I. Điều chế số:
c. PSK M trạng thái (M ary ): –
Đây là 1 trong những phơng thức thông dụng nhất trong truyền dẫn số.
PSK M trạng thái sử dụng để truyền dẫn M tín hiệu số biệt qua 1 kênh hạn chế đơn biên bằng cách thay đổi pha sóng mang theo bớc gián đoạn.
+ Ưu điểm: của bộ điều chế sóng mang máy phát với M tín hiệu số khác biệt đến từ M nguồn khác biệt có tốc độ bit thấp hơn là độ rộng băng vẫn giữ nguyên. Xét trờng hợp luồng bit đợc tạo mã trên sóng mang để cho M trạng thái pha khác nhau. Số lợng bit mã hóa đợc lấy tà log2M. Do đó tốc độ rb của tín hiệu mã hoá dùng trong truyền dẫn gần bằng log2M.
rs = rb/(log2M) (2- 11 )
Vì vậy độ rộng băng PSK – M trạng thái giảm xuống gần hệ số log2M mà vẫn truyền đi đợc lợng tin tức nh nhau.
Việc giảm độ rộng băng của PSK – M trạng thái cho phép tốc độ bit cao hơn. Trong hệ thống PSK – M trạng thái, pha của sóng mang cho phép có bất kì trạng thái pha nào φk = 2πk/M ( k= 1...n).
Mỗi trạng thái pha hay dạng sóng đều có năng lợng bằng nhau. Nh vậy M khả năng tín hiệu đợc truyển đi trong 1 khoảng ký hiệu Ts ( Ts = 1/rs ) :
Sk(t) = A1cos( ω0t +2πk/M+λ ) ( 2- 12 ) Với ( k = 0,1...) M-1 với 0≤ t ≥ Ts
Ta mở rộng hàm cosin dạng sóng tín hiệu có thể đợc biểu diễn Sk(t) = A1cosω0t – AQsinω0t (2- 13)
A1 = A cos (2πk/M+α ) và AQ = A sin (2πk/M+α ) ( 2- 14 )
Tín hiệu từ phơng trình đợc xem nh hai sóng mang trực giao với biên độ A1 và AQ tuỳ theo ph đợc phát đi 2πk/M trong bất kì khoảng tín hiệu Ts.
Khi α = 0 dạng sóng có 4 khả năng: S0(t) = A cosω0t , S2(t) = - A cosω0t S1(t) = – Asinω0t, S3(t) = Asinω0t ( 2- 15 ) Đồ thị hình sao • QPSK:
Nằm trong dạng điều chế PSK – M trạng thái ( 4 PSK ) QPSK có nhiều u điểm và đợc sử dụng rộng rãi.
Nguyền lý hoạt động của bộ điều chế và giải điều chế QPSK ( H2 ). Luồng bit nhị phân đi vào bộ chuyển đổi nối tiếp – song song. Hai luồng bit nhị phân đi ra có tốc độ bằng1/2. Mỗi luồng bit đi vào bộ điều chế cân bằng, một luồng trực tiếp từ bộ dao động sóng mang, luồng kia đi qua bộ dịch pha 900.
Tín hiệu ra gồm có các tín hiệu là I ( cùng pha ), Q ( trực pha ) và sóng mang song biên bị nén. Vì các tín hiệu đi vào bộ điều chế làm cho sóng mang thay đổi pha 00 và 1800
nên trong đờng cầu phơng nếu thay đổi pha 900 có nghĩa là các bộ dịch pha sóng mang nằm giaz 900 và 2700. Do đó tổng tuyến tính của những tín hiệu trực giao sẽ tạo ra những tín hiệu QPSK ( 4 (PSK ) đi vào máy phát qua bộ lọc thông dải để tạo dạng phổ. Mã hoá các trạng thái pha phụ thuộc trực tiếp vào chuỗi nhị phân đầu vào đa đến các mạch điều chế của máy phát ( không mạch khôi phục sóng mang ) chỉ có ở máy thu nó có yêu cầu phải nhận đợc sóng mang đa đến điều chế có khóa pha với sóng mang đến để sao cho việc giải điều chế và các quá trình tách sóng có thể đạt đợc.
• Xác suất lỗi Pe:
Ta giả thuyết: độ rộng băng là ω = 2B; tốc độ bit rb ta có
Với ƯPSK:
Pe = erfc[( C/N)( ω/rs)]1/2 - 1/4 erfc2[( C/N)( ω/rs)]1/2 ( 2 - 16 )
• Điều chế pha cầu phơng lệch: 0 QPSK hay OK – QPSK ( điều chế hai trạng thái pha kép ).
Thông tin số của tín hiệu QPSK đợc đa vào trong các sóng mang cầu phơng đồng thời qua các bộ điều chế cân bằng. Trong điều kiện QPSK tin tức số đợc đa vào các sóng mang ở những thời điểm khác nhau nhờ bộ trẽe thời gian 1 bit của tín hiệu vào nhị phân trong đờng truyền băng gốc của điều chế cầu phơng máy thu. Mật độ công suất cha lọc là: ( ) ( ) 2 2 2 sin 2 = fT T CT f P OQPSK π π
Trong đó C là công suất sóng mang T là thời gian bit đi vào
Mật độ phổ công suất + Xác suất lỗi Pe:
Pe = (1/4) erfc[( C/N)( ω/rs)]1/2 +1/2 erfc[ (1/2)( C/N)( ω/rs)]1/2 –
- (1/8) erfc2[ (1/2)( C/N)( ω/rs)]1/2 ( 2 – 18 )
Nhận xét: O QPSK có đặc tính phổ hẹp dễ dàng lấy đồng bộ từ tín hiệu thu. Phổ ra các bộ điều chế cân bằng có độ rộng gấp 2 lần băng gốc vì phổ song biên đợc tạo nên trong quá trình nhân.
3. Điều chế khoá dịch tần số FSK ( Frequency Shift Keying ).
Điều chế khoá dịch tần là tin tức số đợc truyền đi bằng cách dịch tần số sóng mang 1 l- ợng nhất định tơng ứng với mức nhị phân 1 và 0.
• BPSK ( FSK 2 trạng thái ):
Dạng tín hiệu có thể đợc biểu thị bởi. S1(t) = A cosω0 +ωd)t
S0(t) = A cosω0 - ωd)t (3 – 1) Dạng tín hiệu PSK pha liên tục (CPFSK ).
`
Nhận xét: Biên độ sóng mang không đổi còn tần số dịch đi giữa các giá trị ω0 + ωd và ω0 - ωd
Với FSK ta phân biệt 2 trờng hợp xuất phát từ trạng thái của góc pha α trong tín hiệu Sd(t) ở máy thu:
Dạng tín hiệu FSK pha không liên tục ( NCFSK )
Theo ( 3 – 2 ): ak là trọng số đối với khoảng thứ k nó là các biến số ngẫu nhiên gián đoạn. Giả thiết α là ngẫu nhiên và phân bố không đồng đều 2π dẫn đến khả năng pha không liên tục có thể đạt đợc bằng cách cho α có 1 tơng quan nhất định với tín hiệu điều chế. 1 0 1 0 1 1 0 1 + − + = ∑∞ ∫ ∞ − t k d a g t kT dt t a t Si 0 0 ( ) cos ) ( ω ω α ( 3- 2 ) 1 0 1 0 1 1 0 1
• Xác suất lỗi của CPFSK
Pe = (1/2)erfc[(1/2)(ω/rb)(C/N)]1/2 (3 - 3 ) • Xác suất lỗi của NCPSK:
Pe = (1/2)erfc[-(1/2)(ω/rb)(C/N)] ( 3 – 4 )