Đ ti: điu ch v gii điu ch
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay với sự phát triển công nghệ thông tin thì tín hiệu số ngày càng được sử
dụng rộng rãi, và trong kỹ thuật thông tin vô tuyến khi muốn truyền tín hiệu số
đi xa người ta phải chuyển tần số của tín hiệu ấy lên một mức tần số cao hơn rất
nhiều. Công việc thực hiện chuyển phổ của tín hiệu số lên vùng có tần số cao hơn
được gọi là điều chế bằng phương pháp sử dụng các mạch trộn tần, và ở phía thu phải
có một quá trình chuyển đổi ngược lại, quá trình đó gọi là tách sóng hay giải điều chế.
Và đó cũng là lý do mà hôm nay chúng em xin chọn đề tài “ĐIỀU CHẾ VÀ
GIẢI ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU SỐ” để làm đề tài cho bài đồ án cuối kỳ môn truyền dẫn
vô tuyến nhằm tìm hiểu thêm về vấn đề điều chế và giải điều chế trong tín hiệu số
cũng như ứng dụng phần mềm MATLAB trong điều chế, giải điều chế số.
Đồ án gồm có 3 phần:
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VÔ TUYẾN
Chương 2: ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ SỐ
Chương 3: DÙNG MATLAB MÔ PHỎNG ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ
TÍN HIỆU SỐ
Do chúng em còn nhiều hạn chế về kiến thức và thực tiễn nên trong quá trình làm
đề tài này chúng em không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy chúng em kính mong
nhận được sự chỉ bảo của thầy và ý kiến đóng góp của các bạn để rút kinh nghiệm
trong những lần sau.
Chúng em xin được chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Vũ Anh Quang,
người thầy đã trực tiếp giúp đỡ tận tình chúng em hoàn thành đồ án này.
SVTH: Nguyễn Kim Hải – Lương Thị Quỳnh Vy 1
Đ ti: điu ch v gii điu ch
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
MỤC LỤC 2
DANH MỤC BẢNG 4
DANH MỤC HÌNH 5
CHƯƠNG 1 6

2.1.2 Giải điều chế ASK (Amplitude Shift Keying) 10
789:52; <!"=@
SVTH: Nguyễn Kim Hải – Lương Thị Quỳnh Vy 2
Đ ti: điu ch v gii điu ch
2.2ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ FSK

11
2.2.1 Điều chế FSK (Fryquency Moducation) 11

A2;B&'
&'C7D
+,&'C7D
2.1.2 điều chế số theo phase tín hiệu PSK (Phase Shift Keying): 13
E*D
&'*+"F,&'*+"
2.3 ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ VUÔNG GÓC QAM (QUADRATURE PHASE SHIFT KEYING):
15
LỜI CẢM ƠN 18
TÀI LIỆU THAM KHẢO 19
SVTH: Nguyễn Kim Hải – Lương Thị Quỳnh Vy 3
Đ ti: điu ch v gii điu ch
DANH MỤC BẢNG
BẢNG 1.1: BẢNG SO SÁNH GIỮA ĐIỀU CHẾ TƯƠNG TỰ VÀ ĐIỀU CHẾ SỐ
8
BẢNG 2.1 TÍN HIỆU QPSK 15
SVTH: Nguyễn Kim Hải – Lương Thị Quỳnh Vy 4
Đ ti: điu ch v gii điu ch
DANH MỤC HÌNH
HÌNH 1.1: THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA THÔNG TIN VÔ TUYẾN HAI
CHIỀU 6

không gian và tách lấy tín hiệu
gốc.
1.1.2 Khái niệm hệ thống thông tin vi ba

Thông tin vi ba là thông tin vô tuyến ở giải sóng cực ngắn và thực hiện thông tin
nhiều kênh.

Trạm đầu cuối có nhiệm vụ: ở
hướng phát nhận thông tin từ trung
tâm truyền hình, truyền số liệu, tổng
đài hoặc thuê bao sau đó ghép kênh
tạo ra một luồng số tốc độ cao và điều
chế với sóng mang siêu cao tần để
phát sang phía thu sau đó ở hướng thu
sẽ thu nhận thông tin từ phía phát,
giải điều chế tạo lại luồng số nguyên
thuỷ sau đó phân kênh xử lý thành các
tín hiệu riêng biệt để đưa về các trung tâm truyền truyền hình, truyền số liệu, tổng đài
và thuê bao.
Trạm trung gian có nhiệm vụ thu nhận thông tin là từ trạm phía trước, giải điều
chế tạo lại luồng số nguyên thuỷ và đưa tới máy phát để phát tiếp sang trạm phía sau.
Trạm rẽ xen có hai máy phát, hai máy thu, các máy ghép tách kênh và hai anten
để thông tin với hai phía khác nhau. Trạm rẽ xen có nhiệm vụ thu nhận thông tin từ
SVTH: Nguyễn Kim Hải – Lương Thị Quỳnh Vy 6
GHD$J8K4*II
2'*&
Đ ti: điu ch v gii điu ch
trạm phía trước và giải điều chế để tạo lại luồng số nguyên thuỷ và đưa tới máy ghép
xen kênh để lấy ra và/hoặc xen vào một số kênh sau đó đưa tới máy phát để phát tiếp
sang trạm phía sau.

- Điều chế biên độ: Điều chế biên độ tương tự AM LM N.O!N *!P và
điều chế biên độ số ASK LM N.7Q.2P
- Điều chế tần số: Điều chế tần số tương tự FM LC.R.2O!N *!P, điều
chế tần số số FSK LC.R.27Q.2P
- Điều chế pha: Điều chế pha tương tự PML-*(.O!N *!PSĐiều chế pha số
được gọi là PSK L-*(.7Q.2P.
- Điều chế QAM LT*.M N.O!N *!PD là phương pháp điều chế kết
hợp cả điều chế biên độ ASK và điều chế pha PSK.
1.2.3 So sánh điều chế tương tự và điều chế số
UDU(!(V*&'/81&'(5
Điều chế tương tự Điều chế số
Băng thông nhỏ (thuận lợi) Băng thông lớn (bất lợi).
Khả năng chống lại tiếng ồn thấp
(bất thuận lợi)
Khả năng chống lại tiếng ồn cao
(rất thuận tiện)
Mức bảo mật thấp Mức bảo mật cao và có thể sử dụng
mã hóa và xác thực
Mức QoS thấp Mức QoS cao
Chỉ sử dụng công nghệ FDM Có thể sử dụng các công nghệ
FDM, TDM, CDM và OFDM
Trong truyền thông di động chỉ
hỗ trợ dịch vụ thoại
Trong truyền thông di động có thể
hỗ trợ dịch vụ thoại, SMS, dữ liệu,
thông tin, cuộc gọi video…
Khó thiết kế bằng phần mềm Dễ dàng thiết kế bằng phần mềm
SVTH: Nguyễn Kim Hải – Lương Thị Quỳnh Vy 8
Đ ti: điu ch v gii điu ch
Chương 2

1
tạo thành biến áp cộng hưởng.
- D là diode nắn cao tần.
- R và C
2
tạo thành tải của mạch
giải điều chế.
- N là bộ khuếch đại thuật toán.
- U chuẩn là điện áp lớn hơn 0V.
Khi không có sóng mang: điện áp đặt vào chân (+) của N là 0V (điện áp chân (+)
âm hơn điện áp ở chân (-)) nên ngõ ra của N có mức 0.
Khi có sóng mang: tín hiệu được diode D nắn nửa chu kỳ và tụ C
2
lọc san bằng
tạo ra một điện áp tương đối bằng phẳng trên điện trở tải R để được đặt vào chân (+)
của N làm cho điện áp ở chân (+) của N dương hơn điện áp ở chân (-) nên ngõ ra của
N có mức cao.
Kết quả là ở ngõ ra của mạch so sánh N ta thu được tín hiệu điều chế.

SVTH: Nguyễn Kim Hải – Lương Thị Quỳnh Vy 10
GH+DW"()4*&'M7
GHD789:5&'M7
Đ ti: điu ch v gii điu ch
2.2 Điều chế và giải điều chế tần số FSK
2.2.1 Điều chế FSK (Fryquency Moducation)

Là phương pháp điều chế làm thay đổi tần số của tín hiệu cao tần theo biên độ
của tín hiệu âm tần, khoảng tần số biến đổi là 150KHz.
A2;B&'
Giả sử có sóng mang: x(t) = acos (ω

 :Q ( N
2  *   :Q ( N
ϕ λ λ
ω λ λ
⇒ −
 
⇒ = +
 
 
∫
∫
Trong trường hợp điều chế số FSK thì
( )
1 '1'
1 '0'
K
( 
K

=

−

Khi đó:
( ) ( ) ( )
.cos . . .cos .2  *   :Q  *  :Q 
ω ω
= + = +
Tần số sóng mang tương ứng với bít “0” là f
1

Trong đó: Bw là độ rộng băng tần.
T
p
là độ rộng xung.
Độ rộng băng tần khi điều chế FSK phụ thuộc vào độ dịch tần ∆F (khoảng cách
giữa hai tần số F1 và F2) và độ rộng bít số liệu T
p .
SVTH: Nguyễn Kim Hải – Lương Thị Quỳnh Vy 11
GHXD789:5"&'
C7
Đ ti: điu ch v gii điu ch
&'C7D
 Sơ đồ khối và nguyên lý hot động của điều chế 2FSK
- Là điều chế tần số mà sau khi điều chế sóng mang chỉ có hai tần số.
+ LO
1
và LO
0
: hai bộ dao động tạo sóng mang f
1
và f
0
tương ứng
+ M
0
và M
1
: cổng truyền dẫn được điều khiển bởi tín hiệu điều chế.
+ Σ: bộ cộng để kết hợp sóng mang f
0

sóng mang f
0
đi qua. Khi tín hiệu điều chế là bit 1 thì cổng M
0
không được điều khiển
nên không cho sóng mang f
0
đi qua, cổng M
1
được điều khiển cho sóng mang f
1
đi qua.
Mạch cộng Σ kết hợp các tín hiệu ở ngõ ra của các cổng truyền dẫn M
0
và M
1
và ta thu
được sóng mang đã điều chế 2 FSK gồm hai tần số f
0
và f
1
ứng với các bit số liệu đưa
vào điều chế.
 Phương pháp điều chế 2FSK
Trên hình 2.6.a Khi Data bit = 1,
điều khiển khoá K ở vị trí nối sóng
mang tần số F1 với lối ra FSK. Khi
Data bit = 0, điều khiển khoá K ở vị trí
nối sóng mang tần số F2 với lối ra
FSK.

 &'-7D
Khoá dich pha (PSK – phase shift keying) là một dạng điều chế góc, biên độ
không đổi. Khoá dịch pha cũng tương tự như điều chế pha thông thường chỉ có khác là
ở PSK thì tín hiệu vào là tín hiệu nhị phân và pha đầu ra là có số lượng giới hạn.
Điều chế PSK là một phương pháp hiệu quả nhất để truyền tín hiệu số. Có thể nói
phương pháp PSK là phương pháp điều chế triệt để sóng mang do đó băng thông của
tín hiệu PSK nhỏ hơn băng thông của tín hiệu FSK nếu dùng cùng một tín hiệu dải
nền. Nhưng ở máy thu phải có mạch dao động tạo sóng mang để thực hiện việc giải
điều chế; tín hiệu dao động này phải có cùng tần số và pha của sóng mang ở máy phát.
&'*+"F,&'*+"
 Điều chế
Sơ đồ nguyên lý bộ điều chế 4-PSK sử dụng một trong 4 pha lệch nhau 90
o
, được
gọi là 4-PSK hay QPSK.
SVTH: Nguyễn Kim Hải – Lương Thị Quỳnh Vy 13
GH#-/8&'
C7
Đ ti: điu ch v gii điu ch
Tín hiệu băng gốc được đưa vào bộ
biến đổi nối tiếp thành song song, đầu ra
được hai luồng số liệu có tốc độ bit giảm
đi một nửa, đồng thời biến đổi tín hiệu
đơn cực thành tín hiệu. Hai sóng mang
đưa tới hai bộ trộn làm lệch pha nhau 90
o
.
Tổng hợp tín hiệu đầu ra 2 bộ trộn ta
được tín hiệu 4-PSK. Tín hiệu ra ở 2 bộ
trộn:

thay thế bởi tín hiệu duy nhất có pha là 135°.
SVTH: Nguyễn Kim Hải – Lương Thị Quỳnh Vy 14
Kênh Giá trị nhị phân Hiệu thế Tín hiệu ra từ mạch cân bằng
I
Q
1
0
1
0
+
-
+
-
sinω
c
t - sinω
c
t sin(ω
c
t + π/2)
= cosω
c
t - sin(ω
c
t + π/2)
=-cosω
c
t
GH6D$%+F-7
GH0D7892; <&'%T-7


P[\(Z

F\LF!(Z

P
Tín hiệu ra sau mạch lọc là điện
thế dc -, tương ứng bit 0
Tín hiệu ra ở mạch nhân ngã Q là:
!(Z

L!(Z

F(Z

P
[F\(Z

]\L]!(Z

P
Tín hiệu ra ở mạch nhân ngã I là:
Tín hiệu ra sau mạch lọc là điện
thế dc+, tương ứng bit 1.
Mạch tổ hợp bit sẽ cho lại dữ liệu
như đã phát : 01 (viết theo thứ tự ab).
Tốc độ truyền thông thường của QPSK là 2400 bps vì vậy ở mạch điều chế tốc
độ của kênh I và Q là 1200 bps. Tốc độ biến đổi lớn nhất của tín hiệu tương ứng với
chuỗi liên tiếp các bit 1 và 0, chuỗi này được biểu diễn bởi tín hiệu hình vuông tần số
600 Hz, tín hiệu hình vuông bao gồm tần số cơ bản và các họa tần bậc lẻ. Trong quá

Bộ chuyển đổi SPC chuyển đổi tín hiệu điều chế vào thành phần 2 chuỗi tín hiệu
NRZ song song. Bộ biến đổi 2/L có chức năng chuyển đổi chuỗi NRZ thành chuỗi tín
hiệu có L= mức. Với L=4 thì M=16, ta có điều chế 16- QAM, và L=8 thì M=64, ta có
điều chế 64-QAM.
 Mạch điều chế QAM 8 pha.
Trong điều chế biên độ vuông góc cả biên độ và pha của sóng mang đều thay đổi
Trong mạch điều chế này a,b xác định cực tính của tín hiệu ra ở mạch biến đổi,
riêng bit c đuợc đưa thẳng vào hai mạch biến đổi mà không qua mạch đảo như ở PSK
8 pha, nếu c = 1 cả hai ngã ra có biên độ cao và nếu c = 0 cả hai ngã ra có biên độ
thấp.
Như vậy, với QAM 8 pha, các tín hiệu
ở các ngã ra của mạch biến đổi luôn có cùng
biên độ.
Các tín hiệu ra của QAM 8 pha có 2
biên độ và 4 pha khác nhau.
So sánh các cách điều chế QAM và PSK
người ta thấy QAM tốt hơn về mặt tỉ số tín
SVTH: Nguyễn Kim Hải – Lương Thị Quỳnh Vy 16
GH+D789:5"&'
TMO0*
GHD7892; <&'%OF
TMO

Đ ti: điu ch v gii điu ch
hiệu nhiễu. Thí dụ với hệ thống QAM 16 pha xác suất lỗi là 10
-8
trong lúc PSK 16 pha
xác suất này là 10
-4
. Do đó trong các hệ thống truyền với vận tốc cao người ta thường

6
SVTH: Nguyễn Kim Hải – Lương Thị Quỳnh Vy 19