c. Kỹ thuật khôi phục pha mang:
2.3.1.So sánh về đặc tính phổ:
Có nhiều cách so sánh những đặc tính phổ của các phương pháp điều chế, nhưng sự quan tâm đặc biệt là tác động của nhiễu kênh lân cận. Để đo được hiệu ứng này có thể rút ra từ độ suy giảm của phổ công suất tín hiệu ở 1 khoảng cách đã xác định đối với các tần số trung tâm. Nếu độ suy giảm ở 1 khoảng cách tùy ý được chọn là 8/Ts, thì với các phương pháp điều chế ASK các búp sóng phụ giảm khoảng 25 dB, với các phương pháp điều chế PSK giảm khoảng 33 dB, và với các phương pháp điều chế FSK thì giảm khoảng 60 dB hoặc hơn. Như với MSK thì suy giảm đi 95 dB. Vậy ta thấy độ suy giảm của MSK là lớn nhất trong các phương pháp điều chế cũng có nghĩa là sự tác động nhiễu của kênh lân cận của MSK là thấp nhất.
Một tính chất phổ quan trọng khác để đánh giá 1 phương pháp điều chế là hiệu dụng độ rộng bang hay hiệu dụng phổ (η). Hệ số hiệu dụng phổ η= Rb/Wb. Nếu dùng cosin-tăng, độ rộng băng thông tin tăng lên do hệ số uốn α sao cho độ rộng băng tạp âm của IF sẽ là Rs (1 + α), do đó:
η = Rb / Rs (1 + α) = Rs log2M / Rs (1 + α) = log2M / (1 + α ) (2.13)
Vì các bộ lọc thường không thiết kế để đáp tuyến thằng đứng nên độ rộng băng IF có thể bắt đầu gần 3 lần độ rộng băng thông tin tùy theo hệ số uốn. Hệ số uốn càng nhỏ thì phổ hiệu dụng càng cao, nhưng trong khi nghiên cứu thấy rằng vì méo dạng sóng tăng lên do fading nhiều đường khó khắn trong thiết kê bộ lọc chính xác, nên hệ số uốn thường trong phạm vi 0.5 – 0.7. Dưới đây ta có bảng các hệ số hiệu dụng phổ của các phương pháp điều chế tiêu biêu, với hệ số uốn α = 0.25:
Hệ số điều chế Loại điều chế η thực tế η lý tưởng C/N
0.62 MSK 1.8 2 10.5
0.59 OQPSK 1.8 2 13.5
0.59 QPSK 1.8 2 13.8
Ta thấy rằng với cùng hệ số phổ hiệu dụng thì tỉ số C/N của MSK thấp hơn hẳn so với các phương pháp điều chế còn lại.
Độ rộng băng thông của tín hiệu cũng là 1 chỉ tiêu đánh giá chất lượng của 1 phương pháp điều chế.
BPSK QPSK/OQPSK MSK DPSK
B90% 1.6 Rb 0.8 Rb 0.84 Rb 1.6 Rb
B99% 16 Rb 8 Rb 1.2 Rb 16 Rb
Eb/N0 (Pb=10-3) 6.7 dB 6.7 dB 6.7 dB 8 dB
Hình 2.24 – Chỉ số băng thông % của các phương pháp điều chế.
Nhìn vào bảng hình 2.24, ta thấy BMSK(90%) ≈ BQPSK(90%) nhưng BMSK(99%) = 1.2 Rb
trong khi đó BQPSK(99%) = 8 Rb, độ rộng dải thông chứa 99% công suất của MSK nhỏ hơn nhiều lần độ rộng chứa 99% công suất của QPSK cũng như BPSK, DPSK. Vậy độ rộng băng thông của tín hiệu MSK là nhỏ nhất trong các phương pháp điều chế trên.
Hình 2.25 - Mật độ phổ công suất của MSK và QPSK.
Từ hình 2.25, ta so sánh phổ MSK với phổ của QPSK ta thấy rằng độ rộng của búp chính phổ MSK lớn hơn QPSK là 1,5 lần và do đó khi so sánh độ rộng dải thông, MSK kém hiệu suất về mặt phổ hơn các kĩ thuật khoá dịch pha khác. Với lọc phù hợp thì hiệu dụng băng thông cực đại của MSK cũng như của QPSK là 2bit/s/Hz. Từ hình vẽ 2.23 ta thấy rằng MSK có nhánh bên thấp hơn QPSK. MSK có pha liên tục, có cùng xác suất lỗi bít như QPSK nhưng đặc tính PSD của nó tốt hơn.
Về lí thuyết, BPSK, QPSK, OQPSK và MSK đều có đường bao không đổi và chúng được hạn băng và khuếch đại (thường bởi bộ khuếch đại phi tuyến để có hiệu quả cao) trước khi phát đi. Các tín hiệu đã lọc không còn có đường bao không đổi nữa và chúng có thể làm bão hòa bộ khuếch đại phi tuyến. Người ta biết rằng nếu sự chuyển đổi pha càng nhỏ, thì việc lọc gây nên các thay đổi biên độ càng ít đột ngột. Do đó, sự thay đổi đường bao do lọc là nhỏ nhất đối với MSK, tiếp theo là OQPSK, QPSK và BPSK.