Tần số (Hz) Cường độ tín hiệu Dữ liệu số Tín hiệu PSK
Dãy bit vào 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0
Lưu hành nội bộ -32-
Với điều chế hai pha, các pha này sẽ khác nhau một lượng là 2/ 2 = , nếu
một góc là 0 thì góc kia sẽ là . Tín hiệu như vậy được biểu diễn một cách thuận lợi
hơn qua giá trị biên độ và góc pha trong toạ độ cực như hình 311.
Về biểu thức tín hiệu điều chế pha nhị phan PSK được biểu diễn :
FPSK(t) = A.Cos[0t +s(t).π] = A.Cos (0t) ; s(t)nhận giá trị 1 hay o
Việc tách sóng ở đầu thu tưởng chừng đơn giản, tuy nhiên tín hiệu thu sau khi nhân với sóng mang được phục hồi
A.Cos (0t).Cos (0t) = A.(1/2 + 1/2. Cos 20t )
Sẽ đi ra mạch lọc tần số thấp để loại bỏ thầnh phần tần số cao 2 0t, vì vậy đưa ra tín hiệu số lưỡng cực là thích hợp.
Song khó khăn ở đây là đòi hỏi sự đồng bộ chặt chẽ,đầu thu phải có sóng mang
0t đúng như bên phát. Nếu có sự sai lạc so với sóng mang gốc, ví dụ như là
± A.Cos (0t).Cos (0 + Δ)t)= ±A.[1/2.CosΔt + 1/2. Cos (20 t+Δt )]
Khi này đầu thu sẽ đưa ra tín hiệu ±(A. CosΔt)/2 thay đổi trong dải từ -1 đến +1 , them chí có lúc triệt tiêu , không theo quy luật của tín hiệu lưỡng cực bên phát.
Bộ tách sóng bên thu đòi hỏi có sóng mang đồng bộ hoàn toàn với bên phát như vậy gọi là tách sóng Coherent (tách sóng hợp nhất). Đây là nhược điểm chủ yếu của điều chế dịch pha PSK.
Bù lại, PSK cho hiệu quả cao, tính chông nhiễu tốt vì vậy có thể truyền số liệu với
tốc độ cao. Như quan sát trên hình3.11, phần trái của mặt phảng ứng với logic 1, phần
phải ứng với logic 0. tạp âm và nhiễu loạn trên đường truyền dù có xảy ra, nhưng chừng nào chưa đủ lớn để dời điểm thu từ nửa mặt phẳng này sang nửa mặt phẳng khác, thì chưa gây được sai lỗi cho hệ thống PSK 2 pha.
1 0 (1,0) (1,π) Hình 3.11 11 00 (1,0) (1,π) 01 (1,3π/2) (1, π/2)
Lưu hành nội bộ -33-
Người ta có thể dùng nhiều góc pha hơn để tăng tốc độ truyền mà độ phức tạp của thiết bị không tăng lên nhiều. Khi này, một góc pha sẽ tương ứng với một cặp 2 hay nhiều bít. Ví dụ, với PSK 4 pha, mỗi góc pha ứng với một cặp 2 bít gọi là một Dibit. Tốc độ truyền khi này sẽ tăng lên 2 lần, nhưng phải trả giá bằng việc giảm tính chống nhiễu. Tín hiệu PSK-4P được mô tả trên hình 1.12.
Tín hiệu điều chế pha tổng quát còn hay được mô tả dưới dạng tổng của hai tín hiệu điều chế biên vuông góc.
Tín hiệu điều chế pha tổng quát còn hay được mô tả dưới dạng tổng quát của hai tín hiệu điều biên vuông góc:
FPSK(t) = A.Cos{[0t +φ0 + θ[s(t)]}
= A.Cos θ[s(t)].Cos(0t +φ0) – A.Sin θ[s(t)].Sin(0t +φ0) = A1 Cos(0t +φ0) + A2Sin(0t +φ0)
Trong đó : A1 và A2 là các tín hiệu điều biên tương ứng: A1 = A. Cosθ[s(t)]
A2 = A.Sin θ[s(t)]
3.2.4 Điều chế pha tương đối DPSK:
Nhằm loại bỏ sự phức tạp khi phải tách sóng Coherent, người ta ding phương thức điều chế pha tương đối DPSK. Sơ đồ khối phần phát, phần thu và hoạt động của chúng được mô tả trên hình 1.13, 1.14.
Ký hiệu trên hình 3.13, 3.14 mô tả mạch hoặc tuyệt đối âm (XOR Negative), cho giá trị 1 nếu hai đầu vào giống nhau và đưa ra giá trị 0 nếu hai đầu vào khác nhau. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong thông tin số, nó còn được hiểu như mạch nhân hai đầu vào số lưỡng cực. Trong phần thu, mạch này thực hiện bằng bộ so pha.
Dữ liệu vào không trực tiếp đưa đi điều chế, mà được biến đổi (mã hoá) bằng cách so sánh với bít vừa mã hoá trước đó nhờ mạch hoặc tuyệt đối âm và khối trễ với thời gian giữ chậm đúng bằng thời gian tồn tại của 1 bít. Dãy sau mã hoá này được đưa đi điều chế PSK và được mô tả như dãy pha phát tương ứng. Tại đầu thu, ta chỉ cần dùng bộ so pha thông thường, do góc lệch pha của mỗi chu kỳ tín hiệu của tải tin là góc pha tương đối so với chu kỳ ngay sát trước, chứ không phải là độ lệch pha tuyệt đối so với một pha sóng mang chuẩn như trường hợp PSKa.
Giữ chậm T PSKa-2P Hình 1.13: Điều chế DPSK XOR Negative Dữ liệu đã mã 1 1 0 0 0 1 1 0 1 Dữ liệu vào 1 0 1 1 0 1 0 0 Pha T.H phát π π 0 0 0 π π 0 π Số pha + - + - + + - - Dữ liệu ra 1 0 1 1 0 1 0 0 Phát Thu Giữ chậm T Bộ tái tạo Hình 1.14: Giải điều chế DPSK XOR Negative Tới mạch quyết định
Lưu hành nội bộ -35-
Lý thuyết đã kiểm chứng rằng, DPSK chỉ kém hơn PSK không đáng kể chừng 1 db, song lại không cần đồng bộ như PSK. Vì vậy, modem DPSK là một giải pháp tốt, hiệu quả và kinh tế cho việc truyền dữ liệu trên đường điện thoại analog với tốc độ trung bình. Trong thực tế, tốc độ phổ biến cho modem DPSK là 2400 bit/s và 1200 bit/s.
3.2.5 Điều chế nhiều mức:
Trong các phương pháp điều chế hai mức kể trên, mỗi mức của tín hiệu sau điều chế ứng với một bít dữ liệu, như vậy độ rộng của chu kì tín hiệu truyền chính bằng độ rộng của một bít, nghĩa là tốc độ truyền tín hiệu (tính bằng baud) bằng tốc độ truyền số liệu (tính bằng bít). Để tăng tốc độ số liệu, một phương pháp cơ bản là thực hiện điều chế nhiều bít thông tin trong một chu kỳ tín hiệu (1 baud = nhiều bit). Khi này, từng cặp k bít thông tin được nhóm thành một dáu hiệu (Symbol) tương ứng, vì vậy
phải dùng nhiều mức tín hiệu (2k) đủ để mô tả các dấu hiệu đó.
Về nguyên tắc ta có thể dùng điều chế nhiều mức biên độ, nhiều cặp tần số, nhiều góc pha song thực tế phổ biến nhất là hai dạng: Điều chế pha nhiều mức PSK – nP và điều chế biên độ pha kết hợp APK hay QAM
3.2.5.1. Điều chế pha nhiều mức PSK nP pha:
Hình 3.15 mô tả PSK – 8P, mỗi góc pha tương ứng với một cặp 3 bít (Tribit), kết quả được tốc độ bít gấp 3 lần tốc độ baud. Vùng gạng trên hình vẽ biểu thị khả năng chống nhiễu, khi này bị thu hẹp lại so với PSK – 2P và PSK – 4P, đòi hỏi phảI có đường truyền chất lượng tốt.
3.2.5.2. Điều chế APK hay QAM (Quảd Amplitude Modulation):
Trước hết, ta xem xét một trường hợp đơn giản khi kết hợp hai nhánh điều chế ASK
thông thường, song với sóng mang lệch pha nhau một góc = / 2 như mô tả trên
hình 1.16. Luồng bít nối tiếp đầu vào được chia làm hai nhánh: một nửa là Xi, một nửa
Như vậy, nếu một dữ liệu tại một nhánh đi điều chế sóng mang là hàm Cosct, thì
nhánh kia sẽ điều chế hàm Sinct. Đây là hai hàm trực giao, phép điều chế này gọi là
điều chế cầu phương. Sau điều chế, nhánh trên sẽ thu được Xq Sinct, còn tại nhánh
dưới là Xi Cosct và bởi vậy, tại đầu ra tổng hợp sẽ là Xq Sinct + Xi Cosct.
Cấu trúc máy thu được mô tả như trên hình 1.18. Tín hiệu thu được tại đầu vào được đưa tới cả hai nhánh. Tại nhánh trên sau khi giải điều chế ta thu được:
[XqSin(ct) +Xi Cos(ct)]. Cos(ct) =[ XqSin(2ct) +Xi +Xi Cos(ct) ] /2