Thong Tin So

Hµ V¨n NghÜa: Líp 46K_§TVT Th«ng Tin Sè

Bµi Thùc Hµnh

I.më ®Çu Ngµy nay m¸y vi tÝnh cã kh¶ n¨ng xö lÝ mét khèi d÷ liÖu rÊt m¹nh,thËm chÝ trong mét vµi trêng hîp nã kh«ng thua kÐm g× c¸c m¸y vi tÝnh mainframe.chóng ®ang ®îc øng dông réng r·i trong nhiÒu lÜnh vùc khoa häc vµ cuéc sèng. Bªn c¹nh c«ng nghÖ phÇn cøng ®ang ph¸t triÓn v« cïng m¹nh mÏ trªn thÕ giíi th× phÇn mÒm hÖ thèng vµ øng dông còng ®ang ®îc c¶I thiÖn hµng ngµy,hµng giê ,trong ®ã cã phÇn mÒm Matlab. Nh»m øng dông c¸c thµnh tùu ®ã vµo viÖc gi¶ng d¹y c¸c m«n truyÒn th«ng,nghiªn cøu khoa häc vµ ®¸p øng mét phÇn nhu cÇu thÝ nghiÖm m« pháng cña kÜ s ngµnh §iÖn Tö- ViÔn Th«ng. II.C¬ së vÒ matlab Matlab lµ mét ch¬ng tr×nh phÇn mÒm viÕt cho m¸y tÝnh PC nh»m hç trî cho c¸c tÝnh to¸n khoa häc vµ kÜ thuËt do c«ng ty mathworks viÕt ra. ThuËt ng÷ Matlab cã ®îc tõ hai tõ Matrix vµ Laboratory ghÐp l¹i. ch¬ng tr×nh nµy hiÖn ®ang ®îc sö dông nhiÒu trong nghiªn cøu trong c¸c vÊn ®Ò tÝnh to¸n c¸c bµi to¸n kÜ thuËt nh:Lý thuyÕt ®iÒu khiÓn tù ®éng,KÜ thuËt thèng kª x¸c suÊt,Ph©n tÝch d÷ liÖu,Xö lÝ sè c¸c tÝn hiÖu … Matlab ®îc ®iÒu khiÓn bëi c¸c tËp lÖnh t¸c ®éng qua bµn phÝm.nã còng cho phÐp lËp tr×nh víi có ph¸p th«ng dÞch lÖnh cßn gäi lµ Sript file.Matlab cßn cã phÇn më réng lµ Tool box Simulink Simulink lµ mét phÇn mÒm më réng dïng ®Ó m« h×nh ho¸ ,m« pháng vµ ph©n tÝch mét hÖ thèng ®éng.Th«ng thêng dïng ®Ó thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn,thiÕt kÕ DSP,hÖ thèng th«ng tin vµ c¸c øng dông m« pháng kh¸c,

Hµ V¨n NghÜa: Líp 46K_§TVT Th«ng Tin Sè

Bµi Thùc Hµnh

§Ó m« h×nh ho¸ ,simulink cung cÊp cho b¹n mét hÖ thèng ®å häa.Víi dao diÖn ®å ho¹ ta cã thÓ x©y dùng vµ kh¶o s¸t m« h×nh mét c¸ch trùc quan h¬n.§Ó sö dông tèt ch¬ng tr×nh nµy ngêi sö dông ph¶i cã kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ ®iÒu khiÓn ,truyÒn th«ng,x©y dùng m« h×nh ho¸ theo quan ®iÓm cña lý thuyÕt ®iÒu khiÓn vµ tõ ®ã thµnh lËp nªn m« h×nh ho¸ cña bµi to¸n. 1.C¸ch khëi t¹o simulink: §Ó vµo simulink trong Matlab ,tõ cöa sæ lÖnh cña Matlab ta ®¸nh dßng lÖnh >>simulink vµ enter.HoÆc vµo tõ biÓu tîng Simulink trªn mµn h×nh cña Matlab. III.môc tiªu m« pháng Nghiªn cøu qu¸ tr×nh truyÒn dÉn sè qua ®iÒu chÕ sãng mang trªn phÇn mÒm Matlab .Nh»m gãp mét phÇn vµo phßng thÝ nghiÖm m« pháng tryÒn dÉn sè ,qua ®ã gióp sinh viªn cã mét c¸ch nh×n trùc quan vÒ c¸c d¹ng tÝn hiÖu trong truyÒn dÉn sè vµ t¹o cho sinh viªn kÜ n¨ng m« pháng c¸c bµi to¸n vÒ ®iÒu khiÓn vµ truyÒn th«ng. IV.néi dung m« pháng 1.§iÒu chÕ vµ gi¶i ®iªï chÕ biªn ®é sãng mang(ASK) 2.§iÒu chÕ vµ gi¶i ®iªï chÕ pha sãng mang (PSK) 3.§iÒu chÕ vµ gi¶i ®iªï chÕ tÇn sè sãng mang(FSK) 4.§iÒu chÕ vµ gi¶i ®iªï QAM A.C¬ së lý thuyÕt 1.§iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ biªn ®é sãng mang(ASK) Trong lo¹i ®iÒu chÕ nµy ,sãng mang h×nh sin cã hai gi¸ trÞ biªn ®é x¸c ®Þnh bëi tÝn hiÖu d÷ liÖu c¬

Hµ V¨n NghÜa: Líp 46K_§TVT Th«ng Tin Sè

Bµi Thùc Hµnh

sè 2 (‘0’ vµ’1’).Th«ng thêng bé ®iÒu chÕ truyÒn sãng mang ®i khi bit d÷ liÖu lµ ‘1’ vµ hoµn toµn triÖt tiªu nã khi bit d÷ liÖu lµ ‘0’.c«ng thøc cña nã cã d¹ng sau Asin( ω t+ ϕ ) S(t)=1 Um(t)= 0 S(t)=0 Gi¶i ®iÒu chÕ biªn ®é sãng mang lµ qu¸ tr×nh ngîc l¹i víi ®iÒu chÕ.Trong bé gi¶I ®iÒu chÕ th× bao giê còng ph¶I cã bé läc th«ng thÊp ,nã cã t¸c dông läc ®I c¸c thµnh phÇn sãng mang .cßn m¹ch t¹o xung cã t¸c dông t¹o thµnh d¹ng tÝn hiÖu ®óng 2.§iÒu chÕ vµ gi¶I ®iÒu chÕ tÇn sè sãng mang(FSK) Trong ph¬ng ph¸p ®iÒu chÕ FSK tin tøc d÷ liÖu sè ®îc truyÒn ®i trªn kªnh truyÒn b»ng c¸ch dÞch tÇn sè sãng mang mét lîng nhÊt ®Þnh t¬ng øng víi bit nhi ph©n ‘0’ vµ ‘1’.Do ®ã tÝn hiÖu cã thÓ ®îc biÓu dܪn nh sau Asin( ω 1t+ ϕ ) Um(t)= Asin( ω 2t+ ϕ )

S(t)=1 S(t)=0

TÝn hiÖu cao tÇn nµy ®îc truyÒn qua kªnh truyÒn mét c¸ch dÔ dµng mµ kh«ng bÞ mÐo.Trong trêng hîp chóng ta sö dông ®iÒu chÕ M-PSK th× ®Ó truyÒn k bit d÷ liÖu trªn mét sãng mang tÝn hiÖu(k=log2M) th× d¹ng sãng mang M cã thÓ ®îc biÓu diÔn nh sau 2Es UMt)= T

cos(2 π fct+2 π m ∆ ft)

m=0,1…,M-1

Hµ V¨n NghÜa: Líp 46K_§TVT Th«ng Tin Sè

Bµi Thùc Hµnh

Trong ®ã Es=kEb lµ n¨ng lîng cña mét symbo,T=kTb lµ ®é réng cña mét symbo , kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tÇn sè ∆ f = fm-fm=1 vµ fm=fc+m ∆ f

∆f

lµ

Bé ®iÒu chÕ cã thÓ thùc hiÖn ®îc b»ng bé dao ®éng ®iÒu khiÎn b»ng ®iÖn thÕ(VCO) Gi¶i ®iÒu chÕ lµ qu¸ tr×nh ngîc l¹i víi ®iÒu chÕ.Nã lµ mét m¹ch dïng ®Ó lÊy l¹i tÝn hiÖu d÷ liÖu gèc tõ tÝn hiÖu FSK ph¸t qua kªnh truyÒn.§Ó lµm ®îc ®iÒu ®ã s¬ ®å c¬ b¶n cña bé gi¶I ®iÒu chÕ FSK dùa trªn nguyªn t¾c ho¹t ®éng vßng b¸m pha PLL 3.§iÒu chÕ vµ gi¶I ®iÒu chÕ pha sãng mang (PSK) Trong ®iÒu chÕ pha sãng mang th«ng tin ®îc ph¸t qua kªnh truyÒn díi d¹ng pha cña sãn mang ,pha thay ®æi thÓ hiÖn bit ‘0’ vµ bit ‘1’ cßn biªn ®é vµ tÇn sè kh«ng ®æi Nõu tÝn hiÖu d÷ liÖu lµ bit 0 thf pha lµ 00 cßn bit d÷ liÖu 1 lµ 1800.Trêng hîp nµy gäi lµ kho¸ dÞch pha PLL C«ng thøc to¸n häc trong trêng hîp nµy lµ Asin( ω t) S(t)=1 Um(t)= Asin( ω t+ π ) S(t)=0 Ngêi ta cßn ®iÒu chÕ 4-PSK,8-PSK,16-PSK,… D¹ng sãng ®iÒu chÕ pha sãng mang m_PSK cã d¹ng sau Um(t)=AgT(t)sin(2 π fct+2 π m/M),m=0,1,…,M-1 trong ®ã gT(t) lµ d¹ng xung ,A lµ biªn ®é tÝn hiÖu

Hµ V¨n NghÜa: Líp 46K_§TVT Th«ng Tin Sè

Bµi Thùc Hµnh

Gi¶i ®iÒu chÕ biªn ®é sãng mang lµ qu¸ tr×nh ngîc l¹i víi ®iÒu chÕ TÝn hiÖu ®· ®iÒu chÕ ®îc ®I qua kªnh truyÒn cã nhiÔu t¹p tr¾ng (AWGN) ®îc m« t¶ b»ng c«ng thøc r(t)=Um(t)+n(t)=Um(t)+nc(t)cos(2 π fct)-ns(t) cos(2 π fct) trong ®ã nc(t) vµ ns(t) lµ hai thµnh phÇn vu«ng gãc cña t¹p ©m.tÝn hiÖu nµy ®îc cho qua bé gi¶i ®iÒu chÕ PSK ta thu ®îc d÷ liÖu cÇn truyÒn 4.§iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ QAM TÝn hiÖu ®iÒu chÕ QAM sö dông hai sãng mang vu«ng gãc víi nhau ®ã lµ sin(2 π fct) vµ cos(2 π fct) ,mçi mét tÝn hiÖu ®îc ®iÒu chÕ bëi mét chuçi bit ®éc lËp .d¹ng sãng ®iÒu chÕ ®îc ®Þnh nghÜa Um(t)=AmcgT(t) cos(2 π fct)+AmsgT(t) sin(2 π fct) m=1,2,..,M Trong ®ã Amc vµ Ams lµ møc biªn ®é mang th«ng tin cña hai thµnh phÇn vu«ng gãc vµ gT(t) lµ tÝn hiÖu xung tÝn hiÖu QAM cã thÓ ®îc biÓu diÔn theo c¸ch kh¸c Umm=AmgT(t) cos(2 π fct+ φ n),m=1,2,…,M1,n=1,2,…,M2 Vm=(A2mc+A2ms)1/2 vµ φ n=arctg(Ams/Amcc) Tõ c¸ch biÓu diÔn nµy ta thÊy tÝn hiÖu QAM lµ tÝn hiÖu ®iÒu chÕ biªn ®é vµ pha ®ång thêi Gi¶i ®iiªï chÕ lµ qu¸ tr×nh ngîc l¹i víi qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ .tÝn hiÖu ®· ®îc ®iÒu chÕ ®I qua kªnh truyÒn cã nhiÔu t¹p tr¾ng (AWGN) ®îc m« t¶ b»ng c«ng thøc: r(t)=AmcgT(t)cos(2 π fct+ ϕ )+AmsgT(t)sin(2 π fct+ ϕ )+n(t) trong ®ã ϕ lµ pha sãng mang vµ n(t)=nc(t) cos(2 π fct)-ns(t)sin(2 π fct)

Hµ V¨n NghÜa: Líp 46K_§TVT Th«ng Tin Sè

Bµi Thùc Hµnh

Bµi 1: §iÒu ChÕ Vµ Gi¶i §iÒu ChÕ Biªn §é Sãng Mang(ASK)

Hµ V¨n NghÜa: Líp 46K_§TVT Th«ng Tin Sè

Bµi Thùc Hµnh

Bµi 2: §iÒu ChÕ Vµ Gi¶i §iÒu ChÕ TÇn Sè Sãng Mang(FSK)

Hµ V¨n NghÜa: Líp 46K_§TVT Th«ng Tin Sè

Bµi Thùc Hµnh

Bµi 3: §iÒu ChÕ Vµ Gi¶i §iÒu ChÕ Pha Sãng Mang (PSK)

Hµ V¨n NghÜa: Líp 46K_§TVT Th«ng Tin Sè

Bµi Thùc Hµnh

Bµi 4: §iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ QAM

Hµ V¨n NghÜa: Líp 46K_§TVT Th«ng Tin Sè

Bµi Thùc Hµnh

Hµ V¨n NghÜa: Líp 46K_§TVT Th«ng Tin Sè

Bµi Thùc Hµnh

*kÕt luËn: C¸c d¹ng sãng cña tÝn hiÖu cña qu¸ tr×nh m« pháng ®iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ ASK,PSK,FSK,QAM kh¸ phï hîp víi lÝ thuyÕt.tuy nhiªn d÷ liÖu nhËn ®îc ë n¬i thu sÏ bÞ trÔ so víi n¬i ph¸t mét kho¶ng thêi gian t nµo ®ã, ®ã lµ do trÔ trong qu¸ tr×nh truyÒn tÝn hiÖu.