Đề tài: Nghiên cứu bộ thu phát SSB đổi tần trực tiếp trên FPGA

BỘ THU PHÁT SSB TRÊN FPGA TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ ­ VIỄN THÔNG =====OoO===== BÁO CÁO ĐỒ ÁN III ĐÈ TÀI: NGHIÊN CỨU BỘ THU PHÁT SSB ĐỔI TẦN TRỰC TIẾP TRÊN FPGA GVHD: PGS. Nguyễn Thuý Anh Sinh viên thực hiện: ST HỌ TÊN T 1. Phạm Thị Ánh Quyên MSSV 20102049 LỚP DT09_K55 Hà Nội, 01/2015 MỞ ĐẦU Ngày nay, FPGA chứa lượng lớn bộ nhớ chuyên dụng nên có thể chế tạo vi xử lí trên nền tảng công nghệ FPGA. Khi FPGA được sử 1 BỘ THU PHÁT SSB TRÊN FPGA dụng song song thay vì tuần tự thì nó trở thành công cụ mạnh hơn nhiều so với vi xử lí. Gần đây, FPGA rất hay được sử dụng trong các hệ thống SDR (Software Defined Radio) vì khả năng tái cấu hình giúp các chức năng của thiết bị có thể thay đổi nhanh chóng. Một hệ thống CPU/MCU/ DSP cũng có thể làm được chuyện này. Tuy nhiên có nhiều ứng dụng tốc độ cao mà các MCU thậm chí cả các CPU/DSP trung bình cũng phải bất lực. Trong nhiều ứng dụng tốc độ cao đó có thể kể đến bộ thu phát SSB đổi tần trực tiếp. Thiết kế bộ thu phát SSB đổi tần trực tiếp, đồng nghĩa với việc nhúng bộ xử lí tín hiệu số tốc độ cao, kích thước nhỏ trong thiết bị radio. Trước ưu điểm của FPGA như vậy, em quyết định chọn đề tài Nghiên cứu bộ thu phát SSB đổi tần trực tiếp trên FPGA cho môn học Đồ án III. Hoàn thành đồ án giúp em hiểu rõ hơn về phương pháp điều chế tín hiệu tương tự SSB, nắm được các khối chức năng của bộ thu phát SSB đổi tần trực tiếp trên FPGA. Trong quá trình học tập và làm bài tập, em luôn nhận được sự quan tâm, định hướng và chỉ bảo của cô giáo, PGS. Nguyễn Thuý Anh. Em xin chân thành cảm ơn cô và chúc cô sức khoẻ! 2 BỘ THU PHÁT SSB TRÊN FPGA PHẦN A. ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ SSB. I. Khái niệm điều chế và giải điều chế tín hiệu Điều chế tín hiệu là quá trình biến đổi thông số của một tín hiệu tuấn hoàn theo sự thay đổi của tín hiệu mang thông tin cần truyền đi xa. Tín hiệu tuần hoàn gọi là sóng mang và quá trình có thể thay đổi một hoặc nhiều thông số của sóng mang. Các thông số thông thường là biên độ, pha, tần số. Tín hiệu mang thông tin gọi là tín hiệu được điều chế. Ở đầu thu bộ giải điều chế sẽ dựa vào sự thay đổi các thông số của sóng mang để tái tạo lại tín hiệu mang thông tin ban đầu. Ví dụ : Tín hiệu tiếng nói có tần số thấp, không thể truyền đi xa được. Người ta dùng một tín hiệu hình sin có tần số cao (để có thể truyền đi xa được) làm sóng mang. Biến đổi biên độ của tần số sin đó theo tín hiệu tiếng nói. Ở đầu thu người ta dựa vào sự thay đổi biên độ của tín hiệu thu được để tái tạo lại tín hiệu tiếng nói ban đầu. Các phương pháp điều chế cao tần thường dùng với tín hiệu liên tục Điều chế biên độ AM ( Amplitude Modulation) Điều chế đơn biên SSB ( Single Side Bande) Điều chế tần FM (Frequency Modulation) Điều chế pha PM ( Phase Mudulation) Giải điều chế tín hiệu là quá trình ngược lại với quá trình điều chế. Trong quá trình thu được có một trong các tham số : biên độ , tần số, pha của tín hiệu sóng mang được biến đổi theo tín hiệu điều chế và tuỳ theo phương thức điều chế mà ta có được các phương thức giải điều chế thích hợp để lấy lại thông tin cần thiết. 3 BỘ THU PHÁT SSB TRÊN FPGA Phương pháp giải điều chế còn gọi là phép lọc tin. Tuỳ theo hỗn hợp tín hiệu và các chỉ tiêu tối ưu về sai số ( độ chính xác) phải đạt được mà có các phương pháp giải điều chế thông thường như: Tách sóng biên độ Tách sóng tần số Tách sóng pha II. Vị trí của điều chế tín hiệu nói chung và của điều chế đơn biên SSB nói riêng trong điều chế thông tin : Hình 1. Đóng góp của điều chế đơn biên SSB trong điều chế thông tin. Hình 2. Vị trí của điều chế tín hiệu nói chung và của điều chế đơn biên SSB nói riêng trong hệ thống thông tin, III. Phương pháp điều chế đơn biên SSB đổi tần trực tiếp SSB (Single Side Band) là một phương pháp điều chế tương tự, việc điều chế được thực hiện liên tục theo tín hiệu thông tin tương tự. 4 BỘ THU PHÁT SSB TRÊN FPGA SSB sử dụng các bộ lọc dải hẹp thích hợp để thu được chỉ một biên (hoặc là biên trên USB hoặc là biên dưới LSB), và loại bớt đi một biên còn lại. Hình 3. Tín hiệu điều chế SSB so với các tín hiệu điều chế khác Điều chế SSB đổi tần trực tiếp là quá trình điều chế đơn biên mà trực tiếp làm biến đổi tần số của một tín hiệu tuần hoàn theo sự thay đổi của tín hiệu mang thông tin cần truyền đi xa. Bảng 1. So sánh phương pháp điều chế SSB với các phương pháp điều chế tương tự khác. Phương pháp điều Độ phức tạp Băng thông tín hiệu Hiệu suất chế giải điều chế AM­SC Cao AM Thấp SSB­SC Cao SSB Thấp VSB Cao điều chế Rộng Rộng Hẹp Hẹp ... - tailieumienphi.vn