Điều chế số theo tần số tín hiệu FSK (frequency shift keying)

Học viện CNBC Viễn Thông Bộ môn : Truyền dẫn số Cơ sở phía Nam Gvhd: Th.s Tơn Thất Nghiêm Đề tài: Điều chế số theo tần số tín hiệu FSK (Frequency Shift Keying) 1.Điều chế: a) Khái niệm: FSK ( Frequency Shift Keying ), có nghĩa điều chế số theo tần số tín hiệu Tín hiệu FSK có dạng sóng dao động với tần số khác nhau, bit đặc trưng tần số khác tín hiệu FSK xem tín hiệu trực giao Các sơ đồ tín hiệu chủ yếu sử dụng cho truyền số liệu s ố tốc độ thấp, lý để dùng rộng rãi Modem s ố liệu tương đối dễ dàng t ạo tín hi ệu dùng gi ải điều chế không kết hợp Như tên gọi, tin tức số truyền cách đơn giản cách dịch tần số sóng mang lượng định tương ứng với mức nhị phân b) Nguyên tắc điều chế FSK: Giả sử có sóng mang: x(t) = a.cos[ωct +φ(t)] = a.cos[θ(t)] với θ(t) =ωct+φ(t) Ta giữ nguyên biênđộ, pha thayđổi tần số: Học viện CNBC Viễn Thơng Bộ mơn : Truyền dẫn số Cơ sở phía Nam Gvhd: Th.s Tơn Thất Nghiêm Trong : ωi tần số tức thời thayđổi tần số với tần số sóng mang Ta gọi điều tần s(t) tín hiệu sin hệ số điều tần Suy ra: ∫ Suy ra: y(t)= a.cos[ ∫ Trong trường hợp điều chế số FSK s(t)={ Khi y(t) = a.cos( = a.cos( Tần số ứng với bit đó: -Đối với bít “0” tần số sóng mang , ta có -Đối với bít “1” tần sồ sóng mang , ta có Học viện CNBC Viễn Thông Bộ môn : Truyền dẫn số Cơ sở phía Nam Gvhd: Th.s Tơn Thất Nghiêm Độ rộng băng tần điều chế FSK tính là: ( Trong đó: ) ( ) ( ) độ rộng băng tần độ rộng xung Độ rộng băng tần điều chế FSK phụ thuộc vào độ dịch tần , tức kho ảng cách hai tần số và độ rộng bit số liệu c) FSK- dạng FM, số điều chế ( số biến điệu): Trong kỹ thuật FSK người ta định nghĩa hệ số h: | | Ta thấy hệ số h số biến điệu (modulation index) mf kỹ thuật FM cổ điển độ di tần cực đại; tần số tín hiệu điều chế Áp dụng vào trường hợp FSK: | | Vậy: Học viện CNBC Viễn Thông Bộ môn : Truyền dẫn số Cơ sở phía Nam Gvhd: Th.s Tơn Thất Nghiêm Nhắc lại, phổ tần tín hiệu điều chế FM tùy thuộc vào hệ số Bessel, tức tùy thuộc vào số biến điệu Một cách tổng quát, h lớn xuất nhiều hệ số Bessel, phổ tần chứa nhiều họa tần, điều xảy br nhỏ, tức tần số nhỏ, họa tần nằm sát lại vói nên băng thơng tín hiêu khơng khơng tăng mà cịn giảm Tuy nhiên để đạt hiệu cao người ta thường chọn h Sơ đồ: Điều chế FSK Ở sơ đồ điều chế FSK kiểu, sử dụng máy phát điều khiển VCO (Voltage Control Oscillator) Ứng d ụng trạng thái “0” “1” tài liệu, VCO s ẽ phát hai tần số tương ứng -Trên hình sơ đồ điều chế sử dụng chia v ới h ệ số chia khác nhau: N và: M Data bit sử dụng để điều khiển chọn h ệ số chia Ví dụ, Data bit = 1, b ộ chia có hệ số chia N, tạo chuỗi xung có tần số chia M, tạo chuỗi xung có tần số ⁄ cịn Data bit = 0, chia có hệ số ⁄ -Giản đồ tín hiệu FSK cho hình Học viện CNBC Viễn Thơng Cơ sở phía Nam Bộ mơn : Truyền dẫn số Gvhd: Th.s Tôn Thất Nghiêm Giải điều chế: Mạch phổ biến c giải điều chế tín hiệu FSK vịng khố pha (PLL) Tín hi ệu FSK lối vào vịng khố pha lấy hai giá trị tần số Điện lệch chiều lối so pha theo dõi dịch chuyển tần số cho ta hai mức (mức cao mức thấp) tín hiệu lối vào FSK Tổng quát, PLL h ệ thống hồi tiếp g ồm phận chính: mạch so pha, lọc hạ thơng VCO PLL vịng kín, tín hiệu từ VCO t ự đơngh khóa tín hiệu vào Bằng cách so sánh pha tín hiệu từ mạch VCO tín hi ệu vào, s ự sai pha biến đổi thành điệ chiều, điện th ế điều khiển VCO để tạo tín hiệu ln ln có pha tần số tín hiệu vào Bộ giải điều chế PLL kèm theo mạch lọc thông thấp để l thành phần dư sóng mang mạch tạo lại dạng xung để khơi phục dạng xung xác cho tín hiệu điều chế Giải điều chế FSK thực sở hình Tín hiệu FSK ch ứa hai thành phần tần số giải điều chế sơ đồ vòng giữ pha (PLL) Phương pháp giải điều chế FSK Học viện CNBC Viễn Thông Cơ sở phía Nam Bộ mơn : Truyền dẫn số Gvhd: Th.s Tôn Thất Nghiêm Sơ đồ chung điều chế giải điều chế FSK FSK dùng rộng rãi truyền số liệu Trong FSK bit truyền tần số fm bit t ần số fs ví dụ, hệ thống truyền sử dụng tiêu chuẩn hảng Bell bit truyền b ởi tần số 1070 Hz (fm) bit b ởi t ần số 1270 Hz(fs) 10 Học viện CNBC Viễn Thơng Cơ sở phía Nam Bộ mơn : Truyền dẫn số Gvhd: Th.s Tôn Thất Nghiêm Ưu điểm, nhược điểm điều chế, giải điều chế FSK: a) Ưu điểm: - Dùng nhiều hai tần số - Được sử dụng truyền liệu tốc độ 1200bps hay thấp mạng điện thoại - Băng thông dùng hiệu - Ít lỗi so với ASK - Có thể dùng tần số cao (3-30MHz) để truyền sóng radio cáp đồng trục - Mỗi phần tử tín hiệu biểu diễn nhiều bít liệu - Chủ yếu dùng modem truyền liệu truyền vơ tuyến số - Địi hỏi độ phức tạp mạch mức trung bình b) Nhược điểm: - Truyền số liệu tốc độ thấp - Tin tức số liệu truyền đơn giản dịch tần số song mang lượng định tương ứng với mức nhị phân - Công nghệ chế tạo phức tạp ASK - Hiệu phổ thấp - Khả đáp ứng tần số môi trường mặt hạn chế lớn FSK - Tần số tín hiệu tương đối cao, điều mặt dẫn đến kh ả gây nhiễu mạnh bên ngoài, mặt khác hạn chế việc tăng tốc độ truyền Sửa lỗi điều chế FSK 11 Học viện CNBC Viễn Thông Bộ môn : Truyền dẫn số Cơ sở phía Nam Gvhd: Th.s Tôn Thất Nghiêm Chọn hàm sở: √ ( thỏa thủ tục gram – schmit ) i= 1, Chọn √ √ ∫ Giản đồ sao: ∫ Trong lượng ht Với giản đồ hình vẽ ta đặt vấn đề sửa lỗi sau điểm quan sát thỏa điều kiện x1 > x2 đầu phát phát bit Nếu điểm quan sát thỏa x1 < x2 đầu phát phát bit 12 ... dạng xung xác cho tín hiệu điều chế Giải điều chế FSK thực sở hình Tín hiệu FSK ch ứa hai thành phần tần số giải điều chế sơ đồ vòng giữ pha (PLL) Phương pháp giải điều chế FSK Học viện CNBC... pháp điều chế FSK Phương pháp điều chế FSK cho phép tạo tín hiệu FSK dạng sin với hai tần số: -Khi Data bit = 1, điều khiển khoá K vị trí nối sóng mang t ần số với lối FSK -Khi Data bit = 0, điều. .. Bộ môn : Truyền dẫn số Cơ sở phía Nam Gvhd: Th.s Tơn Thất Nghiêm Trong : ωi tần số tức thời thayđổi tần số với tần số sóng mang Ta gọi điều tần s(t) tín hiệu sin hệ số điều tần Suy ra: ∫ Suy ra: