Tìm hiểu về thiết bị vi ba số DM2G-1000: Mã hóa tín hiệu, Truyền dữ liệu và Đánh giá chất lượng

Dung lợng của kênh

Sau đó số bit nhị phân đợc lấy mã là log2Q và tốc độ bit là 2xfm log2Q bit/s,.

Điều chế trong vi ba số

Trong một máy phát số, bộ điều chế xắp xếp chuỗi digit nhị phân thành một bộ tơng ứng M biên độ sóng mang gián đoạn, pha sóng mang hoặc di tần gián đoạn từ tần số sóng mang hình sin. Ba phơng thức trên đây là các phơng thức cơ bản của điều chế số.Trong thực tế ứng với từng phơng thức có thể thực hiện nhiều kiểu khác nhau.

Phơng pháp điều biên số: (ASK) Khoá dịch biên độ

Thêm vào thời gian trễ τ, pha sóng mang φ = ω0t cũng phải xét đến khi sử lý tín hiệu thu vì độ trễ τ biến thiên theo tần số sóng mang của máy phát ớc tính 5%T và những biến đổi trong thời gian truyền sóng đối với sóng mang đến máy thu là giá trị không thể xác định đợc đối với bất kỳ trờng hợp nhất. Đối với những hệ thống tách sóng kết hợp thực tế pha sóng mang là một lợc ớc tính ở những nơi các dạng sóng tín hiệu M khả năng có thể phát đi đợc thì bộ giải điều chế phải quyết định xem khả năng nào thực tế đã phát đi.

Điều pha số (PSK) - Khoá dịch pha

So sánh với phơng trình psd ASK ta thấy rằng chỉ có sự khác biệt giữa hàm mật độ phổ công suất P(f)PSK và hàm mật độ phổ công suất đối với ASK là phổ PSK không chứa denta Dirac hay các hàm xung ở tần số mang và đó là dạng điều chế nén sóng mang. Tạp âm xảy ra trong so sánh pha (chuẩn pha ) trong quá trình truyền dẫn có xu hớng bị khử bỏ và sự suy yếu chất lợng không lớn nh lúc xuất hiện nhng việc xác định bit trong mạch quyết định có thể dựa vào tín hiệu thu. Cũng nh trong các hệ thống băng gốc PAM, sơ đồ tín hiệu trạng thái đợc sử dụng để truyền dẫn m tín hiệu số riêng biệt qua mộtkênh hạn chée đơn biên bằng cách thay đổi pha sóng mang theo M (b- ớc) bậc gián đoạn.

Việc giảm độ rộng băng của hệ PSK M trạng thái cho phép tốc độ bit nhị phân cao hơn (qua hệ số log2 M) vào máy phát đợc dẫn vào hệ thống điều chế PSK nhị phân qua một độ rộng băng đủ thoả mãn đối với tốc độ bit tín hiệu nhị phân và duy nhất. Việc định các khối m bit tín hiệu vào đối với m trạng thái điều chế khác nhau hay các trạng thái pha thờng đợc thực hiện bằng một mã cho phép các trạng thái pha lân cận khác một digit nhị phân của từ mã M bit đã mã hoá. Vì các tín hiệu nhị phân đi vào từng bộ điều chế đều làm cho sóng mang thay đổi pha 00 và 1800 nên trong đờng cầu phơng nén thay đổi pha 900 có nghĩa là các độ dịch pha sóng mang nằm giữa 900 và 2700 .Do đó tổng tuyến tính của những tín hiệu trực dao sẽ tạo ra những tín hiệu 4PSK hay QPSK sẵn sàng đi vào máy phát qua bộ lọc băng để tạo dạng phổ.

Điều đó có thể thực hiện bằng cách phát pha 00 ở một thời điểm xác định trớc khi phát số liệu, nhng do méo trong dạng sóng RF nên có thể xảy ra biến đổi pha và mất chuẩn, tất nhiên kết quả số liệu bị sai lệch.

Điều chế khoá dịch tần số (FSK)

Mạch tách sóng điển hình minh hoạ trong hình vẽ, khi giữa tần số mang và tốc độ bit có quan hệ đơn trị nh f0 = nrb thì có nghiã là sóng mang có quan hệ kết hợp (duy nhất) với tốc độ bit của tín hiệu mang tin. Nó có thể có giá trị ở chỗ sau bộ tách sóng hình bao có các bộ lọc băng thông và một thiết bị quyết định, khoảng cách tần số 2fd phải bằng ít nhất là 1/T (hay m>1) để tránh băng thông của hai bộ lọc chồng lấn lên nhau. Trong các hệ thống PSK truyền thống, cả BPSK và QPSK hầu nh đều có chất lợng Pe nh nhau với cùng C/N trên bit với chuẩn pha hoàn chỉnh, với một chuẩn pha bị tạp âm, chất lợng của những hệ thống này bị xấu đi nhiều hơn QPSK vì sự ghép giữa các thành phần cầu phơng.

Vì tần số không ổn định trong hệ thống thông tin và các khó khăn kết hợp trong việc thu nhận đồng bộ sóng mang có trợt đủ thấp để ngăn ngừa các tổn thất tách sóng, OQPSK có u điểm hơn BPSK và QPSK là cho phép. Trong khi MSK có cấu trúc tơng tự nh OQPSK, độ nhạy của nó đối với sai lỗi pha chuẩn thậm chí còn thấp hơn OQPSK cho phép mức chuẩn pha đồng bộ thấp hơn 2,5 dB mà vẫn có cùng độ tổn hao tách sóng cho phép đã xác định. Quá trình liên quan chặt chẽ đến dạng phổ của xung số liệu vào, điều chế tần số hình sin digital (SFSK) và điều chế dịch cực tiểu biên độ nhiều mức (MAMSK) SFSK có đặc tính công suất ngoài băng cực kỳ nhỏ, cũng đợc ngiên cứu chú ý đến tác động của xuyên âm và đợc xem là phơng thức điều chế khá tốt gói gọn nhiều tín hiệu trong một giải băng hạn chế khi các tín hiệu không đợc đồng bộ theo định thời gian bit.

Sự cải biến khác nhau đối với đờng biên phổ sơ đồ MSK là phổ cũng đợc tạo ra do khoá dịch tần hình sin kép (DPFSK) với đuôi của phổ có độ rộng trung bình 36 dB/octa v- ợt qua f = 4,75/T thay vì 24 dB/octa đối với SFSK.

Sơ đồ kết hợp điều chế pha và biên độ digital (CAPK)

Dạng tổng quát của tín hiệu kết hợp biên độ - pha M trạng thái nh sau: Biểu thức này chỉ rõ dạng sóng kết hợp gồm hai sóng mang riêng biệt ghép cầu phơng và mỗi sóng mang đợc 1 biên độ gián đoạn điều chế(Ai và Bi). Để hiểu đợc đầy đủ các bộ điều chế và giải điều chế QAM M trạng thái hay PSK M trạng thái hoạt động nh thế nào, cần phải nhắc lại hoạt động của bộ chuyển đổi băng gốc 2 thành L mức, ta hãy xét bộ chuyển đổi 2-4 mức trên hình vẽ. Khối này trong các hệ thống thực tế gọi là khối xử lý số liệu DPU, tín hiệu ra DPU sau đó có thể đi qua bộ mã hoá vi sai để mã hoá tin tức nhị phân và tạo ra hai luồng bit ra, tốc độ bit của chúng về lý thuyết bằng một nửa tốc độ bit vào rb.

Các bộ lọc phát và thu đều nằm ở băng gốc, vì hệ thống điều chế hai cấp nh 8 PSK, QPSK hay 16 QAM đều nhạy với các đáp ứng truyền dẫn không đối xứng và vì khó thực hiện chính xác theo yêu cầu của bộ lọc IF hay RF. Nh vậy với M = 2k điểm tín hiệu, máy thu không thể ấn định một cách riêng biệt ‘ từ ‘ mã k bit cho mỗi điểm tín hiệu đợc tách sóng mà trớc hết không giả quyết đợc sự nhập nhằng (trùng lặp) của nhóm L. Hai luồng bit nhị phân sau đó đi vào bộ giải mã vi sai và vào khối xử lý số liệu thu, khối này trích ra các bit mào đầu và kết hợp hai luồng bit vào I và Q thành tín hiệu ra có mã đờng AMI hoặc HDB-3.

Mã hoá vi sai phải khắc phục đợc sự nhập nhằng đối xứng nhng không phải ở chỗ mở rộng mã Gray và có thể xem nh sự xác định cụ thể mã hoá ký hiệu bit với bit đa ra một bộ M điễm xử lý đối xứng theo L.

OFFSET QAM (OK QAM hay OQAM) hoặc Stagered QAM (SQAM)

Tỷ số biểu thị bằng dB chỉ rõ sự khác nhau giữa hai loại điều chế với công suất cần phải tăng cho PSK. Cả hai QAM và PSK đều có băng rộng hiệu dung nh nhau là log2 M, có thể suy ra rằng QAM là loại điều chế tốt nhất nhng tốn kém về độ phức tạp của mạch.