Trong mục này, chỳng ta sẽ giả thiết rằng tớn hiệu số được truyền đi bao gồm, dưới một dạng nào
đú, một súng mang khụng bịđiều chếđúng vai trũ tớn hiệu tham chiếu. Trong trường hợp này, cụng suất vốn cú bị chia sẻ, một phần truyền thụng tin, phần cũn lại dung cho đồng bộ. Trong phổ của tớn hiệu được truyền đi, cú một thành phần phổ vạch tại tần số súng mang. Tớn hiệu tham chiếu được truyền đi dựng cho
khụi phục súng mang được ỏp dụng tiờu biểu trong đo xa vệ tinh và trong cỏc hệ thống truyền số liệu tốc
độ thấp, và thường khụng được sử dụng trong cỏc hệ thống viễn thụng vệ tinh hay mặt đất.
Tại phớa mỏy thu, tần số và pha của súng mang tham chiếu đó được phỏt đi phải được đỏnh giỏ. Do
kờnh truyền cú tạp nhiễu, cỏc giỏ trịđược đỏnh giỏ sẽ khỏc với cỏc giỏ trị thực sự. một phương phỏp tối ưu
hoỏ giỏ trị được đỏnh giỏ được gọi là đỏnh giỏ theo khả năng cực đại (maximum likelihood estimation),
theo đú gúc pha được đỏnh giỏ của súng mang là giỏ trị ứng với giỏ trị cực đại của mật độ xỏc suất điều kiện py t , trong đú y(t) là tớn hiệu thu được cũn là pha của nú.
Lý thuyết về đỏnh giỏ tham số tối ưu được giải quyết trong nhiều tài liệu khỏc nhau. một trong những kết luận quan trọng đó thu được là mạch đồng bộsúng mang (được thiết kếđể thực hiện một đỏnh
119
Ưu điểm của mạch vũng kớn này là khảnăng bỏm theo cỏc thay đổi pha chậm do độ khụng ổn định của bộ dao động mỏy phỏt. việc tối ưu hoỏ PLL được thực hiện bằng cỏch chọn thớch hợp bộ lọc mạch vũng và
cỏc đặc tớnh phõn biệt pha. Vỡ cỏc lý do thực tế, khụng cú nhiều lắm cỏc phương ỏn thiết kế do đặc tớnh
điện ỏp-pha gần như hỡnh sine của cỏc bộ phõn biệt pha cụng tỏc tại cỏc tần số vụ tuyến hay trung tần chẳng cho mấy khả năng chọn lựa (loại bộtỏch pha này đó được đề cập riờng trong mục 7.2). cỏc bộ lọc mạch vũng bạc lớn hơn hai khụng thể sử dụng được cho cỏc lý do về tớnh ổn định, và việc tớch phõn lý
tưởng chỉ thực hiện được một cỏch xấp xỉ mà thụi. Cú thể chỉra được rằng vũng khoỏ pha bậc 2 lý tưởng là thớch hợp nhất để khoỏ vào với tớn hiệu cú tần số là hằng số, khỏc với tần số chạy tự do của mạch vũng.
Vấn đề tần số súng mang (mà mạch vũng phải đồng bộ với nú) khụng phải là khụng bị điều chế
cũng chẳng gõy nờn cỏc khú khăn gỡ lắm do, như đó giả thiết phổ tớn hiệu phải cú một thành phần tần số súng mang cơ bản cú thểtỏch được tương đối dễ dàng ở phần thu. Ở phớa mỏy phỏt, tớn hiệu đó điều chế
phải được ghộp với súng mang chuẩn khụng bịđiều chế. Việc ghộp này cú thể thực hiện được theo thời gian, theo tần số và theo kiểu trực giao.
Theo cỏch ghộp theo thời gian, một súng mang khụng điều chế được truyền đi trong một phần thời gian, cho phộp vũng khoỏ pha đạt được đồng bộ trong phần thời gian này. Trong cỏc khe thời gian truyền thụng tin, tớn hiệu vào được ngắt bởi mạch vũng, tức là thả cho mạch vũng chạy tự do. Cỏc kết quả nghiờu cứu đó cho thấy rằng để đồng bộ được thỡ cỏc khe thời gian đồng bộ phải cú một tần số xuất hiện ớt nhất gấp 2 lần sai lệch tần số f wc wN/2 . Pha của tớn hiệu tham chiếu được khụi phục sẽ biểu lộ một sự biến thiờn nhất định quanh giỏ trị kỡ vọng ở trạng thỏi xỏc lập của nú, thậm chớ ngay cả khi khụng cú tạp nhiễu.
Theo cỏch ghộp theo tần số(thường được ỏp dụng trong thực tế), hai súng mang phụđược sử dụng và một trong chỳng được điều chế bởi tớn hiệu mang tin, cũn súng mang phụ kia thỡ được truyền đi mà khụng bị điều chế. Hai súng mang phụđú cần phải kết hợp (coherent) với nhau nhằm tạo ra được một tớn hiệu tham chiếu kết hợp. Đường bao phổ của hệ thống này được minh hoạ trờn hỡnh 7.13a.
Theo cỏch xử lý gọi là “ghộp trực giao” thỡ hai súng mang vuụng pha nhau được sử dụng, một trong
chỳng là súng mang được điều chế 2PSK bởi tớn hiệu mang tin, cũn súng mang kia thỡ được truyền đi khụng điều chế.
Tập tớn hiệu nhịphõn khi đú cú dạng sau đõy:
t A w t m t
s 2 cos c . (7.48)
Trong đú m t 1. Biến đổi (7.48) ta được:
t A w t Am t w t
s 2 coscos c . sin c (7.49)
Trong biểu thức này, số hạng thứ nhất là súng mang khụng điều chế cũn số hạng thứ hai là tớn hiệu mang thụng tin. Cụng suất của súng mang khụng điều chếđược cho theo
Pc = A2 cos2 (7.50a)
120 A2sin2 Pm (7.50b) a) c) b) d) e)
Hỡnh7.13a) Đường bao phổ của một hệ thống PSK cú súng mang được ghộp thep tần số; b) Bộ giải điều chế PSK của hệ thống cú súng mang được ghộp như mục a) c) Mạch khụi phục súng mang được ghộp
thep thời gian; d) Mạch khụi phục súng mang được ghộp theo tần số; e) Mạch khụi phục súng mang ghộp trục giao
Tổng của hai cụng suất này là cụng suất súng mang tổng cộng A2.
Để khoỏ được thành phần trực giao khụng bị điều chế, một mạch vũng cú độ rộng băng nhỏ phải
được sử dụng. Nhược điểm của hệ thống như thế là sự mất thụng tin pha sau một chuỗi tương đối dài cỏc bit 1 hay 0 nhịphõn. Khi đú PLL sẽ khoỏ pha vào pha hay chứ khụng phải vào gúc pha bằng 0. Việc khoỏ pha khụng thớch hợp như vậy cú thể loại bỏđược nhờ ỏp dụng mó hoỏ hai pha (biphase) thay cho mó hoỏ NRZ. Trong trường hợp này, thời gian dài nhất của bất kỡ trạng thỏi pha nào cũng là T và độ
rộng băng của PLL phải được chọn sao cho cú được một hằng số thời gian rất lớn hơn T. Hỡnh 7.13b trỡnh bày một bộ giải điều chế 2PSK và mạch khụi phục súng mang làm việc theo tớn hiệu đó được phỏt đi cú
chứa một súng mang tham chiếu.
fsc1 fsc2 = 2fsc1 Carrier extractor Phase discrimnator x VCD f dt T Synchenizing x VCD Unmodulated subcarrier x VCD Demodulated signal
121
Hỡnh 7.13c,d và e thể hiện cỏc thớ dụ về cỏc mạch khụi phục súng mang theo 3 nguyờn tắc núi trờn. Hỡnh 7.13c trỡnh bày mạch của hệ thống ghộp theo thời gian mà nú là một khoỏ chuyển mạch, đúng chỉ
trong cỏc khe thời gian đồng bộ. Hỡnh 7.13d cho thấy mạch của hệ thống phõn chia theo tần số, là một bộ
giải điều chế khụi phục lại súng mang phụ khụng bịđiều chế, cũn hỡnh 7.13e thể hiện một PLL đúng vai
trũ một mạch khụi phục súng mang đối với hệ thống ghộp trực giao. Nú cũng cung cấp cả tớn hiệu đó được giải điều chế.