Từ biểu thức (3.1), với n=8, ∆ϕ=π4 thì ta có sóng điều chế 8-PSK. Tín hiệu 8-PSK có dạng:
Pt=cosω0t+φ+st.π8
Tín hiệu băng gốc s(t) nhận 8 giá trị. a)
Điều chế
Bộ điều chế 8-PSk là sự kết hợp tín hiệu của 2 bộ tín hiệu điều chế 4-PSK. Sóng mang của 2 bộ điều chế có một sự sai pha 45o. Một bộ mã hóa biến đổi tín hiệu được tạo ra từ tín hiệu băng gốc s(t) sau khi đi qua bộ SPC thành các tín hiệu điều chế.
Tổng hợp các tín hiệu ra của hai bộ điều chế 4-PSK ta được tín hiệu 8-PSK.
Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý điều chế tín hiệu 8-PSK.
Hình 3.11: Biểu đồ vector 8-PSK.
Hình 3.12: Sơ đồ khối của mạch điều chế PSK - 8 pha
Mạch chia bit chia tổ hợp 3 bít theo 3 kênh khác nhau. Các bit a và b theo kênh I và Q xác định cực tính của tín hiệu ra ở mạch biến đổi từ 2 ra 4 mức, trong khi bit c xác định biên độ của điện thế dc. Khi a và b là bit 1 ngã ra mạch biến đổi có trị dương, ngược lại khi a và b là bit 0. Biên độ của tín hiệu ra từ mạch biến đổi
luôn luôn khác nhau, bất cứ khi nào một mạch nhận tín hiệu c (hay c) để cho ra tín hiệu có biên độ thì mạch kia nhận tín hiệu đảo lại
Vì 3 bit abc độc lập với nhau nên luôn luôn là 4 giá trị có thể có ở ngã ra các mạch biến đổi.
Ở kênh I mạch điều chế trên sóng mang ban đầu (không làm lệch pha) nên 4 giá trị ngã ra. Mạch tổng sẽ tổng hợp tín hiệu ra của 2 kênh để cho ra một tín hiệu duy nhất.
Với cách điều chế 8-PSK, 3 bit ứng với một pha của tín hiệu ra nên vận tốc baud bằng 1/3 vận tốc bit nên để thỏa điều kiện của đường truyền, người ta chọn vận tốc bit là 4800 bps, vận tốc baud là 1600 baud/s và băng thông kênh truyền là 1600 Hz và hiệu suất băng thông là 3bps/Hz. Với fc=1700 Hz, băng thông chiếm một khoảng từ (fc- 800) =1700-800 = 900 Hz đến (fc + 800) = 1700+800 = 2500 Hz, phù hợp với đường truyền của kênh thoại.
b)
Hình 3.13: Sơ đồ nguyên lý giải điều chế tín hiệu 8-PSK.
Giả sử tín hiệu thu được là:
Pt=2.cosω0t+π8+φt
=at.cosω0t+bt.sinω0t
Với φt=nπ2;n=0,1,2,…,7. Và at=±1, bt=±1
Tín hiệu chuẩn vào bộ trộn:
Preft=2.cosω0t+ϕR với: ϕRt=n2π8
Tín hiệu đã được giả điều chế sau khi qua các bộ lọc thông thấp:
PLPF1t=cosφt+π8-ϕR-3π4 PLPF2t=cosφt+π8-ϕR-2π4
PLPF3t=cosφt+π8-ϕR-π4 PLPF1t=cosφt+π8-ϕR
Sau bộ lọc thông thấp là các bộ so sánh nhằm xác định 4 tín hiệu nhị phân. Các mạch logic tạo ra 3 tín hiệu nhị phân từ 4 đường vào bằng các xử lý logic thích hợp.
5.
PSK vi phân (Differential PSK, DPSK):
Giải điều chế PSK yêu cầu phục hồi tín hiệu dữ liệu ở máy thu dựa vào sóng mang có pha tuyệt đối đã biết. Điều này đòi hỏi máy phát phải gửi một tín hiệu để máy thu tham khảo pha. Mặt khác dùng giải điều chế vòng Costas ở máy thu có thể nhận được một tín hiệu nghịch pha. Để khắc phục các khuyết điểm này người ta dùng phương pháp điều chế PSK vi phân.
Nguyên tắc của PSK vi phân là dùng sự thay đổi của dữ liệu để điều chế sóng mang chứ không phải chính dữ liệu. Để thực hiện việc này người ta so sánh dữ liệu hiện hành với dữ liệu vào trước đó, nếu hai tín hiệu này giống nhau ta được một pha của sóng mang và nếu chúng khác nhau ta được một pha ngược lại. Nơi thu và phát phải thỏa thuận với nhau về bit tham khảo đầu tiên trước khi phát dữ liệu để tín hiệu được phục hồi đúng như đã phát đi.
Ngã ra của cổng EX-NOR là 1 khi hai tín hiệu vào có cùng logic 1 hoặc 0 và là 0 khi hai tín hiệu vào khác logic. Mạch Flipflop D tạo thời gian trễ đúng 1 bit. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng B cho kết quả điều chế DPSK với bit tham gia là 1.
Bảng B: Điều chế DPSK
(Hình 3.15) là mạch giải điều chế DPSK và kết quả giải điều chế tín hiệu ra trong bảng 7.2 cho ta lại tín hiệu đã truyền ở bảng 7.3
Hình 3.15: Mạch giải điều chế DPSK
Bảng C: tín hiệu giả mã DPSK
IV/ Điều chế biên độ vuông góc QAM ( Quadrature Phase Shift Keying ) :
1.
Điều chế biên độ vuông góc QAM là phương pháp điều chế kết hợp giữa điều chế biên độ ASK và điều chế pha PSK. Trong phương thức điều chế này, ta thực hiện điều chế biên độ nhiều mức 2 sóng mang mà 2 sóng mang này được dịch pha 1 góc 90o. Tín hiệu tổng cử 2 sóng mang này có dạng vừa điều biên vừa điều pha:
Q1t=at.cosφ0t+φ1t và Q2t=bt.sinφ0t+φ2(t)
Tín hiệu s(t) là tổng của 2 thành phần ss(t) và sc(t) và được biểu diễn như sau:
Qt=Q1t+Q2t=at.cosφ0t+φ1(t)+bt.sinφ0t+φ2(t)
Nhờ có biên độ thay đổi mà các trạng thái pha của sóng mang đã cách xa nhau, do vậy khả năng mắc lỗi sẽ giảm, đây cũng chính là ưu điểm của QAM.
a) Điều chế :
Hình4.1: Sơ đồ nguyên lý điều chế tín hiệu M-QAM.
Bộ chuyển đổi SPC chuyển đổi tín hiệu điều chế cào thành phần 2 chuỗi tín hiệu NRZ song song. Bộ biến đổi 2/L có chức năng chuyển đổi chuỗi NRZ thành chuỗi tín hiệu có L=M mức. Vói L=4 thì M=16, ta có điều chế 16-QAM, và L=8 thì M=64, ta có điều chế 64-QAM.
Hình 4.2: Biểu đồ không gian tín hiệu 16-QAM.
Mạch điều chế QAM 8 pha.
Trong điều chế biên độ vuông góc cả biên độ và pha của sóng mang đều thay đổi
Hình 4.4: Sơ đồ khối mạch điều chế QAM 8 pha
Trong mạch điều chế này a,b xác định cực tính của tín hiệu ra ở mạch biến đổi, riêng bit c đuợc đưa thẳng vào hai mạch biến đổi mà không qua mạch đảo như ở PSK 8 pha, nếu c =1 cả hai ngã ra có biên độ cao và nếu c =0 cả hai ngã ra có biên độ thấp. Như vậy, với QAM 8 pha, các tín hiệu ở các ngã ra của mạch biến đổi luôn có cùng biên độ.
Hình 4.5:Giản đồ vị trí các điểm đặc trưng các tribit
Các tín hiệu ra của QAM 8 pha có 2 biên độ và 4 pha khác nhau.
So sánh các cách điều chế QAM và PSK người ta thấy QAM tốt hơn về mặt tỉ số tín hiệu nhiễu. Thí dụ với hệ thống QAM 16 pha xác suất lỗi là 10-8 trong lúc PSK 16 pha xác suất này là 10-4. Do đó trong các hệ thống truyền với vận tốc cao người ta thường dùng cách điều chế QAM hơn.
Hình 4.6:Sơ đồ khối Mạch điều chế QAM 16 pha.
Trong sơ đồ, mạch chia bit chia tổ hợp 4 bit theo hai kênh vào hai mạch biến đổi 2 ra 4 mức, các bit a,b xác định cực tính tín hiệu ra và các bit c,d xác định biên độ.
a,b = 0, tín hiệu ra âm c,d = 0 biên độ = 0,22 V. a,b = 1 tín hiệu ra dương c,d = 1 biên độ = 0,821 V.
Mỗi ngã ra của mạch biến đổi có thể có 1 trong 4 tín hiệu ±0,22 hoặc ±0,821. Mạch LPF loại bỏ các họa tần. Các tín hiệu sau đó vào mạch điều chế cân bằng như trong các phần trước và ở ngã ra ta có 1 trong 16 tín hiệu, các tín hiệu này nhận 3 giá trị biên độ và 12 góc pha khác nhau, khoảng cách các góc pha là 30°.
Với cách điều chế QAM 16 pha, mỗi 4 bit tương ứng một tín hiệu ra nên vận tốc bit bằng 4 lần vận tốc baud. Nếu chọn vận tốc baud là 2400 baud/s để thỏa băng thông của kênh thoại thì vận tốc bit là 9600 bps và hiệu suất băng thông là 4
bps/Hz. Trong trường hợp này băng thông tín hiệu trong khoảng từ 500 Hz (1700 Hz - 1200 Hz) đến 2900 Hz (1700 Hz + 1200 Hz).
Hình 4.7: Giản đồ 16-QAM. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong giản đồ trên góc A xác định bởi:
A=tan-10.220.821=15°
a)
Giải điều chế
Tín hiệu M-QAM vào: Qt=at.cosω0t+bt.sinω0t
Tín hiệu chuẩn: Qref1t=2.cosω0t và Qref2t=2.sinω0t.
Sau khi loại bỏ thành phần hài bậc cao ở các bộ lọc thông thấp ta sẽ có:
Hình 4.8: Sơ đồ nguyên lý giải điều chế M-QAM.
Biên độ của tín hiệu giải điều chế có L=M mức, trong đó M là số trạng thái tín hiệu. Tín hiệu L mức được biến đổi bởi bộ biến đổi ADC thành n/2 tín hiêu 2 mức, trong đo L=2n/2 và M=L2. Với 16-QAM thì n=4, L=4 và với 64-QAM thì n=6, L= 8. Từ n tín hiệu này, bộ biến đổi PSC sẽ tạo nên tín hiệu giải điều chế.