BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN

KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Môn:

HỆ THỐNG VIỄN THÔNG

Đề tài:

TÌM HIỂU KĨ THUẬT ĐIỀU CHẾ QAM

Đà Nẵng, tháng 2 năm 2010

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 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

nhằm 2 mục đích:

Sóng đã điều chế thỏa mãn điều kiện truyền của môi trường truyền tin vì�

môi trường này không truyền được tín hiệu gốc. Sóng truyền được tin tức

(thông tin) gọi là sóng mang.

GHVD : NGUYỄN THỊ BÍCH HẠNHLớp : K14TVTSVTH : Phan Minh Vĩnh An

Trần Công Khánh Nguyễn Thanh Ái Đoàn Văn Quốc

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.

1. Định nghĩa:

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.

2. Điều chế QAM:

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, nếu

loại bỏ loại này và để cho các thành phần đồng pha và vuông pha có thể độc

lập với nhau thì ta được một sơ đồ điều mới gọi là điều biên cầu 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. Điều chế 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:

Trong đó,

E0 : năng lượng của tín hiệu có biên độ thấp nhất

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:

Tọa độ các điểm bản tin là và với :

Đối với 16-QAM ta có L=4

Thành phần đồng pha và vuông pha trong 16-QAM

Chùm tín hiệu của 16-QAM

Chùm tín hiệu M-QAM

II. Sơ đồ điều chế và giải điều chế M-QAM

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 lẻ được

đưa đến bộ chuyển đổi mức ở nhánh trên còn hai bit chẵn 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 mức () tạo 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 bộ

dao động nội thu RLO (Receiver Local Oscillator). Nhờ tính chất

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 ).

III. Ứng dụng QAM:

Các loại điều chế QAM.

STT LOẠI ĐIỀU SỐ BIT/I(Q) SỐ SỐ TRẠNG

CHẾ BIT/SYSMBOL THÁI1 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 thể để 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 thường để di chuyển 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 đều hơn. Các yếu tố

phức tạp là những điểm không còn tất cả các biên độ như 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 thuật số (xem QAM

tuner) theo tiêu chuẩn của SCTE trong tiêu chuẩn 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 mặt 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 đồng trục, đường dây điện thoại và

đường dây điện), trong đó sử dụng 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 tới 32768 điểm.

KẾT LUẬN

M-QAM là một trong những sơ đồ điều chế M trạnh thái thường được

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