Đồ Án Khôi phục định thời tần số và pha sóng mang trong tín hiệu MSK

Tóm tắt nội dung

Trong phần mở đầu khoá luận khái quát các kĩ thuật điều chế số (như PSK, QPSK, OQPSK, MSK và GMSK) và quá trình giải điều chế các tín hiệu đó.
Tiếp đó khóa luận sử dụng Matlab 7.0 để mô phỏng quá trình khôi phục tín hiệu MSK (Minimum shift keying) tại nơi thu trong điều kiện kênh truyền chất lượng kém, từ đó có cái nhìn toàn cảnh quá trình khôi phục tín hiệu MSK qua kênh truyền có ảnh hưởng của nhiễu trong thực tế.
Trong mô hình mô phỏng nói đến các yếu tố đóng vai trò ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn tín hiệu MSK trên đường truyền là các tham số dịch định thời kí hiệu pha, dịch tần số, dịch pha và trên kênh truyền còn có cộng ồn Gausian trắng (AWGN). Tai nơi thu, trước khi giải điều chế tín hiệu MSK phải khắc phục tất cả các ảnh hưởng của nhiễu trên đường truyền. Cụ thể, phải khôi phục định thời kí hiệu pha, khôi phục tần số sóng mang sau đó khôi phục pha mang.
Ngoài ra khoá luận có sử dụng thêm công cụ BERtool trong Matlab 7.0 để tính toán lỗi bit BER trên đường truyền, từ đó minh hoạ tính phức tạp của vấn đề khôi phục lại tín hiệu khi đi qua kênh truyền chất lượng kém trong thực tế.
Lời mở đầu
Ngày nay kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu số được sử dụng trong hầu hết các lĩnh
vực truyền thông do tính ưu việt hơn hẳn truyền dẫn tín hiệu tương tự. Trên thực tế
đường truyền dẫn luôn luôn có tạp âm (ồn Gaussian), băng tần giới hạn và các giao
thoa tín hiệu khác nhau đối với các môi trường, vật liệu truyền dẫn khác nhau. Điều
này dẫn đến làm sai lệch, méo dạng tín hiệu và gây lỗi trên đường truyền. Vì vậy việc
nghiên cứu tỷ mỉ các dạng tín hiệu và gây lỗi trên đường truyền, phương pháp đồng bộ
nhằm làm giảm sai sót trên đường truyền là những kĩ thuật cơ sở rất quan trọng.

Kĩ thuật truyền dẫn nói chung có thể chia làm hai loại: Truyền dẫn băng tần cơ sở, truyền dẫn qua điều chế sóng mang. Trong truyền thông tin số qua kênh băng tần cơ sở, tín hiệu mang thông tin được truyền trực tiếp trên kênh, tuy nhiên hầu hết các kênh truyền thông đều là băng tần giới hạn. Do đó cần chuyển tín hiệu qua kênh bằng cách dịch tần số của tín hiệu mang thông tin phù hợp với băng tần của kênh, có như vậy tín hiệu điện từ mới chậm suy giảm và truyền đi được xa. Kĩ thuật điều chế số lên sóng mang ở tần số thích hợp môi trường truyền dẫn sẽ tăng tầm hoạt động của các thiết bị viễn thông với một chi phí tối thiểu.

Khoá luận hạn chế trong việc nghiên cứu chi tiết mô hình mô phỏng và lý
thuyết kỹ thuật về khôi phục định thời, khôi phục tần số sóng mang và khôi phục pha
mang trong tín hiệu MSK (Minimum shift keying) trên băng tần cơ sở. Kèm theo mô
phỏng trong Matlab 7.0 để có thể so sánh được điểm mạnh, điểm yếu và xác suất lỗi
bit trong kĩ thuật điều chế tín hiệu MSK. Tín hiệu MSK khi cho qua bộ lọc Guassian
làm trơn tín hiệu, trở thành tín hiệu GMSK là phương pháp điều chế chủ yếu trong
GSM.

Do thời gian có hạn nên khoá luận sẽ không tránh khỏi thiếu sót, em rất mong nhận được các ý kiến góp ý của thầy cô.


Mục lục

Lời mở đầu .4
Chương I: TỔNG QUAN MỘT SỐ KĨ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ .6
1.1 Khoá dịch pha (PSK) .6
1.2. Khoá dịch pha vuông góc (QPSK) .7
1.3 Khoá dịch pha lệch vuông góc (OQPSK) 9
1.4 Kĩ thuật điều chế tín hiệu MSK trong thông tin vô tuyến .11
1.4.1 Phương pháp điều chế và biểu diễn tín hiệu MSK 11
1.4.2 Giản đồ không gian tín hiệu MSK 15
1.4.3 So sánh phổ của tín hiệu MSK với tín hiệu OQPSK 16
1.4.4 Sơ đồ bộ thu và phát tín hiệu MSK .18
1.5 Khoá dịch tối thiểu kiểu Gauss (GMSK) .19
Chương II KĨ THUẬT KHÔI PHỤC TÍN HIỆU MSK 25
2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn vô tuyến 25
2.2 Kĩ thuật khôi phục tín hiệu MSK .28
2.2.1 Khôi phục định thời kí hiệu 28
2.2.2 Kỹ thuật khôi phục tần số sóng mang .30
2.2.3 Kỹ thuật khôi phục pha mang .31
2.2.4 Giải điều chế tín hiệu MSK .31
Chương III MÔ PHỎNG HỆ THỐNG KHÔI PHỤC TÍN HIỆU MSK .33
3.1 Cấu trúc chương trình mô phỏng .33
3.1.1. Cấu trúc chương trình mô phỏng .33
3.1.2. Kết quả và hiển thị .34
3.1.3. Thí nghiệm với chương trình .34
3.2 Các khối trong sơ đồ mô phỏng .34
3.2.1 Máy phát nhị phân Bernoulli .34
3.2.2 Điều chế tín hiệu băng cơ sở MSK .36
3.2.3 Kênh AWGN .37
3.2.4 Khối khôi phục định thời tín hiệu MSK .40
3.2.5 Khối khôi phục pha mang CPM 42
3.2.6 Giải điều chế tín hiệu băng cơ sở MSK .43
3.2.7 Giản đồ hiển thị các điểm phân tán 45
3.2.8 Giản đồ mắt 45
3.3 Mô phỏng bằng Matlab 7.0 46
3.3.1 Mô phỏng tín hiệu đi qua kênh chỉ có cộng ồn Gaussian trắng (AWGN) 46
3.3.2 Mô hình tín hiệu qua kênh gồm nhiễu Gaussian, dịch định thời, dịch pha mang và dịch tần số sóng mang 48
3.3.3 Mô phỏng mô hình khôi phục định thời kí hiệu pha, khôi phục tần số và khôi phục pha sóng mang52
3.3.4 Sử dụng công cụ Bertool trong Matlab 7.0 để tính toán BER 57
Kết luận 63
Các tài liệu tham khảo .64