Download đồ án nghiên cứu khoa học với đề tài: Mô phỏng kênh truyền vô tuyến số bằng matlab, cho các bạn làm luận văn tham khảo Nhận viết luận văn đại học, thạc sĩ trọn gói, chất lượng, LH ZALO=>0909232620 Tham khảo dịch vụ, bảng giá tại: https://baocaothuctap.net

1. UỶ BAN NHÂN DÂN
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
MÔ PHỎNG KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN SỐ BẰNG MATLAB
Mã số đề tài: SV2016-38
THUỘC NHÓM NGÀNH KHOA HỌC: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: TRƯƠNG THÙY DUNG
THÀNH VIÊN THAM GIA:
1.NGUYỄN TIẾN QUANG
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS. NGUYỄN THỊ THU HẰNG
TP Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2017

2. UỶ BAN NHÂN DÂN
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
MÔ PHỎNG KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN SỐ BẰNG MATLAB
Mã số đề tài: SV2016-38
Xác nhận của Chủ tịch
hội đồng nghiệm thu
(ký, họ tên)
Giáo viên hướng dẫn
(ký, họ tên)
Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ tên)
TP Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2017

3. MỤC LỤC
BẢN TÓM TẮT.............................................................................................................1
DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................................2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT..................................................5
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU....................................................................6
MỞ ĐẦU.........................................................................................................................7
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ MATLAB VÀ TOOLBOX .....................................9
1.1. Giới thiệu chung ..................................................................................................9
1.2. Giới thiệu về Simulink ......................................................................................10
1.2.1. Giới thiệu chung ...........................................................................................10
1.2.2. Nguyên lý hoạt động của Simulink ..............................................................11
1.2.3. Xây dựng sơ đồ khối Simulink.....................................................................11
1.2.4. Tham số hóa các khối Simulink....................................................................12
1.2.5. Mô phỏng bằng Simulink .............................................................................14
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU KÊNH THÔNG TIN....................................................15
2.1. Giới thiệu tổng quan hệ thống viễn thông.......................................................15
2.2. Kênh truyền vô tuyến........................................................................................15
2.3. Các hiện tượng ảnh hưởng đến chất lượng kênh truyền...............................17
2.3.1. Hiện tượng pha đinh đa đường (Multipath)..................................................17
2.3.2. Hiệu ứng Doppler .........................................................................................18
2.3.3. Suy hao trên đường truyền ...........................................................................20
2.3.4. Hiệu ứng bóng râm (Shadowing) .................................................................20
2.4. Các dạng kênh truyền .......................................................................................20
2.4.1. Kênh truyền chọn lọc tần số và kênh truyền không chọn lọc tần số ............20
2.4.2. Kênh truyền chọn lọc thời gian và Kênh truyền không chọn lọc thời gian..21
2.5. Các mô hình kênh cơ bản .................................................................................21
2.5.1. Kênh theo phân bố Rayleigh ........................................................................21
2.5.2. Phân bố Ricean .............................................................................................23
2.5.3. Mô hình kênh AWGN ..................................................................................24
2.5.4. Kênh rời rạc ..................................................................................................26
CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG TÍN HIỆU VÀ QUÁ TRÌNH THU PHÁT .................29
3.1. Nguồn tương tự..................................................................................................29

4. 3.1.1. Nguồn tín hiệu số..........................................................................................30
3.1.2. Nguồn tín hiệu ngẩu nhiên............................................................................31
3.2. Mã hóa................................................................................................................34
3.2.1. Mã hóa nguồn ...............................................................................................34
3.2.2. Mã đường truyền ..........................................................................................36
3.2.3. Mã hóa kênh .................................................................................................37
3.3. Điều chế và giải điều chế...................................................................................40
3.3.1. Điều chế tín hiệu tương tự ............................................................................41
3.3.1.1. Điều chế AM ......................................................................................41
3.3.1.2. Điều chế FM.......................................................................................42
3.3.1.3. Điều chế PM.......................................................................................44
3.3.1.4. Điều chế đơn biên SSB( Single Side Band )......................................46
3.3.2. Điều chế số ...................................................................................................49
3.3.2.1. Khóa dịch biên độ ( ASK – Amplitude Shift Keying) .......................49
3.3.2.2. Điều chế pha số PSK( Phase Shift Keying) .......................................51
3.3.2.3. Điều chế pha số nhị phân BPSK ........................................................53
3.3.2.4. Điều chế pha số cầu phương 4PSK ....................................................55
3.3.2.5. Điều chế tần số FSK..........................................................................57
3.3.2.6. Điều chế QAM ...................................................................................59
3.4. BER Trên kênh truyền AWGN, Rayleigh. .....................................................60
3.4.1. BER trên kênh AWGN.................................................................................60
3.4.1.1. BER của BPSK trên kênh AWGN .....................................................60
3.4.1.2. BER của QPSK trên kênh AWGN.....................................................63
3.4.1.3. BER của 16QAM trên kênh AWGN..................................................65
3.4.1.4. Sử dụng BER Tool để so sánh với mô phỏng.....................................67
3.4.2. BER trên kênh Rayleigh...............................................................................68
3.4.2.1. BER BPSK Trên kênh Rayleigh ........................................................68
3.4.2.2. BER của MQAM Trên kênh Rayleigh...............................................71
3.4.2.3. BER của QPSK Trên kênh Rayleigh..................................................73
CHƯƠNG 4. KỸ THUẬT OFDM .............................................................................75
4.1. Giới thiệu về OFDM..........................................................................................75
4.2. Mô hình hệ thống OFDM .................................................................................76
4.3. Nhiễu trong OFDM và cách khắc phục...........................................................79
4.3.1. ISI và ICI (intersymbol & intercarrier interference) ....................................79
4.3.2. Chống nhiều liên ký tự ISI bằng cách chèn Guard Time. ............................80
4.4. Ưu, nhược điểm của OFDM.............................................................................82

5. 4.4.1. Ưu điểm ........................................................................................................82
4.4.2. Nhược điểm..................................................................................................83
4.5. Kết luận ..............................................................................................................83
4.6. Mô phỏng ofdm.....................................................................................................84
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................88
1.1. Kết quả đạt được ...............................................................................................88
1.2. Kiến nghị ............................................................................................................90
1.2.1. Áp dụng thực tế ............................................................................................90
1.2.2. Hướng phát triển...........................................................................................90
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................91

6. 1
BẢN TÓM TẮT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
MÔ PHỎNG KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN SỐ BẰNG MATLAB
Mã số: SV2016-38
1. Vấn đề nghiên cứu (vấn đề, tính cấp thiết)
Trong những thập kỹ qua các hệ thống truyền thông và kỹ thuật xử lý tín hiệu
ngày càng tăng nhanh chóng về độ phức tạp.Trong thời gian này sự phát triển liên
quan đến phần cứng tốc độ cao và chi phí rẻ trong xử lý tín hiệu số ảnh hưởng đến việc
triển khai hệ thống truyền thông. Trong khi sự phát triển về độ phức tạp của truyền
thông tăng lên cần phân tích, thiết kế thì cần được trợ giúp bởi máy tính. Vì vậy việc
mô phỏng kênh truyền giúp chúng ta đánh giá được hiệu năng của hệ thống viễn
thông.
2. Mục đích nghiên cứu/mục tiêu nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu: Đề tài đã nghiên cứu đánh giá hiệu năng của kênh
truyền bằng việc sử dụng tính toán trên công thức, mô phỏng các dạng sóng điều chế,
OFDM, đánh giá tỉ số BER trên các kênh truyền nhằm mục đích lựa chọn kênh truyền
có hiệu quả nhất trong hệ thống viễn thông và giúp sinh viên vận dụng kiến thức đã
học ứng dụng vào thực tế.
Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng Guide mô phỏng các dạng điều chế số và điều
chế tương tự, OFDM, vẽ BER trên các kênh khác nhau.
3. Nhiệm vụ/nội dung nghiên cứu/câu hỏi nghiên cứu
Thu thập, tìm hiểu tài liệu liên quan tới kênh truyền. Nghiên cứu phần mềm
Matlab để mô phỏng các tín hiệu trên kênh truyền.Mô phỏng tín hiệu điều chế và BER.
Kênh truyền nào là lựa chọn tốt nhất để truyền dữ liệu?
4. Phương pháp nghiên cứu:
Nghiên cứu trong các tài liệu giáo trình, Các bài báo quốc tế, Những yêu cầu
của kênh truyền. Tổng hợp lại những kiến thức liên quan đến việc mô phỏng kênh.
5. Kết quả nghiên cứu (ý nghĩa của các kết quả) và các sản phẩm (Bài báo khoa học,
phần mềm máy tính, quy trình công nghệ, mẫu, sáng chế…)(nếu có)
Góp vào danh mục tài liệu tham khảo phục vụ công tác nghiên cứu thực tiễn và
giảng dạy, học tập ở các cơ sở đào tạo của trường đại học sài gòn. Đề tài này có thể
được dùng để giúp sinh viên hiểu rõ và áp dụng kiến thức của mình trong thực hiện
việc mô phỏng bằng matlab.

7. 2
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Cửa sổ Giao Diện MATLAB 9
Hình 1.2. Mô tả một hệ thống động bằng sơ đồ khối 10
Hình 1.3. Cửa sổ giao diện trình duyệt thư viện các khối chức năng của Simulink 11
Hình 1.4. Mô hình ví dụ hệ thống tích phân test1.mdl 12
Hình 1.5. Các cửa sổ thiết lập tham số cho các khối chức năng trong mô hình 13
Hình 1.6. Cửa sổ thiết lập tham số trên khối Scope 13
Hình 1.7. Cửa sổ thiết lập tham số mô phỏng của mô hình 14
Hình 2.1. Mô hình tổng quát hệ thống viễn thông 15
Hình 2.2. Mô hình hệ thống thông tin vô tuyến 16
Hình 2.3. Hiện tượng pha đinh đa đường 18
Hình 2.4. Hiện tượng Doppler 19
Hình 2.6. Kênh chọn lọc tần số ( f0< W) 20
Hình 2.7. Kênh truyền không chọn lọc tần số ( f0> W) 21
Hình 2.8. Hàm mật độ xác suất của phân bố Rayleigh 23
Hình 2.9: Hàm mật độ xác suất của phân bố Ricean: k =  dB (Rayleigh) và k = 6
dB. Với k >>1, giá trị trung bình của phân bố Ricean xấp xỉ với phân bố Gauss 24
Hình 2.10. Mô hình kênh AWGN 25
HÌnh 2.11. Mô hình kênh rời rạc trong hệ thống thông tin 26
Hình 2.12. Mô hình kênh nhị phân 28
Hình 3.1. ví dụ về tạo tín hiệu đa tần 30
Hình 3.2. Biểu đồ phân bố xác xuất phân bố đều của 100 mẫu 32
Hình 3.3. Biểu đồ phân bố chuẩn của 100 mẫu 33
Hình 3.4. Mật độ phân bố xác xuất hàm phân bố Rayleigh 34
Hình 3.5. Quá trình chuyển đổi tín hiệu từ tương tự qua số (ADC) 35
Hình 3.6. Ví dụ lượng PCM 35
Hình 3.7. Một số mã đường truyền cơ bản 36
Hình 3.8. Tạo xung vuông 37

8. 3
Hình 3.9. Điều chế AM 42
Hình 3.10. Điều chế FM 44
Hình 3.11. Điều chế PM 46
Hình 3.12. Sơ đồ minh họa điều chế đơn biên SSB 36
Hình 3.13. Điều chế SSB 48
Hình 3.14. Điều chế biên độ nhị phân 10111001 50
Hình 3.15. Điều chế ASK 51
Hình 3.16. Điều chế PSK 52
Hình 3.17. Điều chế BPSK 55
Hình 3.18. Điều chế QPSK 56
Hình 3.19. Sơ đồ khối mạch điều chế FSK 57
Hình 3.20. Điều chế FSK 58
Hình 3.21. Điều chế 16QAM 59
Hình 3.22. Sơ đồ thu-phát BPSK 60
Hình 3.23. BER của BPSK trên AWGN 62
Hình 3.24. Mô hình điều chế QPSK 63
Hình 3.25. Kết quả mô phỏng BER của QPSK trên AWGN 64
Hình 3.26. Điều chế 16QAM 65
Hình 3.27. BER của 16QAM trên kênh AWGN 67
Hình 3.28 :Giao diện Bertool 67
Hình 3.29. Vẽ BER bằng Bertool 68
Hình 3.30: BER của BPSK trên AWGN và Rayleigh 71
Hình 3.31. BER của MQAM Trên kênh Rayleigh 72
Hình 3.33. BER QPSK- RAY-AWGN 74
Hình 4.1. Mô Hình OFDM 75
Hình 4.2. Sơ đồ khối trong OFDM 76
Hình 4.3. Máy thu-phát trong OFDM 7
Hình 4.4. Phổ của bốn sóng mang trực giao 79
Hình 4.5. Phổ của bốn sóng mang không trực giao 80

9. 4
Hình 4.6. Các symbol OFDM nhận được sau khi đi qua một kênh đa đường 81
Hình 4.7. Sơ đồ khối hệ thống thu phát OFDM Đơn giản 84
Hình 4.8: Dữ liệu gốc trước khi truyền 86
Hình 4.9: Điều chế QPSK 86
Hình 4.10: Tính hiệu OFDM Trước khi truyền 87
Hình 4.11: Tính hiệu OFDM sau khi truyền 87
Hình 4.12: Tín hiêu thu được sau khi truyền qua kênh so với dữ liệu gốc 87
Hình 5.1. Vẽ điều chế ASK và BER của BPSK- AWGN 88
Hình 5.2: Vẽ điều chế QPSK và BER Của QPSK trên 2 kênh AWGN và RAY 89
Hình 5.3: Tính hiệu thu-phát trong OFDM 89
Hình 5.4: Vẽ điều chế Am và BER của M-QAM trên kênh AWGN 90

10. 5
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Tên Viết tắt Cụm từ đầy đủ Ý nghĩa
MATLAB MATrix LABoratory Phần mềm tính toán, mô
phỏng
ADC Analog to Digital Conversion Chuyển đổi tương tự sang số
AM Amplitude Modulation Điều chế biên độ
ASK Amplitude Shift Keying Khóa dịch biên
AWGN Additive White Gaussian Noise Nhiễu cộng
BER Bit Errors Rate Tốc độ lỗi
DSB Double Side Band Điều biên kép
FSK Frequency Shift Keying Khóa dịch tần
FM Frequency Modulation Điều tần`
PCM Pulse Code Modulation Điều xung mã
PM Phase Modulation Điều pha
PSK Phase Shift Keying Khóa dịch pha
QAM Quadrature Amplitude
Modulatiton
Điều chế biên độ cầu phương
QPSK Quadrature Phase Shift
Keying
Khóa dịch pha cầu phương
BPSK Binary Phase Shift Keying Điều chế pha nhị phân
SSB Single Side Band Điều chế đơn biên
OFDM Orthogonal frequency-
division multiplexing
Điều chế đa sóng mang

11. 6
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Chương 1: Nghiên cứu phần mềm matlab và các toolbox, cho chúng ta một
cách nhìn tổng quan về việc sử dụng một toolbox cụ thể là Simulink trong việc mô
phỏng tín hiệu trong kênh truyền
Chương 2: Xây dựng mô hình kênh truyền, các dạng kênh truyền, yếu tố ảnh
hưởng. Giúp sinh viên có cách nhìn tổng quan , hiểu rỏ về kênh truyền
Chương 3: Lập trình ứng dụng, mô phỏng kênh truyền, các điều chế trong
kênh truyền, so sánh, đánh giá chất lượng kênh truyền qua BER
Chương 4: Tổng quan về OFDM và mô phỏng tín hiệu khi truyền qua kênh
truyền cơ bản AWGN
Chương 5: Kết luận và kến nghị

12. 7
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Các hệ thống thông tin hiện đại hoạt động trên một dải rộng các kênh thông tin
bao gồm đôi dây xoắn, cáp đồng trục, sợi quang và kênh vô tuyến. Tất cả các kênh
thực tế đều gây ra sự méo dạng, nhiễu và giao thoa. Các yếu tố này ảnh hướng tới quá
trình điều chế , mã hóa và một số chức năng xử lý khác như quá trình cân bằng để loại
bỏ sự suy giảm chất lượng gây ra bởi kênh thông tin nhằm tạo ra một hệ thống thỏa
mãn các mục tiêu về dung lượng và chất lượng dịch vụ trong điều kiện ràng buộc về
công suất, băng thông , độ phức tạp và chi phí.
Trong mô phỏng hệ thống truyền thông , mô hình kênh thông tin mô tả sự suy
giảm tín hiệu phát trải qua trên đường truyền tới bộ thu. Nói cách khác mô hình kênh
thông tin mô tả mối quan hệ đầu vào- đầu ra của kênh dưới dạng toán học hay giải
thuật. Mô hình này có thể thu được từ các phép đo kiểm hoặc dựa trên lý thuyết truyền
sóng trong môi trường vật lý. Các mô hình dự trên đo kiểm đưa tới một mô tả thực
nghiệm của kênh thông tin trong miền thời gian hoặc tần số và thường ở dạng các mô
tả thống kê của các biến hay quá trình ngẫu nhiên. Các tham số của hàm phân bố và
mật độ phổ công suất luôn được ước tính từ dữ liệu đo kiểm.Trong khi các mô hình
dựa trên đo kiểm cho thấy độ tin cậy cao và thường là các mô hình hữu dụng nhất cho
thiết kế thì các mô hình thực nghiệm khó tổng quát hóa trừ khi một lượng lớn các phép
đo được thực hiện trên các môi trường thích hợp.
Việc phát triển các mô hình toán học cho quá trình lan truyền tín hiệu trên mộ
môi trường truyền dẫn đòi hỏi sự hiểu biết về các hiện tượng vật lý cơ bản. Ví dụ, để
phát triển một mô hình cho kênh vô tuyến tầng điện ly , ta phải hiểu cơ sở vật lý của
quá trình truyền phát sóng vô tuyến.
Một trong những thách thức trong mô hình hóa kênh thông tin là sự chuyển đổi
một mô hình truyền sóng chi tiết thành một dạng phù hợp trong mô phỏng.
Chính vì những lý do trên đồng thời cũng muốn áp dụng kiến thức kiến thức
chuyên ngành đã học vào thực tiễn. Do đó, nhóm chúng em chọn đề tài “mô phỏng
kênh truyền bằng matlab” với mục đích chính là lựa chọn kênh truyền có hiệu quả
nhất trong hệ thống viễn thông và Giúp sinh viên vận dụng kiến thức đã được học áp
ụng vào việc mô phỏng hệ thống viễn thông bằng phần mềm matlab.
2. Tính cấp thiết của đề tài.
Nghiên cứu những vấn đề khoa học trong nội dung nghiên cứu, áp dụng các
kiến thức đã học vào thực tiễn, giúp cũng cố kiến thức phục vụ cho quá trình phát triển
đề tài tốt nghiệp sau này.

13. 8
3. Mục tiêu đề tài
Xây dựng Guide mô phỏng các dạng điều chế số và điều chế tương tự ,OFDM.
Vẽ BER trên các kênh khác nhau.
4. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
Mục đích: Đề tài đã nghiên cứu đánh giá hiệu năng của kênh truyền bằng việc
sử dụng tính toán trên công thức, mô phỏng các dạng sóng điều chế,OFDM. đánh giá
tỉ số BER.
Nhiệm vụ:
Thứ nhất: Nghiên cứu matlab và toobox
Thứ hai: Tìm tài liên liên quan và Nghiên cứu lý thuyết liên quan tới kênh truyền
Thứ ba. Lập tình mô phỏng, sửa lỗi và nhận xét.
5. Đối tượng và phạm vị nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu những lý thuyết liên quan tới kênh truyền
Phạm vi nghiên cứu: Mô phỏng các dạng điều chế và vẽ BER trên cách kênh.
6. Phương pháp nghiên cứu
➢ Nghiên cứu phần mềm matlab
➢ Nghiên cứu lý thuyết về kênh truyền
➢ Ứng dụng matlab trong mô phỏng
7. Nội dung và bố cục của đề tài
Nội dung đề tài được tổ chức thành các phần chính như sau:
Phần mở đầu: Trình bày lý do và mục tiêu nghiên cứu xây dựng kênh truyền.
Chương 1: Nghiên cứu phần mềm matlab và các toolbox
Chương 2: Xây dựng mô hình kênh truyền cho hệ thống viễn thông.
Chương 3: Lập trình ứng dụng mô phỏng, đánh giá chất lượng kênh truyền
Chương 4: OFDM và mô phỏng
Chương 5: Kết luận và kiến nghị
8. Kết luận
Mô phỏng kênh truyền bằng matlab nhằm giúp sinh viên vận dụng thực tế
những kiến thức đã học áp dụng trong việc mô phỏng các tín hiệu thông tin. Giúp sinh
viên có cách nhìn tổng quan về hệ thống kênh truyền trong viễn thông.

14. 9
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ MATLAB VÀ TOOLBOX
Phần này sẽ giới thiệu một công cụ tính toán trong kỹ thuật đó là MATLAB. Ngoài ra
Chương này chủ yếu giới thiệu toolbox trong matlab đó là simulink
1.1.Giới thiệu chung
MATLAB viết tắt từ MATrix LABoratory. MATLAB là một công cụ tính toán
toán học, có thể được sử dụng để tính toán, vẽ các biểu đồ, đồ thị theo nhiều cách khác
nhau. Giống như một chương trình phần mềm, chúng ta có thể tạo , thực thi và lưu
một dãy các lệnh để máy tính có thể chạy tự động. MATLAB củng có thể được coi
như là một ngôn ngữ lập trình , là một môi trường lập trình hay tính toán. MATLAB
được thiết kế để làm việc với những tập dữ liệu đặc biệt chẳng hạn như ma trận, vectơ,
hình ảnh.
Trong Windows, sau khi cài MATLAB biểu tượng của nó sẽ xuất hiện trên màn
hình máy tính, chúng ta có thể khởi động bằng cách double click vào biểu tượng của
nó sẽ ra giao diện.
Hình 1.1. Cửa sổ Giao Diện MATLAB

15. 10
1.2.Giới thiệu về Simulink
Với sự phát triển mạnh trong lĩnh vực mô phỏng hệ thống, MATLAB đã đưa ra
một bộ công cụ mô phỏng Simulink thuận tiện cho việc mô phỏng các hệ thống động.
Chương này sẽ giới thiệu những đặc điểm cơ bản nhất của Simulink giúp sinh viên
hiểu và áp dụng vào mô phỏng các hệ thống đơn giản từ đó có thể phát triển mô
phỏng cho các hệ thống phức tạp hơn.
1.2.1. Giới thiệu chung
Simulink là một công cụ để mô phỏng các hệ thống động với giao diện đồ họa
trực quan được phát triển đặc biệt cho mục đích này. Trong môi trường MATLAB,
Simulink là một bộ công cụ MATLAB nhưng khác với các bộ công cụ khác cả về giao
diện và kỹ thuật lập trình liên quan đến nó.
Trong các hệ thống động, các quá trình phụ thuộc thời gian tuyến tính hoặc phi
tuyến đều có thể được mô tả bằng các phương trình vi phân. Bên cạnh đó các hệ thống
này cũng được mô tả qua sơ đồ khối như ví dụ cho trong hình 1.2. Simulink dựa trên
kiểu mô tả này và một giao diện đồ họa được sử dụng để chuyển đổi một sơ đồ khối
thành mô hình Simulink và mô phỏng hoạt động của hệ thống. Do vậy để sử dụng
hiệu quả Simulink đòi hỏi người dùng có kiến thức tốt về công nghệ điều khiển và lý
thuyết hệ thống.
Hình 1.2. Mô tả một hệ thống động bằng sơ đồ khối
Simulink cho phép mô phỏng hệ thống dựa trên sơ đồ khối để tìm nghiệm
phương trình vi phân mô tả nó. Nói cách khác một phương trình vi phân có thể được
chuyển đổi thành một sơ đồ khối để giải bằng Simulink.

16. 11
1.2.2. Nguyên lý hoạt động của Simulink
Chương trình Simulink có thể được khởi tạo bằng lệnh simulink hoặc lệnh
open_system(‘simulink.mld’) trong cửa số lệnh MATLAB. Sau khi thực hiện một cửa
sổ trình duyệt thư viện các khối chức năng sẵn có trong Simulink cái thường được
hiển thị ở dạng biểu tượng.
Hình 1.3. Cửa sổ giao diện trình duyệt thư viện các khối chức năng của Simulink
Thư viện các khối chức năng được tổ chức thành các nhóm chức năng cho
mục đích mô phỏng khác nhau. Trong lĩnh vực mô phỏng hệ thống truyền thông,
ngoài thư viện các khối thư viện chung Simulink các thư viện hay được sử dụng đó là
Communications Blockset, Signal Processing Blockset và RF Blockset.
1.2.3. Xây dựng sơ đồ khối Simulink
Để xây dựng hệ thống mô phỏng bằng việc sử dụng thư viện các khối chức
năng, trước hết cần mở một cửa sổ mới bằng việc lựa chọn File – New Model trong
cửa sổ trình duyệt Simulink. Cũng có thể mở mô hình có sẵn bằng việc lựa chọn File –
Open.
Mô hình mới được lưu lại dưới một tên phù hợp với đuôi mở rộng mdl
(mdl=model) bằng việc lựa chọn File – Save As.

17. 12
Xây dựng một hệ thống lấy tích phân làm ví dụ lưu trong tên tệp test1.mdl.
Trước hết lấy khối nguồn sóng hình sine Sine Wave làm nguồn tín hiệu từ thư viện
Sources bằng cách kéo khối đó vào cửa sổ mô hình được mở. Tiếp theo để tích phân
tín hiệu, lấy khối Integrator từ thư viện Continuous, sau đó kết nối đầu ra của khối
nguồn với đầu vào khối tích phân bằng sử dụng chuột.
Hầu hết các khối chức năng tuyến tính được mô tả bởi khai triển Laplace hoặc
khai triển z (đối với tín hiệu rời rạc). Để hiển thị tín hiệu và kết quả tích phân trên
cùng một cửa sổ, khối ghép kênh Mux từ thư viện Signal Routing được sử dụng và
khối Scopetừ thư viện Sinksđược lựa chọn để hiển thị. Tín hiệu nguồn và đầu ra khối
tích phân được kết nối với 2 đầu vào khối ghép kênh và đầu ra sau đó nối với đầu vào
khối Scope. Mô hình sau khi kết nối có giao diện như trong hình 1.4.
Hình 1.4. Mô hình ví dụ hệ thống tích phân test1.mdl
1.2.4. Tham số hóa các khối Simulink
Để thực hiện chạy mô hình mô phỏng Simulink trước hết các tham số của các
khối sử dụng trong mô hình cần được thiết lập chính xác. Để thực hiện tốt bước này
đòi hỏi người sử dụng phải hiểu rõ hệ thống đang mô phỏng và các tham số liên quan.
Thiết lập tham số cho khối chức năng được thực hiện bằng việc kích đúp khối
chức năng đó và giao diện thiết lập tham số sẽ được hiện ra như cho thấy ví dụ trong
hình 15. Các giá trị phù hợp của các tham số sẽ được nhập vào trực tiếp hoặc lựa chọn
các thuộc tính phù hợp sẵn có trong giao diện thiết lập của khối.
Lấy ví dụ mô hình test1.mdl, các tham số khối nguồn sine có thể được thiết lập
gồm tần số, biên độ và pha ban đầu của tín hiệu sine. Tuy nhiên có một lựa chọn quan
trọng cần chú ý là kiểu tín hiệu Time based hoặc Sample based. Vì hệ thống tích phân
xây dựng cho tín hiệu liên tục nên cần lựa chọn Time based cho phù hợp.

18. 13
Riêng đối với khối Scope để thiết lập tham số cần lựa chọn biểu tượng
Parameters trên cửa số hiển thị để mở giao diện thiết lập như cho thấy trong hình 1.5.
Tại cửa sổ này số lượng đồ thị hiển thị và lưu dữ liệu kết quả dễ dàng được thiết lập.
Hình 1.5. Các cửa sổ thiết lập tham số cho các khối chức năng trong mô hình
Ngoài ra, các thông tin về mô hình dạng văn bản cũng dễ dàng thêm vào bằng cách
kích đúp trên cửa sổ mô hình. Tương tự tên các khối chức năng trong mô hình cũng có
thể thay đổi theo ý muốn.
Hình 1.6. Cửa sổ thiết lập tham số trên khối Scope

19. 14
Hình 1.7. Cửa sổ thiết lập tham số mô phỏng của mô hình
1.2.5. Mô phỏng bằng Simulink
Các tham số mô phỏng của mô hình được thiết lập qua lựa chọn menu
Simulation – Configuration Parameters để mở cửa sổ như cho thấy trong hình 1-8. Các
thiết lập cơ bản cho mô hình là lựa chọn các tham số cho bộ giải phương trình vi phân
và thời gian chạy mô phỏng. Ở chế độ mặc định thời gian mô phỏng được xác định từ 0
đến 10 giây. Ngoài ra mục Data Import/Export cho phép thiết lập và quản lý việc truy
xuất dữ liệu kết quả trên cửa sổ quản lý biến workspace.
Mô phỏng được thực hiện bằng lựa chọn lệnh menu Simulation – start hoặc kích
trực tiếp biểu tượng hình tam giác trên thanh công cụ. Khi chạy mô phỏng kết quả sẽ
được hiển thị trên khối Scope. Do các kết quả được lưu vào biến S_test1_signals như
thiết lập tham số cho khối Scope nên có thể sử dụng để vẽ đồ thị kết quả trong
MATLAB như đoạn lệnh cho dưới đây.
>> plot(S_test1_signals(:,1) ...
[S_test1_signals(:,2),S_test1_signals(:,3)])
[S_test1_signals(:,2),S_test1_signals(:,3)])
>> title('Result of s_test1 with ode3')

20. 15
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU KÊNH THÔNG TIN
2.1.Giới thiệu tổng quan hệ thống viễn thông
Các phương tiện thông tin nói chung được chia thành hai phương pháp thông tin
cơ bản, đó là thông tin vô tuyến và thông tin hữu tuyến. Mạng thông tin vô tuyến ngày
nay đã trở thành một phương tiện thông tin chủ yếu, thuận tiện cho cuộc sống hiện đại.
Hình 2.1. Mô hình tổng quát hệ thống viễn thông
Một hệ thống thông tin đơn giản gồm 3 thành phần:
Khối phát tín hiệu: Thực hiện xử lý tín hiêu đầu vào để tạo ra một tín hiệu truyền dẫn
phù hợp với đặc tính của kênh truyền. Một số chức năng xử lý quan trọng là mã hóa và
điều chế...
Kênh thông tin: Là mô trường để truyền dẫn từ nguồn tới đích. Có nhiều loại kênh với
đặc tính khác nhau. Các kênh có thể gây ra suy hao và méo tín hiệu làm tín hiệu bị giảm
khi tới đầu thu
Khối thu tín hiệu: Tiếp nhận tín hiệu từ kênh truyền và khôi phục lại tín hiệu được phát
đi. Các chức năng xử lí ở phía thu thường thực hiện ngược lại ở đầu máy phát gồm giải
điều chế, giải mã và lọc tín hiệu
Trong mạng thông tin vô tuyến ngoài nguồn tin và nhận tin thì kênh truyền là một trong
ba khâu quan trọng nhất, và có cấu trúc tương đối phức tạp. Nó là môi trường để truyền
thông tin từ máy phát đến máy thu. Vì thế chương này tìm hiểu các thông tin về kênh
truyền:
• Các hiện tượng ảnh hưởng đến kênh truyền.
• Các dạng kênh truyền.
• Các mô hình kênh truyền cơ bản.
2.2.Kênh truyền vô tuyến
Hình 2.2 thể hiện một mô hình đơn giản của một hệ thống thông tin vô tuyến.
Nguồn tin trước hết qua mã hoá nguồn để giảm các thông tin dư thừa, sau đó được mã
hoá kênh để chống các lỗi do kênh truyền gây ra. Tín hiệu sau khi qua mã kênh được
điều chế để có thể truyền tải đi xa. Các mức điều chế phải phù hợp với điều kiện của

21. 16
kênh truyền. Sau khi tín hiệu được phát đi ở máy phát, tín hiệu thu được ở máy thu sẽ
trải qua các bước ngược lại so với máy phát. Kết quả tín hiệu được giải mã và thu lại
được ở máy thu. Chất lượng tín hiệu thu phụ thuộc vào chất lượng kênh truyền và các
phương pháp điều chế và mã hoá khác nhau. Do đó ngày nay các kỹ thuật mới ra đời
nhằm cải thiện chất lượng kênh truyền nói riêng và mạng vô tuyến nói chung, một trong
những kỹ thuật đó là MC-CDMA.
Hình 2.2. Mô hình hệ thống thông tin vô tuyến
Chất lượng của các hệ thống thông tin phụ thuộc nhiều vào kênh truyền, nơi mà tín
hiệu được truyền từ máy phát đến máy thu. Không giống như kênh truyền hữu tuyến là
ổn định và có thể dự đoán được (cáp, cáp đồng trục, cáp quang). Kênh truyền vô tuyến
là hoàn toàn ngẫu nhiên và không hề dễ dàng trong việc phân tích. Kênh truyền vô tuyến
biến đổi từ đơn giản đến phức tạp.Tín hiệu được phát đi, qua kênh truyền vô tuyến, bị
cản trở bởi các toà nhà, núi non, cây cối …, bị phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ…, các hiện
tượng này được gọi chung là fading. Và kết quả là ở máy thu, ta thu được rất nhiều
phiên bản khác nhau của tín hiệu phát. Điều này ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống
thông tin vô tuyến. Do đó việc nắm vững những đặc tính của kênh truyền vô tuyến là
yêu cầu cơ bản để có thể chọn lựa một cách thích hợp các cấu trúc của hệ thống, kích
thước của các thành phần và các thông số tối ưu của hệ thống.
Hiện tượng fading trong một hệ thống thông tin có thể được phân thành hai loại:
•Fading tầm rộng diễn tả sự suy yếu của trung bình công suất tín hiệu hoặc độ
suy hao kênh truyền là do sự di chuyển trong một vùng rộng. Hiện tượng này chịu ảnh
hưởng bởi sự cao lên của địa hình (đồi núi, rừng, các khu nhà cao tầng) giữa máy phát

22. 17
và máy thu. Người ta nói phía thu được bị che khuất bởi các vật cản cao. Các thống kê
về hiện tượng fading tầm rộng cho phép ta ước lượng độ suy hao kênh truyền theo hàm
của khoảng cách.
•Fading tầm hẹp diễn tả sự thay đổi đáng kể ở biên độ và pha tín hiệu. Điều này
xảy ra là do sự thay đổi nhỏ trong vị trí không gian (nhỏ khoảng nửa bước sóng) giữa
phía phát và phía thu. Fading tầm hẹp có hai nguyên lý - sự trải thời gian (time-
spreading) của tín hiệu và đặc tính thay đổi theo thời gian (time-variant) của kênh
truyền. Đối với các ứng dụng di động, kênh truyền là biến đổi theo thời gian vì sự di
chuyển của phía phát và phía thu dẫn đến sự thay đổi đường truyền sóng.
Có ba cơ chế chính ảnh hưởng đến sự lan truyền của tín hiệu trong hệ thống di
động:
1. Phản xạ xảy ra khí sóng điện từ va chạm vào một mặt bằng phẳng với kích thước
rất lớn so với bước sóng tín hiệu RF.
2. Nhiễu xạ xảy ra khi đường truyền sóng giữa phía phát và thu bị cản trở bởi một
nhóm vật cản có mật độ cao và kích thước lớn so với bước sóng. Nhiễu xạ là hiện
tượng giải thích cho nguyên nhân năng lượng RF được truyền từ phía phát đến
phía thu mà không cần đường truyền thẳng. Nó thường được gọi là hiệu ứng chắn
(shadowing) vì trường tán xạ có thể đến được bộ thu ngay cả khi bị chắn bởi vật
cản không thể truyền xuyên qua.
3. Tán xạ xảy ra khi sóng điện từ va chạm vào một mặt phẳng lớn, gồ ghề làm cho
năng lượng bị trải ra (tán xạ ) hoặc là phản xạ ra tất cả các hướng. Trong môi
trường thành phố, các vật thể thường gây ra tán xạ là cột đèn, cột báo hiệu, tán lá.
2.3.Các hiện tượng ảnh hưởng đến chất lượng kênh truyền
2.3.1. Hiện tượng pha đinh đa đường (Multipath)
Trong một hệ thống thông tin vô tuyến, các sóng bức xạ điện từ thường không
bao giờ được truyền trực tiếp đến anten thu. Điều này xẩy ra là do giữa nơi phát và nơi
thu luôn tồn tại các vật thể cản trở sự truyền sóng trực tiếp. Do vậy, sóng nhận được
chính là sự chồng chập của các sóng đến từ hướng khác nhau bởi sự phản xạ, khúc xạ,
tán xạ từ các toà nhà, cây cối và các vật thể khác. Hiện tượng này được gọi là sự truyền
sóng đa đường (Multipath propagation). Do hiện tượng đa đường, tín hiệu thu được là
tổng của các bản sao tín hiệu phát. Các bản sao này bị suy hao, trễ, dịch pha và có ảnh
hưởng lẫn nhau. Tuỳ thuộc vào pha của từng thành phần mà tín hiệu chồng chập có thể
được khôi phục lại hoặc bị hư hỏng hoàn toàn. Ngoài ra khi truyền tín hiệu số, đáp ứng
xung có thể bị méo khi qua kênh truyền đa đường và nơi thu nhận được các đáp ứng
xung độc lập khác nhau. Hiện tương này gọi là sự phân tán đáp ứng xung (impulse

23. 18
dispersion). Hiện tượng méo gây ra bởi kênh truyền đa đường thì tuyến tính và có thể
được bù lại ở phía thu bằng các bộ cân bằng.
Một mô hình pha đinh có thể được đặc trưng một cách tổng quát như một bộ lọc có đáp
ứng xung
2 .
1
( ) . . . ( )
n
j i i fc i
i i
i
h t a e e t  
 

  (2.1)
Trong đó n đặc trưng cho số đường tryền tín hiệu từ bộ phát đến bộ thu trong đó mỗi
đường truyền thứ i được đặc trưng bởi hệ số suy hao ai độ trể i và độ dịch pha i tại
thời điểm t, fc là tần số sóng mang và  là xung đi Dirac.
Hình 2.3. Hiện tượng pha đinh đa đường
2.3.2. Hiệu ứng Doppler
Hiệu ứng Doppler gây ra do sự chuyển động tương đối giữa máy phát và máy thu
như trình bày ở hình 2.4 Bản chất của hiện tượng này là phổ của tín hiệu thu được bị xê
lệch đi so với tần số trung tâm một khoảng gọi là tần số Doppler.
Giả thiết góc tới của tuyến n so với hướng chuyển động của máy thu là αn, khi đó
tần số Doppler của tuyến này là
  n0D αcosf
c
v
f n
(2.2)
Trong đó f0, v, c lần lượt là tần số sóng mang của hệ thống, vận tốc chuyển động
tương đối của máy thu so với máy phát và vận tốc ánh sáng. Nếu αn = 0 thì tần số
Doppler lớn nhất sẽ là:
 0maxD, f
c
f
v
(2.3)

24. 19
Hình 2.4. Hiện tượng Doppler
Giả thiết tín hiệu đến máy thu bằng nhiều luồng khác nhau với cường độ ngang
hàng nhau ở khắp mọi hướng, khi đó phổ của tín hiệu tương ứng với tần số Doppler
được biểu diễn như sau
 
2
0
max
1
0
2
A
f f
f
yy j f 
 
 
 



 


(2.4)
Trong đó:   2
0
max
2
1
yy
A
j f
f f
f
  
  
 
 
nếu 0 ,max 0 ,maxD Df f f f f   
Và  2 0yy j f   các trường hợp còn lại.
Mật độ phổ tín hiệu thu bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Doppler do Jake tìm ra năm
1974. Và được gọi là phổ Jake. Ý nghĩa của phổ tín hiệu này được giải thích như sau:
Giả thiết tín hiệu phát đi ở tần số sóng mang f0, khi đó tín hiệu thu được sẽ không nhận
được ở chính xác trên tần số sóng màng f0 mà bị dịch đi cả về hai phía với độ dịch là
fD,max như hình ở 2.5. Sự dịch tần số này ảnh hưởng đến sự đồng bộ của nhiều hệ thống.
Hình 2.5. Mật độ phổ của tính hiệu thu

25. 20
2.3.3. Suy hao trên đường truyền
Mô tả sự suy giảm công suất trung bình của tín hiệu khi truyền từ máy phát đến
máy thu. Sự giảm công suất do hiện tượng che chắn và suy hao có thể khác phục bằng
các phương pháp điều khiển công suất.
2.3.4. Hiệu ứng bóng râm (Shadowing)
Do ảnh hưởng của các vật cản trở trên đường truyền, ví dụ như các toà nhà cao
tầng, các ngọn núi, đồi,… làm cho biên độ tín hiệu bị suy giảm. Tuy nhiên, hiện tượng
này chỉ xảy ra trên một khoảng cách lớn, nên tốc độ biến đổi chậm. Vì vậy, hiệu ứng
này được gọi là fading chậm.
2.4.Các dạng kênh truyền
Tùy theo đáp ứng tần số của kênh truyền và băng thông của tín hiệu phát mà ta có.
➢ Kênh truyền chọn lọc tần số và kênh truyền không chọn lọc tần số.
➢ Kênh truyền chọn lọc thời gian và kênh truyền không chọn lọc thời gian.
2.4.1. Kênh truyền chọn lọc tần số và kênh truyền không chọn lọc tần số
Mỗi kênh truyền đều tồn tại một khoảng tần số mà trong khoảng đó, đáp ứng tần số
của kênh truyền là gần như nhau tại mọi tần số (có thể xem là phẳng), khoảng tần số này
được gọi là Coherent Bandwidth và được ký hiệu trên hình 2.6 là f0.
Hình 2.6. Kênh chọn lọc tần số ( f0< W)
Trên hình 2.6, ta nhận thấy kênh truyền có f0 nhỏ hơn nhiều so với băng thông của
tín hiệu phát. Do đó, tại một số tần số trên băng tần, kênh truyền không cho tín hiệu đi
qua, và những thành phần tần số khác nhau của tín hiệu được truyền đi chịu sự suy giảm
và dịch pha khác nhau. Dạng kênh truyền như vậy được gọi là kênh truyền chọn lọc tần
số.

26. 21
Hình 2.7. Kênh truyền không chọn lọc tần số ( f0> W)
Ngược lại, trên hình 2.7 kênh truyền có f0 lớn hơn nhiều so với băng thông của
tín hiệu phát, mọi thành phần tấn số của tín hiệu được truyền qua kênh chịu sự suy giảm
và dịch pha gần như nhau. Chính vì vậy, kênh truyền này được gọi là kênh truyền không
chọn lọc tần số hoặc kênh truyền fading phẳng.
2.4.2. Kênh truyền chọn lọc thời gian và Kênh truyền không chọn lọc thời gian
Kênh truyền vô tuyến luôn thay đổi liên tục theo thời gian, vì các vật chất trên
đường truyền luôn thay đổi về ví trí, vận tốc…, luôn luôn có những vật thể mới xuất
hiện và những vật thể cũ mất đi… Sóng điện từ lan truyền trên đường truyền phản xạ,
tán xạ qua những vật thể này nên hướng, góc pha, biên độ cũng luôn thay đổi theo thời
gian.
Tính chất này của kênh truyền được mô tả bằng một tham số, gọi là coherent
time. Đó là khoảng thời gian mà trong đó, đáp ứng thời gian của kênh truyền thay đổi rất
ít (có thể xem là phẳng về thời gian).
Khi ta truyền tín hiệu với chu kỳ ký hiệu (symbol duration) rất lớn so với
coherent time thì kênh truyền đó được gọi là kênh truyền chọn lọc thời gian. Ngược lại,
khi ta truyền tín hiệu với chu kỳ ký hiệu (symbol duration) rất nhỏ so với coherent time
thì kênh truyền đó là được gọi là kênh truyền không chọn lọc thời gian hay phẳng về
thời gian.
2.5.Các mô hình kênh cơ bản
2.5.1. Kênh theo phân bố Rayleigh
Trong những kênh vô tuyến di động, phân bố Rayleigh thường được dùng để mô
tả bản chất thay đổi theo thời gian của đường bao tín hiệu fading phẳng thu được hoặc
đường bao của một thành phần đa đường riêng lẻ. Chúng ta biết rằng đường bao của

27. 22
tổng hai tín hiệu nhiễu Gauss trực giao tuân theo phân bố Rayleigh. Phân bố Rayleigh
có hàm mật độ xác suất:














)0(0
)0(
2
exp
)( 2
2
2
r
r
rr
rp  (2.5)
Với σ là giá trị rms (hiệu dụng) của điện thế tín hiệu nhận được trước bộ tách
đường bao (evelope detection). σ2
là công suất trung bình theo thời gian.
Xác suất để đường bao của tín hiệu nhận được không vượt qua một giá trị R cho
trước được cho bởi hàm phân bố tích lũy:







 2
2
0
2
exp1)()()(

R
drrpRrPRP
R
r (2.6)
Giá trị trung bình rmean của phân bố Rayleigh được cho bởi


 2533.1
2
)(][
0
 

drrrprErmean (2.7)
Và phương sai 2
r (công suất thành phần ac của đường bao tín hiệu):
  222
0
2222
4292.0
2
2
2
)(][ 



 





 

drrprrErEr (2.8)
Giá trị hiệu dụng của đường bao là 2 (căn bậc hai của giá trị trung bình bình
phương). Giá trị median của r tìm được khi giải phương trình:
 
medianr
medianrdrrp
0
177.1)(
2
1
 (2.9)

28. 23
Hình 2.8. Hàm mật độ xác suất của phân bố Rayleigh
Vì vậy giá trị mean và median chỉ khác nhau môt lượng là 0.55dB trong trường hợp
tín hiệu Rayleigh fading. Chú ý rằng giá trị median thường được sử dụng trong thực tế
vì dữ liệu Rayleigh fading thường được đo trong những môi trường mà chúng ta không
thể chấp nhận nó tuân theo một phân bố đặc biệt nào. Bằng cách sử dụng giá trị median
thay vì giá trị trung bình, chúng ta dễ dàng so sánh các phân bố fading khác nhau (có giá
trị trung bình khác nhau). Hình 2.8 minh họa hàm mật độ xác suất Rayleigh.
2.5.2. Phân bố Ricean
Trong trường hợp fading Rayleigh, không có thành phần tín hiệu đến trực tiếp
máy thu mà không bị phản xạ hay tán xạ (thành phần light-of-sight) với công suất vượt
trội. Khi có thành phần này, phân bố sẽ là Ricean. Trong trường hợp này, các thành
phần đa đường ngẫu nhiên đến bộ thu với những góc khác nhau được xếp chồng lên tín
hiệu light-of-sight. Tại ngõ ra của bộ tách đường bao, điều này có ảnh hưởng như là
cộng thêm thành phần dc vào các thành phần đa đường ngẫu nhiên. Giống như trong
trường hợp dò sóng sin trong khi bị nhiễu nhiệt, ảnh hưởng của tín hiệu light-of-sight
(có công suất vượt trội) đến bộ thu cùng với các tín hiệu đa đường (có công suất yếu
hơn) sẽ làm cho phân bố Ricean rõ rệt hơn. Khi thành phần light-of-sight bị suy yếu, tín
hiệu tổng hợp trông giống như nhiễu có đường bao theo phân bố Rayleigh. Vì vậy, phân
bố bị trở thành phân bố Rayleigh trong trường hợp thành phần light-of-sight mất đi.
Hàm mật độ phân bố xác suất của phân bố Ricean:















00
)0,0()( 20
2
)(
2
2
22
r
rA
Ar
Ie
r
rp
Ar


(2.10)
A: Biên độ đỉnh của thành phần light-of-sight.
Io: Là hàm Bessel sửa đổi loại 1 bậc 0.

29. 24
Phân bố Ricean thường được mô tả bởi thông số k được định nghĩa như là tỉ số
giữa công suất tín hiệu xác định (thành phần light-of-sight) và công suất các thành phần
đa đường:
2
2
2
A
k  (2.11)
Hay viết dưới dạng dB:
dB
A
dBk 2
2
2
log10)(

 (2.12)
( k xác định phân bố Ricean và được gọi là hệ số Ricean.)
Khi A → 0, k  0 (  dB) thành phần light-of-sight bị suy giảm về biên độ,
phân bố Ricean trở thành phân bố Rayleigh. Hình 2.9.mô tả hàm mật độ xác suất của
phân bố Ricean.
Hình 2.9: Hàm mật độ xác suất của phân bố Ricean: k =  dB (Rayleigh) và k = 6
dB. Với k >>1, giá trị trung bình của phân bố Ricean xấp xỉ với phân bố Gauss
2.5.3. Mô hình kênh AWGN
Nhiễu Gauss trắng cộng (AWGN) là một mô hình nhiễu cơ bản trong hệ thống
thông tin để mô tả các quá trình ngẫu nhiên xẩy ra trong kênh truyền. các đặc tính cơ
bản bao gồm
➢ Nhiễu có tính cộng: nghĩa là nhiễu của kênh truyền được cộng thêm vào tín hiệu
đươc phát đi, ở đây nhiễu có tính độc lập thống kê với tín hiệu
➢ Nhiễu là trắng: Tức mật độ công suất nhiễu là phẳng, do vậy tương quan của
nhiễu trong miền thời gian là bằng không cho bất kì độ lệch thời gian khác không
nào
➢ Nhiễu có phân bố Gauss hoặc phân bố chuẩn

30. 25
Do hầu hết nhiễu sinh ra trong hệ thống có các đặc tính này nên mô hình kênh
AWGN được coi là mô hình kênh cơ bản nhất khi mô tả ảnh hưởng nhiễu trong hệ
thống. Mối quan hệ giữa đầu vào và đầu ra của kênh AWGN có thể được biểu diễn như
sau:
R(t)= s(t)+n(t) (2.13)
Trong đó n(t) là thành phần nhiễu trắng có phân bố Gauss với trung bình bằng 0
và được cộng thêm vào tín hiệu đầu vào của kênh truyền s(t) mô tả như hình dưới:
Hình 2.10. Mô hình kênh AWGN
Trong mô phỏng hệ thống thông tin, tùy thuộc vào loại mô hình mô phỏng hay
tín hiệu đầu vào mà thành phần nhiễu n(t) củng có tính chất phù hợp tương ứng. Đối
với trường hợp mô hình giải thông, tín hiệu đầu vào s(t) là tín hiệu thực nên thành phần
nhiễu AWGN n(t) được tạo ra củng là tín hiệu thực và có hàm tự tương quan là :
*
0( ) ( ). ( ) ( )n E n t n t N         (2.14)
Trong đó E[] là phép tính kì vọng trong thống kê. Do đó mật độ phổ công suất
nhiễu n(t) qua triển khai Fourier ta có:
Sn(f)=N0 (2.15)
Đối với trường hợp mô phỏng tương đương bang tần gốc, tín hiệu đầu vào s(t) là
tín hiệu phức nên thành phần nhiễu trên AWGN n(t) cũng là tín hiệu phức gồm hai
thành phần thực và ảo và mỗi thành phần có hàm tự tương quan là 0 ( ) / 2N t . Các thành
phần nhiễu đồng pha và vuông pha đều có phân bố Gauss độc lập với nhau. Đây chính
là đặc trưng cho kênh truyền AWGN và xác định tỉ số tín hiệu trên nhiễu SNR của kênh
truyền :
0
sP
SNR
N
 (2.16)
Trong đó Ps là mức công suất tín hiệu đầu vào kênh AWGN. Đối với tín hiệu đầu
vào là tín hiệu ngẫu nhiên thì công suất đầu vào có thể được ước tính qua phép tính
phương sai của tín hiệu. Tham số SNR cũng được sử dụng đặc trưng cho kênh AWGN

31. 26
thay cho mức công suất nhiễu. Khi đó mức công suất hay phương sai nhiễu sẽ được rút
ra từ giá trị SNR được thiết lập cho kênh và mức công suất tín hiệu đầu vào
2.5.4. Kênh rời rạc
Mô hình cơ bản của một hệ thống thông tin bao gồm một nguồn dữ liệu rời rạc,
một bộ mã hóa kênh để điều khiển lỗi, một bộ điều chế và bộ phát, một kênh thông tin,
một bộ thu và một bộ giải mã. Phụ thuộc vào ứng dụng cho hệ thống và chi tiết của mô
phỏng các phần tử khác như bộ cân bằng, các bộ ghép xen, bộ đồng bộ sóng mang ..
Được mô tả như hình phía dưới.
HÌnh 2.11. Mô hình kênh rời rạc trong hệ thống thông tin
Mô hình kênh rời rạc được sử dụng để biểu thị tất cả các phần tử của một hệ
thống thông tin nằm giữa A và B trong hệ thống, trong đó đầu vào tại điểm A là một véc
tơ kí hiệu rời rạc X=[ x1,x2…xk] và đầu B là một véc tơ kí hiệu rời rạc khác.
Y=[y1,y2…yk] . Thông thường thì đầu A sẽ là đầu ra của bộ mã hóa kênh hoặc tương
đương đầu vào của bộ điều chế và điểm B sẽ là đầu vào của bộ giải mã. Các mô hình
kênh rời rạc mô tả cơ chế tạo lỗi theo xác suất gồm có các loại sau:
- Loại mô hình đầu tiền được xem là mô hình kênh không nhớ. Được sử dụng để
mô hình hóa các lỗi truyền dẫn hoặc các chuyển tiếp từ đầu vào tới đầu ra của
kênh dưới điều kiện giả sử rằng không có sự tương quan về thời gian trong cơ
chế chuyển tiếp. Đó là xác suất chuyển tiếp đầu vào- đầu ra đối với kí hiệu đầu
vào kênh thứ n không bị tác động bởi gì xẩy ra với bất kỳ kí hiệu đầu vào khác.
Các mô hình như vậy có thể áp dụng đối với các kênh thông tin mà không có sự
giao thoa giữa các kí tự hay pha đinh và nhiễu là AWGN. Trong hệ thống thì giả
sử này bao gồm cả các lỗi bit không tương quan với nhau và các mô hình rời rạc
được nghiệm thu tầm thường
- Loại mô hình thứ hai áp dụng cho các trường hợp trong đó các chuyển tiếp từ kí
hiệu đầu vào đến ký hiệu đầu ra là tương quan về thời gian . trong trường hợp
này , xác suất lỗi bit cho kí hiệu thứ n phục thuộc vào liệu mỗi một lỗi có xảy ra

32. 27
trong truyền dẫn các kí hiệu trước hay không. Kênh pha đinh thường gặp phải
trong kênh thông tin vô tuyến là một ví dụ của kênh thông tin có lỗi tương quan.
Các lỗi có xu hướng xẩy ra theo cụm khi kênh đang ở trang thái pha đinh nhiều
và kênh này được xem như kênh lỗi cụm hoặc kênh có nhớ.
Các mô hình kênh rời rạc là các mô hình xác suất có hiệu quá về tính toán hơn so
với kênh dạng sóng.Hiệu quả được cải thiện từ hai yếu tố. Các mô hình rời rạc được mô
phỏng tại tốc độ kí hiệu ngược lại mô hình kênh dạng sóng được mô phỏng tại tốc độ từ
8 đến 16 lần tốc độ tín hiệu. Trong khi mỗi khối đơn được mô phỏng chi tiết theo một
mô hình sóng thì có một sư rút gọn mức cao trong mô hình kênh rời rạc. Mức rút gọn
này sẽ giảm thêm khối lượng tính toán. Hai yếu tố này giúp tiết kiệm thời gian tính toán
trong mô phỏng.
Trong các trường hợp đơn giản, các mô hình kênh rời rạc có thể thu được bằng
cách giải tích từ các mô hình của các thành phần nằm giữa đầu vào kênh tại A và đầu ra
kênh rời rạc tại B . Tuy nhiều trong hầu hết các trường hợp, các mô hình rời rạc thu
được từ các mẫu lỗi được đo kiểm hoặc mô phỏng giữa các điểm A và B.
Mô hình hóa kênh rời rạc không nhớ là một quá trình rõ ràng. Ví dụ trong trường
hợp một kênh đối xứng rời rạc không nhớ và với đầu vào và đầu ra là tín hiệu nhị phân .
Chúng ta cần mô tả kênh là một giá trị xác suất lỗi bit. Mô phỏng kênh này đòi hỏi tạo
ra một số ngẫu nhiên đơn và so sánh số đó với một ngưỡng để quyết định liệu một bit
xác định sẽ gặp lỗi truyền dẫn hay không hay thu được mà không bị lỗi.
Các kênh rời rạc có nhớ khó để mô hình hóa hơn. Cơ chế tạo lỗi tương quan về
thời gian thường được mô hình hóa bởi một chuỗi Markov rời rạc về thời gian trong đó
một mô hình trạng thái được sử dụng để đặc trưng các trạng thái khác nhau của kênh
thông tin và một tập xác suất chuyển tiếp trạng thái được sử dụng để xác định tiến trình
của các trạng thái kênh. Mỗi trạng thái cũng sẽ kết hợp với một tập xác suất chuyển tiếp
kí hiệu từ đầu vào tới đầu ra. Như vậy mô hình này phức tạp hơn và đòi hỏi nhiều tham
số hơn kênh không tương quan.
Như vậy mô phỏng kênh rời rạc đều đòi hỏi tạo mẫu lỗi ngẫu nhiên. Trong
Matlab ta có thể dùng hàm randerr để tạo mẫu lỗi bit:
Ví dụ: %Tao mau loi bit voi 2 loi gom 0 va 2 vi tri loi ngau nhien moi hang
out=randerr(5,3,[0 2])
out =
0 0 0
0 0 0

33. 28
1 0 1
1 1 0
0 1 1.
Một số code tạo lỗi bit cho một chuỗi bit đầu vào
M=randint(a,b) ; %tao chuoi tu ma nhi phan kich thuoc a x b
N=randerr(a,b); % tao loi bit voi 1 loi ngau nhien trong moi hang
Out=rem(M+N,2) ; %tao chuoi tu ma bi loi dau ra
Hình 2.12. Mô hình kênh nhị phân
Mô hình kênh rời rạc không nhớ đơn giản nhất là kênh đối xứng nhị phân (BSC).
Đầu vào kênh rời rạc này là một chuỗi nhị phân kí hiệu bỡi vecto X. Thành phần thứ n
của kênh này là xk. pk tương ứng với xác suất lỗi trên lên kênh truyền dẫn ký hiệu thứ k,
Đối với kênh không nhớ pk độc lập với k, do vậy lỗi trên tất cả các ký hiệu bị tác động
bởi kênh thông tin theo cùng một kiểu. Một chuỗi kí hiệu có độ dài M được xử lý qua
kênh không nhớ bằng cách gọi mô hình kênh M lần liên tiếp. Đối với kí hiệu thứ k một
đầu vào nhị phân là 0 thu được chính xác là 0 với xác suất 1-pk và thu sai là 1 với xác
suất là pk. Đầu ra kênh thứ k được kí hiệu là yk và chuỗi M kí hiệu đầu ra kênh được
hiệu vecto Y. Kênh là đối xứng khi các bit 0 và 1 bị ảnh hưởng bởi kênh truyền cùng
một kiểu.Đối với kênh truyền nhị phân quan hệ đầu vào- ra có thể được biểu diễn
Y X E  (2.17)

34. 29
CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG TÍN HIỆU VÀ QUÁ TRÌNH THU PHÁT
3.1.Nguồn tương tự
Để mô phỏng hoạt động các khối mã nguồn, nguồn tín hiệu tương tự phải được sử dụng
và cần được mô phỏng. Trong thực tế, các tín hiệu tương tự dạng đo kiểm được sử dụng
trong mô phỏng hơn là mô hình hóa một nguồn tín hiệu tương tự cụ thể nào đó.
Nguồn đơn tần thường là tín hiệu đo kiểm phổ biến được sử dụng trong hệ thống thông
tin. Trong mô phỏng thì tín hiệu này cần được lấy mẫu và biễu diễn rời rạc về thời gian
x(t)= Acos(2πf0t+ ) (3.1)
Chuỗi thời điểm lấy mẫu ( t )luôn có khoảng cách bằng nhau trong mô phỏng và bằng
với chu kì lấy mẫu Ts. Tần số f0 và biên độ A có thể được biến đổi để thu được đáp ứng
tần và đáp ứng công suất hay biên độ của hệ thống. Trong mô hình lý thuyến tham số
 Thường được được giả sử phân bố đều trên khoảng [ 0, 2π] . Tuy nhiên trong mô
phỏng  được gán cố định tại một giá trị bất kỳ. Trong các hệ thống thông dải, tần số f0
được đo từ tần số trung tâm fc . Tín hiệu ở dạng liên tục là
x(t)= Acos[ 2π(f0+fc )t+ ] (3.2)
Và tín hiệu được bao phức của tín hiệu được lấy mẫu để mô phỏng là
0( ) exp( 2 / )exp(j )sx k A j kf f  (3.3)
Trong đó fs=1/Ts là tần số lấy mẫu.( fs thường được thiết lập ở giá trị bằng 8 đến 16 lần
f0 để đảm bảo chính xác dạng sóng và phổ tín hiệu)
Ví dụ: vẽ dạng sóng của tín hiệu sau:
X=2cos( 2π.200t – π/3)+ 3cos( 2π.300t+ π/4) (3.4)
%chuong trinh tao tin hieu da tan
A1=2;
f1=200;
phi1=-pi/3;
A2=3;
f2=300;
phi2=pi/4;
N=2^6;
T0=0; %thoi gian bat dau
Tf=10e-3; %thoi gian ket thuc
Ts=(Tf-T0)/(N-1); % chu ki lay mau
fs=1/Ts;% tan so lay mau

35. 30
%tao tin hieu da tan
t=T0:Ts:Tf;
x=A1*cos(2*pi*f1*t+phi1)+A2*cos(2*pi*f2*t+phi2);
plot(t*1e3,x, 'o-' );
xlabel(' thoi gian (ms)');
ylabel (' bien do ');
title (' vi du tao tin hieu da tan');
Hình 3.1. Ví dụ về tạo tín hiệu đa tần
3.1.1. Nguồn tín hiệu số
Một nguồn số đơn giản là một nguồn rời rạc và có giá trị hữu hạn trong một bảng mẫu
tự xác định. Tín hiệu số là một dạng sóng mang thông tin số. Nguồn tín hiệu số trong
mô phỏng có những đặc điểm sau
Kiểu mẫu hay danh sách kí hiệu thông tin có thể mà nguồn sẽ tạo ra. Trong hệ thống
viễn thông, tập kiểu mẫu thường bao gồm M kí hiệu với M=2n
Trong đó n là một số
nguyên thường được biểu diễn A={ 0,1,2..M-1}. Trường hợp đơn giản nhấy M=1 ta có
A={ 0,1} ngoài ra các kí hiệu có giá trị phức cũng được biểu diễn ví dụ A={ 1, j  }
Xác suất ưu tiên phát hay tần số xuất hiện tương đối mà của mỗi kí hiệu mà nguồn tạo
ra. Ví dụ nguồn nhị phân tạo ra các bít 0 và bit 1 có xác suất bằng nhau
Tốc độ (symbol rate ) tức là số lượng ký hiệu thông tin mà nguồn sinh ra trong một đơn
vị thời gian ( baudrate). Tốc độ symbol quan hệ với tốc độ bít (Rb) với công thức sau:
Rb=R log2(M) (3.5)

36. 31
3.1.2. Nguồn tín hiệu ngẩu nhiên
Trong các hệ thống thông tin, các tín hiệu dạng sóng điện áp hoặc dòng trong
truyền phát, xử lý thông tin cũng như cho điều khiển các hệ thống thiết bị là hàm của
thời gian và được phân loại và xác định ngẫu nhiên. Các tín hiệu xác định có thể được
mô tả bởi các hàm toán học với thời gian t như là một biến độc lập. Ngược lại với một
tín hiệu ngẫu nhiên luôn có một số phần tử không xác định và không biết được trước tại
bất kì thời điểm nào.
Các mô hình bất định hay ngẫu nhiên có vai trò quan trọng trong phân tích và
thiết kế các hệ thống thông tin nên được sử dụng nhiều trong mô phỏng hệ thống truyền
thông. Các mô hình này được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau trong đó các tín
hiệu cũng như các tham số hệ thống có thể thay đổi một cách ngẩu nhiên. Có thể thấy
qua cách kênh truyền các dạng sóng bị tác động bởi nhiễu.
Trong mô phỏng hệ thống truyền thông thì các mô hình cho các biến ngẫu nhiên
hay được sử dụng là phân bố đều và phân bố chuẩn.
Phân bố đều: Trong đó tất cả các giá trị trong một khoảng xác định có cùng xác suất và
được biểu diễn qua hàm mật độ xác suất
1
( ) ;f x a x b
b a
  
 (3.6)
Trong đó, a và b là giá trị nhỏ nhất và lớn nhất trong khoảng giá trị. Trong mô
phỏng, các giá trị mẫu từ phân bố đều có thể được sử dụng để tạo ra các mẫu
khác
Phân bố chuẩn (Gauss) : Có biến ngẩu nhiên được mô tả qua hàm mật độ xác xuất
 
2
2
1
( ) exp ;
22
x
f x x


  
     
  
(3.7)
Trong đó  và 2
 là giá trị trung bình và phương trai của hàm phân bố
Phân bố Rayleigh: Có biến ngẩu nhiên X=(X1
2
+X2
2
)1/2
. Trong đó X1 và X2 là các biến
ngẫu nhiên Gauss độc lập và có trung bình bằng 0 và phương sai 2
 được mô tả qua
hàm mật độ
2
2 2
( ) exp ;x 0
2
x x
f x
 
 
  
 
(3.8)

37. 32
Trong MATLAB có hàm sẵn để tạo ra các số ngẫu nhiên theo hàm phân bố khác nhau.
Tạo hàm ngẫu nhiên phân bố đều: sử dụng hàm rand
Ví dụ1: tạo ra ma trận 2x3 các số ngẫu nhiên phân bố đều trong khoảng [0,1]
Code:
x=rand(2,3)
x =
0.7060 0.2769 0.0971
0.0318 0.0462 0.8235
Ví dụ 2: tạo ra ma trân mxn các số ngẫu nhiên phân bố đều trong khoảng [a,b]
Sử dụng hàm: x=a +(b-a)*rand(m.n)
Vidu: tạo ma 4x5 trong khoang [2 3]
x=2+( 3-2)*rand(4,5)
x =
2.5308 2.5688 2.1622 2.1656 2.6892
2.7792 2.4694 2.7943 2.6020 2.7482
2.9340 2.0119 2.3112 2.2630 2.4505
2.1299 2.3371 2.5285 2.6541 2.0838
Ví dụ 3: tạo ra véc tơ hàng 100 số ngẫu nhiên phân bố trong khoảng [0 1] và vẽ biểu đồ
phân bố xác suất
Code: x=rand(1,100);hist(x,10);
Hình 3.2. Biểu đồ phân bố xác xuất phân bố đều của 100 mẫu

38. 33
Tạo các số ngẫu nhiên phân bố chuẩn: sử dụng hàm randn
Ví dụ 1: Tạo các số ngẫu nhiên phân bố chuẩn có trung bình 0 và độ lệch chuẩn bằng 1
x=randn(m,n)
%vi du voi ma tran 2x3
x=randn(2,3)
x =
0.1034 0.1136 -0.4677
0.5632 -0.9047 -0.1249
Ví dụ 2: tạo các số ngẫu nhiên có trung bình a và phương sai b
x=a+sqrt(b)*rand(m,n)
% vi du a=2,b=3,m=2,n=3
x=2+sqrt(3)*randn(2,3)
x =
4.0336 0.8624 2.2693
2.2199 -0.5659 3.4178
Ví dụ 3: tạo véc tơ hàng 100 số ngẫu nhiên có trung bình bằng 0 và độ lêch chuẩn bằng
1 và vẽ biểu đồ phân bố xác suẩt
x=randn(1,100);
hist(x,10);
Hình 3.3. Biểu đồ phân bố chuẩn của 100 mẫu

39. 34
Tạo các số ngẫu nhiên phân bố Rayleigh: bằng hàm rand hoặc randn
%phan bo rayleigh
N=100000; %so mau
a=0.3; %phuong sai
x=randn(1,N);
y=randn(1,N);
z=sqrt(a*(x.^2+y.^2)); % bien ngau nghien rayleigh
step=0.1; range=-0:step:3;
h=hist(z,range);
Mp= h/(step*sum(h)); % mat do xác su?t mô ph?ng
Lt= (range/a).*exp(-range.^2/(2*a)); % mat do xác su?t ly thuyet
bar(range,Mp);hold on;
plot(range, Lt,'r');hold off;
title (' mat do xac suat cua phan bo rayleigh ');
Hình 3.4. Mật độ phân bố xác xuất hàm phân bố rayleigh
3.2.Mã hóa
Quá trình mã hóa trong hệ thống được phân ra thành 3 loại cơ bản sau : Mã hóa
nguồn, mã hóa đường truyền, và mã hóa kênh
3.2.1. Mã hóa nguồn
Mã nguồn được thực hiện chuyển đổi nguồn tin thành một dạng phù hợp cho
truyền dẫn số trên một kênh truyền xác định. Nếu nguồn tin là rời rạc, quá trình mã hóa
sẽ được chuyển đổi các ký tự đơn hoặc nhóm các kí tự thành các ký tự logic tương ứng.
Quá trình sắp xếp này thường nhằm giảm các phần dư thừa để nén dữ liệu. Nếu nguồn
tin là liên tục, quá trình mã hóa nguồn liên quan đến quá trình chuyển đổi từ tương tự
sang số ( ADC)

40. 35
Quá trình chuyển đổi từ tương tự qua số gồm 3 bước: lấy mẫu, lượng tự hóa và
mã hóa thành chuỗi nhị phân.
Hình 3.5. Quá trình chuyển đổi tín hiệu từ tương tự qua số (ADC)
Quá trình lấy mẫu ta đã biết ở trên. Bước thứ hai là lượng tử hóa được coi là quá
trình quan trọng nhất trong biến đổi ADC. Tại bước này các mẫu x(kTs) được chuyển đổi
thành một biến rời rạc xq có Q giá trị
Trong quá trình lượng tử hóa, dải biên độ tín hiệu đầu vào được phân chia thành
các khoảng có kích thước  , khoảng thứ I tương ướng với dải i   ( /2). Nếu giá trị
mẫu nằm trong khoảng thứ i thì nó sẽ được gán với số nguyên i và i có thể được chuyển
thành nhị phân cho chuổi bit đầu ra. Quá trình này củng được gọi là điều xung mà
(PCM). Lượng tử hóa đều được thực hiện khi bước bước lượng tử  không đổi. Quá
trình lượng tử hóa sẽ gây ra sai số xq-x gọi là nhiễu lượng tử
Trong Matlab thì thực hiện quá trình PCM được viết dưới bởi hàm quantiz
Ví dụ: Bằng phương pháp điều chế PCM thực hiện lượng tử hóa với x(t)= sin(t), với
mức lượng tử là 12, độ dài các khoảng chia là như nhau. Vẽ tín hiệu trước và sau
Code: % vidu ve PCM
t=[-2*pi:.1:2*pi]; sig=sin(t);a=[-1:.2:1];%phan hoach thanh 12 khoang chia
code=[-1.2:.2:1]; [m,n]=quantiz(sig,a,code);%luong tu hoa
plot(t,sig,'r',t,n);legend('tin hieu goc','tin hieu sau luong tu');xlabel('thoi diem lay mau');
title('luong tu hoa deu');
Hình 3.6. Ví dụ lượng PCM

41. 36
3.2.2. Mã đường truyền
Mã đường truyền là một kiểu mã hóa được thực hiện để tạo dạng phổ tín hiệu hay
để đi kèm các tính chất thống kê xác định trong chuỗi tín hiệu đảm bảo một mật độ
chuyển tiếp xác định để hổ trợ quá trình đồng bộ. Dưới đây là một số các mã đường
truyền cơ bản
Hình 3.7. Một số mã đường truyền cơ bản
Quá trình mã hóa đường truyền được thực hiện theo 2 bước:
Bước 1: sắp xếp logic thực hiện chuyển đổi một chuỗi nhị phân M- mức thành một
chuỗi khác có tính chất mong muốn.
Bước 2: chuyển đổi các kí hiệu thành dạng sóng, quá trình này giống như điều chế băng
tần gốc.
Đối với bước đầu tiên khi mô phỏng mã đường truyền chỉ là sự sắp xếp logic
theo luật chuyển đổi của từng mã loại khác nhau. Còn bước thứ 2 chuyển đổi sang dạng
sóng đòi hỏi việc biểu diễn dạng sóng cho mỗi kí hiệu trên một cửa sổ thời gian tương
ứng với chu kỳ của ký hiệu. Quá trình này sẽ liên quan đến quá trình lấy mẫu để đảm
bảo chính xác dạng sóng theo yêu cầu.

42. 37
Vi dụ: tạo chuỗi xung vuông bởi hàm myrectpulse
% buoi dien chuoi xung vuong
function [t,y]= myrectpulse(Tw,Rp,Ns,Np);
Tp=1/Rp;
timewindow=Np*Tp;
ts=timewindow/(Ns-1);
t=0:ts:timewindow;
Nsp=round(Tp/ts);
y=zeros(size(t));
for k=1:Ns
if mod( t(k), Nsp*ts) <=Tw
y(k)=1 ;
else
y(k)=0;
end
end
vi dụ
[t,y]= myrectpulse(0.5e-6,1e6,256,8);
plot(t,y);
title( 'tao chuoi xung xuong');
Hình 3.8. Tạo xung vuông
3.2.3. Mã hóa kênh
Mục đích của mã hóa kênh là để cải thiện hiệu năng của kênh truyền bằng việc
phát hiện lỗi và sữa lỗi. Các phương pháp mã hóa gồm hai loại: mã khối và mã xoắn.

43. 38
Trong mã hóa khối, chuỗi nguồn nhị phân có độ dài k bit sẽ được sắp xếp thành
chuỗi nhị phân đầu ra có độ dài n bit, do đó tốc độ thực hiện của mã là : k/n. Một mã
như vậy được xem là một mã khối (n,k) và gồm có 2k
từ mã độ dài n bít kí hiệu là
c1,c2...c2k
. Việc sắp xếp nguồn thông tin thành chuỗi bit đầu vào kênh truyền được thực
hiện một cách độc lập và đầu ra của bộ mã hóa chỉ phụ thuộc vào chuỗi đầu vào hiện tại
có độ dài k bit và không phục thuộc chuỗi đầu vào trước đó.
Trong mã xoắn, chuỗi nguồn có độ dài k0 được sắp xếp thành n0 bít chuỗi đầu ra
nhưng các chuỗi đầu ra này không chỉ phụ thuộc và k0 mà còn phụ thuộc vào m đầu vào
cuối cùng của bộ mã hóa, m thường được gọi là độ dài bộ nhớ.
Trong phần này không đề cập các thuật toán về mã hóa và giải mã mà chỉ đề cập
cơ bản để thực hiện mã hóa trong mô phỏng.
Do quá trình mã hóa và giải mã kênh truyền đều được thực hiện trong một miền
số nên các hoạt động mã hóa hay giải mã được tiến hành qua các hoạt động tính toán ma
trận từ mã ở trạng thái logic. Lấy mã khối tuyến tính để làm ví dụ cho các hoạt động này
trong mô phỏng. Các mã hóa khối tuyến tính là lớp mã khối quan trọng và được sử dụng
rộng rãi. Một mã khối là tuyến tính nếu bất kỳ tổ hợp tuyến tính của hai từ mã là một từ
mã. Trong trường hợp nhị phân điều này muốn nói rằng tổng của bất kỳ hai từ mã nào là
một từ mã. Trong mã khối tuyến tinh, các từ mã hình thành một không gian con k chiều
của một không gian n chiều. Các mã khối tuyến tính được mô tả theo ma trận tạo mã G,
là một ma trận nhị phân k x n và mỗi từ mã c đầu ra bộ mã hóa được xác đinh dưới dạng
c=uG (3.9)
Trong đó u là chuỗi dữ liệu nhị phân có độ dài k bít( đầu vào bộ mã hóa) . Một
tham số quan trọng trong mã khối tuyến tính là xác định khả năng sửa lỗi của nó đó là
khoảng cách mã hay khoảng cách Hamming tối thiểu. khoảng cách này được kí hiệu
dmin và xác định bởi:
dmin=mindh(ci,cj) (3.10)
Đối với mã tuyến tính , khoảng cách nhỏ nhất bằng với trọng số nhỏ nhất của mã,
có nghĩa số lượng bít 1 nhỏ nhất trong bất kỳ từ mã khác không nào, định nghĩa bởi
công thức sau:
Wmin=min w(ci) ; ci#0 (3.11)
Ví dụ code về mã khối tuyến tính
%vi du ve ma khoi tuyen tinh (n,k)
% k=4, n=10
k=4;
for i=1:2^k;
for j=k: -1:1

44. 39
if rem (i-1, 2^(-j+k+1))>=2^(-j+k)
u(i,j)=1;
else
u(i,j)=0;
end
end
end
% dinh nghia ma tran G
g=[ 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 ;
1 1 1 0 0 0 1 1 1 0;
0 1 1 0 1 1 0 1 0 1;
1 1 0 1 1 1 1 0 0 1;]
c=rem (u*g,2); % tu ma dau ra
w_min=min (sum ((c( 2:2^k,:))')); % khoang cach hamming
disp(c);
disp(w_min);
disp(u);
Kết quả :
g= 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1
1 1 1 0 0 0 1 1 1 0
0 1 1 0 1 1 0 1 0 1
1 1 0 1 1 1 1 0 0 1
c= 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 0 1 1 1 1 0 0 1
0 1 1 0 1 1 0 1 0 1
1 0 1 1 0 0 1 1 0 0
1 1 1 0 0 0 1 1 1 0
0 0 1 1 1 1 0 1 1 1
1 0 0 0 1 1 1 0 1 1
0 1 0 1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 1 0 1 1 1
0 1 0 0 0 0 1 1 1 0
1 1 1 1 0 0 0 0 1 0
0 0 1 0 1 1 1 0 1 1

45. 40
0 1 1 1 1 1 1 0 0 1
1 0 1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 1 1 0 0
1 1 0 0 1 1 0 1 0 1
w_min=2
u=0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 0 1
1 1 1 0
1 1 1 1
3.3.Điều chế và giải điều chế
Về nguyên lý chung điều chế tín hiệu được chia thành 3 loại dựa trên quy luật
biến đổi một trong 3 thành phần biên độ tần số, pha của sóng mang và được gọi là điều
chế biên độ AM, điều chế tần số FM và điều chế pha PM. Tuy nhiên tín hiệu tín tức là
số thì gọi là phương pháp điều chế số phần thành 3 loại là : điều chế biên độ số ASK,
điều chế tần số FSK, điều chế pha số PSK. Ta có thể chia thành 2 loại là điều chế tương
tự và điều chế tín hiệu số.

46. 41
3.3.1. Điều chế tín hiệu tương tự
3.3.1.1. Điều chế AM
Công thức minh họa tín hiệu điều biên là tích giữa hai tín hiệu băng tần gốc và sóng
mang như sau:
   ( ) ( ) cos 2 (0)AM C c cv t x t V f t    (3.12)
Trong đó, tin tức  ( ) cos 2 (0)m m mx t V f t   ; (0) 0m  (3.13)
Công thức trên được viết lại là:
 ( ) cos2 cos2AM m m c cv t V f t V f t   ; (0) 0c  (3.14)
Biến đổi lượng giác:
 ( ) cos2 cos 2
2
AM c c c c m
m
v t V f t V f f t      (3.15)
Hệ số điều biên: m
c
V
m
V
 ; 1m  Dải phổ tín hiệu điều chế AM hay còn gọi băng thông
kênh truyền cần thiết để truyền hết dải phổ tín hiệu là:
   max min 2c m c m mf f f f f f f f        (3.16)
Công suất tín hiệu AM:
 
2
2
2 2
2
AM c m c c
m
P P P V V
 
    
 
(3.17)
Hiệu suất sử dụng công suất:
2
2
2 2
2
2
2 2
2
2
2
c
m
AM
c c
m
V
P m
P mm
V V

 
 
   
 
  
 
(3.18)
% tin hieu dieu che
Am=5; m=1;fa=2000; Ta=1/fa;t=0:Ta/999:6*Ta;
ym=Am*sin(2*pi*fa*t);
subplot(3,1,1);
plot(t,ym), grid on;
title ( ' Tin hieu can dieu che ');
xlabel ( ' thoi gian ');
ylabel (' Bien do ');
%tin hieu song mang
Ac=Am/m;fc=fa*10;Tc=1/fc;
yc=Ac*sin(2*pi*fc*t);

47. 42
subplot(3,1,2);
plot(t,yc), grid on;
title ( ' Tin hieu song mang ');
xlabel ( ' Thoi gian ');
ylabel (' Bien do ');
%dieu che AM
y=Ac*(1+m*sin(2*pi*fa*t)).*sin(2*pi*fc*t);
subplot(3,1,3);
plot(t,y);
title ( ' Tin hieu dieu che AM ');
xlabel ( ' Thoi gian ');
ylabel (' Bien Do ');
grid on;
Kết quả:
Hình 3.9. Điều chế AM
3.3.1.2. Điều chế FM
Điều chế tín hiệu theo tần số là dạng điều chế góc, ký hiệu là điều chế FM, trong đó tần
số tín hiệu ký hiệu là:
 ( ) ( )FM cf t f x t 
;  0( ) cos , ( )FM FMv t V t x t
(3.19)

48. 43
Quan hệ giữa góc pha và tần số:
( )
( ) 2 ( )FM
FM FM
d t
t f t
dt

   hay :
1 ( )
( ) .
2
FM
d t
f t
dt


 suy ra góc pha là :
 
0 0
( ) 2 ( ). 2 ( ) 2 2 ( ).
T T
FM FM c ct f t dt f x t dt f x t dt          
(3.20)
( ) cos 2 2 ( )FM c cv t V f t x t dt   
  (3.21)
( ) cos2m mx t V f t (3.22)
 ( ) cos 2 sin 2 cos 2 sin 2m
FM c c m c c m
m
V
V t V f t f t V f t m f t
f
   
 
    
 
(3.23)
m
m
V
m
f
 : hệ số điều chế. Biến đổi lượng giác công thức trên ta có công thức:
   ( ) cos2 cos sin2 cos2 sin sin2FM c c m c c mV t V f t m f t V f t m f t      
(3.24)
Công thức tín hiệu điều chế viết theo Bessel
     0
1
( ) ( )cos2 ( ). cos2 1 cos2
n
FM c c n c m c m
n
v t V J m f t J m f nf t f nf t  


          

(3.25)
trong đó:
 
 
 
 
 
 
2 4 6
( ) 1 2 2 2( )
2 ! 1! 1 ! 2! 2 ! 3! 3 !
n
n
m m m
m
J m
n n n n
 
        
  
(3.26)
Mô phỏng trong matlab : Điều chế FM
t=0:0.0001:0.1;fm=25; % tan so tin tuc
fc=200; mi=5; % he so dieu che
%tin hieu tin tuc
m=sin(2*pi*fm*t);
subplot(3,1,1);
plot(t,m);
xlabel('thoi gian');
ylabel('bien do');
title('tin hieu tin tuc');
grid on;
% tin hieu song mang
c=sin(2*pi*fc*t);
subplot(3,1,2);

49. 44
plot(t,c);
xlabel(' thoi gian');
ylabel(' bien do');
title('song mang');
grid on;
% tin hieu dieu che FM
y=sin(2*pi*fc*t+(mi.*sin(2*pi*fm*t)));
subplot(3,1,3);
plot(t,y);
xlabel(' thoi gian');
ylabel(' bien do');
title(' tin hieu FM');
grid on;
Kết quả:
Hình 3.10. Điều chế FM
3.3.1.3. Điều chế PM
Điều chế pha tín hiệu, ký hiệu là điều chế PM, trong đó pha tín hiệu ký hiệu là:
 0( ) ( )PM t x t  
;
( ) cos ( )PM c PMv t V t
(3.27)
  ( ) cos 2 (0) ( ) ; (0) 0PM c c c cv t V f t x t     
(3.28)
 ( ) 2 ( )PM ct f t x t   (3.29)

50. 45
Quan hệ giữa góc pha và tần số:
 ( )
( ) 2 ( ) 2PM PM c
dx td t
t f t f
dt dt

      (3.30)
Khi: ( ) cos2m mx t V f t thì 2 ( ) 2 2 .sin 2 2 sin 2PM c m m m c mf t f V f f t f m f t        
Công thức tín hiệu điều chế pha sẽ là:
( ) cos(2 sin 2 )PM c c mv t V f t m f t   (3.31)
Mô phỏng trong matlab: Điều chế PM
t = 0:0.001:1;
vm = 5; % bien do song tin tuc
vc = 5;% bien do song mang
fm = 10; %tan so song tin tuc
fc = 100; %tan so song mang
m =4 % he so dieu che
% tin heu tin tuc
sm = vm*sin(2*pi*fm*t);
subplot(3,1,1);
plot(t,sm);
xlabel('thoi gian');
ylabel('bien do');
title('tin heu tin tuc');
grid on;
%tin hieu song mang
sc = vc*sin(2*pi*fc*t);
subplot(3,1,2);
plot(t,sc);
xlabel('thoi gian');
ylabel('bien do');
title('song mang');
grid on;
% tin hieu dieu che PM
y = vc*sin(2*pi*fc*t+m.*sin(2*pi*fm*t));
subplot(3,1,3);
plot(t,y);
xlabel('Thoi gian');
ylabel('Bien do');
title('Dieu che PM');
grid on;

51. 46
Kết quả:
Hình 3.11. Điều chế PM
3.3.1.4. Điều chế đơn biên SSB( Single Side Band )
Điều chế đơn biên SSB (Single Side Band) chỉ truyền 1 biên tần thấp LSB hoặc
biên tần cao USB trong hai biên tần DSB, tín hiệu điều chế SSB như sau:
 
2
( ) cos2
2
m
SSB USB c m
V
v t f f t  
 
2
( ) ( ) cos2
2
m
SSB LSB c m
V
v t f f t 
Điều chế cân
bằng
Bộ lọc USB
Bộ lọc LSB
Tin tức ( )USBv t
( )LSBv t
( )x t
( )c t
Sóng mang
Hình 3.12. Sơ đồ minh họa điều chế đơn biên SSB

52. 47
Công suất phát:
22 4
( )
2 4
m m
SSB
V V
P W
   
    
    Dải thông tín hiệu điều chế DSB:
2 mf f  Dải thông tín hiệu điều chế SSB: mf f 
Ưu điểm của kỹ thuật điều chế đơn biên là tiết kiệm băng thông kênh truyền, năng
lượng công suất phát tập trung trên 1 biên tần và được ứng dụng nhiều trong các hệ
thống ghép kênh tín hiệu phân chia theo tần số FDM
Mô phỏng trong matlab: Điều chế SSB
N = 1024;
fs = 2048;
ts = 1/fs;
%t = (0:ts:1);
t=(0:N-1)/fs;
fc = 600; %tan so song mang
fm1 = 200;
Em1 = 1;
m = Em1*cos(2*pi*fm1*t); %tin tuc
mh = Em1*cos((2*pi*fm1*t)-pi/2);
sbu = m.*2.*cos(2*pi*fc*t) - mh.*2.*sin(2*pi*fc*t); % bieu thuc tin hieu USB SSB
sbl = m.*2.*cos(2*pi*fc*t) + mh.*2.*sin(2*pi*fc*t); %bieu thuc tin hieu LSB SSB
SBU = 2/N*abs(fft(sbu)); % bien doi Fourier USB SSB
SBL = 2/N*abs(fft(sbl)); % Bien doi Fourier LSB SSB
freq = fs * (0 : N/2) / N;
close all;
% bieu dien USB tren mien thoi gian
subplot(321);
plot(10*t(1:200),sbu(1:200),'r');
title('USB trên mien thoi gian');
xlabel('thoi gian'); ylabel('tin hieu dieu che');
% Bieu dien LSB tren mien thoi gian
subplot(322)
plot(10*t(1:200),sbl(1:200),'g');
title('LSB tren mine thoi gian');
xlabel('Thoi gian'); ylabel('tin hieu dieu che');
% USB tren mien tan so
subplot(323);
plot(freq,SBU(1:N/2+1))
title('USB tren mien tan so');
xlabel('Tan so(Hz)'); ylabel('Quang pho');

53. 48
%LSB tren mien tan so
subplot(324)
plot(freq,SBL(1:N/2+1)); %Frequency domain plot
title('LSB tren mien tan so');
xlabel('Tan so (Hz)'); ylabel('Quang pho');
% USB,LSB trên mien tan sô
subplot(325)
plot(freq,SBU(1:N/2+1),freq,SBL(1:N/2+1));
title('USB,LSB tren mien tan so');
xlabel('Tan so'); ylabel('Quang pho');
% giai dieu che
md=sbu.*cos(2*pi*fc*t);
[b,a]=butter(2,0.1);
mf=filter(b,a,md);
subplot(326);plot(t,mf)
title('tin hieu giai dieu che');
xlabel('Thoi gian'); ylabel('tin heiu giai dieu che');
Kết quả:
Hình 3.13. Điều chế SSB

54. 49
3.3.2. Điều chế số
3.3.2.1. Khóa dịch biên độ ( ASK – Amplitude Shift Keying)
Công thức tổng quát biểu diễn tín hiệu điều chế biên độ M mức như sau:
  2
( ) (t) Re ( ) Re ( ) ( )cos2cj f t
MASK m m m m cv t s A p t A g t e A g t f t
      (3.32)
Trong đó m=1,2,..M ; Am=(2m-1-M) ;2d là độ chênh lệch biên độ giữa hai tín hiệu điều
chế liền kề.k là số bit trong 1 symbol, M là số tín hiệu điều chế M=2k; Ts là độ rộng 1 tự
(symbol); Ts=kTb; Tb là độ rộng 1 bit, g(t) là hàm biễu diễn tín hiệu xung biên độ của
tín hiệu điều chế, p(t) là hàm biễu diễn tín hiệu điều chế, mật độ năng lượng của tín hiệu
điều chế là Ep; mật độ năng lượng của biên độ xung tín hiệu điều chế số là Eg.
Năng lượng tín hiệu điều chế biên độ ASK
Năng lượng tín hiệu điều chế biên độ ASK thứ m được tính theo công thức sau
 
   
2
2
0
2
22 2
0 0
( ) .
1 1
( ) ( ) .E
2 2
T
MASK m m m p
T
MASK m m m m g
E E A p t dt A E
E E s t A g t dt A

  
   

 
(3.33)
Năng lượng trung bình tín hiệu điều chế biên độ ASK đa mức Eav
   
( 1)_ ( 1)
2 2
( 1) 1
2 2
2 2 2 2
1
(MASK) ( ) . ( ) 2. .
1 1 ( 1) 1
2. (1 3 5 ... (M 1) 2 .
6 3
M M
av m m p m
m M m
p p
E A p t P s t E A
M
M M M
E Ep E
M M
   
  
 
    
          
   
 
(3.34)
Trong đó, P(Sm) là xác suất xuất hiện véc tơ tín hiệu Sm trong tập M tín hiệu phát, Giả
sử tín hiệu phát là đồng nhất thì P(Sm)=1/M
Năng lượng trung bình có thể tính theo hàm xung biên độ g(t) như sau:
   
( 1) ( 1)
2 2
( 1) 1
2 2
2 2 2 2
1 1
(MASK) ( ) . ( ) 2. . .
2
1 1 ( 1) 1
(1 3 5 ... ( 1)
6 6
M M
av m m g m
m M m
g g g
E A g t P S t E A
M
M M M
E M E E
M M
   
  
 
    
          
   
 
(3.35)
Năng lượng trung bình của mỗi bít tín hiệu thu sau mạch giải điều chế số Ebav có thể
được tính như sau
2 2
2 2
(MASK) 1 1
( ) log 3 log 6
p gav
bav g
E EE M M
E E
k bit M M
    
      
   
(3.36)

55. 50
Công suất trung bình của tín hiệu điều chế số tính theo năng lượng trung bình như sau
2 2
2 2
(MASK) 1 1
log 3 log 6
p gav
av
s b b
E EE M M
P
T T M T M
    
     
   
(3.37)
Bản chất của phương pháp điều chế biên độ là biên độ của sóng mang được
chuyển đổi giữa 2 mức với tốc độ được xác định trước bởi tốc độ bít của tín hiệu nhị
phân được truyền. Về mặt toán học, điều chế ASK tương đương với việc nhân tín hiệu
sóng mang với tín hiệu nhị phân. Hình 3.14 minh họa quá trình điều chế biên độ một
sóng mang với tín hiệu nhị phân 10111001. Nếu nguồn số có M trạng thái hoặc mức, và
mỗi một mức đại diện cho một chu kỳ T, thì dạng sóng đã điều chế tương ứng với trạng
thái thứ i là theo kiểu khóa dịch biên độ là:
Hình 3.14. Điều chế biên độ nhị phân 10111001
Code: Mô phỏng điều chế ASK
% Dieu che ASK
t=0:0.001:1;
fc=50; % tan so cua song mang
fp=10; % tan so cua xung nhi phan
ac=5;
amp=4;
% bien do cua song mang
%ve song mang
subplot(311)
ysm=ac.*sin(2*pi*fc*t);
subplot(3,1,1)
plot(t,ysm)
xlabel('Thoi gian')

56. 51
ylabel('Bien do')
title('Song mang')
% ve song vuong gui di
subplot(312)
x=amp/2.*square(2*pi*fp*t)+(amp/2);
plot(t,x)
xlabel('Thoi gian')
ylabel('Bien do')
title('Xung nhi phan duoc goi di')
%dieu che ASK
subplot(3,1,3)
w=ysm.*x;
plot(t,w)
xlabel('Thoi gian')
ylabel('Bien do')
title('dieu che ASK')
Kết quả:
Hình 3.15. Điều chế ASK
3.3.2.2. Điều chế pha số PSK( Phase Shift Keying)
Điều chế pha số PSK ( Phase Shift Keying ) là sự chuyển dịch góc pha tín hiệu sóng
mang theo chuổi tín hiệu số d(t), khoảng cách góc pha giữa hai tín hiệu liền kề nhau là
2
m
M

  . M là số tín hiệu điều chế, như vậy khi 1 chuỗi bit đi vào bộ điều chế sẽ ánh xạ
1 giá trị góc pha, kí hiệu là
1
0
2
2
k
i
M i
i
a
M




 

57. 52
Công thức tín hiệu điều chế pha số MPSK
Tín hiệu số đưa vào bộ điều chế pha số MPSK là chuổi bít [1,0,1,0…] Truyền lần
lượt, mỗi kí tự bít tạo một tín hieeujd diều chế, công thức biểu diễn điều chế pha tổng
quát như sau
2
( 1)
2 2
( ) ( ) Re ( ). . ( )cos 2 ( 1)c
j i
j f tM
MPSK m cv t s t g t e e g t f t i
M

 

   
         
(3.38)
Trong đó g(t) là tín hiệu xung ; có năng lượng là Eg, biên độ xung là
1
( )
2
s gg t E góc phat hay đổi lần lượt là
2
( 1); 1,2,.... ; 1,2,...m i m M i M
M

     . Biến
đổi lượng giác công thức trên ta có
1 2 1 2
(t) s (t) .cos ( 1)cos2 f .sin ( 1)sin 2
2 2
MPSK m g c g cv E i t E i f t
M M
 
      (3.39)
Code: Điều chế PSK
% Dieu che PSK
t=0:.001:1;
fc=50; % tan so song mang
fm=10; % tan so song gui di
ac=5;% bien do song mang
% ve song mang
subplot(311)
c=ac.*sin(2*pi*fc*t);
plot(t,c)
xlabel('Thoi gian')
ylabel('Bien do')
title('Song mang')
% tin hieu gui di
subplot(312)
m=square(2*pi*fm*t);
plot(t,m)
xlabel('Thoi gian')
ylabel('Bien do')
title('Tin hieu goi di')
% dieu che PSK
subplot(313)
x=c.*m;
plot(t,x)
xlabel('thoi gian')
ylabel('bien do');title('PSK')

58. 53
Kết quả:
Hình 3.16. Điều chế PSK
3.3.2.3. Điều chế pha số nhị phân BPSK
Công thức tín hiệu điều chế pha số nhị phân BPSK
Tín hiệu số đưa và bộ điều chế pha số nhị phân BPSK là chuỗi bít [1,0,1,0,..] truyền lần
lượt, mỗi bít tạo một tín hiệu điều chế, mỗi bít có hai trạng thái, như vậy, tổng cọng có
hai tín hiệu dạng tín hiệu điều chế BPSK: ]1,0[)( td hoặc  1,1 và năng lượng xung :
b
T
bg EdttgE
2
1
))((
2
1 2
0
  . (3.40)
Công thức tín hiệu điều chế pha số nhị phân BPSK là:
)(2cos)(2cos)]1(2[cos)( tVtfEtfEitfEtV BASKcbcbcbBPSK  
(3.41)
Năng lượng tín hiệu điều chế pha số nhị phân BPSK
Năng lượng tín hiệu điều chế BPSK được tín như sau:
bb
i
BPSK EEE  
2
1 2
1
(3.42)

59. 54
Khoảng cách Euclide của hai véc tơ tín hiệu trong không gian tín hiệu điều chế số
BPSK được tính theo công thức sau:
bnm
e
Essdd 2)( 2
min
)(
 (3.43)
Code: Điều chế BPSK
f = 2; fs = 100; t = 0:1/fs:1;
%thiet lap cac pha khac nhau cua BPSK
p1 = 0;p2 = pi;N = 10; % so bit duoc dieu che
bit_stream=round(rand(1,N)); % tao bit ngau nhien nhi phan
time = [];
digital_signal = [];
PSK = [];
carrier_signal = [];
for ii = 1:1:N
if bit_stream(ii) == 0
bit = zeros(1,length(t));
else
bit = ones(1,length(t));
end
% bit0 = (bit_stream(ii)==0)*zeros(1,length(t));
% bit1 = (bit_stream(ii)==1)*ones(1,length(t));
digital_signal = [digital_signal bit];
% tin hieu BPSK
if bit_stream(ii) == 0
bit = sin(2*pi*f*t+p1);
else
bit = sin(2*pi*f*t+p2);
end
PSK = [PSK bit];
%song mang
carrier = sin(2*f*t*pi);carrier_signal = [carrier_signal carrier];
time = [time t];t = t + 1;
end
% ve tin hieu so
subplot(3,1,1);
plot(time,digital_signal,'r');title(' Tin hieu so');grid on;
axis([0 time(end) -0.5 1.5]);
% ve song mang
subplot(3,1,2);
plot(time,carrier_signal);title(' song mang');grid on;axis tight;
%ve tin hieu dieu che BPSK
subplot(3,1,3);plot(time,PSK);title(' BPSK');grid on;axis tight;

60. 55
Kết Quả:
Hình 3.17. Điều chế BPSK
3.3.2.4. Điều chế pha số cầu phương 4PSK
Điều chế pha 4 trạng thái 4PSK hay còn gọi là điều chế cầu phương QPSK ( Quadrature
Phase Shift Keying ). Mỗi ký tự có hai bít , k=2, M=4
Công thức tín hiệu điều chế pha số nhị phân 4PSK
4
2 2
( ) ( )cos 2 ( 1) cos 2 ( 1) ; 1,2,3,4PSK c b cV t g t f t i E f t i i
M M
 
 
   
            
(3.44)
Biến đổi lượng giác ta có:
4
2 2
( ) cos ( 1)cos2 ( )sin ( 1)sin 2
4 4
PSK b c b cV t E i f E i f t
 
      (3.45)
Tổng số vecto tín hiệu 4PSK ứng với 4 trương hợp khác nhau của chuỗi bít [ d1, d2]
   4 ( ) cos2 sin 2 cos2 sin 2PSK b c b c b c b cV t E f t E f t E f t E f t         (3.46)
Code: Điều chế QPSK
% du lieu truoc khi truyen
data=[0 1 0 1 1 1 0 0 1 1];
axis([ 0 11 0 1.5]);
data_NZR=2*data-1;

61. 56
s_p_data=reshape(data_NZR,2,length(data)/2);
br=10.^6; f=br; T=1/br;
t=T/99:T/99:T;
% QPSK
y=[];y_in=[];y_qd=[];
for(i=1:length(data)/2)
y1=s_p_data(1,i)*cos(2*pi*f*t);
y2=s_p_data(2,i)*sin(2*pi*f*t) ;
y_in=[y_in y1]; % Vector tin hieu trong pha
y_qd=[y_qd y2]; %Vector tin hieu cau phuong
y=[y y1+y2]; % Vector tin hieu dieu che
end
figure(1);subplot(3,1,1);
plot(tt,y_in,'linewidth',3), grid on;
title(' Dang song pha trong dieu che QPSK');
xlabel('Thoi gian');ylabel(' Bien do');
% Dang song cau phuong
subplot(3,1,2);plot(tt,y_qd,'linewidth',3), grid on;
title(' Dang song dang cau phương trong QPSK ');
xlabel('Thoi gian)');ylabel(' Bien do');
% song QPSK
subplot(3,1,3);plot(tt,Tx_sig,'r','linewidth',3), grid on;
title('QPSK');xlabel('thoi gian');ylabel(' bien do');
Kết quả
Hình 3.18. Điều chế QPSK

62. 57
3.3.2.5. Điều chế tần số FSK
Điều chế số tần số là sử dụng k bit dữ liệu số trong mỗi ký tự để dịch chuyển
tần số sóng mang, biên độ tín hiệu điều chế tần số thì không đổi. Dạng tổng quát
điều tần là:
2 2
( ) ( ) Re[ ( ) cos[2 ( ) ]cj f t S
MFSK m c
S
E
V t s t A t e f m f t
T

     (3.47)
Trong đó m=1,2,…M ; M=2k
, k là số bít trong một kí tự, khoảng cách giữa 2 tần số là:
bkTT
f
2
11
 (3.48)
Biến đổi lượng giác ta có
   
2 2
( ) cos2 cos2 sin 2 sin 2s s
MFSK c c
s s
E E
v t m f t f t m f t f t
T T
       (3.49)
Thành phần biên độ trên mỗi sóng mang là :
2
( ) cos(2 )s
mc
s
E
A t m f t
T
  và
2
( ) sin(2 )s
mq
s
E
A t m f t
T
 
(3.50)
Hình 3.19. Sơ đồ khối mạch điều chế FSK
Code: Điều chế FSK
% Dieu che FSK
t=0:0.001:1;fc1=10; fc2=30;fp=8;amp=5; amp=amp/2;
c1=amp.*sin(2*pi*fc1*t);% song mang 1
c2=amp.*sin(2*pi*fc2*t);% song mang 2

63. 58
%song mang 1
subplot(411);plot(t,c1;xlabel('Thoi gian');ylabel('Bien do')
title('Song mang 1')
% song mang 2
subplot(412);plot(t,c2);xlabel('Thoi gian');ylabel('Bien do');
title('Song mang 2')
% xung gui di
m=amp.*square(2*pi*fp*t)+amp;
subplot(413);plot(t,m);xlabel('Thoi gian');ylabel('Bien do')
title('Xung nhi phan goi di')
% dieu che FSK
for i=0:1000
if m(i+1)==0
mm(i+1)=c2(i+1);
else
mm(i+1)=c1(i+1);
end
end
subplot(414);plot(t,mm);xlabel('Thoi gian');ylabel('Bien do')
title('FSK')
Kết quả
Hình 3.20. Điều chế FSK

64. 59
3.3.2.6. Điều chế QAM
Điều chế biên độ cầu phương QAM là sự kết hợp điều chế pha số PSK với điều
chế biên độ số ASK, sử dụng hai thành phần vuông pha của sóng mang để thực hiện
điều chế biên độ số với từng luồng dữ liệu số thành phần. Công thức tổng quát của tín
hiệu điều chế biên độ cầu phương QAM như sau :
)(2sin)(2cos)()(]Re[)()( 2
tVtftgAtftgAetgjAAtstV BASKcmqcmi
tfj
mqmimMQAM
c
 
(3.51)
Trong đó: m = 1,2,…,M; g(t) là hàm đáp ứng xung biên độ tín hiệu điều chế.
Chuyển công thức 3.73 sang dạng tín hiệu điều chế pha số theo tham số rm và θm.
]2cos[]..Re[)();(; 2122
mcm
tfjmj
m
mi
mq
nmi tfreerts
A
A
tgAAr c
 
 
(3.52)
Tín hiệu điều chế MQAM có hai thành phần với hai sóng mang chuẩn    1 2,t t 
vuông pha:  1 2( )cos2 f ; ( ) ( )sin2 fc ct g t t t g t     . Biên độ tín hiệu MQAM là:
)(
2
)(
2
)( 21 t
E
At
E
Ats
g
mq
g
mim   (3.53)
Code: Điều chế 16QAM
M = 16;x = (0:M-1);y = qammod(x,M);scatterplot(y)
Hình 3.21. Điều chế 16QAM