Trong CAPK pha và biên độ sóng mang, cả hai đều đợc sử dụng để truyền thông tin số. Với thời gian mỗi ký hiệu Ts của tín hiệu số, các trị số pha và biên độ của tín hiệu sóng mang phát đợc từ một bộ gián đoạn của pha và biên độ có thể.
Mỗi tổ hợp pha và biên độ đại diện cho một ký hiệu phát. Trong hình vẽ tín hiệu nhị phân số đến bộ điều chế, nh với QPSK đợc rẽ thành hai luồng bit riêng biệt có nửa tốc độ bit rb/2 của tốc độ bit luồng số liệu đến rb. Bộ rẽ cũng làm biến đổi tín hiệu nhị phân ( trong hệ thống thực tế là mã AMI hay HDB-3), từ mã AMI hay HDB-3 thành các digital
Khoa ĐTVT - ĐHBK Hà nội Trang - 60 -
0010 0110 1110 1010 Pav = 10A2 (1,1) (1,3) 0011 0111 1111 1011 -3A -A A 3A 0001 0101 -A 1101 1001 0000 0100 3A 1100 1000
hai cực ‘không trở về 0’ NRZ thực hiện giả ngẫu nhiên luồng bit vào cũng nh thêm các bit mào đầu để mang thông tin của khung, bit kiểm tra chẵn lẻ.
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
Trong thực tế, các tốc độ bit có lớn hơn một chút do có thêm các bit mào đầu. Tổ hợp khối sử lý số liệu DPU và bộ mã hoá vi sai gọi là khối giao tiếp đầu cuối phát (TTIU). Hai tín hiệu ra này sau đó đi vào bộ chuyển đổi 2 thành L mức, bộ chuyển đổi này trong hầu hết sơ đồ một bộ chuyển đổi 2-4 mức do cấu trúc của máy phát. Sau đó mỗi tín hiệu 4 mức đi vào từng bộ lọc băng thấp phát riêng của mình cho dạng phổ cần thiết trớc khi điều chế tín hiệu của băng gốc. Các luồng ký hiệu cho mỗi đờng truyền I và Q vẫn xem nh là tín hiệu băng gốc. Sau đó tín hiệu dạng phổ này điều chế dao động nội 70 MHz (hoặc bội số) thàh tín hiệu QAM M trạng thái. 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.
b- Hình sao tín hiệu đối với các ví dụ khác nhaucủa hệ thống QAM M trạng thái.
Với M = 4
Hình vẽ minh hoạ đồ thị hình sao của cả QPSK và QAM. Với QAM hình sao 4 điểm gồm hai biên độ khác nhau a1 và a2 để cung cấp công suất trung bình nh nhau trong hai hình sao tín hiệu:
(a12 + a22)/2 = 2A2
Với khoảng cách tối thiểu 2A giữa các điểm a1 = A và a2 = 3A. Đây cũng là khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm bất kỳ trong QPSK và do đó tính chất tỷ lệ lỗi của hai loại điều chế là nh nhau.
Với M = 8 hình vẽ là các đồ thị hình sao M = 8. Đây là 4 đồ thị trong số nhiều bộ có thể có, khoảng cách tối thiểu của hai biên độ khác nhau là 2A và tỷ lệ lỗi nh nhau. Toạ độ của mỗi bộ tín hiệu cũng đợc biểu diễn trong hình (di,ei). Giả sử nh các điểm tín hiệu nh nhau, công suất phát trung bình Pav là :
Pav = (A2/M) ∑ (di2 +ei2)
Với phơng trình này ta có thể dùng máy tính để tính công suất trung bình của mỗi hình sao:
Với hình vẽ : phần a và b Pav = 6A2 phần c Pav = 6,83A2 phần d Pav = 4,73A2
So sánh chúng với 8PSK ta thấy rằng 8PSK đó yêu cầu một công suất lớn hơn 1,6dB để đạt đợc chất lợng nh 8QAM phần d. Khi M tăng thì sự khác nhau giữa PSK và QAM M trạng thái càng đáng kể. Khi M lớn hơn 8, thờng hình sao biểu dĩn theo bộ hình vuông phân bố đối xứng theo trục tọa độ. Vấn đề thiết kế tính toán bao hàm nhiều yếu tố nh độ rộng băng, tăng công suất độ phức tạp và thiết ứng đối với kênh sử dụng.
Việc tính toán tín hiệu này thực ra là một vấn đề khép kín, bắt buộc phải dùng những mẫu đối xứng để giảm những yêu cầu về công suất hay ngợc lại hạ thấp xác suất lỗi. Tuy nhiên một vấn đề nảy ra đối với máy thu là có thể nhận biết mẫu của các điểm tín hiệu, nhng lại không thể phân biệt đợc các lệch pha đối xứng khác nhau của bộ tín hiệu. Một nhóm L đối xứng quay vòng có thể đợc xác định nh một bộ tín hiệu mà mẫu tín hiệu giữ không đổi sau khi quay vòng qua ±I (2π/L) radian, trong đó I và L là số nguyên. 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.
Ví dụ trong BPSK máy thu cần phải có một số phơng pháp xác thực phân biệt đợc hai điểm tín hiệu bằng nhau và đối diện trớc khi nó có thể ấn định pha nào là 1, pha nào là 0. Có 3 cách giải quyết sự trùng lập này:
- Thứ nhất bằng cách sử dụng một tín hiệu chuẩn không đổi phát cùng với tín hiệu số đã điều chế .
- Thứ hai là bằng một tín hiệu pha nhận đợc Và/Hoặc xen vào theo chu kỳ của một chuỗi đồng bộ đã đa vào luồng số liệu.
- Thứ ba là sử dụng mã hoá vi sai.
Mã hoá vi sai có u điểm là với những điểm mã và giải mã riêng biệt, việc tách bit phù hợp sẽ bất chấp sự trùng lặp của quay pha. Hình vẽ là đồ thị hình sao của hệ 16 QAM, trong đó các dibit A1B1 và A2B2 trong dấu ngoặc. Điều đáng nói là ở điểm đó tín hiệu nhị phân vào đợc khôi phực từ mã AMI hay HDB-3 trong khối giao tiếp đầu phát trớc hết phải đợc chuyển thành luồng bit mã Gray để sao cho 2 bit nhị phân gồm có dibit, lần lợt mỗi cái đi vào đờng truyền I và Q do đó dibit thứ hai đi vào I và Q khác với khi chỉ một bit đi vào mỗi đờng truyền.
d- Bộ giải điều chế QAM M trạng thái.
Trong sơ đồ khối bộ giải điều chế QAM M trạng thái. Tín hiệu RF sau khi đổi tần xuống IF đi vào bộ giải điều chế QAM, ở đó tín hiệu rẽ thành hai đi vào bộ điều chế cần bằng I và Q. Bộ dao động nội của những bộ giải điều chế này đợc điều khiển từ tín hiệu vào dùng mạch khôi phục sóng mang, vì tất cả các bộ giải điều chế làm việc theo kiểu kết hợp . Sau đó tín hiệu ra từ giải điều chế đi vào bộ lọc thông thấp để tạo dạng phổ trớc khi đi vào bộ chuyển đổi 4-2 mức. Mạch khôi phục thời gian dùng để cấu trúc lại các tín hiệu
số từ các tín hiệu 4 mức đã chuyển đổi và để đảm bảo khoảng cách giữa các tín hiệu thu đã sai lạc với tín hiệu phát đã chuẩn có giá trị nhỏ nhất. 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.