Trong thực tế, hầu hết cỏc nguồn tin sốđều tạo ra tớn hiệu nhịphõn. Đểđạt được hiệu quả phổ cao, cỏc tớn hiệu số nhị phõn thường được mó thành cỏc tớn hiệu nhiều mức (chức năng thứ nhất của bộ điều chế nhiều mức). Tức là chấp nhận tăng cụng suất của tớn hiệu nhằm giảm bề rộng phổ mà tớn hiệu chiếm.
Bề rộng phổ tớn hiệu số phụ thuộc vào số chiều của tớn hiệu. Trước tiờn chỳng ta sẽxem xột độ rộng phổ đối với một tớn hiệu đơn lẻ của tập tớn hiệu. Về lý thuyết, phổ của một tớn hiệu số trải từ - tới +,
điều này nhận được thụng qua biến đổi Fourrier. Tuy nhiờn trong thực tế bề rộng phổ chiếm của một tớn hiệu số là giải được xột như sau. Độ rộng băng tạp õm của bộ lọc phối hợp, theo lý thuyết thụng tin, bằng
de Ep EQ dQ Q I
68
1/Ts (Ts là độ dài của một symbol). Như vậy, độ rộng băng tần (bandwith) của một tớn hiệu số tối thiểu sẽ
là 1/Ts trong thực tếđộ rộng băng tớn hiệu sốthường lớn hơn giỏ trị này một vài chục phần trăm.
Nếu cỏc tớn hiệu cơ sở trực giao của KGTH đều cú chung một tần số, đõy là trường hợp đối với cỏc tớn hiệu một hay hai chiều (thớ dụ BPSK, M-PSK, M-QAM...), thỡ cỏc tớn hiệu sốđược tạo thành là cỏc tổ
hợp tuyến tớnh của cỏc tớn hiệu cơ sở cũng sẽ cú chung tần số và do vậy cho phộp việc thu chỳng sử dụng chung một loại mạch lọc. Kết quả là tập tớn hiệu tổng cộng cũng chiếm giải tần như của một tớn hiệu đơn
(là 1/Ts chưa kể vài chục phần trăm mở rộng đó núi ởtrờn đõy).
Đối với trường hợp cỏc tớn hiệu cơ sở trực giao của KGTH cú cỏc tần số khỏc nhau (trường hợp điều chế tần số FSK< MSK...) thỡ khoảng cỏch tần số giữa cỏc tần sốđú phải khụng nhỏ hơn 1/Ts . phổ của cả
tập tớn hiệu sẽ chiếm tới M/Tsvà vỡ số chiều của tớn hiệu trong trường hợp này D=M nờn cú thể thấy được ngay rằng khi số chiều tớn hiệu tăng thỡ bề rộng phổ chiếm của cả tập tớn hiệu cũng sẽtăng một cỏch tỷ lệ.
Hiệu quả phổ của tớn hiệu được đỏnh giỏ bằng tốc độ truyền tin cho phộp trờn một đơn vị bề rộng phổ tần số(cú đơn vị là b/s/Hz).Việc điều chếM mức sẽlàm tăng Ts lờn log2M lần so với độ rộng một bit, cho phộp giảm mạnh phổ chiếm của tớn hiệu, do vậy tăng được hiệu quả phổ so với trường hợp nhị phõn.
Cỏc loại điều chế tần số, mạc dự việc thực hiện là rất đơn giản và cú những ưu điểm nhất định do là tớn hiệu cú đường bao khụng đổi nờn ớt nhạy cảm với cỏc mộo phi tuyến trờn kờnh, song khụng cho hiệu quả phổ tốt (khụng nõng được hiệu quả sử dụng phổ so với trường hợp nhị phõn). Vỡ thế, trong thực tế
chỳng chỉđược sử dụng với M khỏ nhỏ(thường khụng quỏ 4) và thường chỉ ỏp dụng trong những trường hợp khi hiệu quả phổ khụng phải là yờu cầu tối thượng trong khi đú cỏc yờu cầu về khảnăng chịu mộo phi tuyến, mức độđơn giản thiết bị lại là những yờu cầu hàng đầu. đối với cỏc hệ thống đũi hỏi hiệu quả phổ
lớn như cỏc hệ thống dung lượng lớn và vừa chẳng hạn, cỏc loại điều chếthường được sử dụng là M-PSK hay M-QAM vỡ đối với cỏc loại tớn hiệu này hiệu quả phổtăng log2M lần so với tớn hiệu nhị phõn.
Trảgiỏ đối với việc nõng cao được hiệu quả phổ là phải tăng cụng suất tớn hiệu. Chỳng ta sẽ làm vớ dụ đối với tớn hiệu M-PSK. Với cựng một cụng suất tớn hiệu như nhau (cỏc vộc-tơ tớn hiệu cú độdài như
nhau), thỡ khoảng cỏch từ điểm tớn hiệu tới biờn quyết định đối với trường hợp M-PSK (M>2) nhỏ hơn trong trường hợp điều chế pha nhị phõn (BPSK: Binary Phase Shirf Keying), do đú xỏc suất thu lỗi đối với M-PSK sẽ lớn hơn đối với BPSK. Đểđảm bảo duy trỡ xỏc suất thu lỗi như của trương hợp BPSK, cần phải
tăng khoảng cỏch từ điểm tớn hiệu tới biờn quyết định đối với trường hợp BPSK. Điều này dẫn đến phải
tăng cụng suất củ tớn hiệu. Tỷ lệtăng cụng suất đối với điều chế pha số M-PSK dẽdàng xỏc định được là [A14]: 2 2 2 2 2 / sin . 1 / n n P P n n B M (5.22)
Trong đú PM và PB lần lượt là cụng suất cần thiết đối với M-PSK và BPSK đểcú được cựng một xỏc suất thu lỗi như nhau, n=log2M.