Tiểu luận: Tìm hiểu kĩ thuật điều chế qam

Chia sẻ: Trần Công Khánh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

492
lượt xem 147
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Điều chế là đem tin tức dưới dạng một tín hiệu tần số thấp tác động vào tín hiệu cao tần điều hoà làm biến đổi một thông số nào đó (biên độ, tần số hoặc góc pha) của tín hiệu cao tần theo tin tức. Trong trường hợp này, tin tức được gọi là tín hiệu điều chế, dao động cao tần gọi là sóng mang, còn dao động cao tần mang tin tức gọi là dao động cao tần đã điều chế. Sóng được điều chế......

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tiểu luận: Tìm hiểu kĩ thuật điều chế qam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Môn: HỆ THỐNG VIỄN THÔNG Đề tài: TÌM HIỂU KĨ THUẬT ĐIỀU CHẾ QAM : NGUYỄN THỊ BÍCH HẠNH GHVD • Lớp : K14TVT • SVTH : Phan Minh Vĩnh An • Đà Nẵng, rần Công ăm 2010 T tháng 2 n Khánh Nguyễn Thanh Ái Đoàn Văn Quốc Đà nẵng, tháng 3 năm 2011 LỜI MỞ ĐẦU
KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ (MODULATION) Điều chế là đem tin tức dưới dạng một tín hiệu tần số thấp tác động vào tín hiệu cao tần điều hoà làm biến đổi một thông s ố nào đó (biên đ ộ, t ần số hoặc góc pha) của tín hiệu cao tần theo tin tức. Trong tr ường h ợp này, tin tức được gọi là tín hiệu điều chế, dao động cao tần gọi là sóng mang, còn dao động cao tần mang tin tức gọi là dao động cao tần đã đi ều ch ế. Sóng được điều chế nhằm 2 mục đích: Sóng đã điều chế thỏa mãn điều kiện truy ền của môi trường truy ền tin vì môi trường này không truyền được tín hiệu gốc. Sóng truyền được tin tức (thông tin) gọi là sóng mang. Tạo điều kiện ghép nhiều kênh truyền tin để truyền qua cùng một môi trường. Có nhiều kỹ thuật điều chế tùy thuộc vào bản chất của tín hiệu gốc và môi trường truyền. Có nhiều phương pháp để điều chế như PSK,ASK, QAM. Và trong báo cáo này, chúng em xin trình bày về phương pháp điều chế QAM.
I. Điều chế QAM. Định nghĩa: 1. Ph¬ng ph¸p ®iÒu chÕ M-QAM lµ ph¬ng ph¸p n©ng cao hiÖu qu¶ cña mét kªnh truyÒn mµ kh«ng cÇn t¨ng c«ng suÊt ph¸t hay t¨ng ®é réng b¨ng th«ng.ViÖc ®iÒu chÕ hai thµnh phÇn ®ång pha vµ pha vu«ng gãc mét c¸ch ®éc lËp víi nhau cho ta mét s¬ ®å ®iÒu chÕ míi gäi lµ ®iÒu chÕ biªn ®é vu«ng gãc (hay cÇu ph ¬ng) M tr¹ng th¸i (QAM, Quadrature Amplitude Modulation). Nh vËy, trong s¬ ®å ®iÒu chÕ nµy sãng mang bÞ ®iÒu chÕ c¶ vÒ biªn ®é lÉn pha. Điều chế QAM: 2. Trong hệ thống PSK, các thành phần đồng pha và vuông pha được kết hợp với nhau tạo thành một tín hiệu đường bao không đổi. Tuy nhiên, n ếu loại bỏ loại này và để cho các thành phần đồng pha và vuông pha có th ể độc lập với nhau thì ta được một sơ đồ điều mới gọi là đi ều biên c ầu phương điều chế biên độ sóng mang QAM (điều chế biên độ gốc) . Ở sơ đồ điều chế này, sóng mang bị điều chế cả biên độ lẫn pha. Đi ều ch ế QAM là có ưu điểm là tăng dung lượng truyền dẫn số. Dạng tổng quát của điều chế QAM, 14 mức (m-QAM) được xác định như sau: 2 E0 2 E0 ai cos(2πf c t ) − bi sin( 2πf c t ); (0 ≤ t ≤ T ) S1 (t ) = T T Trong đó, : năng lượng của tín hiệu có biên độ thấp nhất E0
ai , bi : cặp số nguyên độc lập được chọn tùy theo vị trí bản tin. i=1,2…L. D¹ng c¬ së cña chïm tÝn hiÖu M-QAM lµ d¹ng cña hai tÝn hiÖu ASK cã L tr¹ng th¸i. Nh vËy, tÝn hiÖu Si(t) gåm hai thµnh phÇn sãng mang cã pha vu«ng gãc ®- îc ®iÒu chÕ bëi mét tËp tÝn hiÖu rêi r¹c cho nªn cã tªn lµ “ §iÒu chÕ biªn ®é vu«ng gãc “. Có thể phân tích Si(t) thành cặp hàm cơ sở: 2 Φ1 (t ) = − 0 ≤t ≤T bi sin( 2πf c.t ) T 2 Φ2 (t ) = 0 ≤ t ≤T ai sin( 2πf c.t ) T Tọa độ các điểm bản tin là a E và bi E0với : i 0
( − L + 1, L − 1) ( − L + 3,L − 1) ...( L − 1,L − 1)  ( − L + 1,L − 3) ( − L + 3,L − 3) ...( L − 1,L − 3)    ( ai , bi )= . .    . .  ( − L + 1,− L + 1) ( − L + 3,L − 3)...( L − 1,− L + 1)    Đối với 16-QAM ta có L=4 ( − 3,3) ( − 1,3) (1,3) ( 3,3)  ( − 3,1) ( − 1,1) (1,1) ( 3,1)  ( ai , bi )=  ( − 3,− 1) ( − 1,− 1) (1,− 1) ( 3,−1)     ( − 3,− 3) ( − 1,− 3) (1,− 3) ( 3,− 3)  Thành phần đồng pha và vuông pha trong 16-QAM Chùm tín hiệu của 16-QAM
Chùm tín hiệu M-QAM Sơ đồ điều chế và giải điều chế M-QAM II. 1. Bộ điều chế
Hoạt động của bộ điều chế Bộ phân luồng (demux) chuyển đổi luồng nhị phân b(t) tốc bit • Rb=1/Tb đầu vào thành bốn luồng độc lập, trong đó hai bit l ẻ được đưa đến bộ chuyển đổi mức ở nhánh trên còn hai bit ch ẵn được đưa đến bộ chuyển đổi mức nhánh dưới. Tốc độ ký hiệu trong trường hợp này sẽ bằng Rs=Rb/4. • Các bộ biến đổi mức chuyển đổi 2 mức vào L m ức () t ạo ra các tín hiệu L mức tương ứng với các đầu vào đồng pha và pha vuông góc. • Sau khi nhân hai tín hiệu L mức với hai sóng mang có pha vuông góc được tạo tử bộ dao động nội phát TLO (Transmitter Local Oscillator) rồi cộng lại ta được tín hiệu M-QAM. 2. Bộ giải điều chế
Hoạt động của bộ giải điều chế • Tín hiệu thu được đưa lên 2 nhánh đồng pha và vuông pha, sau đó được nhân với 2 hàm trực giao giống phía phát được tạo ra từ b ộ dao động nội thu RLO (Receiver Local Oscillator). Nh ờ tính ch ất trực giao mà ta tách được 2 thành phần tín hiệu. • Tín hiệu sau đó được đưa qua bộ tương quan lấy mẫu, đánh giá ngưỡng (so sánh với L-1 ngưỡng) để thu được kí hiệu. • Sau cùng hai chuỗi số nhị phân được tách ra nói trên sẽ kết hợp với nhau ở bộ biến đổi song song vào nốí tiếp để khôi phục lại chuỗi nhị phân phía phát (ước tính chuỗi phát ). Ứng dụng QAM: III. Các loại điều chế QAM.
LOẠI ĐIỀU SỐ SỐ SỐ TRẠNG STT C HẾ BIT/I(Q) BIT/SYSMBOL THÁI 1 4QAM 1 2 4 2 (QPSK) 2 4 16 3 16QAM 3 6 64 4 256 4 8 256 Như với nhiều đề án điều chế kỹ thuật số, biểu đồ chòm sao là một đại diện hữu ích. Trong QAM, các điểm chòm sao này thường được bố trí trong một ô vuông với khoảng cách dọc và ngang bằng nhau, mặc dù cấu hình khác là có thể (ví dụ như Cross-QAM). Từ trong viễn thông kỹ thuật số dữ liệu thường nhị phân, số lượng các điểm trong lưới điện thường là một sức mạnh của 2 (2, 4, 8 ...). Kể từ khi QAM thường vuông, một số trong số này là hiếm các hình thức phổ biến nhất là 16-QAM, 64-QAM, 128-QAM và 256-QAM. Bằng cách di chuyển đến một chòm sao bậc cao, có th ể đ ể truyền tải các bit trên mỗi ký hiệu. Tuy nhiên, nếu năng lượng trung bình của chòm sao này là vẫn như cũ (bằng cách làm một so sánh công bằng), các điểm phải được xích lại gần nhau và do đó dễ bị nhiễu và tham nhũng khác, điều này dẫn đến một tỉ lệ lỗi bit cao hơn và do đó bậc cao QAM có thể cung cấp nhiều dữ liệu hơn ít đáng tin cậy hơn so với dưới để QAM, cho năng lượng liên tục có nghĩa là chòm sao. Nếu dữ liệu, tỷ giá vượt ra ngoài những người được cung cấp bởi PSK-8 được yêu cầu, nó là nhiều hơn bình th ường để di chuy ển đến QAM kể từ khi nó đạt được một khoảng cách lớn giữa các điểm lân cận trong mặt phẳng IQ do phân phối các điểm đồng đ ều h ơn. Các yếu tố phức tạp là những điểm không còn tất cả các biên đ ộ nh ư nhau và do đó, bộ giải điều phải bây giờ chính xác phát hiện cả hai pha và biên độ, hơn là chỉ giai đoạn. 64-QAM và 256 QAM-thường được sử dụng trong truyền hình cáp kỹ thuật số và các ứng dụng modem cáp. Tại Hoa Kỳ, 64-QAM và
256-QAM là các đề án điều chế uỷ quyền cho cáp kỹ thu ật số (xem QAM tuner) theo tiêu chuẩn của SCTE trong tiêu chu ẩn ANSI / SCTE 07 năm 2000. Lưu ý rằng những người tiếp thị nhiều người sẽ tham khảo những lúc QAM-64 và QAM-256. Tại Anh, 16- QAM và 64-QAM hiện đang được sử dụng cho truyền hình m ặt đất kỹ thuật số (Freeview và Top Up TV) và 256-QAM được lên kế hoạch cho Freeview-HD. Hệ thống truyền thông được thiết kế để đạt được mức độ rất cao hiệu quả quang phổ thông thường sử dụng các chòm sao QAM rất dày đặc. Một ví dụ là G.hn ITU-T tiêu chuẩn cho nối mạng thông qua hệ thống dây điện hiện tại nhà (cáp đ ồng tr ục, đ ường dây điện thoại và đường dây điện), trong đó sử d ụng các chòm sao lên tới 4096-QAM (12 bit / biểu tượng). Một ví dụ khác là công nghệ VDSL2 cho cặp đồng xoắn, có chòm sao kích thước lên t ới 32768 điểm. KẾT LUẬN
• M-QAM là một trong những sơ đồ điều chế M trạnh thái th ường đ ược dùng hơn so với sơ đồ 2 trạng thái để truyền số liệu trong kênh băng tần hạn chế. Việc sử dụng M-QAM sẽ giảm được độ rộng băng tần n= • so với BPSK