BÁO cáo TÍNH HIỆU và hệ THỐNG chuyên đề điều CHẾ SSB AM, MSK, 16 QAM

Mục đích nghiên cứu: - Đối với một anten, bức xạ năng lượng của tín hiệu cao tần có hiệu quả khi bước sóng của nó tương ứng cũng là tần số cùng bậc với kích thước vật lý của anten.. - T

ĐẠI HỌC SÀI GÒN KHOA ĐIỆN TỬ - VIỂN THÔNG

- -BÁO CÁO TÍNH HIỆU VÀ HỆ THỐNG

Chuyên đề:

ĐIỀU CHẾ SSB-AM, MSK, 16 QAM

Giảng viên hướng dẫn: GV Nguyễn Thị Hậu

Sinh viên thực hiện:

PHÙNG PHẠM THANH DANH: 3118520006

TRẦN HOÀNG BẢO KHA: 3118520016

NGUYỄN THÀNH NHÂN: 3118520036

TP Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2020

MỞ ĐẦU

I.Yêu cầu tiểu luận:

1 Tín hiệu sóng mang và tín hiệu sóng mang là hình sin Vẽ các tín hiệu này trong miền thời gian

2 Điều chế DSB - SC và vẽ sóng tín hiệu trong miền thời gian Và miền tần

số

3 Truyền tín hiệu qua bộ lọc thông thấp Quay lại phổ sau khi qua bộ lọc và

trả lời bộ lọc

4 Giải điều chế tín hiệu sau khi qua bộ lọc thông thấp.

5 Phân tích ảnh hưởng của đồng bộ pha và tần số.

II Mục đích nghiên cứu:

- Đối với một anten, bức xạ năng lượng của tín hiệu cao tần có hiệu quả khi bước sóng của nó ( tương ứng cũng là tần số) cùng bậc với kích thước vật lý của anten

- Tín hiệu cao tần ít bị suy hao khi truyền đi trong không gian

- Mỗi dịch vụ vô tuyến có một băng tần( kênh) riêng biệt Quá trình điều chế giúp chuyển phổ của tín hiệu băng gốc lên các băng tần thích hợp

III Điều kiện điều chế:

- Tần số sóng mang cao tần fc ≥(8÷10) fmax tần số cực đại tín hiệu điều chế BB

- Thông số sóng mang cao tần (hoặc biên độ, hoặc tần số, hoặc pha) biến đổi tỉ lệ với biên độ tín hiệu điều chế BB mà không làm phụ thuộc vào tần số của nó

- Biên độ sóng mang cao tần Vw > Vm (biên độ tín hiệu điều chế BB)

CHƯƠNG 5: ĐIỀU CHẾ SSB

Điều chế đơn biên (SSB - single side band): quá trình điều chế tạo một biên tần (biên trên hoặc biên dưới) của tín hiệu AM Việc thực hiện phức tạp hơn nhưng băng thông cao tần giảm một nửa, tiết kiệm băng tần giảm nhiễu Công suất phát thấp hơn nhiều so với AM ở cùng một khoảng cách thông tin vì không truyền công suất sóng mang lớn vô ích và chỉ có một biên Hiệu quả sử dụng công suất cao Tỷ

số S/N máy thu SSB lớn hơn AM do nhiễu giảm Phương pháp lọc (pp1): Để có tín hiệu SSB cần triệt sóng mang phụ cuả tín hiệu AM, còn lại hai biên DSB (Double -sideband), sau đó lọc lấy một biên nhờ BPF

Phương pháp xoay pha 900 (pp2):

Sơ đồ khối phương pháp xoay pha 90 o

Phương pháp xoay pha sóng mang 90o hai lần (pp3):

Sơ đồ khối phương pháp xoay pha sóng mang 90 o hai lần

CHƯƠNG 6: ĐIỀU CHẾ MSK

I.Khóa dịch tối thiểu đồng bộ (MSK)

- Đây là kỹ thuật FSK có khoảng cách 2 tần số sóng mang gần nhất mà vẫn đảm bảo tính chất pha liên tục và 2 tần số trực giao Điều này đảm bảo kênh thông tin

có độ rộng băng tần hẹp nên tiết kiệm phổ Xét cách biểu diễn tín hiệu CPFSK theo điều chế góc:

Ở đó θ(t) là hàm liên tục tăng hoặc giảm tuyến tính theo thời gian trong mỗi khoảng bit:

-θ(0) là pha tại thời điểm t=0 , giá trị này sẽ phụ thuộc vào điều chế trước đó (để cho pha luôn liên tục giữa 2 ký hiệu) Định nghĩa này tổng quát hơn tín hiệu trong FSK Ở đó dấu + tương ứng với gửi 1(tần số f1) còn dấu – tương ứng với gửi 0 (tần

số f2) h là một giá trị nào đó Ta rút ra cặp liên hệ:

Tại t=Tb ta có:

Tức là gửi 1 làm tăng pha của CPFSK lên πh radian và gửi 0 sẽ giảm pha đi

πh radian Sự thay đổi pha theo thời gian như đường thẳng, độ nghiêng của nó diễn

tả sự tăng hay giảm một lượng tần số (nhảy tần) Với một dãy dữ liệu vào, tin hiệu

có đồ thị pha như một cây pha

Có thể chọn nhiều giá trị h khác nhau để đảm bảo 2 tần số trực giao song h=1/2 diễn tả độ lệch tần (hiệu 2 tần số f1 và f2) bằng một nửa tốc độ bit Đây là khoảng cách tần số tối thiểu cho phép 2 tín hiệu FSK diễn tả 1 và 0 trực giao với nhau theo nghĩa là tích phân 2 ký hiệu trong khoảng thời gian của chúng bằng zero (nhớ lại là trong kỹ thuật FSK đồng bộ, 2 tần số lệch nhau bằng tốc độ bit) Do nguyên nhân này mà tín hiệu CPFSK với hiệu số lệch bằng ½ tốc độ bít được gọi

là khóa dịch tối thiểu (MSK) Khai triển tín hiệu s(t) (4.37) theo thành phần đồng pha và vuông pha sẽ được

Ở đó dấu cộng tương ứng với 1 và dấu trừ tương ứng với 0 và θ(0) bằng 0 hay π sau khoảng 2Tb tùy vào pha trước đó Xét thành phần đồng pha:

Dấu cộng ứng với θ(0) bằng 0 và dấu trừ khi θ(0)=π Điều này có nghĩa là thành phần đồng pha bị điều chế bởi hàm cosin nửa chu kỳ và có pha giữ nguyên hoặc đảo pha là do pha ban đầu là 0 hay π trong suốt khoảng 2Tb (-Tb≤0≤Tb) mà không phụ thuộc bit tại t=0 là 1 hay 0 Tương tự như vậy trong khoảng 0≤t≤2Tb Thành phần vuông pha sẽ là xung sin nửa chu kỳ, cực tính của nó chỉ phụ thuộc θ(Tb) :

Ở đó dấu cộng tương ứng θ(Tb)=π/2 còn dấu trừ ứng với θ(Tb)=-π/2

Từ phân tích trên do θ(0) và θ(Tb) đều có 2 giá trị có thể nên có 4 trường

hợp xảy ra:

Để tạo ra tín hiệu như vậy chọn 2 hàm cơ sở trực giao như sau:

Dãy dữ liệu và dạng sóng cho tín hiệu MSK a) Dãy nhị phân lối vào b)Hàm thời gian được tỷ lệ s1ф1(t) c) Hàm thời gian được tỷ lệ s2ф2(t) d) Tín hiệu MKS

là kết quả cộng 2 hàm trên theo kiểu bit-bit:

Cũng nhận 2 giá trị Giản đồ tín hiệu có N=2, M=2 giống QPSK tuy nhiên

có điểm khác: Trong QPSK một tín hiệu phát biểu diễn 2 bit được tương ứng độc lập với 1 trong 4 điểm tín hiệu và pha có thể gián đoạn sau khoảng 2Tb, ,2 hàm cơ

sở trực giao là hàm sin và cosin Còn ở MSK một tín hiệu phát biểu diễn 1 bit trong khoảng Tb phải biểu diễn bằng tổ hợp 2 trong 4 điểm tín hiệu, đồng thời 2 hàm cơ sở trực giao là 2 hàm sin, cosin bị điều chế tạo nên pha liên tục sau khoảng bit Tb

Cách tạo và tách MSK:

Ưu điểm của MSK là: Đồng bộ tín hiệu và tỷ số lệch không ảnh hưởng theo tốc độ

dữ liệu lối vào Hai tín hiệu sin: một ở tần số fc=nc/4Tb với nc nguyên và một ở tần số 1/4Tb được cấp lên bộ điều chế tích, sẽ tạo nên 2 sóng sin đồng bộ tại tần số f1 và f2 hai song sin này được phân tách bằng 2 bộ lọc băng hep Lối ra bộ lọc được tổ hợp tuyến tính đẻ tạo nên cặp sóng mang vuông pha và trực giao

Cuối cùng 2 sóng mang này được nhân với 2 dạng song nhị phân a1(t) và a2(t) có tốc độ 1/2Tb

Tính xác suất trung bình của lỗi:

Xét tín hiệu truyền qua kênh ồn:

x(t)=s(t)+w(t)

với s(t) là tín hiệu MSK Để quyết định xem 1 hay 0 được truyền trong khoảng 0≤t≤Tb ta cần phải tách trạng thái pha của θ(0) và θ(Tb) Trước hết ta phải tính hình chiếu của x(t) lên trên khoảng -Tb≤t≤Tb:

Từ đây nếu x1>0 thì chọn θ(0)=0 ngược lại chọn θ(π)=π Tương tự để tách θ(Tb):

Nếu x2>0 chọn θ(Tb)=-π/2 ngược lại là θ(Tb)=π/2

Sau đó phối hợp các kết quả trên để có quyết định đúng Lỗi xảy ra khi kênh

I hoặc kênh Q bị lỗi Sử dụng thống kê đã biết của 2 kênh này ta xác định được tốc

độ bit lỗi của MSK là:

Chúng giống như PSK nhị phân trong QPSK, tuy nhiên hiệu quả quan trọng để tách MSK là tiến hành trên thời gian quan sát 2Tb chứ không phải trong Tb

GMSK là kỹ thuật điều chế nhị phân đơn giản rút ra từ MSK ở đó dạng sóng dữ liệu NRZ đi qua bộ tiền điềuchế là bộ lọc tạo dạng xung Gauss để làm trơn quĩ đạo pha của MSK và như vây làm ổn định sự thay đổi tần số tức thời theo thời gian và làm giảm búp song phụ trong phổ Bộ lọc Gauss gây nên ISI trong tín hiệu phát song có thể thấy là nếu tích độ dài bit và độ rông 3dB (BT) nhỏ hơn 0.5 thi sự ảnh hưởng ISI không đáng kể GMSK hy sinh tỷ lệ lỗi bit do báo hiệu đáng ứng một phần để đổi lấy hiệu suất phổ và tính chất biên độ không đổi Đáp ứng xung của bộ lọc là:

TÀI LIỆU KHAM KHẢO

- Bài giảng điện tử thông tin Biên soạn Ths Nguyễn Thành Huy

- GV Hoàng Minh Sơn, năm 2010, ”Bài giảng tín hiệu và hệ thống” , đại học Bách khoa Hà Nội.