Bên cạnh công nghệ phần cứng đang phát triển vô cùng mạnh mẽ trên thế giới thì phần mềm hệ thống và ứng dụng cũng đang được cải thiện hàng ngày, hàng giờ, trong đó có phần mềm MATLAB nhằ
Trang 1I- Mở đầu
Ngày nay máy vi tính có khả năng xử lýmột khối lượng dữ liệu rất mạnh, thậm chí trong một vài trường hợp nó không thua kém gì các máy tính mainframe Chúng đang được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học và cuộc sống
Bên cạnh công nghệ phần cứng đang phát triển vô cùng mạnh mẽ trên thế giới thì phần mềm hệ thống và ứng dụng cũng đang được cải thiện hàng ngày, hàng giờ, trong đó có phần mềm MATLAB
nhằm ứng dụng các thành tựu dó vào việc giảng dạy và học tập các môn truyền thông, nghiên cứu khoa học và đáp ứng một phần nhu cầu thí nghiệm mô phỏng của kỹ sư Điện tử viễn thông
II-Cơ sở về Matlab.
Matlab là một chương trình phần mềm viết cho máy tính PC nhằm hỗ
trợ cho các thuật toán khoa học và kỹ thuật do công ty MATHWORKS viết ra
thuật ngữ Matlab có được hai từ Mảtĩ và Laboratory ghép lại chương trình này hiện đang được sử dụng nhiều trong nghiên cứu các vấn đề tính toán các bài toán kỹ thuật như : lý thuyết điều khiển tự động, kỹ thuật thống
kê xác suất , phân tích dữ liệu, xứ lý số các tín hiệu
matlab được điều khiển bởi các tập lệnh tác động qua bàn phím Nó cũng cho phép lập trình với cú pháp thông dịch lệnh - còn gọi là Script file Matlab còn có phần mở rộng là Tool box simulink
simulink Là một phần mở rộng dùng để mô hình hóa , mô phỏng và phân tích một hệ thống động thông thường dùng để thiết kế hệ thống điều khiển , thiết kế DSP, hệ thống thông tin và các ứng dụng mô phỏng khác
Để mô hình hóa , simulink cung cấp cho bạn một giao diện đồ họa Với giao diẹn đồ họa ta có thể xây dụng và khảo sát mô hình một cách trực quan hơn Để sử dụng tốt chương trình này người sử dụng phải có kiến thức
cơ bản về điều khiển, truyền thông, xây dựng mô hình toán học theo quan điểm của lý thuyết điều khiển và từ đó thành lập nên mô hình của bài toán
1 cách khởi tạo Simulink
Để vào simulink trong Matlab , từ cửa sổ lệnh của Matlab ta đánh dòng lệnh '' simulink'' hoặc vào từ biểu tượng simulink trên màn hình Matlab
Khi khởi động simulink xong ta được màn hình cửa sổ simulink cửa
sổ này hoạt động liên kết với cửa sổ lệnh Matlab
III- mục tiêu mô phỏng :
Nghiên cửu quá trình truyền dẫn số qua điều chế sóng mang trên phần mềm Matlab Nhằm góp một phần ứng dụng vào phòng thí nghiệm mô phỏng truyền dẫn số , qua đó giúp sinh viên có một cách nhìn trực quan hơn
Trang 2về các dạng tín hiệu trong truyền dẫn số và tạo cho sinh viên kỹ năng mô phỏng các bài toán về điều khiển và truyền thông
IV- Nội dung mô phỏng :
1.Điều chế và giải điều chế Biên độ sóng mang (ASK)
2 Điều chế và giải điều chế pha sóng mang (PSK)
3.Điều chế và giải điều chế Tần số sóng mang (FSK)
4.Điều chế và giải điều chế QAM
A.Cơ sở lý thuyết :
1.Điều chế và giải điều chế biên độ sóng mang (ASK)
- Trong loại điều chế này , sóng mang hình sincó 2giá trị biên độ xác định bởi tín hiệu dữ liệu cơ số 2 ('0' và '1') Thông thường bộ điều chế truyền sóng mang đi khi bit dữ liệu là "1" và hoàn toàn triệt tiêu nó khi bit dữ liệu
là "0" Công thức của nó có dạng như sau :
ASin(ωt + φ) S(t) = 1
Um(t) =
0 S(t) = 0
- Giải điều chế biên độ sóng mang là quá trình ngược lại với điều chế Trong bộ giải điều chế thì bao giờ cũng phải có bộ lọc thông thấp , nó có tác dụng lọc đi các thành phần sóng mang , Còn mạch tạo xung có tác dụng tạo dạng thành tín hiệu dữ liệu đúng
2 Điều chế và giải điều chế tần số sóng mang (FSK)
Trong phương pháp điều chế FSK tin tức dũ liệu số được truyền đi trên kênh truyền bằng cách dịch tần số sóng mang một lượng nhất định tương ứng với bit '0' và '1' Do đó tín hiệu điều chế có thể được biểu diễn như sau :
ASin(ω1t + φ) S(t) = 1
Um(t) =
ASin(ω2t + φ) S(t) = 0
Tín hiệu cao tần này được truyền qua kênh truyền một cách dễ dàng
mà ít bị méo
Trong trường hợp chúng ta sử dụng điều chế M-FSK thì để truyền k bit trên một sóng mang tín hiệu (k = log2m) thì dạng sóng mang M có thể được biểu diễn :
U m (t) = (√2E s /T) cos(2 f c t +2 mf t) , m =0,1,…,M-1, 0 ≤ t ≤
T b
Trong đó Es = kEb là năng lượng của một symbol, T=kTb là độ rộng của một symbol , f là khoảng cách giữa các tần số ,f =fm - fm-1 và fm = fc + mf
Trang 3bộ điều chế có thể thực hiện bằng bộ dao động điều khiển bằng điện thế (VCO),
- giải điều chế là quá trình ngược lại của điều chế Nó là một mạch dùng để lấy lại tín hiệu dữ liệu gốc từ tín hiệu FSK phát qua kênh truyền Để làm được điều đó sơ đồ cơ bản của bộ giải điều chế FSK dựa trên nguyên tắc hoạt động vòng bám pha PLL
3.Điều chế ,giải điều chế pha sóng mang (PSK)
- Trong điều chế pha sóng mang thông tin được phát qua kênh truyền được chữa dưới dạng pha của sóng mang ,pha thay đổi thể hiện bit '0' và bit '1' còn biên độ và tần số không đổi
+ Nếu tín hiệu dữ liệu là bit '0' thì pha là 00 ,còn bit dữ liệu là '1' thì pha bằng 1800 Trong trường hợp này gọi là khóa dịch pha nhị phân BFSK
Công thức toán học trong trường hợp này là :
ASin( ωt ) S(t) = 1
Um(t) =
ASin(ω2t + ) S(t) = 0
+ Người ta còn điều chế 4-PSK 8-PSK, 16-PSK,
+Dạng sóng điều chế pha sóng mang M-PSK có dạng như sau :
U m (t) = Ag t (t )sin(2 f c t +2 m/M) , m =0,1,…,M-1, trong dó g t (t là dạng xung, A là biên độ tín hiệu.
-Giải điều chế biên độ sóng mang là quá trình ngược lại với điều chế Tín hiệu đã được điều chế được đi qua kênh truyền có nhiễu tạp trắng được mô tả bằng công thức
r (t) = U m (t) + n(t) = U m (t) + n c (t) cos(2 f c t) - n s (t)sin(2 f c t) trong đó n c (t) và n s (t) là hai thành phần vuông góc của tạp âm tín hệu này
được cho qua bộ giải điều chế PSK ta thu được dữ liệu cần truyền
4 Điều chế và giải điều chế QAM:
- tín hiệu diều chế QAM sử dụng hai sóng mang vuông góc với nhau
đó là sin(2 f c t) và cos(2 f c t) , mỗi một tín hiệu được điều chế bởi
một chuỗi bit độc lập
- Giải điều chế là quá trình ngược lại với điều chế tín hiệu đã điều chế được đi qua kênh truyền có nhiễu tạp trắng (AWGN) được mô tả bằng công thức
r (t) = A mc g T (t) cos(2 f c t + φ ) + A m s g T (t) sin(2 f c t + φ ) + n(t) Trong đó sin(2 f c t + φ ) và cos(2 f c t + φ ) là hai sóng mang.
Trang 41.Điều chế và giải điều chế Biên độ sóng mang (ASK)
Trang 52.Điều chế và giải điều chế Tần số sóng mang (FSK)
Trang 63.Điều chế và giải điều chế Pha sóng mang (PSK)
Trang 74.Điều chế và giải điều chế QAM.
Trang 9+ Kết luận :
- Các dạng sóng tín hiệu của quá trình mô phỏng điều chế và giải điều chế ASK ,PSK, FSK , QAM khá phù hợp với lý thuyết tuy nhiên dữ liệu nhận được ở nơi thu bị trễ so với nơi phát một khoảng thời gian t nào đó , đó
là do trễ trong quá trình truyền tín hiệu