Bài thực tập số Điều chế số (Digital Modulations) Bài 2.1 - Điều chế số Nội dung: - Giới thiệu điều chế số ASK, FSK, PSK, QAM - Miêu tả sử dụng điều chế số sử dụng cho mục đích - Miêu tả khác biệt tốc độ bit tốc độ BAUD 1.1 Lý thuyết Trong nhiều hệ thống truyền thông số, dây dẫn (nh modem truyền liệu) tín hiệu vô tuyến (truyền thanh, hệ thống điện thoại tổ ong GSM, TV số ), tín hiệu liệu đợc điều chế sóng mang dạng sin Những kỹ thuật điều chế đợc sử dụng phổ biến là: - ASK (Amplitude Shift Keying): tín hiệu liệu điều chế biên ®é cña sãng mang - FSK (Frequency Shift Keying): tÝn hiệu liệu điều chế tần số sóng mang - PSK (Phase Shift Keying): tÝn hiƯu d÷ liƯu sÏ ®iỊu chÕ pha cđa sãng mang PSK cã mét số loại khác nhau: + pha hay số (2-PSK BPSK-binary) + pha hay vuông pha (4-PSK QPSK-quadrature) + hc 16 pha (8-PSK, 16-PSK) + Tut ®èi hc vi sai - QAM (Quadrature Amplitude Modulation): tÝn hiệu liệu điều chế pha biên độ sóng mang 116 Hình 1.1- Các phơng pháp ®iỊu chÕ sè 1.2 Mơc ®Ých cđa ®iỊu chÕ sè Tín hiệu NRZ Trong hệ thống truyền thông số, bit liệu đợc thể dạng tín hiệu điện Cách thức đơn giản sử dụng hai mức nhị phân 1, chẳng hạn +5V cho 0V cho Thông thờng, mức điện đợc giữ cố định thời gian bit Trong trờng hợp này, tín hiệu đợc gọi NRZ (Non Return-to-Zero) Dạng sóng tín hiệu NRZ chuỗi xung chữ nhật, phổ lợng liên tục (hình 1.2) Hình 1.2- Tín hiệu số NRZ Kênh truyền băng thông giới hạn Giả sử, xét truyền liệu qua đờng điện thoại Phổ liệu tần số (thành phần DC) khoảng 3400 Hz Việc truyền dẫn không thực đợc giới hạn băng 117 thông kênh dẫn điện thoại (khoảng từ 300 đến 3400 Hz dải âm thanh) Các tín hiệu điện tơng ứng chuỗi liệu 1/0 tồn dới dạng xung vuông có tần số nửa tốc độ truyền liệu Giả sử, bạn muốn truyền liệu 1/0 tốc độ 9600 bit/s (hình 1.3), bạn phải có xung vuông tần số 4800 Hz Theo phân tích Fourier, xung vuông đợc hợp thành tổng sóng sin: tần số họa ba bậc 3, họa ba bậc lẻ Nếu tín hiệu liệu 9600 bit/s đợc đa trực tiếp vào đờng điện thoại công cộng, tín hiệu đầu thành phần phổ bị loại trừ hiệu ứng lọc đờng truyền Kết nối không thực đợc thông tin không đợc thiết lập dải âm Hình 1.3- Truyền tín hiệu liệu kênh truyền băng thông giới hạn Các kỹ thuật điều chế khác đợc sử dụng để thực hiƯn viƯc phèi hỵp phỉ (spectrum matching), víi tÝn hiƯu số phổ lớn đợc biến đổi sáng tín hiệu tơng tự có phổ giới hạn Khi truyền liệu đờng điện thoại công cộng, thiết bị ®Ĩ thùc hiƯn nhiƯm vơ nµy chÝnh lµ Modem ®iƯn thoại, để dịch phổ tần số tín hiệu liệu vào băng thông điện thoại Các phơng pháp điều chế là: - ASK: ứng dụng có tốc độ liệu tần số thấp - FSK: lên tới 1200 b/s - PSK: lªn tíi 4800 b/s - QAM: lên tới 9600 b/s mode thông thờng, tới 33600 b/s víi m· hãa TCM (Trellis Coded Modulation) 1.3 BIT/GIÂY BAUD Trong trờng hợp đơn giản điều chế số, bit nhị phân tơng ứng với trạng thái điều chế (modulation state) 118 Hình 1.4 ví dụ điều chế pha 2-PSK, bit tơng ứng với tín hiệu pha đấy, bit tơng ứng với tín hiệu khác pha đối ngợc Hình 1.4- Mỗi bit tơng ứng với đơn vị tín hiệu (Baud = Bit/s) Khi dòng liệu tăng, để giữ phổ tín hiệu điều chế (modulated signal) nằm băng tần điện thoại, bạn phải giảm tần số tín hiệu dùng để điều chế (modulating signal), có nghĩa giảm tốc độ mà tín hiệu liệu điều chế sóng mang Một kỹ thuật đợc sử dụng chia dòng liệu thành nhóm nhiều bit (2, 3, ) trớc điều chế, không thực việc điều chế đơn bit mà với nhóm bit (kỹ thuật gọi điều chế đa mức - Multi-level Modulation) Mỗi trạng thái điều chế đại diện cho nhóm bit Hình 1.5 đa vÝ dơ vỊ ®iỊu chÕ 4-PSK, ®ã biểu tợng tơng tự (4 trạng thái điều chế tơng ứng pha 00, 900, 1800, 2700) tơng ứng nhóm bit 00, 01, 11, 10 H×nh 1.5- Trun bit / trạng thái (Baud Bit/s) 119 Nh vậy, thật dễ hiểu trờng hợp này, tần số cđa tÝn hiƯu dïng ®Ĩ ®iỊu chÕ (modulating signal) thÊp hơn, làm giảm phổ tần số tín hiệu sau điều chế (modulated signal) Hai khái niệm khác là: tốc độ thông tin số (dữ liệu) tốc độ thông tin tơng tự (các trạng thái tín hiệu điện sau qua điều chế) Những tốc độ đợc biểu diễn với thuật ngữ: - Bit/s: tốc độ truyền thông tin nhị phân, số bit nhị phân truyền đơn vị thời gian (1 giây) - BAUD: tốc độ điều chế, đợc định nghĩa số trạng thái tín hiệu sau điều chế gửi đơn vị thời gian Tốc độ BAUD tốc độ dòng liệu Fb đợc chia n bit nhóm (Fb/n) Nếu n = BAUD = bit/s Q1 Điều chế đợc sử dụng để truyền liệu số thông qua sóng mang tơng tự? a FSK; PSK; ASK; TCM (Trellis Coded Modulation); QAM b FSK; PSK; ASK; TCM; QAM; PCM (Pulse Code Modulation); PAM (Pulse Amplitude Modulation) c ASK; FSK; PSK; TCM; QAM d FSK; PSK; ASK; TCM; QAM e FSK; PSK; ASK; TCM; QAM Q2 Mơc ®Ých điều chế số gì? a Để tơng thÝch phỉ tÝn hiƯu sè (phỉ d÷ liƯu) víi khèi khuếch đại phát; để dịch phổ tín hiệu số vào băng thông kênh truyền b Để dịch phổ tín hiệu số vào băng thông kênh truyền; để phù hợp phổ tín hiệu số vào kênh truyền c Để khuếch đại tín hiệu số trớc truyền; để dịch phổ tín hiệu số vào băng thông kênh truyền d Để tơng thích biên độ tín hiệu số vào vùng nhạy khối khuếch đại phát; để dịch phổ tín hiệu số vào băng thông kênh truyền e Để dịch phổ tín hiệu số vào băng thông kênh truyền; loại trừ sai số trình nhận 120 Q3 Độ rộng bit tín hiệu liệu số NRZ 104às Tốc độ truyền bao nhiêu? a 10400 bit/s b 4800 bit/s c 10400 Baud d 9600 Baud e 14000 bit/s Q4 Câu dới đề cập đến tốc độ Baud? Câu đúng? a Nó cho biết tốc độ truyền liệu (Baud rate); hệ 2-PSK, tốc độ liệu (bit/s); tốc độ truyền 9600 bit/s liệu đợc chia thành nhóm bit, tốc độ Baud 2400 Baud b Nó cho biết tốc độ truyền liệu (Baud rate); hệ n-PSK, tốc ®é d÷ liƯu (bit/s); nã cho biÕt tèc ®é ®iỊu chế; tốc độ truyền 9600 bit/s liệu đợc chia thành nhóm bit, tốc độ Baud 2400 Baud c Nó cho biết tốc độ symbol; nã còng cho biÕt tèc ®é ®iỊu chÕ; nÕu tèc độ truyền 9600 bit/s liệu đợc chia thành nhóm bit, tốc độ Baud 2400 Baud d Nã cho biÕt tèc ®é symbol; hƯ n-PSK, tốc độ liệu (bit/s); tốc độ truyền 9600 bit/s liệu đợc chia thành nhóm bit, tốc độ Baud 2400 Baud Q5 Dòng liệu 4800 bit/s đợc truyền với điều chế 8-PSK (8 trạng thái điều chế) Có bit đợc truyền symbol, tốc độ symbol (Baud) bao nhiêu? a 600 bit/symbol, Baud b Baud, 1200 bit/symbol c bit/symbol, 1200 Baud d Baud, 1600 bit/symbol e bit/symbol, 1600 Baud 121 Bµi 2.2 - Bộ phát mã hóa Nội dung: - Miêu tả nguồn liệu có module - Miêu tả trình mã hóa - Miêu tả việc phân chia bit sang Dibít Tribít - Miêu tả m· hãa Manchester Dông cô: - Bé nguån PS1-PSU/EV - Module thÝ nghiƯm: MCM31 - Dao ®éng ký 2.1 Lý thuyết 2.1.1 Khối phát chuỗi liệu Đồng hồ phát Các bit liệu đợc phát tốc độ cho đồng hồ phát (Transmission Clock) (TXCK, chốt 3) Đây xung vuông, đồng với tín hiệu liệu, có sờn âm xung khoảng bit (hình 2.1) Tốc độ liệu phụ thuộc vào phơng pháp điều chế (Manchester, Bit, Dibít, Tribít), đợc lựa chọn jump J1 300 bit/s cho m· Manchester, 600 bit/s mode Bit, 1200 bit/s mode DibÝt, 1800 bit/s mode TriBÝt Tèc độ bit đợc thay đổi để giữ tốc độ Baud (600 Baud) Hình 2.1- Xung đồng hồ chuỗi liệu 122 Chuỗi liệu 24 bit Khối phát cung cấp chuỗi liệu 24 bit NRZ (chốt 4) (dạng tín hiệu hình 2.1) Dữ liệu đợc ®ång bé víi ®ång hå (chèt 3) C¸c bit còng lập trình bit nhờ khóa từ 1-24 Chuỗi bắt đầu nhấn START, thực lặp lặp lại Chuỗi 64 bit giả ngẫu nhiên (Pseudocasual) Khối phát cung cấp chuỗi NRZ gọi giả ngẫu nhiên, chứa đựng 32 bit 32 bit Dạng sóng chuỗi 64 bit hình 2.1 Các bit đợc đồng với đồng hồ truyền Chuỗi liệu đợc bắt đầu nhấn START, thực lặp lặp lại Dữ liệu Có thể lựa chọn nguồn liệu ngoài: - Đồng bộ: liệu vào chốt 2, dạng TTL, chúng phải đợc đồng hóa với đồng hồ Clock từ chốt - Dị bộ: liệu vào chốt 2, dạng TTL, qua đầu nối RS232 (dạng V24/RS232C) 2.1.2 Mã hóa liệu Trong hệ thống truyền thông số chuẩn, liệu (thông tin) từ nguồn cung cấp có thĨ ph¶i qua mét sè xư lý (m· hãa) tr−íc đa vào điều chế truyền (hình 2.2) Lí để phải điều chế tín hiệu liệu là: - Dễ dàng cho việc giải điều chế, đặc biệt PSK QAM - Phân tách dòng liệu thành nhóm nhiều bit (Dibít, Tribít ) tr−íc thùc hiƯn viƯc ®iỊu chÕ nhiỊu møc (PSK có pha, QAM) - Đảm bảo việc khôi phục bit thời gian nơi nhận - Đa vào thuật toán nén liệu kiểm tra lỗi - Khai thác băng thông kênh truyền cách tốt nhÊt Chóng ta sÏ xem xÐt mét sè tr−êng hỵp sau: - M· hãa bit vi sai, thuËn tiÖn cho giải điều chế tín hiệu PSK - Chia nhỏ dòng liệu thành nhóm bit (Dibít), bit (Tribít), thực 4-PSK 8- mức-QAM, dạng tuyệt đối hay vi sai - Mã hóa Manchester: dạng mã hóa đợc sử dụng để ®¶m b¶o viƯc håi phơc cđa tÝn hiƯu clock nhËn 123 Hình 2.2- Hệ thống truyền thông số chuẩn 2.1.3 M· hãa bit vi sai Trong hÖ thèng PSK, việc giải điều chế đợc thực cách so s¸nh pha tøc thêi cđa tÝn hiƯu PSK víi mét pha tham chiếu tuyệt đối khôi phục khối thu nhận Cách điều chế đợc gọi PSK tuyệt đối (Absolutely PSK) Khó khăn lớn hệ thống nằm chỗ cần phải giữ pha khôi phục (pha tuyệt đối) hoàn toàn không thay đổi Vấn đề đợc giải việc sử dụng phơng pháp điều chế PSK vi sai (Differential PSK), thông tin không nằm pha tuyệt đối sóng mang điều chế mà sai khác pha hai khoảng điều chế Trớc vào điều chế PSK, bit liệu đợc mã hóa nh sau: Bit lối vào = đầu đổi mức Bit lối vào = giữ nguyên mức lối Nói cách khác, bit đợc mã hóa biến đổi liệu lối Ví dụ đợc hình 2.3 Hình 2.3- M· hãa bit vi sai 124 2.1.4 Ph©n chia thành Dibít Tribít Dibít Trong hệ thống 4-PSK, sóng mang sin có giá trị pha, cách 900 xác định tổ hợp cặp bit nhị phân (Dibít) (hình 2.4) - Tín hiệu liệu I (Đồng pha, In-phase): mức điện tơng ứng với giá trị bit cặp bit, kéo dài khoảng thời gian bit - Tín hiệu liệu Q (Vuông góc, In-quadrature): mức điện tơng ứng với giá trị bit thứ hai cặp bit, kéo dài khoảng thời gian bit Hình 2.4- Dibít Tribít Trong hệ thống 8-QAM, sóng mang sin có giá trị pha giá trị biên độ, tổ hợp nên nhóm bit (Tribít) (hình 2.5) - Tín hiệu liệu I: mức điện tơng ứng với giá trị bit nhóm bit, kéo dài thời khoảng bit - Tín hiệu liệu Q: mức điện tơng ứng với giá trị bit thứ hai nhóm bit, kéo dài thời khoảng bit - Tín hiệu liệu C (Điều khiển - Control): mức điện tơng ứng với giá trị bit thứ ba nhóm bit, kéo dài thời khoảng bit Hình 2.5- Tribít 125 - Kiểm tra ảnh hởng kênh truyền dẫn tín hiệu 4-PSK Khi kênh truyền dẫn băng thông giới hạn, độ dịch pha tín hiệu 4-PSK lối bị lệch chút - Giải điều chế 4-PSK đợc thực với khối giải điều chế PSK, I-DEM Q-DEM Mỗi khối giải điều chế PSK gồm khối lấy mẫu đôi (double sampler), để lấy mẫu nửa dơng nửa âm tín hiƯu 4-PSK Clock lÊy mÉu lµ sãng mang 1200Hz håi phục phần Carrier Recovery Q1 Sóng mang hồi phục chốt 21 22 nh nào? a Các sóng sin 2400Hz bị dịch 900 chúng b Các sóng sin 1200Hz bị dịch 1800 chúng c Các sóng sin 1200Hz ngợc pha d Xung vuông 1200Hz bị dịch 900 chúng e Xung vuông 2400Hz bị dịch 900 chúng f Xung vuông 1200Hz bị dịch 1800 chúng - Tín hiệu từ hai khối giải ®iỊu chÕ (chèt 23, 25) qua khèi läc th«ng thÊp để loại thành phần sóng mang 1200Hz Tại đầu khối lọc dạng sóng tín hiệu I Q (chốt 24, 26) - Có thể xảy tín hiệu I Q tráo đổi cho (hoặc ngợc dấu) so với tín hiệu phát Điều đợc giải thích khối điều chế không hiểu pha tới 00 hay 1800 Việc hiểu lầm đợc xử lý sử dụng mã hóa vi sai liệu trớc điều chế Q2 Tại chốt đo đợc tín hiệu nhận? a Chốt 29, sau mạch điện ngỡng để nắn vuông tín hiệu liệu từ khối lọc b Chốt 35, sau mạch điện ngỡng để nắn vuông tín hiệu liệu I+Q c Chốt 10, sau mạch điện tổ hợp Dibit (tín hiệu I Q) trở lại thành dòng bit d Chốt 9, sau mạch điện cộng hiệu điện tín hiệu I Q e Chốt 9, sau mạch điện tổ hợp Dibit (tín hiệu I Q) trở lại thành dòng bit - Nhấn Phase Sync để nhận đợc tín hiệu thu tín hiệu phát 185 Hình 7.5 186 Hình 7.6- Tín hiệu giải điều chế 4-PSK Hình 7.7- TÝn hiƯu khèi håi phơc sãng mang 4-PSK 7.2.2 4-PSK vi sai Mã hóa vi sai liệu làm cho cặp bit biến đổi sang biến thiên pha sóng mang Theo đó, thu nhận dạng cặp bit cách phát dịch pha sóng mang, độc lập với pha tuyệt đối Việc hiểu nhầm pha đề cập phần đợc loại trừ sử dụng kỹ thuật - Thực 4-PSK (không vi sai) (J1b-J3c-J4-J5-J6c, SW2 = Normal, SW3 = 24_bit, SW4 = 1200, SW5 = 1200/900, SW6 = QPSK, SW7 = Squaring_Loop, SW8 = Dibit, ATT = min, NOISE = min, h×nh 7.5) - Đặt chuỗi liệu tuần hoàn 11.00.01.10 ấn START - Quan sát liệu phát chốt (trớc vào khối mã hóa vi sai) liƯu nhËn (chèt 9, sau khèi gi¶i m· vi sai) 187 - Nhấn Phase Sync (hoặc cắt đờng dây cách ngắt nối lại jump J5) quan sát liệu nhận bị đảo ngợc so với liệu phát - Chuyển sang mode vi sai (SW2=Differential) Lúc này, liệu nhận chốt không bị đảo mà hoàn toàn liệu phát, chí ngắt đờng dây (disconnect connect J5) 7.2.3 Sơ đồ ảnh hởng nhiễu - Giữ nguyên điều kiện nh phần trªn (J1b-J3c-J4J5-J6c, SW2 = Differential, SW3 = 24_bit, SW4 = 1200, SW5 = 1200/900, SW6 = QPSK, SW7 = Squaring_Loop, SW8 = Dibit, ATT = min, NOISE = min, chuỗi liệu 00.11.01.10) - Đặt dao động ký : X-Y mode, DC inputs, 1V/div - Nèi chèt 27 vµ 28 với đầu vào X Y dao động ký - Trên dao động ký, so sánh chòm (constellation) cđa tÝn hiƯu 4-PSK (h×nh 7.8) - Tõ tõ đa nhiễu vào Q3 Tại điểm constellation cã di chun cã nhiƠu? a NhiƠu g©y biến thiên biên độ tín hiệu 4-PSK b Nhiễu gây biến thiên biên độ pha tín hiệu 4-PSK Sự biến thiên biên độ làm điểm di chuyển sang bên (sideway), biến thiên pha làm điểm di chuyển theo đờng chéo c Nhiễu gây biến thiên biên độ pha tín hiệu 4-PSK Sự biến thiên pha làm điểm di chuyển sang bên (sideway), biến thiên biên độ làm điểm di chuyển theo đờng chéo d Không có dịch chuyển 188 Bài 2.8 - Điều chế biên độ trực giao QAM Nội dung: - Mô tả điều chế giải điều chế QAM - Thực kết nối 8-QAM - Kiểm tra ảnh hởng nhiễu kết nối Dơng cơ: - Bé ngn PS1-PSU/EV - Module thÝ nghiƯm: MCM31 - Dao động ký 8.1 Lý thuyết 8.1.1 Điều chế biên độ trực giao QAM (Quadrature Amplitude Modulation) QAM kỹ thuật điều chế số với thông tin đợc chứa đựng pha biên độ sóng mang phát 8-QAM Trong 8-QAM, liệu đợc chia thành nhóm bit (Tribit), bit tơng ứng biến thiên biên độ sóng mang, bit lại cho pha TÝn hiƯu ®iỊu chÕ cã thĨ cã pha biên độ, tổng cộng trạng thái (hình 8.1) 16-QAM Trong 16-QAM, liệu đợc chia thành nhóm bit (Quadbit) 16 trạng thái tổ hợp biên độ pha (hình 8.1) n-QAM Cho đến thời điểm này, nghiên cứu đợc liệu đợc chia thành nhóm bit, tơng ứng constellation có 512 điểm Đặc điểm - ứng dụng modem truyền dẫn liệu tốc độ cao (ITU-T V22bis, V29, V32, V32bis, V33, V34, V34bis, BELL 209), vµ phát số - Mạch điện phức tạp - Xác suất lỗi cao PSK 189 - Fb tốc độ truyền bit, n số bit cho nhãm, ®é réng phỉ thÊp nhÊt Bw cđa tÝn hiƯu ®iỊu chÕ b»ng Fb/n - HiƯu st trun (transmission efficiency), xác định tỉ số Fb/Bw = n - Baud tốc độ Baud, định nghĩa tốc độ truyền nhóm bit, Fb/n Hình 8.1- Sơ đồ tín hiệu 8-QAM 16-QAM Hình 8.2- Sơ đồ chức khối điều chế 8-QAM 190 Hình 8.3- Khối ®iỊu chÕ 8-QAM trªn module thÝ nghiƯm 8.1.2 Khèi ®iỊu chế 8-QAM Sơ đồ chức khối điều chế 8-QAM hình 8.2, sơ đồ khối module thí nghiệm hình 8.3 Tín hiệu 8-QAM đợc xem tín hiệu 4-PSK mà có biên độ nhận giá trị Mỗi trạng thái tơng øng bit (I, Q, C); bit “I” vµ Q xác định pha tín hiệu lối ra, bit thứ C xác định biên độ Trong ví dụ module thí nghiệm, biên độ tín hiệu 4-PSK phát nh 6, đợc giảm nửa nhờ khối suy giảm đầu ra, giữ nguyên bit C = Sóng mang có tần số 1200Hz 8.1.3 Khối giải điều chế 8-QAM Khối giải điều chế 8-QAM sơ đồ thí nghiệm sử dụng khối điều chế 4-PSK để phát tín hiệu I Q, tín hiệu C thu đợc việc phát biên độ giá trị dơng tín hiệu I Biên độ nhận giá trị dơng hai giá trị âm theo hàm giá trị tín hiệu C Khối giải điều chế C phát mức có mặt tín hiệu phát Nếu mức cao nhất, bạn có bit 1, mức thấp nhất, bạn có bit Sơ đồ khối giải điều chế 8-QAM đợc hình 8.4, hình 8.5 sơ đồ thực nghiệm Bộ giải điều chế gồm mạch điện sau: - Khối khôi phục sóng mang 00 900 (giống khối giải điều chế 4-PSK) 191 khối điều chÕ 2-PSK (I-DEM vµ Q-DEM) - khèi läc thÊp - Mạch điện phân biệt biên độ tín hiệu I Từ thu đợc tín hiệu C - Mạch tách clock mạch re-timing Tín hiệu I, Q, C có chốt 31, 35, 39 Hình 8.4- Khối giải điều chế 8-QAM Hình 8.5- Khối giải điều chế 8-QAM trªn module thÝ nghiƯm 192 8.2 Thùc nghiƯm 8.2.1 Dạng sóng khối điều chế 8-QAM - Cấp nguồn cho module - Thiết lập mạch điện cho 8-QAM mode tuyệt đối, với nguồn phát liệu 24 bit liệu mã hóa (nối J1a-J3c-J4J5-J6c, SW2 = Normal, SW3 = 24_bit, SW4 = 1200, SW5 = 1200/900, SW6 = QAM, SW7 = Squaring_Loop, SW8 = Tribit, ATT = min, NOISE = min, hình 8.6) - Đặt chuỗi liệu 111.001.010.011.100.101.110 (chuỗi thuận tiện cho việc xác định pha dạng sóng phát đợc dao động ký) ấn START - Quan sát dạng sóng chốt chốt 16, kiểm tra tín hiệu liệu tín hiệu 8-QAM Điều chỉnh PHASE để độ dịch pha 0/90/180/2700 Bạn thu đợc dạng sóng giống nh hình 8.7 Q1 Kiểm tra d¹ng sãng t¹i chèt 4, 6, 7, B¹n ý thấy gì? a Có tín hiệu I chốt 6, C chốt 7, hai đợc cung cấp khối phát Tribit I C b Sãng mang 1200Hz/00 t¹i chèt 6, sãng mang 1200Hz/900 t¹i chèt c Cã tÝn hiƯu “I” t¹i chèt 6, “Q” t¹i chèt 7, “C” t¹i chèt 8, tÊt đợc cung cấp khối phát Tribit Tín hiệu lối vào chốt đợc chia thành nhóm bit, tín hiệu I nhận giá trị bit đầu tiên, Q nhận giá trị bit thứ hai, C có møc “1” d Cã tÝn hiƯu “I” t¹i chèt 6, Q chốt 7, C chốt 8, tất đợc cung cấp khối phát Tribit Tín hiệu lối vào chốt đợc chia thành nhóm bit, tín hiệu I nhận giá trị bit đầu tiên, Q nhận giá trị bit thứ hai, C nhận giá trị bit thø Q2 KiĨm tra tÝn hiƯu ®iỊu chÕ chốt 16 Bạn thấy gì? a Sóng mang điều chế nhận giá trị pha Mỗi pha đại diện cho nhóm bit truyền Mỗi bit tơng ứng với pha b Sóng mang điều chế nhận giá trị biên độ Mỗi biên độ đại diện cho nhóm bit truyền Mỗi nhóm bit tơng ứng với biên độ 193 c Sóng mang điều chế nhận giá trị pha, giá trị biên độ Mỗi trạng thái tổ hợp pha biên độ đại diện cho nhóm bit truyền Mỗi tổ hợp cụ thể đại diện cho bit Tốc độ Baud gấp lần tốc độ bit d Sóng mang điều chế nhận giá trị pha, giá trị biên độ Mỗi trạng thái tổ hợp pha biên độ đại diện cho nhóm bit truyền Mỗi tổ hợp cụ thể đại diện cho bit Tốc độ Baud 1/3 lần tốc độ bit e Sóng mang điều chế nhận giá trị biên độ, giá trị pha Mỗi trạng thái tổ hợp pha biên độ đại diện cho nhóm bit truyền Mỗi tổ hợp cụ thể đại diện cho bit Tốc độ Baud 1/3 lần tốc độ bit Q3 Độ rộng cđa bit vµ nhãm bit? a bit ≈ 1.1ms ; nhãm bit ≈ 3.33ms b nhãm bit ≈ 0.55ms; bit ≈ 1.67ms c bit ≈ 1800ms ; nhãm bit ≈ 600ms d bit ≈ 0.55ms ; nhãm bit ≈ 1.67ms e bit ≈ 0.55Hz ; nhãm bit ≈ 1.67Hz 8.2.2 Dạng sóng khối giải điều chế 8-QAM - Giữ nguyên trạng thái thiết lập trớc (nối J1a-J3c-J4-J5-J6c, SW2 = Normal, SW3 = 24_bit, SW4 = 1200, SW5 = 1200/900, SW6 = QAM, SW7 = Squaring_Loop, SW8 = Tribit, ATT = min, NOISE = min, h×nh 8.6) - Đặt chuỗi liệu 111.001.010.011.100.101.110 ấn START - Quan sát dạng sóng chốt 16 chốt 20, kiểm tra tín hiệu liệu 8-QAM trớc sau kênh truyền liệu Điều chỉnh PHASE để độ dịch pha 0/90/180/2700 - Nhấn Phase Sync để nhận đợc tÝn hiƯu thu b»ng tÝn hiƯu ph¸t - Quan s¸t ảnh hởng kênh truyền tín hiệu 8-QAM Khi kênh truyền có băng thông giới hạn, độ dịch pha tín hiệu lối 8-QAM bị lệch chút - Khối giải điều chế 8-QAM sử dụng khối giải điều chế 4-PSK để phát tín hiệu I Q, tín hiệu C thu đợc cách phát biên độ giá trị dơng tín hiệu I 194 Biên độ nhận giá trị dơng giá trị âm, nh hàm giá trị tín hiệu C Khối giải điều chế C phát mức có mặt tín hiệu phát Nếu mức cao nhÊt, b¹n cã bit “1”, nÕu møc thÊp nhÊt, b¹n có bit Hình 8.6 195 Hình 8.7- Dạng sóng khối điều chế giải điều chế 8-QAM - Chi tiết: + Khối giải điều chế I-DEM, gồm khối lấy mẫu đôi để lấy mẫu nửa sóng dơng ©m cđa tÝn hiƯu 8-QAM tíi, cung cÊp tÝn hiệu hình 8.7 (chốt 23) Clock lấy mẫu gồm sãng mang håi phơc tÇn sè 1200Hz cã phÇn Carrier Recovery + Khối lọc thông thấp loại bỏ thành phần sóng mang d thừa 1200Hz Đầu khối lọc (chốt 24) bạn đợc tín hiệu có giá trị biên độ, giá trị dơng, giá trị âm + M¹ch kÕ tiÕp lÊy mÉu tÝn hiƯu t¹i chÝnh khoảng nhóm bit Bạn có dạng xung vuông, có mức biên độ (chốt 27) + Tín hiệu I (chốt 31) đợc phát mạch ph¸t hiƯn ng−ìng, sÏ cung cÊp tÝn hiƯu møc cao (bit 1) có giá trị điện dơng chốt 27, mức thấp (bit 0) có giá trị điện âm chốt 27 + Tín hiệu C (chốt 30) thu đợc khối phát kèm theo mạch phát ngỡng Nó cung cấp tín hiệu mức 196 cao (bit 1) có giá trị điện cao nhÊt t¹i chèt 24, møc thÊp (bit “0”) có giá trị điện thấp + Tín hiệu Q tơng tự tín hiệu I, sử dụng khối giải điều chế Q-DEM mạch điện Q4 Đâu sampling clock nhóm bit nhận? Đâu bit clock? a symbol clock = 1800Hz, chèt 32; bit clock = 600Hz, chèt 34 b symbol clock = 600Hz, chèt 32; bit clock = 1800Hz, chèt 34 c symbol clock = 600Hz, chèt 32; bit clock = 1200Hz, chèt 33 d symbol clock = 1200Hz, chèt 33; bit clock = 600Hz, chèt 32 e symbol clock = bit clock = 600Hz, chốt 32 - Có thể xảy tín hiệu I Q tráo đổi cho (hoặc ngợc dấu) so với tín hiệu phát Điều đợc giải thích khối điều chế không hiểu pha tới 00 hay 1800 Việc hiểu lầm đợc xử lý sử dụng mã hóa vi sai liƯu tr−íc ®iỊu chÕ NhÊn Phase Sync ®Ĩ nhËn đợc tín hiệu I Q có dấu thích hợp - Kiểm tra liệu nhận đợc chốt Nhấn Phase Sync để nhận đợc tín hiệu thu tÝn hiƯu ph¸t (chèt 4) 8.2.3 8-QAM vi sai M· hóa vi sai liệu làm cho cặp bit biến đổi sang biến thiên pha ®ã cđa sãng mang Theo ®ã, bé thu nhËn d¹ng cặp bit cách phát dịch pha sãng mang, ®éc lËp víi pha tut ®èi cđa Việc hiểu nhầm pha đề cập phần đợc loại trừ sử dụng kỹ thuật - Thùc hiƯn 8-QAM (kh«ng vi sai) (J1b-J3c-J4-J5-J6c, SW2 = Normal, SW3 = 24_bit, SW4 = 1200, SW5 = 1200/900, SW6 = QAM, SW7 = Squaring_Loop, SW8 = Tribit, ATT = min, NOISE = min, hình 8.6) - Đặt chuỗi liệu 111.001.010.011.100.101.110.000 ấn START - Quan sát liệu phát chốt (trớc vào khối mã hóa vi sai) liệu nhận (chốt 9, sau khối giải mã vi sai) - Nhấn Phase Sync (hoặc cắt đờng dây cách ngắt nối lại jump J5) quan sát liệu nhận bị đảo ngợc so với liệu phát 197 - Chuyển sang mode vi sai (SW2 = Differential) Lúc này, liệu nhận chốt không bị đảo mà hoàn toàn liệu phát, chí ngắt đờng dây (disconnect connect J5) 8.2.3 Sơ đồ ảnh hởng nhiễu - Giữ nguyên điều kiện nh phần (J1a-J3c-J4J5-J6c, SW2 = Normal, SW3 = 24_bit, SW4 = 1200, SW5 = 1200/900, SW6 = QAM, SW7 = Squaring_Loop, SW8 = Tribit, ATT = min, NOISE = min) - Đặt chuỗi liệu 111.001.010.011.100.101.110.000 ấn START - Đặt dao động ký : X-Y mode, DC inputs, 1V/div - Nèi chèt 27 28 với đầu vào X Y dao động ký - Trên dao động ký, so sánh chòm (constellation) tín hiệu 4-PSK (hình 8.8) - Từ từ đa nhiễu vào kiểm tra dịch chuyển điểm constellation Q6 Thiết lập mạch ®iƯn nh− thÕ nµo ®Ĩ cã thĨ ®o l−êng møc lỗi hệ thống QAM? a J1a-J3c-J4-J5-J6c, SW2 = Normal, SW3 = 24_bit, SW4 = 1800, SW5 = 1200/900, SW6 = QAM, SW7 = Squaring_Loop, SW8 = Tribit, SW9-Read, ATT = min, NOISE = min, nhÊn START b J1a-J3c-J4-J5-J6c, SW2 = Differential, SW3 = 24_bit, SW4 = 1200, SW5 = 1200/900, SW6 = QAM, SW7 = Squaring_Loop, SW8 = Dibit, SW9-Read, ATT = min, NOISE = min, nhÊn START c J1a-J3c-J4-J5-J6a, SW2 = Differential, SW3 = 64_bit, SW4 = 1200, SW5 = 1200/900, SW6 = QAM, SW7 = Costas_Loop, SW8 = Tribit, SW9-Read, ATT = min, NOISE = min, nhÊn START d J1a-J3c-J4-J5-J6c, SW2 = Differential, SW3 = 64_bit, SW4 = 1200, SW5 = 1200/900, SW6 = QAM, SW7 = Squaring_Loop, SW8 = Tribit, SW9-Read, ATT = min, NOISE = min, nhấn START - Đặt mạch điện nh câu trả lời Q6 198 - Từ từ tăng nhiễu Kiểm tra di chuyển điểm constellation tăng tức thời bit nhiễu việc thu tín hiệu Hình 8.8- 8-QAM constellation (có không cã nhiÔu) 199 ... tr−íc điều chế, không thực việc điều chế đơn bit mà với nhóm bit (kỹ thuật gọi điều chế đa mức - Multi-level Modulation) Mỗi trạng thái điều chế đại diện cho nhóm bit Hình 1.5 đa ví dụ điều chế. .. thống phát hai tần số nh hàm tín hiệu liệu - Bộ chia tần số điều khiển tín hiệu liệu Hình 4.1- Điều chế FSK 144 Hình 4.2- Giải điều chế FSK với kỹ thuật PLL Một kỹ thuật giải điều chế mạch vòng khóa... Giải điều chế ASK Hình 3.3- Khối điều chế ASK 135 Hình 3.4- Khối giải điều chế ASK 3.1.2 Khối điều chế ASK Sơ đồ khối điều chế ASK đợc hình 3.3 Sóng mang (1200 1800Hz) đa đến đầu vào điều chế