Download miễn phí Khóa luận hiệu ứng ồn pha trong hệ thống 256-QAM
Mục lục
Trang
Lời nói đầu.1
Chương 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾSỐ.3
1.1 Tại sao cần điều chếtín hiệu.3
1.2 Các phương pháp điều chếsốcơbản.4
1.2.1 Khoá dịch chuyển biên độ-ASK(Amplitude Shift Keying).4
1.2.1.1 Điều chếtín 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 chếtín hiệu FSK.5
1.2.2.2 Giải điều chếtín hiệu FSK.6
1.2.3 Khoá dịch chuyển pha PSK(Phase Shift Keying).7
1.2.3.1 Điều chế2PSK (BPSK).7
1.2.3.2 Giải điều chếtín hiệu 2PSK.8
1.2.4 Tín hiệu QAM (Quadrature AmplitudeModulation).10
1.2.4.1 Định nghĩa QAM.10
1.2.4.2 Điều chếbiên độvuông góc (QAM).12
1.2.4.3 Giải điều chếvà 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 Thếnào là ồn pha.22
2.3 Một sốnguyên nhân gây ồn pha.23
2.3.1 Sựdịch tần do bộtạo dao động.23
2.3.2 Ảnh hưởng của hiệu ứng Doppler.23
2.3.3 Hiệu ứng của hoạba.24
2.4 Mật độphổcông suất của ồn pha.26
2.5 Hiệu ứng ồn pha trong hệthống 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 sốnguyên ngẫu nhiên.33
3.2.2 Điều chếvà giải điều chếQAM.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 đồchòm sao.45
3.2.7 Khối hiển thị.46
3.3 Mô phỏng.46
Kết luận.52
Tài liệu tham khảo.53
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
nó mang các đặc điểm của ASK và PSK. Ngoài ra nó còn mang mộtsố đặc điểm khác do sự kết hợp này.
Khi tín hiệu sóng mang có các giá trị biên độ và pha là hằng số bất kỳ thì
phổ tần số của sóng mang cũng không thay đổi. Như vậy, để có thể truyền dữ liệu
có tốc độ bít cao hơn qua một kênh cho trước, ta có thể sử dụng các loại điều chế
ASK hay PSK. Đây là ưu điểm của điều chế ASK và PSK so với FSK vì trong
FSK muốn truyền dữ liệu có tốc độ bít cao hơn thì cần tăng độ rộng phổ của
kênh truyền. Hiệu suất sử dụng phổ của điều chế QAM là cao hơn điều chế FSK.
Số mức biên độ hay pha của sóng mang trong điều chế ASK hay PSK
càng lớn thì cho phép mang nhiều thông tin hơn, nhưng số lượng này bị giới hạn
do nhiễu kênh truyền. Số mức càng tăng kéo theo độ phức tạp trong mạch điều
chế và giải điều chế cũng tăng.
Với điều chế n-PSK sóng mang truyền đồng thời n bít thông tin. Số lượng
pha cần có là 2n, n tăng làm cho độ lệch giữa hai pha kế tiếp là ∆φ = 2π/2n giảm
rất nhanh, do đó rất dễ bị nhiễu tác động làm lỗi bít.
Điều chế 8PSK cũng đáp ứng khả năng truyền bằng điều chế QAM,
nhưng tín hiệu QAM có xác suất lỗi bít ít hơn tín hiệu 8PSK, do trong tín hiệu
QAM chỉ sử dụng điều chế 4PSK cần 4 giá trị pha so với điều chế 8PSK cần sử
dụng 8 mức pha khác nhau. Vì vậy, xác suất lỗi của 4PSK chỉ bằng 50% xác suất
lỗi của tín hiệu 8PSK. Biên độ của sóng mang trong điều chế QAM có 2 mức, do
đó có thể đặt độ chênh lệch các giá trị biên độ đủ lớn để có thể kháng nhiễu.
1.2.4.5 Xác suất xác định sai tín hiệu QAM.
Tín hiệu QAM có thể được biểu diễn như sau:
um(t) = AmcgT (t) cos2πƒct + AmsgT (t) sin2πƒct 0 ≤ t ≤ T (1.9)
Với Amc và Ams là biên độ của các thành phần vuông góc (chúng mang
thông tin và g(t) là tín hiệu xung. Véctơ biểu diễn tín hiệu này là:
um = [ Amc gζ2
1
Ams gζ2
1 ] (1.10)
Để xác định xác suất xác định sai tín hiệu QAM, ta phải xác định các
điểm tín hiệu. Ta bắt đầu với tín hiệu QAM có M = 4điểm. Hình 1.10 mô tả hai
15
Hà Thị Thu Cúc Đại học Công nghệ-ĐHQGHN
Khoá luận tốt nghiệp Hiệu ứng ồn pha trong hệ thống 256-QAM
tập hợp bốn điểm tín hiệu. Tập hợp thứ nhất là tín hiệu điều chế pha bốn mức và
tập hợp thứ hai là tín hiệu QAM hai mức biên độ, ký hiệu là A1 và A2 với bốn giá
trị pha. Do xác suất xác định lỗi gắn với khoảng cách nhỏ nhất giữa hai điểm tín
hiệu và ta có d(e)min = 2A với cả hai loại tín hiệu. Công suất trung bình của tín hiệu
phát đi (trên cơ sở tất cả các tín hiệu là đồng xác suất) với tín hiệu bốn mức là:
Pav = 4
1 .4.2A2 = 2A2 (1.11)
Với tín hiệu hai mức biên độ, bốn mức pha, các điểm tín hiệu nằm trên
hai đường tròn bán kính A, 3 A và d(e)min = 2A, ta có:
Pav = 4
1 [ 2.3.A2 + 2.A2 ] = 2A2 (1.12)
Như vậy với các ứng dụng trong thực tế, tỷ lệ sai số của hai tín hiệu này
là như nhau. Nói cách khác, không có sự khác biệt giữa hai loại tín hiệu này khi
sử dụng trong thực tế.
Hình 1.10 Hai tập hợp bốn điểm tín hiệu.
A2
..
.
.
A. 1
A2 d=2A
Xét trường hợp QAM với M = 8. Có nhiều tập hợp các điểm tín hiệu, và
ta xét bốn tập hợp các điểm tín hiệu như trên hình 1.11, tất cả các loại tín hiệu đều
có hai mức biên độ và khoảng cách nhỏ nhất giữa hai điểm tín hiệu là 2A. Các giá
trị (Amc,Ams) được chuẩn hóa bởi A. Giả sử các tín hiệu đông xác suất, công suất
trung bình của tín hiệu truyền đi là:
Pav = ∑
=
M
mM 1
1 (A2mc + A2ms ) = M
A2 ∑
=
M
m 1
(a2mc + a2ms ) (1.13)
với (amc, ams) là toạ độ các điểm tín hiệu đã được chuẩn hoá bởi A.
16
Hà Thị Thu Cúc Đại học Công nghệ-ĐHQGHN
Khoá luận tốt nghiệp Hiệu ứng ồn pha trong hệ thống 256-QAM
17
Hình 1.11Bốn tập hợp điểm tín hiệu QAM tám điểm (M=8)
Hai tập hợp tín hiệu (a) và (c) có các điểm tín hiệu trong một hình chữ
nhật và Pav = 6A2. Tín hiệu trong hình (b) có công suất trung bình Pav = 6,83A2 và
hình (d) là 4,73A2. Như vậy tín hiệu (d) yêu cầu công suất thấp hơn 1dB so với
tín hiệu thứ nhất và 1,6dB so với tín hiệu thứ hai với cùng một xác suất lỗi. Loại
tín hiệu này là loại tín hiệu QAM với M=8 tốt nhất do yêu cầu về công suất nhỏ
nhất với khoảng cách cực tiểu giữa hai điểm tín hiệu đã cho.
Với M ≥ 16, có nhiều khả năng lựa chọn tín hiệu QAM trong không gian
hai chiều. Ví dụ, ta có thể chọn tín hiệu nhiều mức biên độ. Loại tín hiệu QAM
với M=16 này là mở rộng của tín hiệu QAM với M=8 tối ưu. Tuy nhiên tín hiệu
loại này không phải là tốt nhất trong kênh AWGN.
Tập hợp tín hiệu QAM chữ nhật có ưu điểm là dễ dàng tạo ra từ hai tín
hiệu PAM điều chế vào các tín hiệu pha vuông góc. Hơn nữa, chúng dễ dàng
trong giải điều chế. Mặc dù chúng không phải là tín hiệu QAM với M ≥ 16 tốt
nhất, công suất trung bình yêu cầu chỉ lớn hơn một chút so với tín hiệu tối ưu để
cho một xác suất xác định sai (với cùng một khoảng cách cực tiểu). Vì những lý
do đó, tín hiệu QAM M mức hình chữ nhật thường được sử dụng trong thực tế.
(c) (d)
(a) (b)
2
(3 )1.−
( )1. .
. . .
. . . . ( )CC .1.. .
.. . .
.. ..
.
. .
. . .
.
.
.
. .. . 2 2
( )1.1
( )1.1
( )1.1 −−
( )1.3− ( ) 1.3
( )2.2( )2.2 −−
0.31+
( )2.0 −
Hà Thị Thu Cúc Đại học Công nghệ-ĐHQGHN
Khoá luận tốt nghiệp Hiệu ứng ồn pha trong hệ thống 256-QAM
Tín hiệu QAM hình chữ nhật với M=2k với k chẵn tương đương với hai
tín hiệu PAM trong tín hiệu sóng mang vuông góc, mỗi tín hiệu có M = 2k/2
điểm tín hiệu. Do các tín hiệu trong các thành phần pha vuông góc có thể phân
tách một cách rõ ràng tại bộ giải điều chế, xác suất xác định sai của tín hiệu QAM
có thể xác định dễ dàng từ xác suất xác định sai của tín hiệu PAM. Xác suất xác
định đúng của tín hiệu QAM M mức là:
Pc = (1- MΡ )2 (1.14)
Với MP là xác suất xác định sai của tín hiệu PAM M mức với một nửa
công suất trung bình trong mỗi tín hiệu là vuông góc của tín hiệu QAM tương
đương. Sửa đổi xác suất xác định sai của tín hiệu PAM M mức, ta có:
)
)1(
3()11(2
0NM
Q
M
P avM
ζ
−−= (1.15)
Với
0N
avζ là SNR trung bình của mỗi ký hiệu. Xác suất xác định sai ký
hiệu tín hiệu QAM M mức là:
( )211 MM PP −−= (1.16)
Chú ý rằng kết quả này đúng với k chẵn. Với k lẻ thì không có hệ thống
PAM M mức tương đương. Tuy nhiên có thể dễ dàng xác định tốc độ xác định
sai cho tập hợp các điểm tín hiệu hình chữ nhật. Nếu sử dụng bộ xác định tối ưu
dựa trên độ đo khoảng cách thì xác suất xác định sai ký hiệu bị chặn trên bởi:
MP ≤ ( )
2
01
3
211
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
−−− NMQ
avζ ≤ ( ) ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
− 01
3
4
NM
kQ avζ (1.17)
Với k ≥ 1 và
0N
avζ là SNR trung bình của từng bít. Xác suất sai ký hiệu
được vẽ trên hình 1.12 theo SNR trung bình từng bít.
Với tín hiệu QAM không chữ nhật, ta có thể xác định giới hạn trên của
xác suất sai bằng cách sử dụng giới hạn hợp:
( ) ( ) ⎟⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜
⎜
⎝
⎛
−<
2
0
min
)(
2
1
N
dQMP
e
M
(1.18)
18
Hà Thị Thu Cúc Đại học Công nghệ-ĐHQGHN
Khoá luận tốt nghiệp Hi...