Xử lý tín hiệu nâng cao mã hóa và giải mã tín hiệu digital

Xử lý tín hiệu nâng cao mã hóa và giải mã tín hiệu digital, bài tiểu luận về xử lý tín hiệu nâng cao, như mã hóa NRZ, mã hóa NRZI hay mã hóa Manchester, các loại mã hóa trong bộ môn xử lý tín hiệu nâng cao.

PHẦN 1 : MÃ HÓA VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU DIGITAL

1 Giới thiệu.

Nhiều thiết bị thông tin liên lạc điện tử ngày nay đều có quá trình và xử lý cácthông tin chuyển giao bằng kỹ thuật số Ví dụ như truyền hình cáp, điện thoại di động,modem cáp / DSL và các bộ định tuyến không dây Thông tin kỹ thuật số được xác địnhbởi một chuỗi các số 0 và 1 như 1101010001 Mỗi số 0 hoặc 1 được gọi là một chữ số nhịphân hoặc một bit Thông tin kỹ thuật số được thường được nhúng vào trong một tín hiệuđiện hoặc tín hiệu quang học Báo cáo này mô tả một số phương pháp mã hóa thông tin

kỹ thuật số trong tín hiệu điện hoặc quang học và sau đó là giải nén các thông tin đó Báocáo đã chia những phương pháp này thành hai loại Loại một (đôi khi được gọi là băng cơbản) liên quan đến việc mã hóa các thông tin số trong các tín hiệu kỹ thuật số bao gồmmột chuỗi các xung hình chữ nhật Những phương pháp này được sử dụng chủ yếu trongvùng mạng địa phương Ethernet Loại thứ hai (thường được biết đến là băng thông rộng)liên quan đến việc điều chế của một hoặc nhiều sóng mang hình sin Những phương phápnày được sử dụng trong các mạng băng thông rộng (cáp/DSL), thông tin liên lạc vệ tinh,điện thoại di động, TV kỹ thuật số, và mạng không dây Một số kỹ thuật cụ thể sẽ đượcthảo luận là mã hóa Manchester, mã hóa khối 4B/5B, mã hóa MLT-3, Frequency ShiftKeying (FSK), Quadrature Phase Shift Keying(QPSK), Quadrature AmplitudeModulation (QAM), Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), FrequencyHopping Spread Spectrum (FHSS), và Spread Spectrum Direct-Sequence (DSSS)

Trong kỹ thuật số thời gian mã hóa được chia thành một loạt các khoảng thời gianbằng nhau có chiều dài T Trong mỗi khoảng thời gian một hoặc một nhóm các bit củatrình tự nhất định được mã hóa trong tín hiệu T được gọi là khoảng thời gian ký tự vànhóm các bit được mã hóa trong một khoảng thời gian T được gọi là một ký tự Tốc độ

mà các ký hiệu được mã hóa được gọi là tốc độ truyền Tốc độ mà bit được mã hóa đượcgọi là tốc độ bit

2 Mã hóa thông tin kỹ thuật số trong tín hiệu số

Một tín hiệu số bao gồm một chuỗi các xung chiều rộng bằng nhau theo hình chữnhật Thời gian của các xung được điều khiển bởi một clock nội có đầu ra là một chuỗixen kẽ xung hình chữ nhật có giá trị cao và thấp Một cặp cao/thấp được gọi là một chu

kỳ clock

2.1 Mã hóa NRZ.

Các tín hiệu kỹ thuật số đơn giản đặc trưng cho một chuỗi bit chỉ sử dụng hai mứcđiện áp và đại diện là1 cho điện áp cao và không cho mức điện áp thấp hơn Kiểu mã hóanày được gọi là NRZ (Non-Return to Zero) Một ví dụ của một tín hiệu mã hóa NRZđược mô tả trong hình 1.

Mặc dù đơn giản, phương pháp để mã hóa thông tin số này có một số hạn chếnghiêm trọng và hiếm khi được sử dụng Đầu tiên, đó là rất khó khăn để giữ cho xungclock của nguồn và máy thu đồng bộ nếu xảy ra được chuỗi dài của 1 hoặc 0 Khối nhận

sẽ sử dụng chuyển tiếp ở mức độ xác định ranh giới chu kỳ clock Thứ hai, nó không thểphân biệt giữa một chuỗi dài các số 0 và sự thiếu của một tín hiệu Thứ ba, một chuỗi dàicác số 0 hoặc 1 là nguyên nhân làm cho giá trị tín hiệu trung bình được sử dụng để phânbiệt giữa các giá trị cao và thấp, trôi dạt Như vậy, vì nhiều lý do, đó là mong muốn cóquá trình chuyển đổi thường xuyên giữa các giá trị cao và thấp

Hình 1 : Ví dụ về mã hóa NRZ

2.2 Mã hóa NRZI

Một phương pháp mã hóa đơn giản khác, được gọi là NRZI (Non-Return to ZeroInverted), thay đổi mức cho một bit 1 và ở cùng mức cho một bit 0 Một ví dụ của một tínhiệu mã hóa NRZI được thể hiện trong hình 2

Hình 2 : Ví dụ về mã hóa NRZI.

Phương pháp này giúp loại bỏ các vấn đề liên quan với các chuỗi dài của 1, nhưngkhông làm gì về chuỗi dài của 0 Chúng ta sẽ thấy sau này rằng phương pháp NRZI cóthể được sử dụng hiệu quả kết hợp với các phương pháp khác mà không sản sinh cácchuỗi dài của 0

2.3 Mã hóa Manchester

Trong mã hóa Manchester bit 0 và 1 là đặc trưng trong chu kì clock bởi các tín hiệu biểudiễn trong hình 3

Hình 3 : Mã hóa Manchester với bit 0 và 1.

Đây là việc chuyển tiếp tín hiệu ở giữa của chu kì Một ví dụ của mã hóaManchester được biểu diễn trong hình 4

Hình 4 : Một ví dụ của tín hiệu mã hóa Manchester

Phương pháp này mã hóa được sử dụng trong 10 Mbs (megabit mỗi giây) mạng10BaseT Ethernet Mã hóa Manchester giải quyết các vấn đề đã đề cập trước đó trongmối liên hệ với mã hóa NRZ Tuy nhiên, kể từ khi xen kẽ mức tín hiệu mỗi chu kỳ clock,

mã hóa Manchester có một phổ tần số rộng hơn so với NRZ Với 100 Mbs và cao hơncác mạng Ethernet, quang phổ của một tín hiệu mã hóa Manchester kéo dài quá thời hạntần số cao không được bọc bởi cáp xoắn đôi cáp Ethernet Vì vậy, có một chương trình

mã hóa khác được sử dụng cho Ethernet tốc độ cao

2.4 Mã hóa 4B/5B

4B/5B là một mã hóa khối chương trình được thiết kế để phá vỡ chuỗi dài của 1 và

0 mà không cần tăng băng thông tần số.Trong sơ đồ này chuỗi bit được chia thành bốnkhối bit Mỗi khối bốn bit được thay thế bằng một khối bit năm theo Bảng 1

Bảng 1 : Bảng chuyển đổi bốn bit thành 5 bit.

Mã năm bit đã được lựa chọn như vậy là không có nhiều hơn một hàng đầu 0 và

hơn ba số 0 liên tiếp Các chuỗi bit sau khi thay thế được truyền đi bằng cách sử dụngNRZI Như chúng ta đã thấy trước đây, NRZI hiệu quả xử lý chuỗi của 1 Một ví dụ củamột tín hiệu mã hóa 4B/5B được thể hiện trong hình 5.

Hình 5 : Một ví dụ về mã hóa 4B/5B.

Mã hóa 4B/5B tiếp theo bởi NRZI được sử dụng trong mạng 100BaseTX (FastEthernet) trong sự kết hợp với sơ đồ mã hóa đa cấp MLT-3 được mô tả trong phần tiếptheo Vì chỉ có một nửa của mã năm bit được sử dụng trong Bảng 1, các mã còn lại có thểđược sử dụng cho các mục đích khác

2.5 Mã hóa MLT-3.

Mã hóa MLT (Multi Level Threshold) được sử dụng để làm giảm nội dung tần sốcao của tín hiệu MLT-3 sử dụng ba cấp độ biểu thị bằng -1, 0, và 1 Quá trình chu kỳthông qua bốn giá trị -1, 0, +1, 0 Nó di chuyển đến tiếp theo bốn trạng thái trong mộtcách thức mang tính chu kỳ để truyền tải một bit 1, và ở trong tình trạng tương tự đểtruyền tải một bit 0 Một ví dụ về mã hóa MLT-3 được thể hiện trong hình 6 Nhanh nhấtmột tín hiệu MLT-3 có thể đi qua một chu kỳ hoàn chỉnh là bốn chu kỳ clock.Như vậy,giới hạn tần số cao của một tín hiệu MLT-3 sẽ có khoảng một phần tư của một tín hiệu

mã hóa Manchester Trong Fast Ethernet (100 Mbps) MLT-3 được áp dụng cho các tínhiệu được tạo ra bởi 4B/5B và NRZI Cao hơn để mã khối như 8B/10B và cao hơn để đacấp phương pháp như MLT-5 được sử dụng trong mạng tốc độ caoEthernet

Hình 6 : Một ví dụ về mã hóa MLT-3.

3 Mã hóa thông tin số bằng tín hiệu tương tự biến điệu

Một lớp của phương pháp mã hóa dữ liệu kỹ thuật số bằng cách điều chỉnh mộthoặc nhiều sóng mang hình sin Quá trình sao lưu các thông tin kỹ thuật số từ sóng điềuchế được gọi là giải điều chế Một thiết bị để thực hiện điều chế và giải điều chế được gọi

là một modem (bộ điều chế – giải điểu chế) Ba phương pháp cơ bản để điều chế là điềuchế biên độ, điều chế tần số, và điều chế pha Đôi khi một sự kết hợp của một hoặc nhiềunhững phương pháp cơ bản được sử dụng

Đôi khi chúng ta sẽ đề cập đến một kỹ thuật điều chế/giải điều chế như liên tụchoặc rời rạc Một kỹ thuật điều chế liên tục là kỹ thuật mà trong đó các pha của tín hiệuđược điều khiển, và một kỹ thuật điều chế rời rạc là kỹ thuật mà trong đó pha của tín hiệukhông được kiểm soát Một sơ đồ giải điều chế chặt chẽ là trong đó sử dụng để thực hiệncác pha của tín hiệu Một sơ đồ giải điều chế không sử dụng các pha của tín hiệu

Một yếu tố khác rất quan trọng trong tất cả các sơ đồ điều chế là tốc độ mà tại đócác phổ tần số của tín hiệu điều chế suy giảm như tăng tần số Nó chỉ ra rằng tốc độ của

sự suy giảm phụ thuộc vào độ mượt của các tín hiệu điều chế Các hàm chức năng thờigian phẳng có quang phổ tần số gần 0 nhanh như tăng tần số Kể từ khi tín hiệu truyềnthường giới hạn trong một dải tần số nhất định, chậm suy giảm của phổ tần số có thể dẫnđến rò rỉ của tín hiệu vào băng khác Nói chung điều chế tín hiệu với sự suy giảm giánđoạn bước nhảy như là sự vượt quá tần số, tiếp tục sự suy giảm tín hiệu điều chế là mộtcách bình phương tần số Tín hiệu điều chế với một sự suy giảm bắt nguồn liên tục là một

sự tăng hơn tần số Cubed, và như vậy Đó thật sự là điều khó khăn để có được độ mịn củatín hiệu điều chế các quá trình chuyển đổi giữa các khoảng thời gian kí tự

3.1 Điều chế biên độ

Trong điều chế biên độ, biên độ của sóng mang được phép thay đổi từ khoảng thờigian này tới khoảng thời gian khác để xác định các thông tin kỹ thuật số Nếu chỉ có haibiên độ khác nhau được sử dụng, sau đó một biên độ sẽ tương ứng với một bit 0 và khác

sẽ tương ứng với một bit 1.Nếu bốn biên độ được sử dụng, sau đó chúng ta có thể mã hóahai bit trong mỗi khoảng thời gian.Bốn biên độ sẽ tương ứng với các mẫu bit 00, 01, 10,

và 11.Tương tự như vậy, chúng ta có thể xác định các sơ đồ mã hóa cao hơn 8 biên độ cóthể mã hóa 3 bit cho mỗi khoảng thời gian, 16 biên độ có thể mã hóa 4 bit một khoảngthời gian, vv , Một tín hiệu điều chế biên độ có thể được viết như sau

(1)Trong đó a(t) là hằng số cho mỗi giai đoạn ký tự và fc là tần số của sóng mang.Biên độ điều chế nhạy cảm với nhiễu hơn so với các kỹ thuật khác mà chúng ta sẽ thảoluận sau đây Nó hiếm khi được sử dụng bởi chính nó, nhưng nó được sử dụng để kết hợpvới các kỹ thuật điều chế khác Một ví dụ của một tín hiệu được điều chế biên độ liênquan đến hai biên độ được thể hiện trong hình 7

Hình 7 : Tín hiệu điều chế biên độ tương ứng với chuỗi bit (101110)

Tín hiệu điều chế biên độ thường không liên tục tại các lần chuyển đổi nT, n

=1,2,

Một biên độ điều chế sóng sin như trong phương trình (1) sẽ được liên tục nếusóng mang là 0 ở các cạnh của giai đoạn ký tự Điều này sẽ đúng nếu tần số sóng mang fcđược chọn để tích phân của một nửa chu kỳ trong một giai đoạn ký tự nếu

cho một vài số nguyên p

3.2 Điều chế tần số

Trong điều chế tần số, tần số của tín hiệu được phép thay đổi từ khoảng thời giannày tới khoảng thời gian khác Các loại phổ biến nhất của điều chế tần số để mã hóa kỹthuật số là Frequency Shift Keying (FSK), trong đó chỉ có hai tần số được sử dụng TrongFSK một tần số tương ứng với một bit không và tần số khác tương ứng với một bit 1 Mộttín hiệu FSK có thể được viết như sau

(2)Trong đó A là một biên độ cố định, fc là tần số trung tâm, Δf là số gia tần số, vàm(t) là một hàm chức năng số hoặc là cộng hoặc trừ một trên mỗi khoảng thời gian biểutượng Hai tần số là fc - Δf và fc + Δf Một ví dụ của một tín hiệu FSK được thể hiện tronghình 8

Hình 8 : Tín hiệu điều chế tần số tương ứng với chuỗi bit (101110)

Tín hiệu FSK thường không được mịn tại ranh giới giữa các khoảng thời gian.Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ thấy tín hiệu FSK có thể được thực hiện liên tục bằngcách thêm một góc pha có thể thay đổi được Phương pháp thông thường cho giải điềuchế một tín hiệu FSK là để các tín hiệu thông qua hai bộ lọc trung tâm tại hai tần sốtruyền dẫn Có một ngõ ra lớn nhất trong một thời gian biểu tượng tương ứng với tần sốđược sử dụng trong thời gian biểu tượng.

3.3 Điều chế pha liên tục FSK (CPFSK)

Một tín hiệu pha liên tục FSK có dạng như sau

(3)trong đó m là một tín hiệu bản tin kỹ thuật số tức là nó không đổi trên mỗi khoảng thờigian của độ rộng T Argument của cosin là liên tục và do đó x(t) là liên tục Nếu t nằm

trong khoảng nT≤ t ≤ (n+1)T, thì

(4)Trong đó mk là giá trị của m(t) trong khoảng [kT,(k+1)T] và

Thay thế phương trình (4) vào phương trình (3), chúng ta có được

(5)Như vậy, x(t) là tín hiệu liên tục FSK với pha giới hạn được thêm vào trong mỗikhoảng Trong phần sau, chúng ta sẽ xem xét Minimum Shift Keying (MSK) là một phânlớp quan trọng của tín hiệu CPFSK

Điều chế pha sử dụng tín hiệu có dạng

(6)Trong đó ϕ(t) có thể đưa vào trên một trong các tập hữu hạn các giá trị trong từngthời kỳ ký tự Các tín hiệu trong phương trình (6) có thể được viết với dạng thay thế nhưsau

(8)

Cho x(t) cos(2πfc t) thông qua một bộ lọc thông thấp với 1/2 I(t Nhân tín hiệu x(t) bởi sin(2πfc t) và sử dụng các công thức lượng giác cho góc đôi, chúng ta có được

(9)

Cho x(t) sin(2πfc t) thông qua bộ lọc thông thấp với ½ Q(t) Điểm gần nhất tới (I,Q) trong

sơ đồ khối constelation sử dụng ký tự thông dụng

Một trong những dạng phổ biến nhất của điều chế pha là Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) Trong QPSK, pha ϕ(t) có một trong bốn giá trị π/ 4, 3π/ 4, 5π/4 hoặc 7

π /4 trong từng thời kỳ ký tự Các tín hiệu tương ứng với bốn góc pha là , , và Nếu

chúng ta cho , sau đó cặp (I,Q) đưa vào các giá trị (1,-1),(-1,-1), (-1,1), và (1,1) Mỗi tín hiệu x(t) phù hợp tới một cặp duy nhất (I,Q) Hình 9 mô tả điểm phù hợp với mỗi cặp (I,Q) cho suốt chiều dài QPSK với các ký tự liên kết.

Hình 9 : Sơ đồ khối Constellation cho điều chế QPSK

Các điểm trong sơ đồ constellation này thường có liên quan với các điểm trongmặt phẳng phức Đối với pha chuyển đổi keying tất cả các điểm trong sơ đồ constellationnằm trên một đường tròn QPSK có thể dễ dàng tạo ra bằng cách sử dụng phương trình(7) Cho d(t) là một tín hiệu số đại diện cho các chuỗi bit được mã hóa Chọn d(t) là -1trên một khoảng thời gian cho bit 0 và +1 trên một khoảng thời gian cho bit 1 Cho d0,

d1 là giá trị kế tiếp của d(t) Xác định dI (t) là một tín hiệu số với 2T thời gian ký tự đạidiện cho các giá trị d0, d2 Xác định dQ(t) là một tín hiệu kỹ thuật số với thời gian biểutượng 2T đại diện cho các giá trị lẻ d1,d3 Hình 10 cho thấy tín hiệu d, dI, và dQ tươngứng với chuỗi bit 11000111 Các tín hiệu QPSK thu được bằng cách cho và

Hình 10 : Tín hiệu số sử dụng điều chế QPSK

Dạng của QPSK mà chúng ta đã xây dựng có tốc độ bit giống như bản gốc, nhưngthời gian ký tự được tăng gấp đôi Tăng gấp đôi thời gian ký tự có tác dụng thu hẹp cácbăng tần số của tín hiệu.Chúng ta có thể giữ cùng một thời gian ký tự cho tín hiệu QPSK

và tỷ lệ bit sau đó đã tăng gấp đôi

Một dạng thay thế của QPSK sử dụng bốn giai đoạn 0, π/2, và 3π/ 2 QPSK được

sử dụng rộng rãi trong các modem cáp/DSL cùng với các phương pháp QuadratureAmplitude được thảo luận sau Pha bậc cao phương pháp shift keying có thể được xâydựng Hình 11 cho thấy pha mà có thể được sử dụng để đại diện cho 3 bit mỗi ký tự Sơ

đồ điều chế này được gọi là 8-PSK

Một số hệ thống sử dụng một sửa đổi của pha shift keying được gọi là DifferentialPhase Shift Keying (DPSK) Thay vì sử dụng các góc pha so với một tiêu chuẩn cố định,DPSK sử dụng góc pha tương đối so với pha trong thời kỳ ký tự trước đó DPSK đơngiản dễ thực hiện hơn PSK bình thường, nhưng có hạn chế là giải điều chế lớn hơn

3.5 Minimum Shift Keying

Mục đính Minimum Shift Keying là để có một tín hiệu tốt hơn và do đó phân chiaphổ tần số nhanh hơn Có một phương pháp tìm MSK Chúng ta sẽ xem MSK như một

sủa đổi của QPSK Trong QPSK chúng ta sẽ điều chế sóng mang

os(2 c )

vàsin(2π f t c )

bởi xung nửa chu kỳ hình sin như trong

( ) ( ) cos( ) os(2 ) ( )sin( ) os(2 )

t T

π

là bằng không tại giá trị bối chẵn T

Do dó hàm phía bên phải của phương trình 10 là hàm chẵn Từ

os( ) 2

t c T

π

là lẻ khi có giá trị

là bội chẵn của T, tín hiêu x(t) sẽ là liên tục nếu chúng ta sửa đổi

( )

I

d t

là liên tục tại bội

của T Điều này làm đươc một cách dễ dàng Chúng ta chỉ cần chuyển

( )

I

d t

từ phía tráibởi T như trong hình 12 Với điều chế x(t) này được goi là một tín hiệu MSK Chúng ta

sẽ trình bày nagy bâu giờ tín hiệ MSK là một pha FSK liên tục

Tên này được áp dụng từ tín hiệu

f

∆

là tần số tăng tối thiểu

cho phép tín hiêu tương ứng c

.( ) ( ) sin( ) os(2 ) 2 os( )sin(2 )

π

là không cho t là một bội của T và

os( ) 2

t c T

π

là không cho t là một bội

lẻ T x(t) sẽ có giá trị bằng không với mọi giá trị của T nếu chọn c

f

.cos(2π f t c ) 0=

nếu t là bội lẻ của T

sin(2π f t c ) 0=

nếu t là bội chẵn của T

Điều này sẽ trở nên đúng nếu c

Như đã đưa ra ở trên

f

∆

đã được dùng trong MSK là gia sô nhỏ nhất cho phép tín

hiệu tương ứng với c

( 1)

1os(2 ( ) ) os(2 ( ))d os(4 ) os(4 ) d

2sin(4 )

sin(4 )1

Đối với trực giao chúng ta, chúng ta cần tích hợp để chúng biến mất trong từnggiai đoạn của ký hiệu Nó có thể được trông thấy từ phương trình 14 tích sẽ được triệt

= cho một số nguyên

∆ =

cho số nguyên

q< p

(15b)Giá trị nhỏ nhất thỏa mnax trong 15b là được dung trong mỗi một MSK

Quá trinh mô tả cho môt tín hiệu MSK là không chier là một cách duy nhất đẻ cóđược một tín hiệu FSK tốt

Hãy xem một tín hiệu FSK có ký hiệu

có thể lấy đẻ cho độ dốc giữ hai cặp khoảng thời gian là cos của phương trình (16) có giátrị bằng không tại những điểm ranh giới nT, n=1,2,3 Giá trị của cos tại sườn không là1

cho giá trị nguyên

p

(18a)

2(f c− ∆f)T = p

cho giá trị nguyên

q< p

(18b)Cộng hai biểu thức 18a và 18b chúng ta có

4

c

P q f

− (20)

Như trong hình 13 cho thấy tín hiêu FSK tương ứng với thông số

8, 4, 1

p= q= T =

.MSK tương ứng với trường hợp ở đó

1

p q= +

Từ biểu thức (19) và (20) với biểu thức(15a) và (15b) chúng ta nhạn thấy hai tín hiệu tần sô sẽ trực giao nhau trong từng khoảng

ký hiệu.Tín hiệu trực giao có thể được sủ dụng hai tần số trong giải điều chế

Hình 13: Tín hiệu FSK tương ứng với chuỗi bít 101110

Chúng ta có được một giải điều chế của một tín hiệu MSK Một tín hiệu FSk cóthể được giải điều chế bằng một chương trình thống nhất Nhân phương trình 10 vớios(2 c )

sử dụng cách tính lượng giác cho cặp góc Chúng ta có

1 ( ) ( ) os( ).

(2 2)

(2 2) 2 2

ký hiệu Giải điều chế của một tín hiệu GMSK tương tự như giải điều chế cho một MSK.GMSK đã sử dụng số tế bài cung cấp như cung cấp Bluetooth cho kết nối kênh ngắn

Hình 14 : thứ tự tín hiệu GMSK.

3.6 Quadrature Amplitude Modulation (QAM).

Gải điều chế biên độ và pha thường được tich hợp Trong Quadrature AmplitudeModulation (QAM) tín hiệu có công thức

15 nó bao gồm 16 điểm và được gọi 16-QAM Sơ đồ giải điều chế mã hóa 4 bít cho mỗi

ký hiêu

Tín hiệu QAM có thể được giải điều chế bằng cách sử dụng một chương trình

thích hợp sử dụng cho chuyển đỏi pha Nhân tin hiệu s(t) với

os(2 c )

và sử dụng côngthức lượng giác cho cặp góc, chúng ta có

2I t Tương tụ ,nhân vớisin(2π f t c )

2Q t

Ký tự điểm gần nhất từ (I,Q) trong sơ đồ đưa ra nư giải mã kỹ tự

Có các kiểu giải điều chế QPSK, 16-QAM, 64-QAM(8x8grid), and QAM(16x16 grid) được sử dụng rộng rãi trong các kiểu cáp DSL.Cấp giải điều chế QAMcao đưa ra tốc độ bít cao hơn, nhưng yêu cầu tỷ số tạp âm/ tín hiệu cần phải chuẩn hơn.Thường các thứ tự giải điều chế được chọn để thích nghi với chất lượng kênh truyền dẫn

256-3.7 Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

(Ghép kênh tần số trực giao).

OFDM có thể là phần phức tạp nhất trong các phương pháp nêu ra trong phần này.Nhưng nó lại được dùng rộng rãi trong thiết bị không dây OFDM dựa trên cơ sỏ biếnđỏi Fourier (DFT) Cho chuỗi giá trị 0 1 1

1

2 / 0

2 / 0

Mối quan hệ này được gọi là DFT ngược DET và DFT ngược có thể có được nhờ

sử dụng các thuật toán biến đổi Fourier hoặc các thiết bị.Chuỗi {xm} thường đượcc coitrong miền thời gian và các chuỗi {Xn} thường được coi trong miền tần số

Nếu T là thời gian ký hiệu, chúng ta có viết phương trinh (31) và (32) như sau

1

2 0

1

N

i f t n n

ta có chuỗi các giá trị thời gian {xm} bằng phương pháp DFT ngược được xác định trongphương trình (32) Trình tự này là phức tạp chung Các phần thực và phần ảo của dawynày có thể được chuyển sanng hàm liên tục trong khoảng thời gian T bằng cách sử dungcông cụ chuyển đổi (DAC) Các hàm thực và ảo của từng thời gian ký tự là được sử dụng

giải điều chế sóng mang

Hình 16 : Biểu đồ nghép kênh tần số trực giao.

Chúng ta có thể nghĩ tới các thành phần tần sô Xn là tương ứng N kênh song song

N ký hiệu đầu tiên đưa ra một tín hiệu thời gian trong giai đoạn ký tự đầu tiên., N ký tựtiếp theo tạo ra một tín hiệu thời gian biêu tượng thứ 2 vì vậy bước đầu tiên trong quátrinh số OFDM để chuyển đổi một trinh tự tuyến tính cảu các bít tron N chuỗi song song

Vì là song song lên sử lý được nhiều bít trong mỗi một bước giai đoạn ký tự thườngđược lấy lớn hơn được sử dụng các phương pháp khác

Gải điều chế tín hiêu OFDM chúng ta chuyển đổi băng tín hiệu đầu tiên xuốngbằng cách dùng phương pháp tương tự cho QPSK Tín hiệu s(t) được đưa ra bởi côngthức

2u t Tương

2v t Có

, Việc lập sơ đò có thể dược sử dụng gải mã các

ký tự Cuối cùng các ký tự nghép lại với nhau để có được bít truyền

OFDM được sử dụng rộng rãi tong các thiết bị truyền thông không dây Có ví

dụ, các Router phù hợp với các thông sô kỹ thuật IEEE 802.1a, IEEE 802.11g và IEEE802.11n được dùng trong OFDM Một số ưu điểm của OFDM là làm cho sử dụng hiệuquả phổ tần sô, nó có rât ít sự can thiệp giữa các ký hiệu, nó mềm dẻo hơn và da biến hơncác phương pháp khác

3.8 Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)

(Bề rộng trải phổ tần sô).

FHSS là một kỹ thuât sử dụng trong nhiều thiết bị không dây để truyền thôngtin trong một dải tẩn rộng có nhiều lý do tại sao dải rộng này là mong muốn (1 ) độ giãnphổ tín hiệu là có khẳ năng chổng tiếng ồn và gây nhiễu băng hẹp.(2) độ giãn phổ là khókhăn trong việc hạn chế nó Có xu hướng để chống giống như tiếng ồn xung quanh.( 3)

Độ giãn phổ có khả năng chia sẻ băng tần của nhiều kiểu truyền thông thường với sự canthiệp tối thiểu

Trong FHSS tần sô sóng mang được qua một chuỗi được xác định trước nhưngngẫu nhiên như môt chuỗi tần sô Các mô hình của bước nhẩy tần số phải được biết bởimáy phát và thu Nếu các giai đoạn của tần sô là ngắn hơn so với thời gian ký tự (bướcnhẩy nhanh), sau đó có xây dựng dư phòng vì mỗi biểu tượng sẽ xuất hiện nhiều hơntrong một sóng mang Dự phòng này rất hiệu quả trong việc giảm tác động của tiếng ồn

và gây nhiễu băng hẹp Nếu quá trinh tần sô lớn hơn so với thời gian ký tự , sau đóchương trình phát hiện mạch lạc và thực hiện được dễ dàng hơn Những điểm bất lợi củaviệc chậm nhẩy là tiếng ồn băng hẹp có thể được triệt tiêu môt hay nhiều bít thông tin màsủa lỗi là rất cần thiết FHSS cho phép nhiều thiêt bị với các mã khác nhau có thể hợtđộng đòng thời FHSS được sử dụng trong nhiều thông tin không dây bao gồm các thiết

bị Bluetooth

3.9 Direct-Sequence Spread Spectrum (DSSS)

DSSS là một kỹ thuật khác để truyền thông tin kỹ thuật số trên một dải tàn sốrộng hơn Giả sử chuỗi bít mã hóa trong tín hiệu m(t) bao gồm các chuỗi xung vuông cókhoảng thời gian T và biên đọ±1

t

d

là một tín hiệu có biên đọ tín hiêu là ±1

là xungvuông nhưng có thời gian chu kỹ nhỏ hơn T/N cho một N lớn.N thường là 10 hoặc lớnhơn Chuỗi giá trị ±1

Hình 17 : ví dụ DSSS.

Các tín hiêu được đưa tới máy phát và máy thu Các tín hiệu có bề ngoài giốngnhư tiếng ồn vì vậy chống được viecj nghe trộm.Hình 17 cho thấy một ví dụ của các tínhiêu khác nhau tạo nên môt DSSS