bpsk report

43
Binary Phase Shift Keying LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm qua, kỹ thuật viễn thông đã có những bước tiến vượt bậc. Nhiều kỹ thuật công nghệ mới đã ra đời sau đó nhanh chóng trở nên lạc hậu và được thay thế bởi những kỹ thuật tiến bộ hơn, có nhiều ưu điểm hơn ngay sau đó… Tuy vậy, trong lĩnh vực đào tạo về điện tử viễn thông, việc nắm vững các kiến thức cơ sở về tín hiệu – phổ của các phương thức điều chế cổ điển (điều chế tương tự AM, FM, PM hoặc điều chế số ASK, FSK, PSK) là vô cùng quan trọng. Vì vậy, nhóm 12 sẽ trình bày về quá trình thực hiện mạch điều chế 2-PSK (Binary Phase Shift Keying). Đây là một phương pháp điều chế tín hiệu số được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực (như wireless LAN, Bluetooth) vì tính đơn giản. Nội dung của bài báo cáo gồm các phần: - Lý thuyết về 2-PSK - Mô phỏng Matlab - Quá trình thi công mạch của nhóm. Nhóm cảm ơn thầy PGS. TS. Lê Tiến Thường đã truyền đạt những kiến thức cần thiết về phương 1 Trần Thanh Kha – Nguyễn Nhật Nam

Upload: hoang-son

Post on 10-Nov-2015

279 views

Category:

Documents


4 download

DESCRIPTION

DSP

TRANSCRIPT

Binary Phase Shift Keying

Binary Phase Shift Keying6. Ti liu tham kho

Li m uTrong nhng nm qua, k thut vin thng c nhng bc tin vt bc. Nhiu k thut cng ngh mi ra i sau nhanh chng tr nn lc hu v c thay th bi nhng k thut tin b hn, c nhiu u im hn ngay sau Tuy vy, trong lnh vc o to v in t vin thng, vic nm vng cc kin thc c s v tn hiu ph ca cc phng thc iu ch c in (iu ch tng t AM, FM, PM hoc iu ch s ASK, FSK, PSK) l v cng quan trng.V vy, nhm 12 s trnh by v qu trnh thc hin mch iu ch 2-PSK (Binary Phase Shift Keying). y l mt phng php iu ch tn hiu s c s dng rng ri trong nhiu lnh vc (nh wireless LAN, Bluetooth) v tnh n gin.Ni dung ca bi bo co gm cc phn: L thuyt v 2-PSK M phng Matlab Qu trnh thi cng mch ca nhm.Nhm cm n thy PGS. TS. L Tin Thng truyn t nhng kin thc cn thit v phng php iu ch 2-PSK ni ring v cc phng php iu ch tn hiu ni chung nhm c th hon thnh tt project.Project c thc hin bng s n lc ht mnh ca nhm, nhng do kh nng c hn nn vn cn tn ti nhiu thiu st, mong thy gp v ch dy thm nhm c th lm tt hn trong cc project sau ny. Mt ln na nhm xin chn thnh cm n thy.Thnh vin nhm:Trn Thanh Kha51101541Nguyn Nht Nam41102145MC LC1L THUYT41.1nh ngha41.2Gin chm sao41.3Phng thc iu ch 2-PSK51.4Bng thng52M PHNG MATLAB62.1Matlab code62.2Matlab Simulink72.3Kt lun93THI CNG MCH103.1S nguyn l v cc linh kin cn thit103.2M phng mch bng Multisim123.3Th mch trn breadboard143.4Thc hin v mch trn Eagle183.5Thi cng mch in204KT QU T C225PH LC235.1Code Matlab235.2Slide thuyt trnh256TI LIU THAM KHO30

Binary Phase Shift Keying

4Trn Thanh Kha Nguyn Nht NamDANH MC HNH NHHnh 1.1 Tn hiu c iu ch Binary Phase Shift Keying4Hnh 1.2 Gin chm sao Binary Phase Shift Keying5Hnh 2.1 Nhp cc s liu u vo cho chng trnh Matlab6Hnh 2.2 Kt qu ca chng trnh Matlab6Hnh 2.3 S khi m phng Simulink-Matlab7Hnh 2.4 Kt qu m phng Simulink-sng mang8Hnh 2.5 Kt qu m phng Simulink-tn hiu s8Hnh 2.6 Kt qu m phng Simulink-tn hiu c iu ch9Hnh 3.1 S nguyn l mch iu ch Binary Phase Shift Keying10Hnh 3.2 S chn ca Opamp LM74110Hnh 3.3 S cc switch bn trong IC401611Hnh 3.4 S mch m phng Multisim12Hnh 3.5 M phng Multisim-Tn hiu sin vi pha 0o v pha 180o12Hnh 3.6 M phng Multisim-Tn hiu s cn c iu ch (xung vung)13Hnh 3.7 M phng Multisim-Tn hiu c iu ch Binary Phase Shift Keying13Hnh 3.8 1-Opamp 2-IC4016 3-IC4011 4-VK Arduino14Hnh 3.9 Ng vo v ng ra ca Opamp khi dng LM35815Hnh 3.10 Ng vo v ng ra ca Opamp khi dng LM74115Hnh 3.11 Sng mang v tn hiu c iu ch cng pha (bit u vo l bit 1)16Hnh 3.12 th X-Y khi sng mang v tn hiu c iu ch cng pha16Hnh 3.13 Sng mang v tn hiu c iu ch ngc pha (bit u vo l bit 0)17Hnh 3.14 th X-Y khi sng mang v tn hiu c iu ch ngc pha17Hnh 3.15 Schematic ca mch c v bng phn mm Eagle18Hnh 3.16 Layout v bng phn mm Eagle (lp trn)19Hnh 3.17 Layout v bng phn mm Eagle (lp di)19Hnh 3.18 Mch in do nhm thi cng (lp trn)20Hnh 3.19 Mch in do nhm thi cng (lp di)20Hnh 3.20 Sng mang v tn hiu c iu ch cng pha (bit u vo l 1)21Hnh 3.21 Sng mang v tn hiu c iu ch ngc pha (bit u vo l 0)21

L THUYTnh ngha2-PSK hay Binary Phase Shift Keying l mt phng php iu ch tn hiu s (Digital) vi sng mang l tn hiu tng t (Analog). Tn hiu s cn iu ch 2-PSK l tn hiu c mt baud (hay mt symbol) ch cha mt bit l 0 hoc 1. Tn hiu sau khi iu ch s c dng sng sin vi pha l 0o (tng ng vi bit 1) v sng sin vi pha 180o (tng ng vi bit 0), hoc cng c th ngc li (pha 0o vi bit 0 v pha 180o vi bit 1).Cng thc cho tn hiu c iu ch 2-PSK:(1.1)

Hnh 1.1 Tn hiu c iu ch Binary Phase Shift Keying

Gin chm saong vi nh ngha, gin chm sao ca 2-PSK ch gm 2 im c bin bng nhau v lch pha nhau 180o.

Hnh 1.2 Gin chm sao Binary Phase Shift Keying

Phng thc iu ch 2-PSKC nhiu phng php thc hin iu ch tn hiu 2-PSK, y nhm dng phng php l to ra mt tn hiu ngc pha vi sng mang. u ra s c mt b chn tn hiu. Khi tn hiu s u vo l bit 1, u ra s chn tn hiu sng mang. Khi tn hiu s u vo l bit 0, u ra s chn tn hiu ngc pha vi sng mang.

Bng thngTn hiu PSK c bng thng bng ng baud rate, m i vi 2-PSK th baud rate cng bng bit rate (do mt baud ch cha 1 bit). Do bng thng tn hiu 2-PSK cng chnh l s bit rate.Binary Phase Shift Keying1. L thuyt

M PHNG MATLABMatlab codeon code Matlab m phng qu trnh iu ch tn hiu theo phng php 2-PSK. Chng trnh s yu cu nhp chui bit cn iu ch v tn s ca sng mang. (xem ph lc 6.1)Chy on code, sau ta nhp gi tr ca chui bit cng nh tn s sng mang

Hnh 2.1 Nhp cc s liu u vo cho chng trnh Matlab

Chng trnh s to nn mt khung cha hai th: tn hiu s c iu ch v tn hiu qua iu ch

Hnh 2.2 Kt qu ca chng trnh MatlabMatlab SimulinkS dng Matlab Simulink thc hin s khi sau

Hnh 2.3 S khi m phng Simulink-MatlabThng s ca khi Sine Wave: Bin : 2 Phase: 0 rad Tn s gc: 25.1327 rad/sThng s ca khi Pulse Generator: Bin : 2 Chu k: 2s rng xung: 50%

KT QU NHN C T CC SCOPESng mang

Hnh 2.4 Kt qu m phng Simulink-sng mang

Tn hiu s

Hnh 2.5 Kt qu m phng Simulink-tn hiu sTn hiu c iu ch

Hnh 2.6 Kt qu m phng Simulink-tn hiu c iu ch

Kt lunKt qu cc dng sng thu c bi qu trnh m phng bng Matlab (Code v Simulink) u chnh xc vi l thuyt ca phng php iu ch 2-PSK.Binary Phase Shift Keying2. M phng Matlab

THI CNG MCHS nguyn l v cc linh kin cn thit

Hnh 3.1 S nguyn l mch iu ch Binary Phase Shift Keying

Ngun sin (sng mang) c pht bng in thoi di ng.Ngun pht tn hiu s l vi iu khin Arduino.Opamp LM741 c nhim v o pha sng sin u vo (mch khuch i o du vi h s khuch i l -1 do Ri=Rf=10k). S chn ca Opamp lM741:

Hnh 3.2 S chn ca Opamp LM741IC 4016 l mt IC switch, c s nh sau:

Hnh 3.3 S cc switch bn trong IC4016

Chn s 13 v chn s 5 l hai ng vo iu khin ca IC4016. Hai sng sin c pha 0o v 180o s c a vo chn s 1 v chn s 3, hai chn s 2 v 4 cng c ni vo ng ra. Khi bit c a vo l 1, chn s 5 ln mc in p cao, chn 13 xung mc in p thp (Do chn 13 ni vi 1 cng NOT), khi switch s 1 ngt v switch s 2 ng, tn hiu ng ra l sng sin c pha l 0o. Tng t khi bit vo l 0, switch s 1 ng v switch s 2 ngt, tn hiu ng ra l sng sin c pha 180o.

M phng mch bng MultisimM phng mch bng Multisim. Do bn Multisim 13 khng c IC4016, nhm s dng thay th bi IC4066 (c chc nng tng t IC4016).

Hnh 3.4 S mch m phng MultisimKT QU CA OSCILLOSCOPE 1

Hnh 3.5 M phng Multisim-Tn hiu sin vi pha 0o v pha 180oKT QU CA OSCILLOSCOPE 3

Hnh 3.6 M phng Multisim-Tn hiu s cn c iu ch (xung vung)KT QU CA OSCILLOSCOPE 2

Hnh 3.7 M phng Multisim-Tn hiu c iu ch Binary Phase Shift KeyingKt lun: Qu trnh m phng mch trn Multisim cho cc dng sng ng vi l thuyt ca iu ch 2-PSK.

Th mch trn breadboardCc link kin, thit b s dng trong qu trnh th mch: Opamp LM741 (ban u s dng Opamp LM358 nhng chuyn sang LM741 v cho dng tn hiu tt hn) Hai in tr 10k IC 4016 Cng NOT dng IC 4011 (thc cht l cng NAND) Cp ngun v xung bi vi iu khin Arduino Pht sng mang bng in thoi di ng Quan st tn hiu bng phn mm Soundcard OscilloscopeMch trn breadboard

Hnh 3.8 1-Opamp 2-IC4016 3-IC4011 4-VK Arduino

KT QU CC DNG SNG THU C

Hnh 3.9 Ng vo v ng ra ca Opamp khi dng LM358

Hnh 3.10 Ng vo v ng ra ca Opamp khi dng LM741

Hnh 3.11 Sng mang v tn hiu c iu ch cng pha (bit u vo l bit 1)

Hnh 3.12 th X-Y khi sng mang v tn hiu c iu ch cng pha

Hnh 3.13 Sng mang v tn hiu c iu ch ngc pha (bit u vo l bit 0)

Hnh 3.14 th X-Y khi sng mang v tn hiu c iu ch ngc pha

Kt lun: Vic s dng in thoi pht tn hiu sin, cng nh vic s dng oscilloscope trn my tnh (c chnh xc khng cao) lm cho cc dng sng quan st c khng c chnh xc lm. Tuy nhin v cn bn, mch thc hin c mc ch ca n, l to ra 2 dng sng ng ra c s o pha khi tn hiu s u vo c s o bit.

Thc hin v mch trn EagleSchematic

Hnh 3.15 Schematic ca mch c v bng phn mm Eagle

Layout

Hnh 3.16 Layout v bng phn mm Eagle (lp trn)

Hnh 3.17 Layout v bng phn mm Eagle (lp di)

Thi cng mch inSau 2 ln thi cng nhm hon thnh mch in tng i hon thin

Hnh 3.18 Mch in do nhm thi cng (lp trn)

Hnh 3.19 Mch in do nhm thi cng (lp di)

Kt qu o c trn mch in:

Hnh 3.20 Sng mang v tn hiu c iu ch cng pha (bit u vo l 1)

Hnh 3.21 Sng mang v tn hiu c iu ch ngc pha (bit u vo l 0)Binary Phase Shift Keying3. Thi cng mch

Kt lun: Kt qu thu c trn mch thc l ng vi yu cu iu ch 2-PSK v tng t vi kt qu thu c khi th vi breadboard.KT QU T C Nm c l thuyt phng php iu ch 2 - PSK M phng thnh cng l thuyt thng qua Matlab, Multisim Hon tt vic thi cng mch thc, cho c kt qu nh mong mun

Binary Phase Shift Keying5. Ti liu tham kho

PH LCCode Matlab% MATLAB Script for a Binary PSK with two Phases % Clear all variables and close all figuresclear all;close all;clc; % Enter bit streambit_stream=input('Nhap chuoi bit: '); % Phase for bit 1P1 = 0; % Phase for bit 0P2 = pi; % Frequency of Modulating Signalfc = input('Nhap tan so song mang: '); % Time for one bitt = 0: 0.01 : 1; % This time variable is just for plottime = []; PSK_signal = [];Digital_signal = []; for ii = 1: 1: length(bit_stream) % The PSK Signal PSK_signal = [PSK_signal (bit_stream(ii)==0)*sin(2*pi*fc*t + P2)+(bit_stream(ii)==1)*sin(2*pi*fc*t + P1)]; % The Original Digital Signal Digital_signal = [Digital_signal (bit_stream(ii)==0)*zeros(1,length(t)) + (bit_stream(ii)==1)*ones(1,length(t))]; time = [time t]; t = t + 1; end % Plot the Original Digital Signalsubplot(2,1,1);plot(time,Digital_signal,'r','LineWidth',2);xlabel('Time (bit period)');ylabel('Amplitude');title('Original Digital Signal');axis([0 time(end) -0.5 1.5]);grid on; % Plot the PSK Signalsubplot(2,1,2);plot(time,PSK_signal,'LineWidth',2);xlabel('Time (bit period)');ylabel('Amplitude');title('PSK Signal with two Phase Shifts');axis([0 time(end) -1.5 1.5]);grid on;

Slide thuyt trnh

Binary Phase Shift Keying5. Ph lc

TI LIU THAM KHO PGS. TS. L Tin Thng, X L S Tn Hiu v Wavelet PGS. TS. L Tin Thng, Slide bi ging iu Bin Tng T v S PGS. TS. V nh Thnh, Nguyn L Thng Tin Tng T v S A . B . Carlson, P. B. Crilly, J.C. Rutledge, "Communication Systems", third ed., McGraw-Hill Inc., New York, 2002, ISBN: 0-07-112175-7 Simon Haykin, Communication Systems, John Wilet & Son Inc., 2001, ISBN 0-471-17869-1 H.P.E.Stern and S. A. Mahmoud, Communication Systems, Analysis and design,Prentice Hall, 2004, ISBN: 0-13-121929-4. Behrous A. Forouzan, Data Communications and networking, Mc. Graw Hill, 2003, ISBN 007- 123241-9 Mt s sch khc v h thng thng tin