Điều chế khóa dịch pha biên độ (ASK) trong truyền số liệu số

Ví dụ minh họa

Các sơ đồ tín hiệu chủ yếu đều được sử dụng cho truyền số liệu số tốc độ thấp, lý do để dùng rộng rãi các Modem số liệu là tương đối dễ dàng tạo tín hiệu và dùng giải điều chế không kết hợp. Truyền dẫn số liệu nhị phân có độ ổn định cao và nhiễu giữa các ký hiệu không đáng kể là một điều khó đạt được trong hệ thống FM hai trạng thái pha liên tục. Lý do là FSK hai trạng thái yêu cầu vốn có hai tần số phải biểu thị hai trạng thái nhị phân, và để xây dựng một hệ thống pha liên tục sử dụng hai bộ dao động riêng biệt, yêu cầu về mạch rất phức tạp.

Trong khi một hệ thống với pha liên tục ở những điểm chuyển tiếp bit, độ chính xác tần số tương đối thấp và tốc độ bit sẽ không bị khóa ở một trong hai tần số đại diện cho các trạng thái logit 1 và 0. Một hệ thống FM hai trạng thái lý tưởng đã được công nhận, trong đó sự chênh lệnh giữa các tầng số 1 và 0, tức là độ di tần đỉnh – đỉnh là 2fd, bằng tốc độ bit rb, tức 2fd=rb. Tách sóng tương quan FSK đạt được bằng cách dùng bộ giải mã điều chế tối ưu có hàm tương quan – chéo, minh họa cho hình 1.3-loại tách sóng này ít dùng trong thực tế, do khó không về liên kết với các tần số rẽ ở máy thu giống như ở máy phát.

Với FSK kết hợp, 99% độ rộng băng yêu cầu tuân theo quy luật “Carlson”, tức là bằng hai lần độ di tần đỉnh – đỉnh cộng với hai lần tần số điều chế cao nhất. Điều đó nói lên rằng tín hiệu mang tin dưới những điều kiện như vậy sẽ có thể tách ra nhờ hai bộ lọc thông băng với tần số trung tâm là f0 – fd và f0 + fd. 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.

Để chuyển đổi xác suất ký hiệu đã cho trong (3.5) thành xác suất tương đương của một bit lỗi nhị phân, ta phải xét đến bằng cách các lỗi xuất hiện trong hệ thống lỗi trực giao. So sánh xác suất lỗi giữa các hệ thống FSK kết hợp và khụng kết hợp ta thấy rừ ràng là tỏch súng kết hợp luụn luôn là hệ thống tách sóng trội hơn các trị số M nhỏ. Tách sóng kết hợp MSK cũng như tách sóng kết hợp của tín hiệu PSK, có sự suy giảm tính chất xác suất lỗi Pe so với lý tưởng vì pha giữa sóng mang tín hiệu mang tín hiệu thu và sóng mang chuẩn nội không đồng nhất.

Trong các hệ thống PSK truyền thống, Cả BPSK và QPSK hầu như đều có chất lượng Pe như nhau với cùng (C/N) / bit, với chuẩn pha hoàn chỉnh, với một chuẩn pha bị tạp âm, chất lượng của những hệ thống này bị xấu đi nhiều hơn QPSK vì sự ghép giữa các thành phần cầu phương. Người ta đã chứng ming rằng OPQSK có xác suất lỗi trong tách sóng nằm ở giữa chất lượng tách sóng của BPSK và QPSK. 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 trực đủ thấp để ngăn ngừa các tổn thất tách sóng, OPQSK có ưu điểm hơn BPSK và QPSK là cho phép C/N thấp hơn 3 dB so với mức chuẩn pha đồng bộ để thừa món một giỏ trị tổn hao tỏch súng cho phộp đó xỏc định. Biểu thức của mật độ phổ công suất chưa lọc của MSK là:. C là công suất sóng mang;. T là thời gian bit đơn vị trong máy thu;. Phổ được minh họa trên hình 3-4c. So sánh phổ của MSK với phổ của OQPSK trong hình 3-4d, ta thấy rằng dộ rộng của búp chính phổ MSK lớn hơn của OQPSK là 1,5 lần. Ta có thể chứng minh rằng với lọc đúng, hiệu dụng băng thông cực đại của MSK cũng như của OQPSK là 2 bit/s/Hz. Hình 3-4 cũng minh họa sơ đồ khối của bộ điều chế và giải điều chế, cùng với biểu đồ thời gian của luồng số liệu mong muoán. Các tín hiệu FSK cũng giống như các hệ thống FM khác đều là những quá trình phi tuyến tính, nên mô tả hoàn toàn bằng toán học rất khó khăn. Nhưng các tín hiệu FSK đã được tính toán để có độ di tần đỉnh – đỉnh hay độ dịch tần số ‘h’ bằng 2fd bằng bội số tích phân tốc độ bit, có thể xem như toồng cuỷa hai tớn hieọu AM. Ghi chú: n bit số liệu vào được chuyển đổi thành n bit I/O b). Hình 3-4: Hệ thống MSKĐiều chế và giải điều chế cầu phương;Định thời số liệu của bộ điều chế; c) Mật độ phổ công suất;. Một trong những ưu điểm của MSK là khi chỉ số điều chế của tín hiệu FSK bằng một nữa (tức là độ di tần đỉnh – đỉnh h bằng một nữa tốc độ bit), Mật độ phổ chỉ chứa các thành phần liên tục mang thông tin. Một ưu điểm khác của MSK so với FSK khi độ di tần bằng một đơn vị, độ rộng băng sẽ nhỏ hơn với cùng tốc độ bit, đặc biệt với FM tốc độ bit nhị phân kép.

Các tín hiệu MSK có đặc tính không kết hợp, pha tuyệt đối ở hai thời điểm bất kỳ đều lệ thuộc và là một hàm của số liệu được truyền giữa hai thời điểm đó. Xác suất lỗi MSK kết hợp cũng giống như điều chế khóa dịch pha đối với cực kết hợp PSK như đã cho trong phương trình 2.9 ở những nơi chuẩn thu đồng pha chính xác với phát, φ = 0 và Pe ở phưong trình 2.9 giảm xuống như phương trình 2.8. Yêu cầu đòi hỏi tăng lên đối với tốc độ bit cao hơn, nên độ rộng băng hiệu dụng của hệ thống vi ba số vẫn đang được ngiên cứu phát triển một số nghiên cứu như thế đã thực hiện là các phương thức điều chế MSK khác nhau nhằm để đạt được một phổ tín hiệu dày đặc.

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).

Ví dụ minh họa

Dữ liệu bit nhị phân có tốc độ bit bằng 1Kbps và biên độ đỉnh-đỉnh của dạng sóng điều chế là 1V. Mô phỏng dạng tín hiệu FSK với 400 mẫu đầu tiên đại diện cho chuỗi nhị phân b với tần số sóng mang là 6Khz. Mô phỏng mật độ phổ công suất của tín hiệu điều chế ,biết phạm vi tần số điều chế là[ 0, 10Khz].

Dữ liệu bit nhị phân có tốc độ bit bằng 1Kbps và biên độ đỉnh-đỉnh của dạng sóng điều chế là 1V. Mô phỏng dạng tín hiệu FSK với 600 mẫu đầu tiên đại diện cho chuỗi nhị phân b với tần số sóng mang là 6Khz. Mô phỏng mật độ phổ công suất của tín hiệu điều chế ,biết phạm vi tần số điều chế là[ 0, 15Khz].