ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐiỀU CHẾ TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ

ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐiỀU CHẾ TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ

GVHD:

Hồ Đức Tâm Linh

I HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ

1 Định nghĩa : hệ thống thông tin số là tập hợp các

thiết bị bao gồm (phần cứng, phần mềm), môi

trường truyền dùng để truyền tin từ nơi này đi nơi khác bằng tín hiệu số.

2 Sơ đồ tổng quát:

I HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ

3 Chức năng các khối:

- Nguồn tin : có thể là nguồn bất kỳ : voice, video, telex, data, image

- Tạo khuôn hay format : định dạng tín hiệu thành tín hiệu số cơ bản (thường tốc độ lớn).

- Mã hóa nguồn : nén thông tin nhằm giảm số bit nhị phân yêu cầu để truyền bản tin.

- Mật mã hóa: Mã bản tin được mã hóa để đảm bảo tính bảo mật.

- Mã hóa kênh: thêm các bit dư để kiểm tra lỗi hoặc sửa lỗi, khắc phục các tác động xấu của kênh truyền

- Ghép kênh: Ghép nhiều kênh con lên 1 kênh tổng để tận dụng hệ thống

đường dài -> giảm chi phí (bạn thử tưởng tượng tivi có 20 kênh mà phải dùng

20 dây để nối vào máy tính thì sẽ thấy giá trị của nó ngay).

I HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ

Ưu điểm:

Tăng được khả năng truyền dẫn dữ liệu.

Tăng khả năng hợp, độ tin cậy của hệ thống.

Dễ dàng trong việc mã hóa để nén dữ liệu.

Khả năng mã hóa kênh để tối thiểu hóa các ảnh hưởng của tạp và nhiễu.

Dễ dàng cân đối công suất, thời gian và độ rộng dải thông để tối

ưu hóa việc sử dụng tài nguyên có hạn này.

Dễ dàng chuẩn hóa các tín hiệu.

II ĐIỀU CHẾ:

Điều chế tín hiệu là quá trình biến đổi một hay nhiều thông

số của một tín hiệu tuần hoàn theo sự thay đổi một tín hiệu mang thông tin cần truyền đi xa Tín hiệu tuần hoàn gọi

là sóng mang Tín hiệu mang thông tin gọi là tín hiệu được điều chế Ở đầu thu bộ giải điều chế sẽ dựa vào sự thay

đổi thông số đó của sóng mang tái tạo lại tín hiệu mang

thông tin ban đầu Các thông số của sóng mang được dùng trong quá trình điều chế có thể là biên độ, pha, tần số.

Sóng mang thường là các tín hiệu cao tần có dạng hình sin: COS(ωt+Φ)

II ĐIỀU CHẾ:

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

1 Điều biên: Amplitude-Shift Keying (ASK)

Dùng 2 biên độ khác nhau của sóng mang để biểu diễn 0 và 1

(thông thường một biên độ bằng 0)

1)

f

A t

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

Tạo tín hiệu điều chế ASK:

Sử dụng bộ trộn Sử dụng khóa chuyển mạch

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

Tách sóng ASK:

Phương pháp không kết hợp: mạch đơn giản nhất bao gồm một

Diode tách sóng và bộ lọc phẳng Nhược điểm là khả năng phân

biệt tín hiệu cần thu từ tạp âm thấp

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

Phương pháp kết hợp: thực hiện bằng cách trộn tín hiệu đã điều

chế ở đầu vào với tín hiệu sóng mang chuẩn được tạo ra từ bộ

dao động nội lấy từ tín hiệu đầu vào Phương pháp này tuy phức

tạp nhưng có thể khôi phục tín hiệu chính xác hơn khi có tạp âm

xen vào

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

*** Điều biên M-mức: Điều chế ASK nhiều mức là sự mở rộng

từ điều chế ASK nhị phân với số trạng thái là M (M>2)

Sơ đồ điều chế và giải điều chế

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

Dạng sóng

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

2 Điều tần: Frequency-Shift Keying (FSK)

Sử dụng hai tần số sóng mang: tần số cao tương ứng mức 1, tần số thấp tương ứng mức 0

2 cos(

1 )

f A

binary t

f

A t

s

c

c

θ π

θ π

Ưu điểm:

Ít lỗi hơn so với ASK

Dễ đồng bộ

Bền và ít ảnh hưởng bởi nhiễu

Nhược điểm: hiệu suất sử dụng băng tần nhỏ hơn so với ASK và PSK

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

Tạo tín hiệu điều chế FSK: Sử dụng chuyển mạch

Tách sóng FSK:

* Phương pháp không kết hợp:

Dùng bộ lọc thông dải:

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

Dùng vòng khóa pha PLL

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

* Phương pháp kết hợp:

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

Bộ thu

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

3 Điều pha: Phase-Shift Keying (PSK)

Sử dụng một tần số sóng mang và thay đổi pha của sóng mang này

2 cos(

1 )

f A

binary t

f

A t

Ưu điểm:

Công suất phát yêu cầu thấp hơn so với Ask và PSK với cùng một xác suất lỗi

Ít bị ảnh hưởng của nhiễu

Nếu không kết hợp với FSK thì không bị giới hạn độ rộng băng (giống với ASK)

Càng điều chế ở nhiều mức thì dữ liệu chuyển tải càng được nhiều hơn, nghĩa là tốc độ truyền tăng lên (tuy nhiên, số mức vẫn bị giới hạn)

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

Nhược điểm: Thiết bị thu phải khôi phục sóng mang, phải tách

sóng kết hợp -> phức tạp hơn, khó thực hiện hơn

Tạo tín hiệu điều chế PSK:

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

Tách tín hiệu PSK:

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

Mạch khôi phục sóng mang: mạch vòng Custas: thực chất là hai

mạch vòng khóa pha cùng làm việc song song, một VCO chung đưa các tín hiệu vuông góc cho mỗi mạch vòng

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

Dạng sóng

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

*** Điều pha M-mức: MPSK là trường hợp mở rộng của

PSK 2 mức, tăng số trạng thái của pha từ 2 lên 4, 8, 16,…, 2i

mức

Giản đồ chòm sao:

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

4 Điều biên cầu phương QAM (Quadrature Amplitude Modulation):

Dạng điều chế này có thể coi như là sự kết hợp của ASK và PSK tức là tín hiệu được phân định mức theo cả biên độ và pha, người ta coi biên

độ và pha như 2 trục của một hệ tọa độ và người ta gọi đó là "chòm sao tín hiệu"

Si(t) = AiCos(2∏ft+ Φi) i=1, 2,…M

Trong đó Ai là biên độ và là pha Φi là pha của tín hiệu thứ i trong tập tín hiệu M mức

ASK hay PSK có thể biểu diễn nhiều mức chứ không phải chỉ 0 với 1

và ta có các loại gọi là 16-QAM (4*4), 64-QAM gọi chung lại là QAM

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

Dạng chòm sao M-QAM

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

Một số dạng chòm sao của 16-QAM:

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

Bộ điều chế : Bộ điều chế QAM hầu như giống với bộ điều chế

MPSK do cả hai đều là các trình tự điều chế trực giao Chúng ta

có thể viết tín hiệu QAM như sau:

Trong đó

Bộ điều chế

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

Bộ giải điều chế:

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

5 Điều pha cầu phương QPSK (Quadrature Phase Shift Keying):

Điều pha QPSK có thể xem là 4PSK với biên độ sóng mang là A

hoặc xếp chồng 2 tín hiệu ASK với biên độ là

+-A

Sơ đồ chòm sao:

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

Sơ đồ bộ phát:

III.CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ:

Sơ đồ bộ thu:

Text