1
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của đất nước, những năm gân đây, các ngành công
nghiệp đều phát triển mạnh mẽ và ngành công nghiệp viễn thông cũng không
ngoại lệ. Ngày càng có nhiều dịch vụ truyền thông mới và chất lượng truyền
thông cũng yêu cầu cao hơn đã dẫn đến sự cần thiết phải thay đổi nâng cấp
đường truyền.
Đứng trước xu hướng như vậy, việc tìm hiểu về các vấn đề truyền tin
trong các hệ thống viễn thông hiện đại trở nên quan trọng đối với sinh viên.
Nhận thức được điều đó, đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu kỹ thuật điều chế FSK
trong hệ thống truyền tin số” sẽ giới thiệu tổng quan về các hệ thống truyền tin
số, tìm hiểu về các vấn đề kỹ thuật điều chế tín hiệu. Bố cục của đồ án bao gồm
các chương:
 Chương 1 : Tổng quan về hệ thống truyền tin số
 Chương 2 : Kỹ thuật điều chế FSK
 Chương 3 : Mô phỏng bằng Matlab
Điều chế tín hiệu số là kỹ thuật ngày nay không còn mới mẻ, song việc tìm
hiểu các vấn đề điều chế là cần thiết, đòi hỏi phải có kiến thức sâu rộng, và lâu
dài. Do vậy đồ án không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được sự phê
bình, góp ý của các thầy cô giáo và các bạn.
Xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới cô ĐỊNH THỊ KIM PHƯỢNG,
người đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án này.
Sv thực hiện
Nguyễn Thị Thắm
2
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT
3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Mô tả sơ đồ khối tổng quát một hệ thống truyền tin 8
Hình 1.2 Mô tả dạng tín hiệu tương tự và số Error: Reference source not found

4
Hình 1.3 Hám s(t) của nguồn tin nguyên thủy 11
Hình 1.4 Sơ đồ khối đơn giản hóa một hệ truyền tin có sóng mang được điều
chế 15
Hình 1.5  
18
Hình 1.6 Mô tả các dạng điều chế xung 19
Hình 1.7 Quá trình lấy mẫu PCM 22
Hình 1.8 Đồ thị phổ U
PAM
Error: Reference source not found
Hình 1.9 Chồng phổ 23
Hình 1.10 Đồ thị lượng tử không đều 27
Hình 1.11 Sơ đồ của mạch mã hóa bằng phương pháp so sánh 30
Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống truyền tin 33
Hình 2.2 Phổ tần của tín hiệu FSK 40
Hình 2.3 Dạng sóng FSK 42
Hình 2.4 Phương pháp điều chế FSK 42
Hình 2.5 Đồ thị xác suất lỗi 44
Hình 2.6 Các hệ thống tách sóng kết hợp vi sai không kết hợp và kết hợp 45
Hình 2.7 Hệ thống MSK n bit số liệu vào được chuyển thành n bit I/O 52
Hình 2.8 Phương pháp giải điều chế FSK 56
Hình 2.9 MSK 57
Hình 3.1 Tín hiệu sau khi điều chế FSK 73
Hình 3.2 Phổ của tín hiệu điều chế FSK 74
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN TIN SỐ
1.1 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN TIN ĐIỆN TỬ
5
Hệ thống truyền tin điện tử là một hệ thống sử dụng các mạch điện và các

%
Bất kỳ một hệ thống truyền tin nào cũng bao gồm ba khối chức
năng chủ yếu : phát, môi trường truyền dẫn và thu.
Khối phát là một tập hợp gồm một hoặc nhiều thiết bị hoặc mạch điện tử
để chuyển đổi thông tin nguồn nguyên thuỷ thành tín hiệu thích ứng với môi
trường truyền dẫn. Khối phát có hai chức năng chủ yếu là xử lý tin hiệu phát và
tạo sóng mang phát. Xử lý tín hiệu phát tức xử lý tín hiệu nguồn sao cho thích
ứng với các yêu cầu truyền tin. Các phương pháp xử lý có thể là: nén, lọc, mã
hoá, số hoá, điều chế, truyền tin cụ thể. Mạch sóng mang phát có nhiệm vụ biến
đổi tín hiệu sau xử lý tín hiệu phát sao cho thích ứng với kênh truyền dẫn và
khoảng cách cần truyền dẫn.
Kênh truyền dẫn (môi trường truyền dẫn) là môi trường để lan truyền tín
hiệu. Dạng vật chất cụ thể của kênh truyền rất đa dạng, chẳng hạn:
7
• Đường dây đôi
• Cáp đồng trục
• Cáp quang,v.v ,
Trong nhiều trường hợp kênh truyền là khoảng không gian giữa thiết bị phát
và thiết bị thu.
Kênh truyền gây suy giảm tín hiệu và bị tác động của tạp nhiễu làm tổn hao
và sai lạc tín hiệu truyền trên kênh. Tạp nhiễu có thể do các nhiễu từ các nguồn
nhiễu ngoài (nhiễu khí quyển, nhiễu công nghiệp, ) và các tạp âm bên trong bản
thân hệ thống truyền tin (tạp âm nội bộ hệ thống) gây nên. Ngoài tác động của
tạp nhiễu, kênh truyền còn chịu tác động của các hiện tượng trễ, tín hiệu vọng,…
Mạch sóng mang và xử lý tín hiệu thu là các quá trình ngược lại của xử lý
tín hiệu phát và mạch sóng mang phát để tái tạo lại nguồn tín hiệu nguyên thuỷ
được truyền. Do tác động của nhiễu n(t) trong quá trình truyền nên ở bộ thu cần
có bộ lọc và loại trừ nhiễu.
1.2 NGUỒN TIN VÀ NGUỒN TÍN HIỆU
Nguồn tin trong hệ thống truyền tin là nơi tạo ra hoặc chứa các tin cần

#
$

9
thuỷ mang tính liên tục theo thời gian và mức, nghĩa là có thể biểu diễn một
thông tin nào đó dưới dạng một hàm số s(t) tồn tại trong khoảng thời gian
1 2
( , )t t
với các giá trị bất kỳ trong phạm vi (S
min
,S
max
) như hình 1.3.
Hình 1.3. Hàm s(t) của nguồn tin nguyên thuỷ liên tục
Các nguồn tin nguyên thuỷ có thể được đưa trực tiếp vào kênh để truyền
đi hoặc có thể qua các phép biến đổi xử lý trước khi đưa vào kênh truyền tin số
phải được số hoá hoặc mã hoá. Phương pháp biến đổi tín hiệu nguồn tương thích
với kênh truyền được gọi là phương pháp điều chế.
1.3 ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢ ĐIỀU CHẾ TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN TIN
1.3.1 Điều chế
Trong thực tế, các tín hiệu thông tin nguyên thuỷ không thể truyền được
xa trên các đường truyền dẫn cáp kim loại, sợi cáp quang hoặc trong tầng không
gian khí quyển, do đó cần phải điều chế tín hiệu thông tin nguyên thuỷ đó với
một tín hiệu tương tự có tần số cao hơn gọi là sóng mang. Tín hiệu sóng mang có
10
nhiệm vụ mang thông tin trong hệ thống truyền tin. Tín hiệu thông tin có thể
điều chế với sóng mang hoặc theo biên độ, theo tần số hoặc theo góc pha. Việc
điều chế được hiểu đơn giản là quá trình biến đổi một hoặc nhiều đặc tính của
sóng mang theo sự biến đổi của tín hiệu thông tin.
Vídụ:tínhiệutiếngnóicótầnsốthấp,khôngthểtruyềnđixađược.Người

 Trong FSK, người ta dùng một số hữu hạn tần số.
 Trong ASK, người ta dùng một số hữu hạn biên độ.
 Trong QAM, tín hiệu đồng pha (tín hiệu I, ví dụ tín hiệu cos) và tín hiệu
trực pha (tín hiệu Q, ví dụ tín hiệu sin) được điều biên. Nó cũng có thể được
coi là hai kênh riêng. Tín hiệu thu được là sự kết hợp của PSK và ASK với
tối thiểu là hai pha và tối thiểu hai biên độ.
Biểu thức (1.1) là biểu thức tổng quát của một sóng điện áp hình sin biến
đổi theo thời gian của một tín hiệu sóng mang cao tần :
( ) sin(2 )u t U ft
θ
= Π +
(1.1)
Trong đó :
u(t) là sóng điện áp hình sin biến đổi theo thời gian;
U là biên độ (V);
f là tần số (Hz);

θ

là góc lệch pha (rad).
12
Nếu tín hiệu thông tin là tương tự và biên độ (U) của sóng mang được biến
đổi tỷ lệ với tín hiệu thông tin thì điều chế biên độ AM (amplitude modulation)
được tạo ra. Nếu như tần số (f) của sóng mang biến đổi tỷ lệ với tín hiệu thông
tin thì điều chế tần số FM (frequency modulation) được tạo ra và nếu góc pha
( )
θ
của sóng mang biến đổi tỷ lệ với tin hiệu thông tin thì điều chế pha PM (phase
modulation) được tạo ra.
Nếu tín hiệu thông tin là số và biên độ (U) của sóng mang biến đổi tỷ lệ

1.3.2 Giải điều chế
Giải điều chế là quá trình ngược lại với quá trình điều chế. Trong quá trình
thu được có một trong các tham số: biên độ, tần số, pha của tín hiệu sóng mang
được biến đổi theo tín hiệu điều chế và tùy theo phương thức điều chế mà ta có
được các phương pháp giải điều chế thích hợp để lấy lại thông tin cần thiết.
Các phương pháp giải điều chế:
14
Về phương pháp điều chế nói cách khác là phương pháp lọc tin, tùy theo
hỗn hợp tín hiệu và các tiêu chí tối ưu về sai số (độ chính xác cao) phải đạt được
mà chúng ta có thể có các phương pháp lọc tin thông thường như:
• Tách sóng biên độ
• Tách sóng tần số
• Tách sóng pha
1.4 ĐẶC ĐIỂM TRUYỀN DẪN SỐ
Truyền dẫn số so với truyền dẫn tương tự có những ưu điểm sau:
1. Truyền dẫn số có tính kháng nhiễu tốt hơn nhiều so với truyền dẫn tương
tự. Các xung số ít bị tác động của nhiễu làm thay đổi hoặc biến dạng so với tín
hiệu tương tự. Ở đường truyền dẫn số thì các đặc tính về biên độ, tần số và góc
pha không cần phải định ra một cách chính xác như ở kênh truyền tương tự. Các
xung ở truyền dẫn số sẽ được định ra theo khoảng thời gian mẫu hoặc mức trên,
mức dưới của xung theo một ngưỡng nào đó. Độ chính xác về biên độ, tần số và
góc pha ở truyền dẫn số không quan trọng lắm.
2. Tín hiệu số thuận lợi và dễ dàng hơn nhiều trong các quá trình xử lý và
ghép kênh so với tín hiệu tương tự. Việc xử lý tín hiệu số ở đây được hiểu là xử
lý các tín hiệu tương tự theo các phương pháp số. Xử lý tín hiệu bao gồm lọc,
cân bằng và chuyển dịch pha.Các xung số có thể được nhớ dễ dàng hơn tín hiệu
tương tự. Tốc độ truyền của các hệ thống số có thể thay đổi một cách dễ dàng để
thích ứng với các môi trường khác nhau và thích nghi với các dạng thiết bị khác
nhau.
3. Ở các hệ thống truyền dẫn số dùng các bộ tái tạo tín hiệu trong khi ở

Hình 1.5 Tín hiệu tương tự và số qua kênh có hàm truyền đạt không tuyến tính.
"
%"
"
&"
'"
("
17
1.5 CÁC DẠNG ĐIỀU CHẾ XUNG
Điều chế xung là biến đổi các thông tin tín hiệu từ dạng tương tự của
nguồn tin nguyên thuỷ thành dạng các xung rời rạc để truyền trên kênh truyền tin
số đến nơi nhận. Trong công nghệ kỹ thuật số có bốn dạng điều chế xung thường
được sử dụng đó là: điều chế độ rộng xung PWM (pulse width modulation), điều
chế vị trí xung PPM (pulse position modulation), điều chế biên độ xung PAM
(pulse amplitude modulation) và điều chế mã xung PCM (pulse code
modulation).
Hình 1.6. Mô tả các dạng điều chế xung:
a) Tín hiệu tương tự d) Điều chế vị trí xung PPM
b) Xung mẫu e) Điều chế biên độ xung PAM
c) Điều chế độ rộng xung PWM f) Điều chế mã xung PCM
18
1. PWM. Điều chế độ rộng xung PWM còn gọi là điều chế khoảng thời
gian tồn tại xung PDM (pulse duration modulation) hoặc điều chế độ dài xung
PLM (pulse length modulation). Ở đây, độ rộng của xung tỷ lệ với biên độ của
tín hiệu tương tự.
2. PPM. Điều chế vị trí xung là vị trí của các xung với độ rộng hằng số
trong khe thời gian bắt buộc được biến đổi phù hợp với biên độ của tín hiệu
tương tự.
3. PAM. Điều chế biên độ xung là biên độ của xung có độ rộng hằng số, vị
trí hằng số, được biến đổi phù hợp với biên độ của tín hiệu tương tự.

số ký hiệu: A/D
Trong viễn thông biến đổi A/D ta dùng kỹ thuật điều chế PCM quá trình
điều chế xung mã PCM được chia thành 3 giai đoạn: lấy mẫu, lượng tử và mã
hóa.
1.6.2 Lấy mẫu PCM
Lấy mẫu là quá trình rời rạc hóa tín hiệu theo thời gian.
Cơ sở của việc lấy mẫu là định lý Kachennhicop. Một tín hiệu liên tục theo
thời gian có giải tần hữu hạn có thể biểu diễn bằng các điểm rời rạc có chu kì
thỏa mãn điều kiện: f
s
≥2f
max
.
Trong đó: f
s
=1/t
s
: Tần số lấy mẫu
f
max
: Tần số giới hạn của tín hiệu liên tục
VD: Tín hiệu thoại có f
max
=4KHZ
)!"
*+,-
.

)!"
/ (0(1(0((1(0

Một chiều
Hình 1.8: Đồ thị phổ U
PAM
Gồm các thành phần
Tại f=0 thành phần một chiều là thành phần không mang tin tức
Từ 0-f
max
là thành phần tín hiệu X(t) cần khôi phục lại
(1(0(0(0(5(0/
(
21
F
s
là tần số lấy mẫu không cần khôi phục lại
Như vậy từ đồ thị phổ nhận thấy để khôi phục tín hiệu liên tục X(t) từ dãy xung
điều biên U
PAM
chỉ cần sử dụng bộ lọc thấp. Điều kiện của bộ lọc thông thấp:
f
max
≤f
läc
≤f
s
-f
max
Giải bất phương trình ta nhận được f
s
≥2f
max

=8000HZ là tần số lấy mẫu thấp nhất để khi ghép kênh theo thời gian sẽ
ghép được nhiều nhất.
22
Ý nghĩa của f
s

=8000HZ, T
s
= 125µs là trong 1s có 8000 mẫu, 8000U
PAM
khi mã
hóa trong 1s có 8000 từ mã. Khi ghép kênh theo thời gian sẽ có 8000 khung ghép trong
125µs.

1.6.3 Lượng tử hóa
Là quá trình rời rạc hóa tín hệu theo mức (chia nhỏ tín hiệu theo độ lớn).
Sau khi lấy mẫu nhận được dãy điều biên U
PAM
. Phải biến đổi U
PAM
. Thành
tín hiệu số rồi mã hóa. Mỗi một U
PAM
được mã hóa bằng một từ mã là tổ hợp của
một nhóm xung nhị phân tương ứng với một giá trị của U
PAM
. Nhưng do tín hiệu
thoại là đại lượng ngẫu nhiên (không có quy luật).
Vì vậy U
PAM

$
/
55#595958

23
Xmax: Biên độ
2Xmax: dải rộng
n: mức lượng tử hóa
Tương ứng với một bước lượng tử hóa, có một mức lượng tử hóa.

Biên độ tín hiệu được chia làm những đoạn tín hiệu bằng nhau có độ lớn x
Tiến hành làm tròn giá trị của U
PAM
ở mức lượng tử hóa gần nhất so với sai số là:
±0,2
Xung U
PAM
tại thời điểm t có giá trị thực 4
U
PAM1
có giá trị thực 4,2 làm tròn 4
U
PAM2
có giá trị thực 1,5 làm tròn 2
24
U
PAM3
có giá trị thực 3,2 làm tròn 3
U
PAM4

c
0
:hằng số tích phân
Chọn c
1
=c
0
=1+lnA
Tính được y
1
=A/1+lnA nếu 0<x<1/A
Nhận xét: nếu x nhỏ, y là hàm bậc nhất thì quan hệ giữa x và y là tuyến
tính.
Nếu x>y thì ln của x, qua hệ là phi tuyến của x.
:
;$$$
6$$/
7$/$
8$//
9/$$
#/$/
$//$
////
)
,
<
=
>
?
@