Đồ án học kỳ 9
===================================================================
TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHƯƠNG ĐÔNG
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
o0o
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
o0o
ĐỒ ÁN HỌC KỲ 9
Tên đề tài: KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU TRONG CÁC HỆ THỐNG
TRUYỀN TIN SỐ HIỆN ĐẠI
Họ và tên : PHẠM TRẦN HOÀN
Lớp : 504102
Khóa : 2004 – 2009
Ngành : Điện tử - Viễn thông
Ngày tháng năm 2008
===================================================================
PHẠM TRẦN HOÀN
Đồ án học kỳ 9
===================================================================
NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN
Điểm : (Bằng chữ : )
Ngày tháng năm 2008
Giáo viên hướng dẫn
PGS . TS. THÁI HỒNG NHỊ
===================================================================
PHẠM TRẦN HOÀN
Đồ án học kỳ 9
===================================================================
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của đất nước, những năm gân đây, các ngành công

1.3 Điều chế và giải điều chế trong các hệ thống truyền tin
1.4 Phân tích tín hiệu
Chương 2. Các đặc điểm của truyền tín số và điều chế mã xung
2.1 Đặc điểm của truyền tin số
2.2 Các dạng điều chế xung
2.3 Điều chế mã xung
-Tổng quan
-Lấy mẫu PCM
-Tốc độ lấy mẫu,lượng tử hoá và mã hoá
-Dải động
-Hiệu suất mã hoá
Chương 3. Điều chế tín hiệu số
3.1 Tổng quan về một số hệ thống truyền tin số
3.2 Khoá dịch biên ASK
3.3 Khoá dịch tầnFSK
3.4 Khoá dịch pha PSK
3.5 Điều chế biên độ cầu phương QAM
3.6 Khoá dịch pha vi phân DPSK
3.7 Hồi phục sóng mang
3.8 Xác suất bit và tỷ lệ lỗi bit
===================================================================
PHẠM TRẦN HOÀN
Đồ án học kỳ 9
===================================================================
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN TIN SỐ
1.1.Khái quát về hệ thống truyền tin điện tử:
Hệ thống truyền tin điện tử là một hệ thống sử dụng các mạch điện và các
thiết bị điện tử để thực hiện công việc truyền tin từ nơi này đến nơi khác,gọi tắt
là hệ thống truyền tin.Thông tin nguồn nguyên thuỷ được truyền trong các hệ

hiệu thu
Đầu cuối
nhận tin
Nguồn
tin
Đồ án học kỳ 9
===================================================================
Các ký hiệu trong sơ đồ:
m(t) Dữ liệu nguồn tin đưa vào thiết bị phát
s(t) Dữ liệu đầu ra của máy phát sau khi đã được xử lí, mã hoá, điều chế và khuếch đại để
đưa vào đường truyền
n(t) Tạp nhiễu tác động vào thiết bị thu. Do có tạp nhiễu nên r(t) = s(t) + n(t)
≠
s(t)
( )m t
%
Tín hiệu đầu ra thiết bị thu (nhận tin) ;
( ) ( )m t m t≠
%
Hình 1.1 Mô tả sơ đồ khối tổng quát một hệ thống truyền tin
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.

Thực chất, một tín hiệu số hoặc một dạng sóng số được định nghĩa như
một hàm thời gian có một tập rời rạc các giá trị và một tín hiệu tương tự hoặc
một dạng sóng tương tự là một hàm thời gian có liên tục các giá trị.
Giá trị tin tức trong các hệ thống truyền tin điện tử thường được biểu thị
dưới dạng điện áp u(t), hoặc dòng điện i(t), liên tục hoặc gián đoạn.
===================================================================
PHẠM TRẦN HOÀN
Đồ án học kỳ 9
===================================================================
Hình 1.2. Mô tả dạng tín hiệu tương tự và số
Khi một đường truyền tin được thiết lập để truyền tin từ nguồn tin đến nơi
nhận, một dãy các phần tử cơ sở của nguồn tin sẽ được truyền đi với một phân
bố xác suất nào đó, dãy này được gọi là đoạn tin.
max
S
Nguồn tin có thể là nguồn tin nguyên thuỷ hoặc đã được sơ bộ xử lí. Các
nguồn tin nguyên thuỷ phần lớn là những hàm liên tục theo thời gian f(t) hoặc là
hàm biến đổi theo thời gian cùng các thông số khác. Phần lớn các tin nguyên
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.
===================================================================
PHẠM TRẦN HOÀN
Đồ án học kỳ 9

t
2
t
1
t
Hình 1.3. Hàm s(t) của nguồn tin nguyên thuỷ liên tục
Đồ án học kỳ 9
===================================================================
truyền dẫn số thì không cần có sóng mang và các thông tin nguồn có thể là dạng
số hoặc tương tự. Nếu thông tin là dạng tương tự thì cần phải chuyển đổi thành
dạng số trước khi truyền và được chuyển đổi trở lại dạng tương tự ở phía đầu
thu. Các hệ thống truyền tin số có đường truyền vật lý giữa phát và thu là dây
kim loại hoặc sợi cáp quang.
Radio số là việc truyền các sóng mang tương tự được điều chế số giữa hai
hoặc nhiều điểm trong hệ thống truyền tin. Ở radio số, tín hiệu điều chế và tín
hiệu được điều chế là các xung số. Các xung số có thể từ một hệ thống truyền
dẫn số, từ một nguồn số VD: từ một máy tính hoặc từ một tín hiệu được mã hoá
nhị phân. Ở các hệ thống radio số thì môi trường truyền dẫn có thể là các
phương tiện vật lý hoặc không gian tự do (tầng khí quyển). Các hệ thống truyền
tin tương tự được phát triển trước và ngày nay đang được thay thế bởi các hệ
thống truyền tin số do những điểm lợi thế của nó.
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);

chế. Sóng mang được tác động bởi một tín hiệu thông tin được gọi là sóng được
điều chế hoặc tín hiệu được điều chế. Việc giải điều chế là quá trình ngược lại
của điều chế để chuyển đổi sóng mang được điều chế thành thông tin ban đầu.
Giải điều chế được thực hiện ở phía thu bởi mạch giải điều chế.
===================================================================
PHẠM TRẦN HOÀN
Tín hiệu điều chế Dạng điều chế được
tạo thành
Tương tự AM FM PM
Số ASK FSK PSK
QAM
Đồ án học kỳ 9
===================================================================
Có hai nguyên nhân cần phải thực hiện việc điều chế trong các hệ thống
truyền tin điện tử đó là:
1.Các tần số thấp khó bức xạ từ anten dưới dạng sóng điện từ.
2.Các tín hiệu thông tin thường có dải tần giống nhau và nếu như các tín
hiệu từ hai hoặc nhiều nguồn phát cùng thời gian thì chúng sẽ can nhiễu lẫn
nhau. VD: các đài phát thanh thoại và phát thanh âm nhạc có giải tần audio
trong khoảng từ 300Hz đến 15000Hz, để chúng không can nhiễu lẫn nhau thì
phải chuyển đổi thông tin của chúng thành các băng tần khác nhau hoặc kênh
khác nhau.
Hình 1.4 mô tả sơ dồ khôi đơn giản hoá quan hệ của tín hiệu điều chế,
sóng mang tần số cao và sóng được điều chế trong một hệ thống truyền tin điện
tử.
Hình 1.4 Sơ đồ khối đơn giản hoá một hệ truyền tin có sóng mang được điều chế
===================================================================
PHẠM TRẦN HOÀN
Bộ điều
chế(chuyển

hợp tần số của tín hiệu thông tin. Việc làm đó thuận lợi nhất là nhờ vào việc
phân tích tín hiệu qua các biểu thức toán học.
1.4.1. Các tín hiệu hình sin
Phân tích tín hiệu là việc phân tích toán học các tham số như tần số, độ
rộng dải tần và mức điện áp của tín hiệu. Các tín hiệu điện là các điện áp hoặc
dòng điện biến đổi theo thời gian và nó có thể được biểu thị bởi một dải các
sóng sin hoặc cosin.

( ) sin(2 )u t U ft
π θ
= +
hoặc
( ) cos(2 )u t U ft
π θ
= +
(1.2)
( ) sin(2 )i t I ft
π θ
= +
hoặc
( ) cos(2 )i t I ft
π θ
= +
(1.3)
trong đó:
u(t) là điện áp hình sin biến đổi theo thời gian;
i(t) là dòng điện hình sin biến đổi theo thời gian;
U là điện áp đỉnh (V);
f là tần số (Hz);
θ

trong đó
α β
=
(1.4)
Biểu thức (1.4) biểu thị dạng sóng f(t) bao gồm một giá trị một chiều (dc)
là A
0
, một chuỗi các hàm cosin và sin trong đó các hạng sau có tần số là bội số
của tần số ở số hạng thứ nhất. Biểu thức cũng nói lên rằng, một dạng sóng tuần
hoàn nào đó bao gồm một thành phần một chiều và một chuỗi các sóng hài dạng
sin và cosin. Sóng hài có tần số là bội số nguyên của tần số cơ bản. Tần số cơ
bản là sóng hài bậc nhất và bằng tần số của dạng sóng. Bội số bậc hai của tần số
cơ bản được gọi là hài bậc hai, bội số bậc ba được gọi là hài bậc ba, …Như vậy,
biểu thức (1.4) có thể viết:
f(t) = dc + sóng cơ bản + hài bậc 2 + hài bậc 3 + …+ hài bậc
1.4.3. Chuỗi Fuorier của dạng sóng chữ nhật
Khi phân tích các mạch truyền tin điện tử thường gặp các dạng sung chữ
nhật. Hình 1.5 mô tả một dạng sóng xung chữ nhật với độ rộng xung
τ
và chu
kỳ xung T. Chuỗi Fuorier đối với một xung chữ nhật đối xứng chẵn có dạng như
sau:
( ) ( ) ( )
2
sin sin 2 sin
( ) cos cos2 cos
2
t t
U U
x x nx

U
T nx
τ
= ×
(1.6a)
hoặc:
( )
( )
sin
2
n
n T
U
U
T n T
πτ
τ
πτ
 
 
= ×
(1.6b)
trong đó:
U
n
là biên độ đỉnh của hài bậc n;
n là hài bậc n;
U là biên độ đỉnh của sóng chữ nhật;
T là chu kỳ xung chữ nhật.
Hàm (sinx)/x được sử dụng để biểu thị các dạng sóng xung tuần hoàn.

chính rộng hơn.
Từ hình 1.7 thấy rằng, công suất trong một xung được phân tán trong một
phổ tần tương đối rộng và phần lớn công suất nằm trong múi chính. Do đó, nếu
độ rộng dải tần của kênh truyền tin đủ rộng có thể cho qua các tần số nằm trong
múi chính thì nó cũng đã truyền được phần lớn năng lượng chứa trong xung đến
phía thu.
===================================================================
PHẠM TRẦN HOÀN
(sinx)/x
x
Hình 1.6. Mô tả hàm (sinx)/x.
Đồ án học kỳ 9
===================================================================
Chương 2
CÁC ĐẶC ĐIỂM TRUYỀN DẪN SỐ VÀ ĐIỀU CHẾ XUNG MÃ
2.1. Đặc điểm của 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 đôir 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
===================================================================

trong tất cả các máy thu, gây thêm tốn kém.
d. Các hệ thống truyền dẫn số là không tương thích với các phương tiện
truyền dẫn tương tự cổ điển.
Hình 2.1 mô tả so sánh chất lượng truyền tin cảu một tín hiệu tương tự và
một tín hiệu số được truyền qua một kênh truyền co hàm truyền đạt H(f ), không
tuyến tính.
===================================================================
PHẠM TRẦN HOÀN
Đồ án học kỳ 9
===================================================================
===================================================================
PHẠM TRẦN HOÀN
u
H(f )
f
t
U
vào
U
ra
H(f )
H(f )
U
vào
H(f )
U
ra
t
f
t

Đồ án học kỳ 9
===================================================================
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.
4. PCM. Điều chế mã xung thì tín hiệu tương tự được lấy mẫu và được
chuyển đổi thành dãy số nhị phân nối tiếp, có chiều dài cố định để truyền. Số
các nhị phân đó phù hợp với biên độ của tín hiệu tương tự.
Điều chế biên độ xung PAM thường là một dạng điều chế trung gian của
các dạng điều chế khác, VD: PSK, QAM và PCM. Điều chế PAM ít khi được
dùng riêng rẽ. Điều chế độ rộng xung PWM và điều chế vị trí xung PPM được
dùng trong các hệ thống truyền tin đặc biệt (thường trong quân đội) và ít được
dùng trong các hệ thống dân dụng. Điều chế mã xung PCM là một dạng điều chế
được dùng phổ biến trong truyền tin số.
2.3. Điều chế mã xung
2.3.1. Tổng quan
Điều chế mã xung PCM chỉ là một kỹ thuật điều chế được mã hoá theo số
hoá và được mô tả ở hình 2.2. Thuật ngữ điều chế thực ra ở đây dùng không
===================================================================
PHẠM TRẦN HOÀN
Đồ án học kỳ 9
===================================================================
được chính xác lắm, bởi vì thực chất đây không phải là điều chế tín hiệu như các
dạng điều chế khác mà nó là một dạng mã hóa nguồn tin. Ở PCM thì các xung

chính xác tín hiệu tương tự thành mã PCM nhị phân thì tín hiệu cần độ ổn định
tương đối. Nếu không có sự ổn định nào đó thì bộ ADC sẽ phải bám liên tục
theo sự không ổn định của tín hiệu tương tự và mã PCM khó có sự ổn định.

Hiện nay, thông dụng có hai kỹ thuật cơ bản được sử dụng cho chức năng
tạo mẫu và giữ, đó là lấy mẫu tự nhiên và lấy mẫu đỉnh phẳng.
Lấy mẫu tự nhiên (hình 2.4) là dạng sóng tương tự được lấy mẫu giữ
nguyên hình dạng của tín hiệu tương tự. Ở hình 2.4a chuyển mạch tương tự FET
sẽ nối đất dạng sóng đầu vào khi xung mẫu ở mức cao. Khi xung mẫu ở mức
thấp thì tín hiệu đầu vào được truyền không thay đổi hình dạng đến bộ khuếch
đại đầu ra, sau đó đến bộ chuyển đổi A/D (tương tự thành số). Dạng sóng của
===================================================================
PHẠM TRẦN HOÀN
HÌNH 2.4
Đồ án học kỳ 9
===================================================================
lấy mẫu tự nhiên ở đầu ra là một dãy các xung có khoảng cách giống nhau và có
đỉnh không phẳng như hình 2.4b.
Ở phương pháp lấy mẫu tự nhiên thì phổ tần của tín hiệu đầu ra được lấy
mẫu khác với phổ tần của một mẫu lý tưởng. Biên độ của các thành phần tần số
được tạo ra bởi các xung hẹp, có độ rộng hữu hạn sẽ giảm so với các sóng hài
cao hơn theo quan hệ (sinx)/x. Cũng vì vậy mà trong mạch cần phải dùng bộ lọc
thông thấp trước khi hồi phục.
Phương pháp thông dụng nhất để lấy mẫu các tín hiệu thoại trong các hệ
thống PCM là lấy mẫu đỉnh phẳng trong đó kết hợp cả việc lấy mẫu và giữ. Mục
đích của mạch lấy mẫu và giữ ở đây là lấy mẫu tín hiệu tương tự đầu vào theo
chu kỳ mẫu và chuyển đổi các mẫu đó thành dãy các mức PAM có biên độ
không đổi. Lấy mẫu đỉnh phẳng làm thay đổi phổ tần và nó sẽ gây nên một sai
số được gọi là sai số khẩu độ và sai số đó sẽ làm cho mạch hồi phục ở bộ thu
PCM không thể hồi phục được chính xác tín hiệu tương tự nguyên thuỷ ban đầu.