1 .2Tín hiệu hỗn loạn và hệ thống hỗn loạn
2.2. Các phương pháp điều chế, giải điều chế hỗn loạn
2.2.5. Điều chế QCSK (Quature-Chaos-Shift-Keying):
Phương pháp QCSK được xem như là một phiên bản 4 mức của DCSK Mỗi một mẫu được truyền bao gồm 2 bit thơng tin do đó hiệu suất phổđược tăng lên gấp
đôi so với DCSK. Sơ đồ khối của phương pháp điều chếQCSK như hình 2.10
c(t) là tín hiệu tham chiếu hỗn loạn được xác định trong khoảng t∈ [0;Ts/2), ở đây Ts là chu kỳ lấy mẫu và bằng 2Tb.
Giả sử rằng, tín hiệu tham chiếu này có giá trị bằng 0. Sau đó chúng ta trễ
c(t) 1 khoảng bằng =1/2 chu kỳ lấy mẫu để tạo ra d(t). Ngoài ra, bằng cách sử dụng kỹ thuật xử lý tín hiệu số (DSP), pha của tất cả các thành phần tần số ở trong d(t)
được dịch đi 1 lượng bằng π/2 tạo thành tín hiệu bù e(t). Vì lệch pha π/2 nên hai tín hiệu d(t) và e(t) vng pha với nhau.
Hình 2.10. Sơ đồ khối mơ hình điều chế/ giải điều chế QCSK
Trong hệ thống điều chế QCSK, tín hiệu tham chiếu hỗn loạn c(t) được gửi trong thời gian nửa chu kỳ lấy mẫu đầu tiên [0;Ts/2). Trong nửa chu kỳ lấy mẫu thứ
2 [Ts/2;Ts), 2 tín hiệu mang thông tin được tạo ra bằng cách nhân 2 bít thơng tin qcvà qs với d(t) và e(t) tương ứng và được cộng với nhau trước khi truyền đi. Tín
hiệu được truyền trong nửa chu kỳ lấy mẫu thứ 2 là s(t)= qc.d(t)+qse(t)
Ưu điểm :
+ Nâng cao được hiệu suất sử dụng băng thơng do có 2 bit thơng tin được gửi đi cùng một lúc.
+ Hiệu suất phổđược tăng lên gấp đôi so với DCSK.
c(t) [0;Ts/2) Symbol cần truyền Kênh truyền Nguồn tạo hỗn loạn Trễ Ts/2 Dịch pha π/2 E nc ode r [Ts/2; Ts) d(t) e(t) qc d(t)+ qs e(t) Trễ Ts/2 Dịch pha π/2 Kh ố i quy ết đ ị nh y1(lTb) y2(lTb) qc d(t)+ qs e(t)
+ Hệ thống rất phức tạp do có thêm bộ giải mã và bộ dịch pha.
2.2.6 Điều chế vị trí xung hỗn loạn (CPPM)
H Hình 2.11. Sơ đồ điều chế (a), giải điều chế (b) và khối phát lại (c) của phương
pháp CPPM
Phương pháp điều chế xung hỗn loạn CPPM là sự kết hợp của hệ thống động hỗn loạn rời rạc và điều chế xung PPM truyền thống. Trong đó, vị trí mỗi xung
được xác định bởi khoảng cách thời gian giữa nó và trước nó. Khoảng cách này phụ
thuộc vào giá trị đầu ra của hệ thống phi tuyến động được sử dụng, các thông số điều chế và giá trị của bit đầu vào. Với sự lựa chọn hợp lý của các thông số, khoảng cách giữa các xung liên tiếp vừa biến đổi hỗn loạn vừa mang thông tin nhịphân. Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là cơ chế tựđồng bộ mà không cần giao thức bắt
tay đặc biệt nào, trong đó mỗi xung nhận được đóng vai trị như tín hiệu đánh dấu
đồng bộ. Tín hiệu đánh dấu giúp cho phía thu khơi phục lại tồn bộ các tín hiệu hỗn loạn bên phát, và từđó khơi phục bit dữ liệu
Sơ đồ điều chế và giải điều chế CPPM được đưa ra như Hình 2.11(a) và (b)
tương ứng. Về cơ bản, các sơ đồ này được xây dựng dựa trên khối phát xung vị trí hỗn loạn CPPG được biểu diễn như Hình 2.11(c). Trong khối CPPG, một bộ đếm được sử dụng để phát ra tín hiệu có biên độtăng dần, C(t) = Kt với t là khoảng thời gian từ thời điểm thiết lập lại và K là bước đếm (độ dốc của tín hiệu). Bộđếm này được thiết lập lại mỗi khi có sựtác động xung đầu vào (tín hiệu Reset trong Hình 2.11(c)). Tại thời điểm , xung thứ n-1 đầu vào kích thích mạch lấy và giữ mẫu (S/H) để lưu lại giá trị đầu ra của bộ đếm, đồng thời nó kích thích bộ đếm để thiết lập giá trịđầu ra C(t) về không. Mẫu đầu ra với giá trị được đưa
qua khối biến đổi phi tuyến F(.) để tạo ra giá trị mới Khi biên độ
của C(t) bằng giá trị Xn, khối so sánh sẽ phát hiện ra và xung thứn được phát ra tại thời điểm = + /K. Nếu đầu ra được nối với đầu vào tạo thành vịng lặp kín, các xung sẽđược phát ra liên tục để tạo thành chuỗi xung đầu ra. Bằng cách lụa chọn hợp lý giá trị các thông số của hàm phi tuyến F(.) và bước đếm K, vị trí các xung đầu ra sẽ biến đổi hỗn loạn
Hình 2.12. Minh họa chuỗi xung CPPM
Trong khối điều chế, bit dữ liệu sẽ được điều chế vị trí xung bởi khối điều chế trễ được đặt trên đường phản hồi của khối CPPG. Tùy thuộc vào giá trị bit đầu
vào , xung đầu vào sẽ bị trễ một khoảng thời gian tương ứng là m , với m gọi là độ sâu điều chế. Khi đó xung thứ n sau khi được điều chế trễ sẽ được phát ra tại thời điểm = + m . Chuỗi xung CPPM đầu ra được minh họa như hình trên
Trong đó, = + /K + m là thời điểm phát ra xung thứ n, là
độ rộng xung không đổi. Khoảng cách giữa hai xung liên tiếp được xác định bởi,
= - = /K + m . Mối quan hệ giữa hai khoảng cách xung liên tiếp,
và được xác định như sau :
= F( )/K + m = F( )/K + m
Công thức này chỉ ra sự biến đổi khoảng cách xung phụ thuộc vào giá trị bít bn và các thơng số K, m, hàm F(.). Với sự lựa chọn hợp lý giá trị các thông số này, các khoảng cách xung sẽ biến đổi hỗn loạn trong suốt q trình điều chế.
Bên phía giải điều chế, tín hiệu nhận được đưa vào khối CPPG hồn tồn tương tự như phía phát. Khi hệ thống đạt được trạng thái đồng bộ, chỗi xung được phát lại ở đầu ra khối CPRG cũng tương tự như chuỗi phía phát. Tại khối tách trễ, chuỗi xung phát lại này sẽ được so sánh với chuỗi xung nhận được để xác định lại thời gian trễ - F( )/K. Sử dụng thời gian trễ này, trước hết giá trị trung gian được xác định bởi :
= ( - F( )/K)/m
Sau đó bit dữ liệu được khơi phục bằng quyết định phần cứng như sau :
Công thức này chỉ ra rằng, phía giải điều chế cần xác định hai khoảng cách xung đứng liên tiếp là và để có thể đạt lại được trạng thái đồng bộ và khô phục đúng dữ liệu. Giá trị của các thông số K, m và F(.) đóng vai trị như khóa bảo mật. Rất khó cho các truy cập trái phép có thể giải mã đúng dữ liệu nếu khơng có thơng tin đầy đủ về sơ đồ điều chế cũng như khóa bảo mật này Do đó phương pháp CPPM cải thiện được tính bảo mật so với các phương pháp điều chế hỗn loạn không liên kết và cao hơn nhiều so với phương pháp PPM truyền thống.