Báo Cáo Hiệu ứng ồn pha trong hệ thống 256-QAM

Mục lục

Trang
Lời nói đầu .1
Chương 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ SỐ .3
1.1 Tại sao cần điều chế tín hiệu 3
1.2 Các phương pháp điều chế số cơ bản . 4
1.2.1 Khoá dịch chuyển biên độ-ASK(Amplitude Shift Keying) 4
1.2.1.1 Điều chế tín hiệu ASK . 4
1.2.1.2 Giải điều tín hiệu ASK . .4
1.2.2 Khoá dịch chuyển tần số-FSK(Frequency Shift Keying) .5
1.2.2.1 Điều chế tín hiệu FSK . 5
1.2.2.2 Giải điều chế tín hiệu FSK . .6
1.2.3 Khoá dịch chuyển pha PSK(Phase Shift Keying) .7
1.2.3.1 Điều chế 2PSK (BPSK) .7
1.2.3.2 Giải điều chế tín hiệu 2PSK 8
1.2.4 Tín hiệu QAM (Quadrature Amplitude Modulation) 10
1.2.4.1 Định nghĩa QAM . 10
1.2.4.2 Điều chế biên độ vuông góc (QAM) .12
1.2.4.3 Giải điều chế và tách tín hiệu QAM .13
1.2.4.4 Đặc điểm của tín hiệu QAM 14
1.2.4.5 xác suất xác định sai tín hiệu QAM 15

Chương 2 ỒN PHA . 21
2.1 Mở đầu 21
2.2 Thế nào là ồn pha . .22
2.3 Một số nguyên nhân gây ồn pha . 23
2.3.1 Sự dịch tần do bộ tạo dao động . 23
2.3.2 Ảnh hưởng của hiệu ứng Doppler . 23
2.3.3 Hiệu ứng của hoạ ba 24
2.4 Mật độ phổ công suất của ồn pha . 26
2.5 Hiệu ứng ồn pha trong hệ thống QAM . 28


Chương 3 MÔ PHỎNG . .31
3.1 Mở đầu 31
3.2 Cấu trúc, chức năng và hoạt động của các khối .33
3.2.1 Khối phát số nguyên ngẫu nhiên .33
3.2.2 Điều chế và giải điều chế QAM . .33
3.2.3 AWGN Channel . .36
3.2.4 Ồn pha . 38
3.2.5 Khối tính toán lỗi . 41
3.2.6 Giản đồ chòm sao . .45
3.2.7 Khối hiển thị . .46
3.3 Mô phỏng . .46

Kết luận .52
Tài liệu tham khảo 53




Tóm tắt.


Ngày nay, ứng dụng các quá trình điều chế số đã trở nên phổ biến. Đặc biệt,
quá trình điều chế số của tín hiệu QAM được dùng trong nhiều ứng dụng thực tế như
truyền hình số, âm thanh số, mạng điện thoại kỹ thuật số, công nghệ viba số, . Mặc
dù, QAM được sử dụng rộng rãi như vậy, nhưng cũng không tránh khỏi các hiệu ứng
tín hiệu truyền. Một trong những hiệu ứng đó là hiện tượng ồn pha.
Trong khoá luận này, em trình bày tổng quan về các kỹ thuật điều chế số và đi
sâu vào điều chế số tín hiệu QAM. Tìm hiểu về ồn pha, nguyên nhân gây ồn pha và
các hiệu ứng của ồn pha trong hệ thống QAM. Cụ thể, em tìm hiểu các hiệu ứng ồn
pha trong hệ thống 256-QAM dựa vào sơ đồ khối “Phase Noise Effects in 256-QAM”
trong MATLAB 7.0 và mô phỏng được tỉ số bít trên nhiễu (BER) của tín hiệu. Sử
dụng QAM mức cao sẽ có xác suất gây lỗi cao hơn nhưng do đáp ứng được tốc độ
truyền cao nên vẫn được sử dụng trong các hệ thống có nhu cầu. Khi thay đổi tỉ lệ
BER, mức ồn pha (phase noise levels) cũng làm thay đổi ồn pha trong hệ thống. Cụ
thể, BER và mức ồn pha nhỏ thì sự sai khác sẽ ít hơn. Quá trình mô phỏng sẽ giúp
quan sát điều này.




Lời nói đầu


Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ, các kỹ thuật điều chế ngày càng được
ứng dụng nhiều. Xử lý số là một loại kỹ thuật xử lý tín hiệu băng gốc, thường được dùng
trong hầu hết các hệ thống thông tin. Đặc biệt, kỹ thuật điều chế số QAM được sử dụng
nhiều trong công nghệ cao, điển hình như trong vô tuyến.
Xử lý tín hiệu số QAM được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật vô tuyến. Ví dụ, 16-
QAM dùng trong mạng WLAN, 256-QAM dùng trong truyền hình số, âm thanh số, điện
thoại di động số, . Tuỳ thuộc vào yêu cầu khác nhau của các hệ thống mà chúng ta sử
dụng loại tín hiệu QAM phù hợp. Khi có yêu cầu về tốc độ truyền dẫn cao, thì chúng ta
dùng tín hiệu QAM mức cao. Đặc biệt, trong kỹ thuật truyền hình số, âm thanh số hay
điện thoại số, do yêu cầu cao về chất lượng âm thanh, hình ảnh cho nên người ta dùng
tín hiệu 256-QAM. Tín hiệu 256-QAM đáp ứng được tốc độ truyền hình ảnh cao nhưng
lại bị hạn chế là xác suất lỗi bít rất lớn. Một trong các nguyên nhân gây lỗi bít là ồn pha.
Hiện tượng ồn pha xẩy ra do nhiều nguyên nhân như: do nội tại trong hệ thống, do hiệu
ứng Doppler vì khoảng cách truyền trong thông tin vô tuyến là rất lớn, hay do các yếu tố
của môi trường, . Khi có hiện tượng ồn pha xảy ra, tín hiệu truyền bị sai khác đi và khi
đó ở nơi thu, tín hiệu thu được sẽ bị lỗi. Điều này xảy ra khiến cho chất lượng tín hiệu
truyền giảm xuống.
Để hệ thống truyền hoàn thiện, cần có công nghệ kỹ thuật cao để có thể khắc phục được
các hiệu ứng của ồn pha, nâng cao chất lượng truyền và phấn đấu tiến tới công nghệ số
hoá.

Để có được bản khoá luận hoàn thiện ngày hôm nay, em đã phải dành nhiều thời
gian, trí tuệ và công sức trong suốt quá trình làm khoá luận. Mặc dù trong thời gian này,
em đã gặp phải không ít khó khăn, song nhờ sự quan tâm giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của
các Thầy giáo, Cô giáo và bạn bè cũng như người thân trong gia đình đã giúp em vượt
qua.

Trước hết, em xin gửi tới Thầy giáo TS. Trịnh Anh Vũ, người đã tận tình chỉ bảo
và giúp đỡ em trong suốt thời gian làm khoá luận lời chúc sức khoẻ và lòng biết ơn sâu
sắc. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tất cả các Thầy giáo, Cô giáo trong trường đã
cho em có được nhiều kiến thức bổ ích trong suốt thời gian học tập tại trường.