<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b><small>TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI</small></b>

<small>-  </small>

<b>---BÀI TẬP LỚN</b>

<b>MÔN CƠ SỞ THÔNG TIN SỐ</b>

<b>ĐỀ TÀI THẢO LUẬN :</b>

<b><small>Tìm hiểu về một số kỹ thuật điều chế pha số đang đượcsử dụng hiện nay.</small></b>

<b>Giảng viên hướng dẫn : Th.S Vũ Hồng HoaNHĨM 8</b>

<small>Họ tên sinh viênMã sinh viênThực hiệnBùi Tiến Dũng</small> <b><small>882181009Nhóm trưởng,thuyết</small></b>

<small>Lê Thị Anh Thương</small> <b><small>211444134Làm word</small></b>

<small>Nguyễn Hữu Hồng</small>

<small>Trần Văn Đức</small> <b><small>211402585Tìm tài liệu</small></b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b><small>Hà Nội – 2023</small></b>

<b>DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT</b>

<b>BPSKBinary Plase Shift KeyingQPSKQuadrature Phase Shift KeyingO - QPSK</b>

<b>QAMQuadrature Amplitude Modulation</b>

<i><b>I, Điều chế và điều chế pha số.</b></i>

1.1.Điều chế.

Điều chế (modulation) nói chung là làm biến đổi các đặc tính của một tín hiệu theo một tín hiệu khác. Trong hệ thống thơng tin, tín hiệu bị biến đổi gọi là sóng mang (carrier) và tín hiệu gây ra sự biến đổi đó gọi là tín hiệu mang tin (information signal). Có thể định nghĩa điều chế là sự biến đổi các thơng số của sóng mang theo tín hiệu mang tin. 1.2. Điều chế pha số.

Kỹ thuật điều chế pha số (Phase Modulation, viết tắt là PM) là một phương pháp trong viễn thông để truyền tải thơng tin bằng cách thay đổi pha của sóng mang. Trong PM, pha của sóng mang thay đổi theo thơng tin tín hiệu, trong khi biên độ và tần số của sóng mang được giữ nguyên. Kỹ thuật này thường được sử dụng trong các hệ thống truyền thông số, đặc biệt là trong viễn thông số học.

<i><b>II, Điều chế dịch pha PSK.</b></i>

<i>Khái niệm : Pha của sóng mang hình sin, tần số cao sẽ biến thiên</i>

theo mức logic 0 và 1 của chuỗi số.

Có nhiều loại điều chế PSK (Phase Shift Keying), mỗi loại sử dụng một số lượng khác nhau của các trạng thái pha.

Dưới đây là một số loại điều chế PSK phổ biến:

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

1. BPSK (Binary Phase Shift Keying): Điều chế này sử dụng hai trạng thái pha.

2. QPSK (Quadrature Phase Shift Keying): Điều chế này sử dụng bốn trạng thái pha.

3. 3.Ngồi ra cTn có 1 số loại khác như Offset-Quadrature-Phase-Shift-Keying (O-QPSK), 8 Điểm-pha-Offset-Quadrature-Phase-Shift-Keying (8 PSK), 16 Điểm-pha-Shift-Keying (16 PSK)

Các hình thức được liệt kê ở trên là các hình thức PSK chính thường được sử dụng trong các ứng dụng liên lạc vơ tuyến. Mỗi hình thức PSK bao gồm những ưu điểm cũng như nhược điểm. Nói chung, các hình thức điều chế bậc cao sẽ cho phép tốc độ dữ liệu cao truyền trong một băng thông nhất định. Nhưng vấn đề là tốc độ dữ liệu cao, cần tỷ lệ S / N vượt trội trước khi tỷ lệ lỗi bắt đầu tăng lên và bộ đếm này hoạt động để cải thiện hiệu suất của tốc độ dữ liệu. Hình thức điều chế có thể được lựa chọn bởi các hệ thống thơng tin vơ tuyến có thể phụ thuộc vào các điều kiện và yêu cầu hiện có.

2.1. BPSK

+ BPSK (Binary Phase Shift Keying), tiếng Việt gọi là điều chế pha nhị phân, là một kỹ thuật điều chế tín hiệu số với bit 0 và bit 1 lệch pha nhau 180°<small>1</small>.

Trong q trình điều chế BPSK, tín hiệu số được mã hóa thành các bit, trong đó mỗi bit được biểu diễn bằng một trạng thái pha cụ thể của sóng mang. Điều chế này hiện nay được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thông tin quân sự, thương mại, các hệ thống vi ba số.

Ở phía máy thu, quá trình giải điều chế BPSK được thực hiện để khơi phục lại thơng tin ban đầu từ tín hiệu lấy ra ở đầu ra của kênh tin. Đây là một phương pháp điều chế hiệu quả cho các ứng dụng truyền tin bằng vơ tuyến vì nó đảm bảo xác suất lỗi thấp nhất đối với một mức tín hiệu thu đã định khi đo trên một chu kỳ tín hiệu.

+Phương pháp điều chế

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

+ Phổ của tín hiệu BPSK

+ Cơng thức

+ Dạng sóng của tín hiệu BQSK

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

2.2: QPSK

+ QPSK viết tắt của từ Quadrature Phase Shift Keying, tiếng Việt gọi là điều chế pha cầu phương (điều chế pha vuông góc). Trong kỹ thuật này, dữ liệu cần truyền sẽ được truyền đi từng bộ 2 bit, mỗi bộ 2 bit này được gọi là một ký hiệu (symbol). Mỗi vị trí pha là một symbol.

Bộ chuyển đổi nối tiếp sang song song chia data thành 2 luồng tín hiệu có tốc độ bằng một nửa tốc độ data. Mỗi luồng tín hiệu dùng 2 bit để biểu diễn một symbol. Do sóng mang đến 2 bộ điều chế lệch pha nhau 90° nên hai thành phần I và Q vng góc với nhau và sau khi qua bộ cộng sẽ tạo nên giản đồ 4 trạng thái pha. Thành phần I: pha 0 và 180 độ Thành phần Q: pha 90 và 270 độ.

+ Biểu thức của tín hiệu :

Giá trị của φ<small>(t)</small> tương ứng với mỗi ký hiệu 2 bit, gọi

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Hình Giản đồ trạng thái pha điều chế QPSK. - Sơ đồ khối giải điều chế QPSK:

<i>3.Ưu, nhưc đim.</i>

-Ưu điểm

<small></small> Loại PSK này cho phép thông tin được mang theo tín hiệu liên lạc vơ tuyến hiệu quả hơn so với FSK.

<small></small> QPSK là một loại dữ liệu khác truyền đi bất cứ nơi nào sử dụng trạng thái 4 pha, tất cả đều ở 90 độ của nhau.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<small></small> Nó ít bị lỗi hơn khi chúng tôi đánh giá với điều chế ASK &; chiếm băng thông tương tự như ASK.

<small></small> Bằng cách sử dụng điều này, tốc độ dữ liệu truyền cao có thể đạt được với sự trợ giúp của các điều chế PSK cấp cao như QPSK, 16-QAM. Ở đây QPSK biểu thị 2 bit cho mỗi chTm sao và 16-QAM biểu thị 2 bit cho mỗi chTm sao.

-Nhược điểm

<small></small> Hiệu suất băng thơng của PSK này ít hơn so với loại điều chế ASK

<small></small> Đó là một tín hiệu tham chiếu khơng mạch lạc

<small></small> Bằng cách ước tính trạng thái pha của tín hiệu, thơng tin nhị phân có thể được giải mã. Các thuật toán như phục hồi và phát hiện là vơ cùng khó khăn.

<small></small> Các điều chế PSK cấp cao như QPSK, 16-QAM nhạy cảm hơn với sự khác biệt pha.

<small></small> Nó tạo ra các giải điều chế sai vì lỗi có thể kết hợp với thời gian vì tín hiệu tham chiếu để giải điều chế khơng cố định.

<i>4.ng dng.</i>

Các ứng dụng của PSK bao gồm những điều sau đây:

- Phương pháp này được sử dụng rộng rãi cho số liệu sinh học, mạng LAN không dây cùng với truyền thông không dây như Bluetooth và RFID.

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

- Truyền hình vệ tinh và cáp: PSK được sử dụng cho truyền hình vệ tinh MPEG2, modem cáp

- Hội nghị video: PSK cũng được sử dụng trong các ứng dụng hội nghị video

- Hệ thống điện thoại di động: PSK được sử dụng trong các hệ thống điện thoại di động

-Các hình thức giao tiếp kỹ thuật số khác qua sóng mang RF.

<i><b>III, Điều chế QAM(Quadrature AmplitudeModulation).</b></i>

3.1Khái niệm:

+ Là sự kết hợp của điều biên và điều pha .

+ Trong phương pháp điều chế M-FSK để tăng hiệu suất sử dụng băng

tần với cùng một tốc độ bit ta cần phải tăng bậc điều chế pha nhưng khi tăng bặc điều chế dẫn đến khoảng cách giữa các trạng thái sẽ gần nhau làm tăng bit lỗi. Các trạng thái pha của tín hiệu QAM.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Biểu thức của tín hiệu QAM:

3.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MATLAB 3.2.1. Giới thiệu

MATLAB là một ngơn ngữ có tính thực thi cao cho các tính tốn kỹ thuật. Nó tổ hợp sự tính tốn, sự trình thấy, và lập trình trong một mơi trường dễ sử dụng, nơi mà những vấn đề và những giải pháp được diễn tả ở dạng chuỗi ký hiệu tốn học. Điển hình sử dụng gồm có:

- Tốn học và thao tác điện tốn. - Khai triển thuật tốn.

- Mơ hình, mơ phỏng và mẫu thử.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

- Phép phân tích dữ liệu, khảo sát chi tiết và hình dung.

- Đồ họa khoa học và kỹ thuật.

- Phát triển ứng dụng, kể cả xây dựng hệ giao tiếp đồ họa.

MATLAB là một hệ thống tác động lẫn nhau mà các phần tử dữ liệu cơ bản là một mảng các phần tử mà khơng cần quy định chiều của mảng. Nó cho phép ta giải quyết nhiều vấn đề tính tốn kỹ thuật, đặc biệt là với những sự trình bày về ma trận 43 và vector, trong một điều kiện nào đó cần phải viết chương trình bằng một ngôn ngữ không tương tác với đại lượng vơ hướng như C hoặc Fortran.

Tên MATLAB có nghĩa là những thí nghiệm về ma trận (Matrix Laboratory). Trước tiên, MATLAB được viết để dễ dàng truy xuất ma trận và phần mềm được phát triển bởi hai dự án LINPACK và EISPACK, mà cùng trình bày trình độ phát triển của khoa học kỹ thuật ở một giai đoạn cụ thể trong phần mềm cho việc tính tốn trên ma trận.

MATLAB đã được phát triển qua nhiều giai đoạn với nguồn tài liệu được cung cấp từ nhiều tác giả. Trong mơi trường đại học, nó là cơng cụ có tính hướng dẫn chuẩn cho việc giới thiệu và những hướng tiến bộ trong toán học, kỹ thuật và khoa học.

MATLAB mô tả những nét đặc biệt của những cách giải quyết cho những ứng dụng xác định được gọi là Toolboxes. Rất quan trọng cho hầu hết những người sử dụng MATLAB, Toolboxes cho phép ta học và áp dụng những công nghệ chuyên dụng. Toolboxes là tập hợp toàn bộ những hàm của MATLAB (M-files) mà môi trường của MATLAB được mở rộng để giải quyết những vấn đề đặc biệt. Những lĩnh vực mà Toolboxes có giá trị là xử lý tín hiệu, các hệ thống điều khiển, mạng tập trung, logic mờ, mô phỏng và nhiều lĩnh vực khác nữa. 3.2.2.Hệ thống Matlab Hệ thống MATLAB gồm có 5 thành phần chính: a.Ngơn ngữ MATLAB:

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Đây là một ngôn ngữ làm việc trên mảng hoặc ma trận bậc cao với các lệnh điều khiển, các hàm, các cấu trúc dữ liệu, xuất nhập và đặc điểm của lập trình hướng đối tượng. Nó cho phép cả “lập trình nhỏ” để nhanh chóng tạo ra chương trình và khắc phục được nhanh các sai sót trong chương trình và “lập trình lớn” để tạo ra những chương trình ứng dụng phức tạp.

b.Môi trường làm việc của MATLAB

Đây là tập hợp những công cụ và phương tiện mà ta làm việc với MATLAB như là người sử dụng hoặc lập trình viên. Nó bao gồm những phương tiện cho việc quản lý các biến trong vùng làm việc và việc xuất hoặc nhập dữ liệu. Nó cũng bao gồm những công cụ để phát triển, quản lý, gỡ rối và tạo Mfiles trong những ứng dụng của MATLAB.

c.Kênh điều khiển đồ họa.

Đó là hệ thống đồ họa của MATLAB. Nó bao gồm những lệnh cấp cao cho dữ liệu hai chiều và ba chiều, xử lý ảnh động và các biểu diễn đồ họa. Nó cũng bao gồm những lệnh cấp thấp mà cho phép ta tùy chọn sự xuất hiện của đồ họa giống như là việc xây dựng một giao diện sử dụng đồ họa hoàn hảo trong những ứng dụng MATLAB của mình.

d.Thư viện hàm tốn học của MATLAB.

Đó là sự thu thập của các thuật tốn tính tốn trên máy tính từ các hàm sơ cấp như hàm sum, sine, cosine và các số phức, và những hàm phức tạp hơn như ma trận nghịch đảo, ma trận giá trị riêng, các hàm Bessel và các phép biến đổi Fourier, Laplace…

e.Giao diện lập trình ứng dụng của MATLAB.

Đó là một thư viện, mà cho phép ta viết chương trình bằng ngơn ngữ lập trình C hoặc Fortran mà có ảnh hưởng tới MATLAB. Nó bao gồm những phương tiện để gọi những tập tin thi hành chương trình từ MATLAB (liên kết động), gọi MATLAB như là một phương tiện tính tốn và để đọc và viết các MAT-files.

3.2.3.Giới thiệu về ToolBoxes.

Toolboxes là sự tập hợp chuyên dùng của M-files (chương trình ngơn ngữ MATLAB) được lập nên cho sự

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

giải quyết hàng loạt vấn đề riêng biệt. Toolboxes là sự tập hợp của nhiều hàm hữu ích. Nó trình bày kết quả của sự nỗ lực của các nhà nghiên cứu hàng đầu thế giới trong các lĩnh vực như điều khiển, kiểm soát, xử lý tín hiệu, phát hiện hệ thống, và nhiều lĩnh vực khác.

3.2.4.Simulink

Simulink, một chương trình hướng dẫn cho MATLAB, là một hệ thống các tương tác cho việc mơ phỏng các hệ thống động phi tuyến. Nó là một chương trình điều khiển chuột đồ họa mà cho phép ta mơ hình hóa một hệ thống bằng cách vẽ một sơ đồ khối trên màn hình và thao tác trên nó. Nó có thể làm việc với hệ thống tuyến tính, hệ thống phi tuyến, hệ thống liên tục, hệ thống rời rạc, hệ thống đa biến và hệ thống đa tốc độ.

Blocksets được đưa vào Simulink mà các khối đó được cung cấp từ các thư viện của nó cho những ứng dụng chuyên dụng như: các hệ thống thông tin, hệ thống xử lý tín hiệu và hệ thống nguồn.

Real-time Workshop là một chương trình mà cho phép ta tạo mã C từ những sơ đồ khối và chương trình này có thể chạy trong hệ thống real-time.

 Hiện nay, kỹ thuật điều chế pha vẫn được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền thông số như S (Digital Video Broadcasting - Satellite), DVB-T (Digital Video Broadcasting - DVB-Terrestrial), Wi-Fi, và nhiều ứng dụng khác. Công nghệ liên tục phát triển để tối ưu hóa hiệu suất và khả năng truyền tải thông tin trong môi trường truyền thông số.

<i><b>IV.Tài liệu tham khảo.</b></i>

</div>