ĐỀ TÀI : HỆ THỐNG ĐỒNG BỘ THU PHÁT QPSK,BPSK,VÒNG PHẢN HỒI

S I N H V I Ê N T H Ự C H I Ệ N :

V Ũ V Ă N N A M - 2 0 0 8 3 6 7 8

N G U Y Ễ N H Ồ N G M I N H - 2 0 0 8 1 7 4 3

N G U Y Ễ N H O À N G N A M - 2 0 0 8 1 8 1 5

BÀI TẬP LỚNMÔ PHỎNG HỆ THỐNG THÔNG TIN

Nội dung trình bày

Phân loại kỹ thuật điều chế sóng mang sốĐiều chế đồng bộ nhị phân BPSKHệ thống thu phát BPSKĐiều chế đồng bộ vuông pha QPSKHệ thống thu phát QPSKVòng phản hồiMô phỏng BPSK , QPSK

Phân loại kỹ thuật điều chế sóng mang số

Sóng mang với tần số thích hợp có thể truyền đi xa trong môi trường truyền dẫn (như dây đồng, cáp đồng trục, hay khoảng không…) Dựa trên việc biến đổi các tham số của sóng mang (biên độ, tần số hay pha) mà thông tin có thể truyền đi xa theo yêu cầu truyền tin gọi là kỹ thuật điều chế sóng mang.

Phân loại cơ bản :

Phân loại kỹ thuật điều chế sóng mang số

Điều chế đồng bộ gồm: - đồng bộ nhị phân có: ASK (ít được dùng), PSK, FSK - đồng bộ hạng M có: ASK hạng M, PSK hạng M, FSK hạng M. Ví dụ: QPSK,QAM… Điều chế không đồng bộ có: - Không đồng bộ nhị phân: ASK không đồng bộ, FSK không đồng bộ. Với PSK không có không đồng bộ(vì không đồng bộ có nghĩa là không có thông tin về pha nên cũng không có PSK), nhưng thay vào đó ta có DPSK không đồng bộ- Không đồng bộ hạng M cũng có với ASK, DPSK và FSK, song phân tích toán học với những kiểu này khá phức tạp.

Đồng bộ nhị phân BPSK

Ở kỹ thuật này pha của sóng mang là đại lượng mang thông tin. Cặp tín hiệu ứng với 1 và 0 là:

Ở đó 0≤t<Tb và Eb là năng lượng tín hiệu / bit. Đồng thời thời gian truyền mỗi bít phải đảm bảo chứa một số nguyên chu kỳ của sóng mang nên tần số fc được chọn =nc/Tb (hay Tb/Tc=nc) với nc là một sốnguyên cố định.

Đồng bộ nhị phân BPSK

Đặt :

Là hàm cơ sở năng lượng :

Thì :

Dựa trên lý thuyết về không gian tín hiệu thì hệ nhị phân BPSK đồng bộ có không gian tín hiệu một chiều (N=1) và 2 điểm báo hiệu (dạng sóng báo hiệu) (M=2).

Đồng bộ nhị phân BPSK

Tọa độ của 2 điểm báo hiệu tương ứng với 1 và 0 sẽ là:

Sơ đồ tạo dạng sóng BPSK và tách tín hiệu như sau :

-Để quyết định và tính xác suất lỗi, ta chia không gian thành 2 vùng: 1) Vùng gần + 2) Vùng gần -

Đồng bộ nhị phân BPSK

Hệ thống phát BPSK :

Hệ thống thu BPSK :

Đồng bộ nhị phân BPSK

Từ đó tính được xác suất lỗi loại 1 (phát 0 lại quyết định là 1 tại nơi thu), chú ý vùng quyết định ký hiệu là 1 (tín hiệu s1(t)) là : : 0 < <

Với :

Ở đó x(t) là tín hiệu thu được sau kênh thì hàm xác suất điều kiện là :

Đồng bộ nhị phân BPSK

Sơ đồ không gian tín hiệu hệ thống BPSK đồng bộ :

Đồng bộ nhị phân BPSK

Do đó :

Đổi biến tích phân :

Ta được :

Tương tự có thể tính xác suất lỗi phát 1 mà thu được giá trị 0 có giá trị cũng như vậy

Đồng bộ vuông pha QPSK

Khi thiết kế hệ truyền thông ngoài mục tiêu quan trong là xác suất lỗi bit phải thấp còn có mục tiêu là sử dụng có hiệu suất độ rộng băng. Khóa dịch vuông pha là trường hợp riêng của hợp kênh sóng mang vuông góc, ở đó mỗi dạng sóng mang thông tin 2 bit nên cần tất cả 4 dạng sóng ứng với 4 pha có hiệu suất băng tần cao. Dạng sóng của ký hiệu là:

Đồng bộ vuông pha QPSK

Khai triển ra ta có:

Với 4 dạng sóng trên, 2 hàm cơ sở được xác định là:

Đồng bộ vuông pha QPSK

Sơ đồ không gian tín hiệu QPSK đồng bộ :

Đồng bộ vuông pha QPSK

Và 4 điểm báo hiệu, mỗi điểm có 2 thành phần là:

Nếu dùng mã Gray theo bảng tương ứng

Đồng bộ vuông pha QPSK

Dạng sóng ứng với tín hiệu 01 10 10 00 sẽ được tạo nên như sau:

Dãy được chia thành 2 dãy con: Những bit được đánh số chẵn gộp vào một dãy và những bit đánh số lẻ vào một dãy. Ứng với 2 dãy này là các dạng sóng ứng với tín hiệu PSK đặt trên sóng cosin và sin riêng rẽ.

Khi cộng lại chúng sẽ cho QPSK

Đồng bộ vuông pha QPSK

a) dãy nhị phân vào. b) Bít lẻ lối vào và dạng sóng BPSK liên kết. c) Bít chẵn lối vào và dạng sóng BPSK liên kết.

d) Dạng sóng QPSK

Đồng bộ vuông pha QPSK

Hệ thống phát QPSK :

Đồng bộ vuông pha QPSK

Hệ thống thu QPSK :

Đồng bộ vuông pha QPSK

Xác suất lối trung bình được tính như sau :Tín hiệu nhận được :

Hệ QPSK đồng bộ có thể coi là 2 hệ PSK làm việc song song dùng 2 sóng mang vuông pha.

Đồng bộ vuông pha QPSK

Xác suất lỗi trung bình của một hệ PSK là :

Các kênh đồng pha và vuông pha là độc lập với nhau.

Kênh đồng pha quyết định một bit, kênh vuông pha quyết định bit thứ 2. xác suất quyết định đúng cả 2 bit là:

Đồng bộ vuông pha QPSK

Xác suất trung bình lỗi ký hiệu sẽ là:

Khi E/2No>>1 có thể bỏ qua số hạng thứ 2 và ta được:

Công thức này có thể rút ra bằng cách khác:

Đồng bộ vuông pha QPSK

Do sơ đồ không gian tín hiệu là đối xứng, nên

i là điểm báo hiệu mi. Ví dụ chọn m1, các điểm gần nó nhất là m2 và m4 và d12=d14= E 2

Giả sử E/No đủ lớn để bỏ qua đóng góp của m3 đối với m1. Khi có lỗi nhầm m1thành m2 hoặc m4 sẽ cho một lỗi bit đơn, còn nhầm m1 thành m3 sẽ có 2 bit lỗi. Khi E/No đủ lớn , hàm khả năng của 2 bit trong ký hiệu mắc lỗi nhỏ hơn đối với bit đơn nên có thể bỏ qua m3 trong việc tính P3 khi m1 được gửi. Do ký hiệu trong QPSK có 2 bit nên E=2Eb

Đồng bộ vuông pha QPSK

Khi dùng mã Gray đối với 2 bit đên tốc độ chính xác của bit lỗi trung bình là:

Vòng phản hồi