Bài giảng truyền số liệu chương 5

Trong một trường hợp khác, ta cần chuyển một tín hiệu digital trong một môi trườngdành cho tín hiệu analog, quá trình này được gọi là chuyển đổi digital-analog hay còn gọi làđiều chế một

Một tín hiệu đơn giản không thể mang thông tin một cách đơn giản mà nhấtthiết phải chuyển đổi tín hiệu sao cho máy thu có thể nhận dạng được theo phương thức màmáy phát gởi đi Một trong những phương thức truyền đi là chuyển các mẫu này thành các bit

1 và 0 như trong mã ASCII (American Standard Code for Information Interchange)

Dữ liệu lưu trữ trong máy tính theo dạng 1 và 0, để chuyển các tín hiệu này đi (từtrong máy tín ra hay ngược lại) dữ liệu thường phải được chuyển đổi từ tín hiệu digital sangtín hiệu digital hay là quá trình chuyển đổi số-số

Đôi khi, ta phải chuyển đổi từ tín hiệu analog sang tín hiệu digital (như trong trường hợpđiện thoại) nhằm giảm nhiễu, quá trình này được gọi là chuyển đổi analog-digital hay còn gọi

là lượng tử hóa tín hiệu analog

Trong một trường hợp khác, ta cần chuyển một tín hiệu digital trong một môi trườngdành cho tín hiệu analog, quá trình này được gọi là chuyển đổi digital-analog hay còn gọi làđiều chế một tín hiệu số

Thông thường một tín hiệu analog được gởi đi cự ly xa trong một môi trường analog,tức là tín hiệu cần được điều chế ở tần số cao, quá trình này được gọi là chuyển đổi analog –analog , hay còn gọi là điều chế tín hiệu analog

Hình 5.1 trình bày bốn phương pháp chuyển đổi này

Hình 5.1

Mã hóa hay chuyển đổi số-số là phương pháp biểu diễn dữ liệu số bằng tín hiệu số Thí

dụ, khi ta chuyển dữ liệu từ máy tính sang máy in, dữ liệu gốc và dữ liệu truyền đều ở dạng

số Trong phương pháp này , các bit 1 và 0 được chuyển đổi thành chuỗi xung điện áp để cóthể truyền qua đường dây, như hình 5.2

Hệ thống truyền số liệu hoạt động trên cơ sở gởi các tín hiệu điện áp trong môi trườngkết nối, thường là dây dẫn hay cáp Trong nhiều dạng mã hóa, một mức điện áp biểu thị chogiá trị nhị phân 0 và một mức khác cho giá trị 1 Cực tính của xung tùy thuộc vào giá trị điện

áp là dương hay âm Mã hóa đơn cực (unipolar) là phương pháp chỉ dùng một dạng cực tính,thường cực tính này biểu diễn một giá trị nhị phân, thường là 1, còn giá trị điện áp khôngthường dùng cho giá trị bit 0

Hình 5.4 trình bày về ý tưởng của mã hóa đơn cực Trong thí dụ này , bit 1 mang giá trịđiện áp dương còn bit 0 tương ứng với giá trị điện áp 0 volt, điều này làm cho phương pháptrở nên đơn giản và rẻ

Tuy nhiên, phương pháp đơn cực gặp phải hai vấn đề khó khăn: thành phần điện áp DC

và vấn đề đồng bộ

Hình 5.4

Thành phần DC: Trị trung bình của mã đơn cực khác không, tạo ra thành phần

điện áp DC trên đường truyền Khi tín hiệu tồn tại thành phần DC (tức là có tần số bằng 0) thìkhông thể đi xuyên qua môi trường truyền được

Vấn đề đồng bộ (synchronization): Khi tín hiệu truyền có giá trị không thay đổi thì máy thu không thể xác định được thời gian tồn tại của một bit Như thế cần có vấn đề

đồng bộ khi truyền một chuỗi nhiều bit 1 hay bit 0 bằng phương pháp đơn cực do không cóthay đổi trong giá trị điện áp truyền.

Vấn đề đồng bộ thật khó giải quyết trong phương pháp này, hướng giải quyết có thể làmdùng thêm một dây dẫn để truyền tín hiệu đồng bộ giúp máy thu biết về thời khỏang của từngbit Tuy nghiên phương pháp này là không thực tế, do làm gia tăng chi phí và không kinh tế,nên thực tế phương pháp này không dùng trong truyền tín hiệu số

5.1.2 Polar:

Phương pháp mã hóa polar dùng hai mức điện áp: một có giá trị dương và một có giá trị

âm, như thế có khả năng loại trừ được thành phần DC Trong các phương pháp nhưManchester hay Manchester vi sai, thì mỗi bit đều có thành phần điện áp dương hay âm, nênloại trừ hoàn toàn được thành phần DC

Có nhiều phương pháp mã polar, ta chỉ khảo sát 3 dạng thông dụng nhất là : NRZ(nonreturn to zero); RZ (return to zero), và biphase NRZ gồm hai dạng: NRZ-L (nonreturn tozero – level) và NRZ – I (nonreturn to zero – invert) Trong biphase có hai phương pháp Thứnhất, Manchester, là phương pháp dùng trong mạng ehternet LAN, và dạng thứ haiManchester vi sai, thường được dùng trong Token Ring LAN, xem hình 5

Hình 5.5

5.1.2.1 NRZ (Nonreturn to Zero)

Trong phương pháp này, mức tín hiệu luôn luôn có giá trị là dương hay âm Có hai dạngnhư sau:

+ NRZ – L : mức tín hiệu phụ thuộc vào cách biểu diễn của bit Gía trị điện áp cao

thường biểu diễn bit 0, và giá trị điện áp âm thường là bit 1 (hay ngược lại); như thế mức tínhiệu phụ thuộc vào trạng thái của bit

Vấn đề đặt ra là khi tồn tại một chuỗi dữ liệu gồm nhiều bit 1 hay bit 0 Máy thu nhậnđược một chuỗi tín hiệu liên tục và có thể nhận ra được là bao nhiêu bit nhờ đồng hộ của máythu, có thể được hay không được đồng bộ với đồng hồ máy phát

Hình 5.6

+ NRZ – I :

Trong phương pháp này, sự thay đổi cực tính của mức điện áp biểu diễn cho bit 1.Phương pháp này tốt hơn so với NRZ-L do khả năng đồng bộ do sự thay đổi của của tín hiệukhi có bit 1 Như thế khi truyền một chuỗi gồm nhiều bit 1, thì vấn đề đồng bộ đã được giảiquyết, còn chuỗi bit 0 thì vẫn còn là vấn đề

Hình 5.6 minh họa các biểu diễn NRZ-L và NRZ-I cho cùng chuỗi dữ liệu Trongphương pháp NRZ-L; các giá trị điện áp dương dùng cho bit 0 và âm dùng cho bit 1 Trongphương pháp NRZ-I máy thu nhận ra bit 1 khi có sự thay đổi mức điện áp

Có hai phương pháp mã hóa biphase hiện đang được dùng: mã Manchester vàManchester vi sai

Hình 5.8 vẽ các tín hiệu Manchester và Manchester vi sai cho cùng một loại chuỗi bit

Hình 5.8

+ Manchester :

Mã hóa Manchester dùng phần đảo tại khoảng giữa của các thời khoảng bit được dùngcho đồng bộ và biểu diễn bit Thay đổi từ âm – dương biểu diễn bit 1và từ dương – âm là bit

0 Phương pháp này dùng một chuyển đổi cho hai mục đích, như thế mã Manchester cho phép

có cùng mức đồng bộ như RZ, nhưng chỉ dùng hai mức biên độ

+ Manchester vi sai :

Trong phương pháp này, phần đảo tại khoảng giữa các thời khoảng bit được dùng chođồng bộ, nhưng sự hiện diện hay không hiện diện của việc chuyển trạng thái tại đầu của thờikhoảng được dùng để nhận dạng bit Có chuyển trạng thái tức là bit 0 và không chuyển trạngthái là bit 1 Mã Manchester vi sai cần có hai tín hiệu thay đổi để biểu diễn bit 0 và chỉ cầnmột cho trường hợp bit 1

Có ba dạng mã hóa bipolar dùng trong thông tin số: AMI, B8ZS, và HDB3 như tronghình 5.9

Hình 5.9

5.1.3.1 AMI (Bipolar Alternate Mark Inversion)

Là dạng mã bipolar đơn giản nhất, trong thuật ngữ này thì mark có nghĩa là bit 1 (đến từ

ý niệm của điện tín: mark và space) Như thế AMI tức là giá trị 1 tuần tự thay đổi dấu Giá trịmức điện áp zero được dùng biểu diễn bit 0, các giá trị bit 1 lần lượt nhận các giá trị điện ápdương rồi âm, như hình 5.10

Hình 5.10

Biến thể của phương pháp này được gọi là giả tam nguyên (pseudo-ternary) theo đó cácbit 0 lần lượt nhận các giá trị điện áp dương và âm

Khi thay đổi lần lượt các mức điện áp của bit 1 thì AMI đã thực hiện được hai vấn đề:đầu tiên, làm triệt tiêu thành phần DC của tín hiệu, thứ hai, có thể thực hiện đồng bộ đối vớichuỗi các giá trị bit “1” liên tiếp.

Có hai biến thể của AMI nhằm giải quyết bài toán khi có chuỗi bit 0 liên tiếp xuất hiệntrong truyền dẫn cự ly xa Tại Bắc Mỹ, là B8ZS và tại Nhật và Châu Âu, dùng HDB3 Haiphương pháp này đều ứng dụng cơ sở của AMI trong đó có thay đổi mẫu cơ bản chỉ trongtrường hợp có chuỗi liên tiếp nhiều bit 0

5.1.3.2 B8ZS (Bipolar 8- Zero Substitution):

B8ZS là qui ước được dùng tại Bắc Mỹ nhằm cung cấp đồng bộ cho chuỗi nhiều bit 0.Chức năng của B8ZS thì tương tự như AMI, theo đó AMI thay đổi cực tính sau mỗi lần xuấthiện bit 1, nhằm cung cấp đồng bộ cho máy thu Tuy nhiên khi xuất hiện một chuỗi liên tiếpcác bit 0 thì phương pháp này không đáp ứng được dễ bị mất đồng bộ

Sự khác biệt giữa AMI và B8ZS xuất hiện khi có hơn hay bằng 8 bit 0 liên tiếp trongdòng dữ liệu Giải pháp mà B8ZS đưa ra là áp đặt cho tín hiệu thay đổi một cách nhân tạo,được gọi là vi phạm (violation), trong dòng các bit 0 Khi có 8 bit 0 liên tiếp xuất hiện, B8ZSđưa vào các thay đổi trên mẫu tín hiệu dựa trên cực tính của bit 1 vừa xuất hiện (bit 1 xuấthiện ngay trước chuỗi các bit 0), xem hình 5.11

Hình 5.11

Nếu bit 1 trước đó có cực tính dương, thì các bit 0 sẽ được mã hóa theo zêrô, zêrô,zêrô, dương, âm, zêrô, âm, dương Xin chú ý là máy thu đang tìm kiếm sự thay đổi cực tínhliên tiếp thay đổi của bit 1 Khi máy thu nhận thấy hai cực tính dương liên tiếp nhau, tiếp theo

là 3 bit 0, thì nhận ra dấu hiệu vi phạm chứ không phải là lỗi, nên tiếp tục tìm kiếm cặp viphạm thứ hai Nếu tìm được, thì máy thu diễn dịch tất cả 8 bit thành bit 0 và chuyển chúngsang chế độ AMI thông thường

Nếu cực tính của bit 1 trước đó là âm, thì các mẫu vi phạm là tương tự nhưng cócực tính đổi lại, như vẽ ở hình 11

5.1.3.3 HDB3 (High-Density Bipolar)

Phương pháp này đưa thay đổi vào mẫu tín hiệu AMI khi xuất hiện 4 bit 0 liên tiếp, chứkhông cần là 8 bit như B8ZS,như vẽ ở hình 5.12

Hình 5.12

Tương tự như trong B8ZS, các mẫu vi phạm trong HDB3 dựa trên cực tính của bit 1trước đó Tuy nhiên, HDB3 cũng đồng thời quan sát số bit 1 xuất hiện trong dòng bit kể từ khixuất hiện thay thế trước đó Tổng số bit 1 trong lần thay thế trước đó là lẻ, HDB3 đưa vi phạmvào vị trí của bit 0 thứ tư liên tiếp Nếu cực tính của bit trước đó là âm, thì vi phạm là âm.Khi số bit 1 trước đó là chẵn, HDB3 đưa vi phạm vào vị trí thứ nhất và thứ tư trongchuỗi bốn bit 0 liên tiếp Nếu cực tính của bit trước đó là dương, thì các vi phạm là dương.Các trường hợp này được vẽ trong hình 12

Như thế, các điểm vi phạm chính là phương pháp máy thu nhận ra và thiết lập đồng bộcho hệ thống

Dùng HDB3, mã hóa dòng bit 1000000000010 Giả sử số của bit 1 trước đó là lẻ và bit

1 đầu tiên là dương

Kết quả vẽ ở hình 5.14

Hình 5.14

5.2 CHUYỂN ĐỔI ANALOG – DIGITAL

Đôi khi ta cũng cần rời rạc hóa tín hiệu tương tự, thí dụ như khi gởi tín hiệu thoại quađường dây dài, do tín hiệu số có tính chống nhiễu tốt hơn so với tín hiệu analog Quá trình nàyđược gọi là chuyển đổi tương tự - số hay còn gọi là quá trình số hóa tín hiệu analog Điều nàycho phép giảm thiểu khối lượng lớn các giá trị trong thông tin của tín hiệu analog để có thểđược biểu diễn thành luồng tín hiệu số mà không bị thất thoát thông tin Hình 5.15 minh họa

bộ chuyển đổi tương tự - số, còn được gọi là bộ codec (coder – decoder)

5.2.1 PAM (Pulse Amplitude Modulation):

Bước đầu tiên trong chuyển đổi tương tự - số là điều chế biên độ - xung (PAM: pulseamplitude modulation) Kỹ thuật này lấy tín hiệu analog, lấy mẫu và tạo ra chuỗi xung là kếtquả của phần lấy mẫu này

Phương pháp lấy mẫu này được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghệ khác thôngtin số liệu Tuy nhiên, phương pháp PAM là bước đầu của phương pháp biến đổi tương tự -số,được gọi là PCM (pulse code modulation)

Hình 5.16

PAM dùng một kỹ thuật gọi là lấy mẫu và giữ (sample and hold) như vẽ ở hình 5.16.PAM không được dùng trong thông tin số với lý do là tuy đã rời rạc hóa nhưng tín hiệuPAM cũng chứa quá nhiều thành phần biện độ với các giá trị khác nhau (vẫn còn là dạnganalog), như thế cần có một phương pháp khác thích hợp hơn, gọi là PCM

5.2.2 PCM (Pulse Coded Modulation):

PCM chuyển tín hiệu PAM sang tín hiệu số, như thế cần có thêm một bước lượng tửhóa (quantalization), là phương thức gán các giá trị chung cho các tín hiệu ở trong cùng mộtmức, như vẽ ở hình 5.17

Hình 5.17

Hình 5.18 trình bày một phương thức đơn giản để gán các giá trị dấu và xuất cho cácmẫu lượng tử Mỗi giá trị được chuyển sang giá trị bay bit nhị phân tương ứng, bit thứ támnhằm biểu thị dấu

Hình 5.18

Các bit nhị phân này được biến thành tín hiệu số dùng một trong các phương phápchuyển đổi số - số đã thảo luận ở chương trước Hình 5.19 vẽ kết quả của phương pháp điềuchế xung mã PCM của một tín hiệu số được chuyển theo mã unipolar, trong hình chỉ vẽ giá trị

3 mẫu đầu

Hình 5.19

PCM được thực hiện theo 4 bước: lấy mẫu và giữ (PAM), lượng tử hóa, mã hóa nhịphân và mã hóa số - số Hình 5.20 minh họa quá trình này PCM là phương pháp lấy mẫu tínhiệu được dùng trong số hóa tín hiệu thoại trong truyền dẫn T-line trong hệ thống viễn thôngBắc Mỹ

Hình 5.20

+ Tốc độ lấy mẫu (sampling rate)

Theo định lý Nyquist, để bảo đảm độ chính xác khi khôi phục tín hiệu tín hiệu analognguyên thủy dùng phương pháp PAM thì tốc độ lấy mẫu phải ít nhất hai lần tần số cao nhấtcủa tín hiệu gốc Thí dụ, để có thể lấy mẫu tín hiệu thoại có tần số cao nhất 4000Hz, ta cần cótốc độ lấy mẫu là 8000 mẫu/ giây

Theo định lý Nyquist thì tốc độ lấy mẫu phải ít nhất lớn hơn hai lần tần số tín hiệu cao nhất.

Tốc độ lấy mẫu hai lần lớn hơn tần số x HZ tức là tín hiệu phải được lấy mẫu tại (½) x

giây Dùng thí dụ lấy mẫu tín hiệu thoại, tức là một mẫu cho mỗi (1/8000) giây, như minh họa

ở hình 5.21

Hình 5.21

Thí dụ 3: Cho biết tốc độ lấy mẫu của tín hiệu có băng thông 10.000 Hz ( từ 1.000 đến

11.000 Hz)?

Giải: Tốc độ lấy mẫu phải là hai lần tần số cao nhất của tín hiệu

Tốc độ lấy mẫu = 2 (11.000) = 22.000 mẫu/ giây

+ Số bit trong mỗi mẫu

Sau khi tìm được tốc độ lấy mẫu, ta cần xác định số bit cần truyền trong mỗi mẫu Điềunày tùy thuộc vào mức chính xác cần thiết Số bit được chọn sao cho tín hiệu gốc có thể đượctái tạo biên độ với độ chính xác cần thiết

+ Tốc độ bit (bit rate):

Sau khi có được số bit trong mẫu, ta cần tính tốc độ bit dùng công thức sau:

Tốc độ bit = tốc độ lấy mẫu số bit trong mỗi mẫu.

Thí dụ 5:

Cần số hóa tín hiệu thoại, tìm tốc độ bit với giả sử có 8 bit trong mỗi mẫu?

Tiếng nói con người thường tồn tại trong vùng tần số từ 0 đến 4000 Hz, như thế tốc độlấy mẫu là:

Tốc độ lấy mẫu = 4000 x 2 = 8000 mẫu/giây.

Tốc độ bit được tính theo:

Tốc độ bit = Tốc độ lấy mẫu x số bit trong mỗi mẫu = 8000 x 8 = 64.000 bps =64Kbps

5.3 CHUYỂN ĐỔI SỐ-TƯƠNG TỰ(Điều chế số)

Chuyển đổi số-tương tự hay điều chế số-tương tự là quá trình thay đổi một đặc tính củatín hiệu analog dựa trên thông tin của tín hiệu số (0 và 1) Khi truyền dữ liệu từ một máy tínhsang máy tính khác dùng đường dây điện thoại công cộng, thì ta truyền tín hiệu số của máytính, nhưng do dây điện thoại lại mang tín hiệu analog, nên nhất thiết phải chuyển đổi tín hiệu

số này Tín hiệu số cần được điều chế dùng tín hiệu analog để thể hiện hai giá trị phân biệtcủa tín hiệu số, như minh họa ở hình 5.22

là QAM (quadrature amplitude modulation) là phương thức điều chế rất hiệu quả dùng trongcác modem

Hình 5.23

5.3.1 ASK (amplitude shift keying):

+ Các yếu tố của chuyển đổi số - tương tự

Có hai yếu tố quan trọng trong chuyển đổi số -tương tư: tốc độ bit/baud và tín hiệu sóngmang

Tốc độ bit và tốc độ baud (bit rate and baud rate):

Có hai thuật ngữ thường dùng trong truyền số liệu là tốc độ bit (bit rate) và tốc độ baud(baud rate) Tốc độ bit là số bit được truyền trong một giây, Tốc độ baud là cho bit số đơn vịtín hiệu trong một giây cần có để biểu diễn số bit vừa nêu Khi nói về hiệu quả của máy tính,thì tốc độ bit luôn là yếu tố quan trọng Tuy nhiên, trong truyền số liệu ta lại cần quan tâm đếnhiệu quả truyền dẫn dữ liệu từ nơi này đến nơi khác, như thế khi dùng ít đơn vị tín hiệu cần

có, thì hiệu quả càng cao, và băng thông truyền càng thấp; như thế thì cần chú ý đến tốc độbaud Tốc độ baud xác định băng thông cần thiết để truyền tín hiệu

Tốc độ bit là tốc độ baud nhân với số bit trong mỗi đơn vị tín hiệu Tốc độ baud là tốc

độ bit chia cho số bit biểu diễn trong mỗi đơn vị truyền

Tốc độ bit là số bit trong mỗi giây.

Tốc độ baud là số đơn vị tín hiệu trong mỗi giây.

Tốc độ baud thường bé hơn hay bằng tốc độ bit.

Một ý niệm tương đồng có thể giúp hiểu rõ vấn đề này; baud tương tư như xe khách,còn bit tương tự như số hành khách Một chuyến xe mang một hoặc nhiều hành khách Nếu

1000 xe di chuyển từ điểm này sang điểm khác chỉ mang một hành khách (thí dụ lái xe) thìmang được 1000 hành khách Tuy nhiên, với số xe này, mỗi xe mang 4 người, thì ta vậnchuyển được 4000 hành khách Chú ý là chính số xe, chứ không phải số hành khách, là đơn vịlưu thông trên đường, tức là tạo nhu cầu về độ rộng của xa lộ Nói cách khác, tốc độ baud xácđịnh băng thông cần thiết, chứ không phải số bit

Thí dụ 6:

Một tín hiệu analog mang 4 bit trong mỗi phần tử tín hiệu Nếu 1000 phần tử tín hiệuđược gởi trong một giây, xác định tốc độ baud và tốc độ bit

Giải:

Tốc độ baud = số đơn vị tín hiệu = 1000 baud/giây

Tốc độ bit = tốc độ baud x số bit trong một đơn vị tín hiệu =1000 x 4 = 4000 bps

Thí dụ 7:

Tốc độ bit của tín hiệu là 3000 Nếu mỗi phần tử tín hiệu mang 6 bit, cho biết tốc độbaud?

Giải:

Tốc độ baud = tốc độ bit/ số bit trong mỗi phần tử tín hiệu = 3000/6 =500 baud/giây

Tín hiệu sóng mang (carrier signal):

Trong truyền dẫn analog thì thiết bị phát tạo ra tần số sóng cao tần làm nền cho tín hiệuthông tin Tín hiệu nền này được gọi là sóng mang hay tần số sóng mang Thiết bị thu đượcchỉnh định để thu tần số sóng mang trong đó có tín hiệu số được điều chế và tín hiệu mangthông tin được gọi là tín hiệu điều chế

Phương pháp này được trình bày trong hình 5.24, với các bit 1 và 0 làm thay đổi biên độcủa tín hiệu sóng mang, trong đó tốc độ truyền tín hiệu ASK bị giới hạn bởi các đặc tính vật

lý của môi trường truyền

Hình 5.24

Điều không may là truyền dẫn ASK thường rất nhạy cảm với nhiễu Nhiễu nàythường là các tín hiệu điện áp xuất hiện trên đường dây từ các nguồn tín hiệu khác ảnh hưởng được lên biên độ của tín hiệu ASK.

Ngoài ra, còn có một phương pháp ASK thông dụng và được gọi là OOK (on-offkeying) Trong OOK thì có một giá trị bit tương đương với không có điện áp Điều này chophép tiết kiệm đáng kể năng lượng truyền tin

Băng thông dùng cho ASK:

Khi phân tích phổ tín hiệu điều chế ASK, ta có giá trị phổ vẽ ở hình 25 trong đó có các

yếu tố quan trọng là sóng mang fc ở giữa, các giá trị fc – N baud /2 và fc + N baud /2 ở hai biên

Hình 5.25

Băng thông cần thiết cho ASK được tính theo:

BW = (1+d) N baud.Trong đó:

BW: băng thông

N baud: tốc độ baud

d: là thừa số liên quan đến điều kiện đường dây (có giá trị bé nhất là 0)

Ta sẽ thấy là băng thông tối thiểu cần cho quá trình truyền thì bằng tốc độ baud

Tuy chỉ truyền với một tần số sóng mang, nhưng quá trình điều chế có thể tạo ra tín hiệuphức tạp là tổ hợp của nhiều tần số đơn giản, với các tần số khác nhau

Cho băng thông 10.000 Hz (1000 đến 11.000 Hz), vẽ giản đồ ASK song công (fullduplex) của hệ thống Tìm tần số sóng mang và băng thông, giả sử không có khoảng trốnggiữa các dải tần theo hai hướng.

5.3.2 FSK (frequency shift keying):

Trong phương pháp này, tần số của tín hiệu sóng mang thay đổi để biểu diễn các bit 1

và 0, trong khi biên độ và góc pha được giữ không thay đổi như vẽ ở hình 5.27 FSK tránhđược hần hết các dạng nhiễu của ASK Do máy thu chỉ quan tâm đến yếu tố thay đổi tần sốtrong một chu kỳ, nên bỏ qua được các gia nhiễu điện áp Yếu tố giới hạn lên FSK là khảnăng vật lý của sóng mang

Hình 5.27

Băng thông của FSK:

Do FSK dịch chuyển giữa hai tần số sóng mang, nên cũng đơn giản trong phân tíchchúng như hai tần số cùng tồng tại Có thể nói rằng phổ FSK chính là tổ hợp của hai phổ ASK

tập trung quanh f C0 và f C1 Băng thông cần thiết để truyền dẫn FSK chính là tốc độ baud của tínhiệu cộng với độ dịch tần số (sai biệt giữa hai tần số sóng mang) như vẽ ở hình 5.28:

BW = /f C0 - f C1/+ N baud

Tuy chỉ có hai tần số sóng mang, nhưng quá trình điều chế cũng tạo ra tín hiệu hỗn hợp

là tổ hợp của nhiều tín hiệu đơn giản, với các tần số khác nhau

Thí dụ 11:

Tìm băng thông tối thiểu của tín hiệu FSK truyền với tốc độ 2.000 bps Chế độ truyềndẫn bán song công và các sóng mang cần được phân cách bởi dải tần 3.000 Hz

Giải:

Tín hiệu FSK dùng hai tần số f C0 và f C1 , nên; BW = (f C1 - f C0 )+ Tốc độ baud

Do trong trường hợp này thì tốc độ bit bằng tốc độ baud, nên

BW = (f C1 - f C0 )+ Tốc độ baud = (3.000) + 2.000 = 5.000 Hz

Thí dụ 12:

Tìm tốc độ bit lớn nhất của tín hiệu FSK nếu băng thông của môi trường là 12.000 HZ

và sai biệt giữa hai sóng mang ít nhất là 2.000 Hz, chế độ truyền song công

Giải:

Với chế độ truyền song công, thì chỉ có 6.000 Hz là được truyền theo mỗi hướng (thu

hay phát) Đối với FSK, khi có f C1 và f C0 là tần số sóng mang

Nên Tốc độ baud = BW - (f C1 - f C0 ) = 6.000 – 2.000 = 4.000 Hz

Đồng thời, do tốc độ baud bằng tốc độ bit nên tốc độ bit cũng là 4.000 bps

Hình 5.28

5.3.3 PSK (phase shift keying):

Trong phương pháp này, pha của sóng mang thay đổi để biểu diễn các bit 1 và 0 Cácgiá trị biên độ và tần số không đổi Thí dụ, nếu ta bắt đầu với góc pha 00 để biểu diễn bit 0 vàgiá trị 1800 để gởi giá trị bit 1 Góc pha của tín hiệu không đổi trong 1 chu kỳ bit (0 hay 1)như vẽ ở hình 5.29

bé của tín hiệu cũng có thể được máy thu phát hiện, như thế thay vì chỉ dùng hai thay đổi củatín hiệu từ một bit, ta có thể dùng với bốn sự thay đổi thông qua dịch pha của hai bit như hình5.31.

Hình 5.32

Từ đó, có thể phát triển lên 8 – PSK Thay vì dùng góc 900, ta thay đổi tín hiệu từ cácgóc pha 450 Với 8 góc pha khác nhau, dùng ba bit (một tribit), theo đó quan hệ giữa số bit tạothay đổi với góc pha là lũy thừa của hai Đồng thời 8 – PSK cũng cho phép truyền nhanh gấp

3 lần so với 2 – PSK, như minh họa ở hình 33

Hình 5.33

Băng thông dùng cho PSK:

Băng thông tối thiểu dùng cho truyền dẫn PSK thì tương tự như của ASK, tuy nhiên tốc

độ bit tối đa thì lớn hơn nhiều lần Tức là tuy có cùng tốc độ baud tối đa giữa ASK và PSK,nhung tốc độ bit của PSK dùng cùng băng thông này có thể lớn hơn hai hay nhiều lần nhưminh họa ở hình 5.34