals

B) Thay đổi trị trung bình của hàm Gaussian,độ rộng của uniform noise,offset của hàm random binary và hoàn thành bảng:

Signal

Type Gaussian Uniform Binary

Design Analysis Des

ign Analysis Design AnalysisMean

Value 2 2.007e+0 0 -8.301e-4 0 2.082e+0

Type Gaussian Uniform Binary

Design Analysis Des

ign Analysis Design Analysis

Trang 5

Exercise 1.2: Generating probabiliti

density functions

• Bài tập 1.2

a) chạy hệ thống và quan sát

Trang 6

b) Mở biểu đồ ‘bin’ (có tổng cộng 1000 mẫu trong mô phỏng)

Trang 7

Trang 8

d) Tăng tổng số lên 100 và quan sát hình dạng của biểu đồ

Biểu đồ có hình dạng mượt hơn so với lúc đầu

Trang 9

• e) sau khi được scale thì biểu đồ có dạng:

Trang 10

• f) tăng số mẫu lên 100000 mẫu và quan sát biểu đồ

Trang 11

g) Xác nhận vùng bên dưới biểu đồ là 1 bằng cách sử dụng hàm tích hợp

từ , operators, integrate:

•

Trang 12

Exercise 1.3 varying the mean and variance of Gaussian noise sources

Bài tập 1.3 Chạy hệ thống:

ban đầu

Trang 13

Exercise 1.3 varying the mean and variance of Gaussian noise sources

sau khi thay đổi độ lệch chuẩn và trị trung bình

Trang 14

Exercise 1.4 Gaussian Random

variables

• Bài tập 1.4

a) chạy hệ thống khi chưa thay đổi giá trị

(x: mean= 0v,std.Dev=4v; y: mean =1v, std.Dev=1v; alpha=1; beta=2)

Trang 15

Trang 16

variables

Trang 17

Exercise 1.8 resistor capacitor RC filter

• Bài tâp 1.8

a) chạy hệ thống và kiểm tra trong cửa sổ analysis tại tần số

cắt 1 Hz ,xem chuỗi xung

Trang 18

• b) So sánh kết quả này với FFT của đáp ứng xung

Giống nhau: đều có biên độ lớn với giá trị tần số

thấp(trong khoảng 0-1,5Hz), và biên độ giảm dần về

0 khi tần số càng cao

Khác nhau: Biên độ của tiếng ồn được lọc lớn hơn

biên độ của hàm xung lực

Trang 19

• C) Chạy lại mô phỏng cho các độ rộng xung khác nhau và quan sát kết quả.

Khi thay đổi độ rộng xung thì giá trị tần số cắt cũng thay đổi

theo,độ rộng xung tăng thì tần số cắt cũng tăng lên và ngược

lại

Trang 20

Open the system:Digital Comm\ch_02\aliasing.svu

a.Biểu đồ W3 điểm biên độ bằng 0 ở |25-32|=7Hz, Biểu đồ W4 điểm biên độ bằng tin tức là 25Hz

Exercise 2.1 Aliasing Frequency Calculation

Trang 21

b Thay đổi tần số lấy mẫu: (các giá trị 64, 128, 256) Tần số lấy mẫu 64:

Trang 22

Trang 23

Tần số lấy mẫu 128:

Trang 24

Trang 25

Tần số lấy mẫu 256 :

Trang 26

Ở thành phần tần số 256 thì tín hiệu quan sát rõ nhất

Trang 27

Open the system: Digital Comm\ch_02\sinc-construction1.svu

a Note the repetition

Công suất Spectrym của tín hiệu lấy mẫu lặp lại tuần hoàn với biên độ

Vp là 30dBm và chu kỳ là 1/6 (s)

Trang 28

b Quan sát Input signal (band limited noise),

sampled signal và reconstructed wavefrom xem gần

giống nhau chưa.

3 tín hiệu quan sát được có dạng tín hiệu gần như giống nhau

Trang 29

c Ta có biểu đồ như hình 2.2, nó là hàm sinc lấy

mẫu 81 lần

d Ta có biểu đồ như hình 2.2, nó là hàm sinc lấy mẫu 501, so sánh với 2.1

Nhận xét: Hai tín hiệu đều sinc nên cả hai tín hiệu 81 mẫu và 501 mẫu

có biên độ bằng nhau, tuy nhiên, tín hiệu 501 mẫu thì họa tần nhiều

hơn và hẹp hơn so với tín hiệu 81 mẫu

Trang 30

e Quan sát đầu vào và tái tạo lại dạng song

Trang 31

f Giảm tốc độ lấy mẫu và quan sát phổ mới

Khi giảm tốc độ lấy mẫu xuống thì 2 tín hiệu t3 và t7 sẽ không còn

là hoàn hảo nữa

Trang 32

Exercise 2.5 Aliasing Frequency

Calculation

a Chạy mô phỏng

Open the system:DigitalComm\ch_02\quantization-noise.svu

Trang 33

Trang 35

c Thay đổi số mức lấy mẫu (ban đầu là 5)

Giảm còn 1

Exercise 2.5 Aliasing Frequency

Calculation

Trang 36

Tăng lên 10

Exercise 2.5 Aliasing Frequency

Calculation

Trang 37

Exercise 2.5 Aliasing Frequency Calculation

d Do trong quá trình lượng tử hóa đã phát sinh nhiễu nên việc đoán và đưa ra quyết định bị sai lệch so với ngõ vào, gây nên sự bất đối xứng (+-1) nên sẽ gây ra sự khác biêt với hình 2.15 trong text book

e – mỗi khi 1 bit được thêm vào, khoảng cách sẽ cắt làm đôi.Khi công suất bằng bình phương của biên độ thì công suất nhiễu

nhiễu lượng tử sẽ giảm gấp tư

- Khi càng tăng số bit lượng tử hóa thì nhiễu lượng tử ngày càng giảm; cứ mỗi bit thêm vào thì sẽ giảm 12.04 dB

- Cần 4 bit lượng tử hóa hóa để công suất nhiễu lượng tử

hoastrung bình giảm xuống 96dB dưới mức tín hiệu cực đại

Trang 38

Hiển thị điều chế biên độ sóng mang bị triệt tiêu hai bên

(DSB-SC)

A.Chạy hệ thống quan sát phổ tín hiệu.

B Thay đổi tín hiệu giải thông để thành tần số quét 100Hz-2000Hz trong

khoảng thời gian 10ms.

Phổ tín hiệu nằm đối xứng qua hai bên tần số song mang 100kHz và ở ngay tần số song mang bị trệt tiêu gần bằng không.

Exercise 4.1 BASIC BANDPASS

Trang 39

Phổ tín hiệu o tần số quét

100hz

Phổ tín hiệu ở tần số quét 2000Hz

Kết luận: Truyền phát song mang bi triệt tiêu hai bên(DSB-SC) là truyền

các tầng số được tạo ra bởi điều chế biên độ AM được đặt đối xứng cách

nhau trên và dưới tần số song mang Cụ thể theo khảo xát hai biên nằm

đối xứng o tần số 1000Hz(tần số song mang).

Exercise 4.1 BASIC BANDPASS

Trang 40

Hệ thống ghép hai tín hiệu vào 1 sóng mang, sau đó giải điều chế và

các bộ lọc thông thấp để tạo ra hai tín hiệu tại máy thu.

A Chạy hệ thống và quan sát đầu ra.

Đầu ra là chuỗi nhị phân lệch pha 90 0 và biên độ giảm 1/2 so với ban đầu (hình a)

B Đặt một lỗi nhỏ pha 4 độ trong bộ tạo dao động cục bộ tại máy thu Ảnh

hưởng làm cho tín hiệu sau giải điều chế bị nhiễu biên độ bị biến dạng gợn sóng (hình b).

Exercise 4.2: BASIC QUADRATURE MODULATION.

Trang 41

C Thêm 1 số kênh nhiễu vào thì tín hiệu bị như hình dưới:

D Mở hệ thống ở ví dụ 3 kiểm chứng hoạt động chính sát như ví dụ 4.

E Hệ thống này hoạt động giống như ở ví dụ 4 này, khác nhau o chỗ là ở ví dụ 3

sử dụng hai mã thông báo từ thư viện Mã thông báo Qad-mod từ modulation và

bộ mã thông báo IQ ở máy thu để kiểm tra các thông số.

F Chạy hệ thống và so sánh với ví dụ này

Exercise 4.2: BASIC QUADRATURE

Trang 42

Sử dụng sóng mang Sử dụng bộ mã thông báo Qad-mod và IQ-mixer

G đối với bộ kiểm tra IQ ở ví dụ 3 đặt thông số xoay IQ thành 4 độ giống như đặt dịch pha sóng mang như ở trên tín hiệu ra vẫn giống như trên

Trang 43

Sử dụng sóng mang Sử dụng bộ mã thông báo Qad-mod và

IQ-mixer

Trang 44

Bài tập khảo sát chòm sao 8-psk và thực hiện phép đo tỉ

lệ bít lỗi (BER)

A Chạy hệ thống comm\ch_04\8psk.svu và khảo sát.

Khảo xát cho thấy có 8 symbol tương ứng cho 3 Bit/Symbol Tỉ lệ bít lỗi

(BER)=510,416.10 -3 với Data input Rate 9600Hz.

B Chạy tệp bài tập 8psk-BER

Giá trị BER cuối cùng là 0,00.

C nhận xét chòm sao I/Q:

VÍ DỤ 4.3: 8 PHASE SHIFT KEYING (PSK)

Trang 45

Các giá trị chòm sao I/Q đầu ra được ở hình bên dưới

Bản chất bieu đồ I/Q đầu ra, đặt biệt là giá trị BER: Ta thấy giá trị BER vừa khảo sát bằng 0 nên chúng gôm thành 8 chòm sao không trùng nhau tương ứng 8 symbol, giống như tín hiệu đầu vào.

Exercise 4.3: 8 PHASE SHIFT KEYING (PSK)

Trang 46

D Tăng nhiễu lên 10.e-3 W/Hz thì ta khảo sát

được BER là 4,869.10-1

Theo khảo sát khi tăng nhiễu lên thi biên độ đầu ra I/Q cũng tăng theo lớn hơn so với ban đầu so với hình trên biên độ là 1 tăng nhiễu lên biên độ là 10 như hình dưới.

Trang 47

Nhận xét: khi có nhiễu vào kênh truyền thì các chòm sao output I/Q

bị trùng lấp nhau khác so với tín hiệu đầu vào

Trang 48

Ví dụ này thực hiện mô phỏng BER hoàn chỉnh của hệ thống 8-psk.

A.So sánh bài tập này với bài tập 4.3

Bài tập này có bổ sung thêm bộ mã hóa Gray và bộ giải mã Gray

Giá trị BER có 4 giá trị 4,13.10^-2; 1,8.10^-2; 1,259.10^-2;

6,52.10^-3.

Exercise 4.4: 8 PHASE SHIFT KEYING (PSK) BIT ERROR RATE EXERCISE

Trang 49

B Mục đích của mã hóa Gray liên quan gì đến hệ thống?

Mục đích mã Gray là mã hóa tín hiệu làm giúp cải thiện tỉ số bit lỗi đáng kể ở nơi thu.

C Chạy hệ thống và cho biết đường cong của BER:

Cho thấy BER giảm dần theo thời gian.

Exercise 4.4: 8 PHASE SHIFT KEYING (PSK) BIT ERROR RATE EXERCISE

Trang 50

Mở các hệ thống và quan sát: Ch_04/data_generate

Input và output hoàn toàn giống nhau

Exercise 4.5: DESIGN OF A QPSK

SYSTEM

Trang 51

Mở hệ thống và chạy ch_4/raised_cosine quan sát tín hiệu:

Mở hệ thống chạy file ch_04/root_raised_cosine

SYSTEM

Trang 52

Trong file ch_04/qpsk_system thay đổi pha của tần số song mang và quan sát: Đầu tiên pha tín hiệu tần số sóng mang là 0 độ:

VÍ DỤ 4.5: DESIGN OF A QPSK

SYSTEM

Trang 53

Cho thấy Real và Imag output tín hiệu biên độ giảm đi ½ so với ban đầu input.

Thay đổi pha tần số song mang sai lệch 10 độ tín hiệu bị biến dạng so với ban đầu Cho thấy khi pha tần số song mang ở nơi thu lệch 10 độ so vơi nơi điều chế, tín hiệu thu bị sai lệch Điều đó cho thấy ở hình bên dưới.

SYSTEM

Trang 54

Giả sử lỗi song mang bị lỗi tần số 100Hz tín hiệu sẽ sai lệch rất nhiều cho thấy ở hình bên dưới.

SYSTEM

Trang 55

Chạy file ch_04/qpsk_system_noise, hệ thống này them nhiễu ta quan sát tín hiệu cho thấy nhiễu càng nhiều thì tín hiệu sai lệch nhiều lên

SYSTEM

Trang 56

Khi tăng nhiễu nhiều lên thì tín hiệu không còn đúng gì cả

SYSTEM

Trang 57

MODULATION AND CODING TRADE-OFFS

Trang 58

Exercise 9.1: MINIMUM SHIFT

Trang 59

KEYING (MSK)

Như sách giáo khoa đã thảo luận, MSK có thể được coi

là tín hiệu FSK Mà FSK là 1 dạng điều chế số của FM

Vì thế công thức 9.46 tương đương với điều chế FM

trực tiếp (VCO), đây là phương pháp sử dụng 1 bộ dao động mà tần số của nó dao động tuyến tính với 1 điện thế cung cấp của tín hiệu Mạch dao động như thế gọi là mạch VCO.

Trang 60

KEYING (MSK)

b) Khi thay đổi pha trong khoảng thì biểu đồ quỹ đạo

pha vẫn không bị ảnh hưởng

Pha = 0

•

Trang 61

KEYING (MSK)

Pha = -

Pha =

•

Trang 62

KEYING (MSK)

c) Quan sát ở 4Q ArcTan và data input

Trang 63

Trang 64

KEYING (MSK)

e ) Chỉ số k đề cập đến thời gian lấy mẫu thứ k, thời điểm 0 là do ta định nghĩa, k-1 là mẫu được lấy trước thời điểm 0

( Ik + jQk )( Ik-1 + jQk-1) =

•

Trang 65

KEYING (MSK)

f) Kết quả của mô phỏng

Trang 66

KEYING (MSK)

g) Bộ cân bằng Viterbi

Trang 67

KEYING (MSK)

Hầu hết các kỹ thuật cân bằng đều sử dụng các bộ lọc để

sửa đổi các xung bị biến dạng Tuy nhiên, hoạt động của

bộ cân bằng Viterbi khá khác, nó đòi hỏi phải thực hiện

điều chỉnh máy thu với môi trường kênh Mục tiêu là cho phép máy dò đưa ra các ước tính tốt hơn từ chuỗi xung bị biến dạng Với bộ cân bằng Viterbi, các mẫu bị biến dạng không được định hình lại hoặc kết hợp trực tiếp theo bất

kỳ cách nào, thay vào đó, kỹ thuật giảm thiểu là để người nhận tự điều chỉnh theo cách mà nó có thể xử lý tốt hơn với các mẫu bị biến dạng.

Trang 68

Exercise 9.3 offset QPSK Example

thường và QPSK bù

Xác minh rằng các hệ thống hiển thị tạo ra điều chế chính xác

Trang 69

• (b) Chạy mô phỏng và trong cửa sổ phân tích so sánh hai loại điều chế

Trang 70

+ PSK 4 pha còn gọi là PSK vuông góc là mạch điều chế cho tín hiệu

ra có 1 trong 4 pha tùy theo trạng thái của một cặp bit dữ liệu vào, độ lệch pha của các tín hiệu ra là 180°

+ Sự thay đổi pha của tín hiệu ra xảy ra trong từng khoảng thời gian 2T, do đó vận tốc điều chế (baud rate) và băng thông tối thiểu của

kênh truyền chỉ bằng phân nữa so với phương pháp OQPSK

Trang 71

• OQPSK ( Offset quadrature PSK) :

+ Tín hiệu ở ngã ra tổng hợp chỉ lệch pha 0° hoặc ±90° chứ không phải 180° như QPSK

+ Giới hạn được sự lệch pha của tín hiệu ra và tránh được các

xung đột biến khi phục hồi tín hiệu nhị phân

Trang 72

• (c) Trong Chương 9, Mục 9.8.2 của sách giáo khoa, nó đã chỉ ra rằng phổ poser chiếm chỗ của QPSK bình thường và bù là như nhau Xác minh điều này bằng cách quan sát biểu đồ lớp phủ trong cửa sổ phân tích

d)

Tiêu đề	Sử Dụng Phần Mềm SystemView Mô Phỏng Một Số Dạng Tín Hiệu
Tác giả	Nguyễn Phú An, Trần Hữu Hòa, Nguyễn Châu Thanh, Nguyễn Tấn Vũ
Người hướng dẫn	Nguyễn Thanh Tùng
Trường học	Standard format not all caps
Chuyên ngành	Thông Tin Số
Thể loại	Báo Cáo Đồ Án
Năm xuất bản	2019-2020
Thành phố	Standard format not all caps

Định dạng
Số trang	72
Dung lượng	7,15 MB