Dieu che so trong TTDD

Vì mục đích cuối cùng của kỹ thuật điều chế là chuyển tải tín hiệu bản tin qua một kênh vô tuyến với chất lượng tốt nhất có thể, trong khi chiếm phần phổ vô tuyến nhỏ nhất nên các tiến b

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

-Y Z -

Ngô Thị Thanh Hải

ĐIỀU CHẾ SỐ TRONG HỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành: Điện tử - Viễn thông

HÀ NỘI – 2005

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

-Y Z -

Ngô Thị Thanh Hải

ĐIỀU CHẾ SỐ TRONG HỆ THÔNG TIN DI ĐỘNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành: Điện tử - Viễn thông

Cán bộ hướng dẫn:

PGS.TS: Nguyễn Viết Kính

HÀ NỘI – 2005

Lời cảm ơn

Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS-TS

Nguyễn Viết Kính người thầy tận tụy hướng dẫn, bảo ban, giúp đỡ

em hoàn thành khóa luận này

Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô của trường DHQG HN

đã tạo điều kiện thuận lợi, trang bị kiến thức và tài liệu để em có thể hoàn thành bản khóa luận này một cách tốt nhất

Con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cha mẹ, người đã ủng hộ, động viên, chăm sóc, quan tâm đến từng bước đi của con trong suốt 4 năm học đại học và đặc biệt trong thời gian con hoàn thành khóa luận này

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn bè tôi, những người đã giúp đỡ, động viên tôi hoàn thành khóa luận này

Hà Nội, ngày 4 tháng 6 năm 2005

Ngô Thị Thanh Hải

Lời nói đầu

Các hệ thống thông tin liên lạc hiện đang phát triển hết sức nhanh chóng Ngay ở Việt Nam hơn mười năm qua các hệ thống thông tin liên lạc đã được đưa vào khai thác trên một cơ sở hạ tầng viễn thông to lớn, phục vụ rất nhiều dịch vụ mới trên cơ sở các hệ thống thông tin số

Trong bản luận văn này mô tả các kỹ thuật điều chế khác nhau dùng trong các hệ thống thông tin di động Ở đây, chúng ta xem xét tập trung vào điều chế và giải điều chế khi nó áp dụng vào hệ thông tin vô tuyến di động Vì mục đích cuối cùng của kỹ thuật điều chế là chuyển tải tín hiệu bản tin qua một kênh vô tuyến với chất lượng tốt nhất có thể, trong khi chiếm phần phổ vô tuyến nhỏ nhất nên các tiến bộ mới trong xử lý tín hiệu số giúp cho các dạng mới của điều chế và giải điều chế được hoàn thiện

Ta thấy rằng hầu hết các kênh thông tin đều là các kênh thông dải, do vậy cách tốt nhất để truyền được các tín hiệu thông qua các kênh như thế là dịch chuyển tần số của tín hiệu mang thông tin tới băng hẹp của kênh, nhờ điều chế Vì vậy, chúng ta sẽ xem xét các kiểu tín hiệu đã điều chế sóng mang thích hợp cho các kênh thông dải, mô tả một số kĩ thuật khác nhau dùng trong các hệ thông tin

di động

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ

1.1 Các đặc điểm của thông tin số

Các hệ thống thông tin được sử dụng để truyền đưa tin tức từ nơi này

đến nơi khác Tin tức được truyền từ nguồn tin (là nơi sinh ra tin tức) tới bộ nhận tin (là đích mà tin tức cần được chuyển tới) dưới dạng các bản tin Bản tin là dạng hình thức chứa đựng một lượng thông tin nào đó Các bản tin được tạo ra từ nguồn có thể ở dạng liên tục hay rời rạc, tương ứng chúng ta có nguồn tin liên tục hay rời rạc Đối với nguồn tin liên tục, tập các bản tin là một tập vô hạn, còn đối với nguồn tin rời rạc tập các bản tin có thể là một tập hữu hạn

Biểu diễn vật lý của một bản tin được gọi là tín hiệu Có rất nhiều loại tín hiệu khác nhau tùy theo đại lượng vật lý được sử dụng để biểu diễn tín hiệu, thí

dụ như cường độ dòng điện, điện áp, cường độ ánh sáng… Tùy theo dạng của các tín hiệu được sử dụng để truyền tải tin tức trong các hệ thống truyền tin là các tín

hiệu tương tự (analog) hay tín hiệu số (digital) và tương ứng sẽ có các hệ thống

thông tin thương tự hay hệ thống thông tin số

Đặc điểm căn bản của một tín hiệu tương tự (đại lượng vật lý được sử dụng làm tín hiệu có quy luật biến thiên tương tự với bản tin như nó đã được tạo ra từ nguồn tin) là tín hiệu có thể nhận vô số giá trị, lấp đầy liên tục một giải nào đó Thêm vào đó, thời gian tồn tại của các tín hiệu tương tự là một giá trị không xác định cụ thể, phụ thuộc vào thời gian tồn tại của bản tin do nguồn tin sinh ra Tín hiệu tương tự có thể là tín hiệu liên tục hay rời rạc tùy theo tín hiệu là một hàm

liên tục hay rời rạc của biến thời gian Tín hiệu điện thoại ở lối ra của một micro

là một thí dụ tiêu biểu về tín hiệu tương tự liên tục, trong khi đó tín hiệu điều chế

biên xung (PAM: Pulse Amplitude Modulation) của chính tín hiệu lối ra micro nói

trên là một tín hiệu tương tự rời rạc

Trong trường hợp nguồn tin chỉ gồm một số hữu hạn (M) các tin thì các bản tin này có thể đánh số được và do vậy thay vì việc truyền đi các bản tin ta chỉ cần

chuyển đi các ký hiệu (symbol) là các con số tương ứng với các bản tin đó Tín

hiệu khi đó chỉ biểu diễn các con số (các ký hiệu) và được gọi là tín hiệu số Đặc điểm căn bản của tín hiệu số là:

- Tín hiệu số chỉ nhận một số hữu hạn các giá trị

- Tín hiệu số có thời gian tồn tại xác định, thường là một hằng số ký hiệu

là Ts (Symbol Time interval: Thời gian của một ký hiệu)

Tín hiệu số có thể nhận M giá trị khác nhau Trong trường hợp M=2

chúng ta có hệ thống thông tin số nhị phân, trong trường hợp tổng quát chúng ta

có hệ thống M mức

So với các hệ thống thông tin tương tự, các hệ thống thông tin số có một số

ưu điểm cơ bản sau:

- Thứ nhất, do có khả năng tái sinh tín hiệu theo ngưỡng sau từng cự ly nhất định nên tạp âm tích lũy có thể loại trừ được, tức là các tín hiệu số khỏe hơn đối với tạp âm so với tín hiệu tương tự

- Thứ hai, do sử dụng tín hiệu số, tương thích với các hệ thống điều khiển

và xử lý hiện đại, nên có khả năng khai thác, quản trị và bảo trì

(OA&M: Operation, Administration and Maintenance) hệ thống một

cách tự động cao độ

- Thứ ba, tín hiệu số có thể sử dụng được để truyền đưa khá dễ dàng mọi loại bản tin, rời rạc hay liên tục, tạo tiền đề cho việc hợp nhất các mạng thông tin truyền đưa các loại dịch vụ thoại hay số liệu thành một mạng duy nhất

Nhược điểm căn bản của các hệ thống thông tin số so với các hệ thống thông tin tương tự trước đây là phổ chiếm của tín hiệu số khi truyền các bản tin liên tục tương đối lớn hơn so với phổ của tín hiệu tương tự Cần phải nhấn mạnh thêm ở đây rằng, điều này không nhất quyết đúng vĩnh viễn Do các hạn chế về kỹ thuật hiện nay, phổ chiếm của các tín hiệu số còn tương đối lớn hơn phổ chiếm của các tín hiệu tương tự khi truyền các bản tin liên tục, tuy nhiên trong tương lai khi các kỹ thuật số hóa tín hiệu liên tục tiên tiến hơn được áp dụng thì phổ của tín hiệu số có thể so sánh được với phổ của tín hiệu tương tự

1.2 Sơ đồ khối tiêu biểu của hệ thống thông tin số

Đặc trưng cơ bản của hệ thống thông tin số là: các tín hiệu được truyền

đi và xử lý bởi hệ thống là các tín hiệu số, nhận các giá trị từ một tập hữu hạn các

phần tử, thường được gọi là bảng chữ cái (alphabel) Các phần tử tín hiệu này có

độ dài hữu hạn xác định T s và trong các hệ thống thông tin số hiện nay, nói chung

độ dài T s là như nhau đối với mọi phần tử tín hiệu Trong thực tế, có rất nhiều loại

hệ thống thông tin số khác nhau, phân biệt theo tần số công tác, dạng loại môi trường truyền dẫn… Tùy theo loại hệ thống thông tin số thực tế, hàng loạt chức năng xử lý tín hiệu số khác nhau có thể được sử dụng nhằm thực hiện việc truyền dẫn các tín hiệu số một cách hiệu quả về cả băng tần chiếm cũng như công suất tín hiệu Các chức năng xử lý tín hiệu như thế được mô tả bởi các khối trong sơ

đồ khối của hệ thống Mỗi khối mô tả một thuật toán xử lý tín hiệu Sơ đồ tiêu biểu của một hệ thống thông tin số được mô tả trên hình 1.1 trong đó thể hiện tất

cả các chức năng xử lý tín hiệu chính nhất có thể có của các hệ thống thông tin số hiện nay

Tạo

khuôn

Mã hóa nguồn

Mã hóa mật

Mã hóa kênh

Ghép kênh

Điều chế

Trải phổ

Đa truy cập

Máy phát

Tạo

khuôn

Giải mã nguồn

Giải mã mật

Giải mã kênh

Phân kênh

Giải điều chế

Giải Trải phổ

Đa truy cập

Máy thu

Đồng

bộ

Kênh truyền

Trong sơ đồ khối hình 1.1, thực chất là sơ đồ mô tả lưu đồ xử lý tín hiệu các thuật toán cơ bản xử ký tín hiệu (song không phải trong hệ thống thông tin số nào cũng nhất thiết phải thực hiện đầy đủ các thuật toán cơ bản này) bao gồm:

- Tạo khuôn dạng tín hiệu, thực hiện biến đổi tin tức cần truyền thể hiện ở dạng tín hiệu liên tục hay số thành các chuỗi bit nhị phân

- Mã hóa nguồn và giải mã nguồn tín hiệu, thực hiện nén và giải nén tin nhằm giảm tốc độ bit để giảm phổ chiếm của tín hiệu số

- Mã và giải mã mật thực hiện mã hóa và giải mã chuỗi bit theo một khóa xác định nhằm bảo mật tin tức

- Mã và giải mã kênh nhằm chống nhiễu và các tác động xấu khác của đường truyền dẫn

- Ghép-phân kênh nhằm thực hiện việc truyền tin từ nhiều nguồn tin khác nhau tới các đích nhận tin khác nhau trên cùng một hệ thống truyền dẫn

- Điều chế và giải điều chế số thường gọi tắt là modem

- Trải và giải trải phổ nhằm chống gây nhiễu (thường do kẻ địch cố ý gây

ra để phá liên lạc) và bảo mật tin tức

- Đa truy nhập, cho phép nhiều đối tượng có thể truy nhập mạng thông tin

để sử dụng hệ thống truyền dẫn theo nhu cầu

- Đồng bộ bao gồm đồng bộ nhịp và đồng bộ pha sóng mang đối với các

hệ thống thông tin liên kết (coherent)

- Lọc (được thực hiện tại máy thu phát đầu cuối), bao gồm lọc cố định nhằm hạn chế phổ tần, chống tạp nhiễu và lọc thích nghi nhằm sửa méo tín hiệu gây bởi đường truyền

Trong sơ đồ này các khối nhánh dưới (phần thu) thực hiện các thuật toán

xử lý ngược với các khối tương ứng ở nhánh trên (phần phát)

Trong số các chức năng nói trên thì các chức năng tạo khuôn tín hiệu số, điều chế và giải điều chế số là không thể thiếu đối với mọi loại hệ thống thông tin

số Về mặt thuật toán mà nói, khối điều chế số là khối giao diện, thực hiện biến đổi tín hiệu số thành tín hiệu liên tục phù hợp với việc truyền dẫn tín hiệu đi xa Máy phát đầu cuối chỉ thực hiện thuật toán trộn tần nhằm đưa tín hiệu lên tới tần

số thích hợp, khuyếch đại, lọc và phát xạ tín hiệu vào môi trường truyền dẫn (bằng hệ thống anten và phi-đơ trong các hệ thống vô tuyến chẳng hạn) Đối với

một hệ thống thông tin số thì modem đóng vai trò như bộ não còn máy thu phát thì

chỉ như cơ bắp mà thôi Các khối chức năng còn lại không bắt buộc đối với tất cả

mọi hệ thống thông tin số mà chỉ có mặt trong từng hệ thống cụ thể, và do vậy trên hình 1.1 chúng được diễn tả bằng các khối đứt nét

Các thuật toán xử lý tín hiệu trong hình 1.1 có thể phân thành hai nhóm chính như sau:

- Các thuật toán xử lý tín hiệu băng gốc (baseband) bao gồm các thuật toán từ tạo khuôn tới điều chế số (và các khối có chức năng ngược lại ở phần thu)

- Các thuật toán xử lý tín hiệu tần số cao hay tín hiệu thông dải (bandpass signal) bao gồm các thuật toán liên quan đến đa truy nhập, trải phổ và thuật toán trộn tần nhằm đưa tín hiệu lên tần số cao

Trong phân tích, đánh giá và thiết kế hệ thống, các hệ thống hoàn toàn

có thể xem xét được ở dạng băng gốc tương đương Trong đó:

- Mọi tín hiệu đều là tín hiệu băng gốc hoặc tín hiệu băng gốc tương đương nhờ sử dụng tín hiệu đường bao phức hay còn gọi là tín hiệu thông thấp tương đương của tín hiệu cao tần

- Mọi khối đều là các mạch thông thấp hay thông thấp tương đương

1.2.1 Hệ thống truyền dẫn số

Hệ thống truyền dẫn số là tập hợp các phương tiện (bao gồm các thiết bị phần cứng và phần mềm) được sử dụng để truyền tín hiệu số từ lối ra của thiết bị tạo khuôn ở phần phát tới đầu vào thiết bị tái tạo khuôn thông tin ở phần thu của

hệ thống thông tin số Có rất nhiều loại hệ thống thông tin số khác nhau tùy thuộc vào môi trường truyền dẫn như các hệ thống truyền dẫn số qua vệ tinh viễn thông, các hệ thống vô tuyến chuyển tiếp số mặt đất, các hệ thống vô tuyến di động, các

hệ thống thông tin dùng cáp đồng trục, cáp xoắn hay cáp sợi quang học… Kỹ thuật được sử dụng để truyền dẫn số trong các hệ thống truyền dẫn khác nhau như thế cũng tương đối khác nhau, phản ánh các tính chất đặc thù của môi trường truyền dẫn, tần số công tác cũng như loại hình dịch vụ…

Các tham số chất lượng cơ bản của hệ thống truyền dẫn số cũng được đánh giá thông qua tỷ lệ lỗi bit của hệ thống BER và dung lượng truyền dẫn Một tham

số liên quan đến dung lượng tổng cộng của hệ thống, thường được dùng hơn để so

sánh các hệ thống truyền dẫn số, là tích số B.L, với L là cự ly khoảng lặp cần thiết, B là dung lượng tổng cộng Trong điều kiện kỹ thuật hiện nay, tham số này

vào khoảng vài trăm Mb/s-km đến một vài Gb/s-km hoặc hơn nữa đối với các hệ thống thông tin quang sợi

Đối với các hệ thống truyền dẫn số hiện đại, các tín hiệu số nhận giá trị trong một tập hữu hạn các giá trị có thể có và có thời gian tồn tại hữu hạn Khi tập giá trị có thể có của tín hiệu gồm hai phần tử 0 và 1 thì hệ thống được gọi là nhị phân và tín hiệu khi đó gọi là bit Khi số giá trị có thể có của tín hiệu khác 2, tổng quát là M thì hệ thống được gọi là hệ thống M mức và tín hiệu được gọi là ký hiệu

(symbol) Gọi giá trị của ký hiệu thứ k là D k và thời gian tồn tại của nó là T k (đối

với các hệ thống thông tường hiện nay, T k = T và là hằng số với mọi k) Ở đầu thu

tín hiệu khôi phục lại là Dˆk và có độ rộng là , nếu Tˆk Dˆk ≠D thì tín hiệu thứ k

được gọi là bị lỗi, nếu thì tín hiệu thứ k được gọi là có jitter (rung pha)

Các tham số kỹ thuật chung nhất đối với các loại hệ thống truyền dẫn số khác nhau, thể hiện chỉ tiêu chất lượng cơ bản của hệ thống, là tỷ lệ bit lỗi BER và

jitter Đối với hệ nhị phân, xác suất lỗi bit BER (Bit-Error Ratio) được định nghĩa

k k

P D ≠D được gọi

là tỷ lệ lỗi symbol (SER: Symbol-Error Ratio) và có quan hệ chặt chẽ với BER

của hệ thống

Nhìn chung, khi BER>10−3 thì hệ thống truyền dẫn được xem là gián đoạn

vì khi đó ngay cả dịch vụ telex (điện báo truyền chữ) – là loại dịch vụ chịu được

chất lượng truyền dẫn tồi nhất (chỉ đòi hỏi BER≤10−3) nhờ độ dư thừa khá lớn

trong ngôn ngữ người – cũng không thể truyền được Jitter được xem là lớn nếu

lớn hơn 5% (giá trị đỉnh-đỉnh)

Ngoài các tham số chất lượng cơ bản nói trên, đối với các hệ thống truyền

dẫn tín hiệu thoại thì độ giữ chậm truyền dẫn tuyệt đối là một tham số cũng có

tầm quan trọng đặc biệt, do độ giữ chậm tuyệt đối càng lớn thì các khó khăn trong

hội thoại càng tăng Hiện nay, các giá trị giữ chậm truyền dẫn đi-về (round trip)

vượt quá 400 ms được xem là không thể chấp nhận được nếu như không có những biện pháp đặc biệt Các hệ thống vô tuyến số mặt đất có độ giữ chậm truyền dẫn tuyệt đối nhỏ hơn so với các hệ thống cáp đồng trục, cáp sợi quang học và nhất là

so với các hệ thống liên lạc qua vệ tinh, trong đó độ giữ chậm truyền dẫn đi-về gây bởi việc truyền chuyển tiếp tới quỹ đạo địa tĩnh là vào khoảng 560 ms Đây là một ưu thế của các hệ thống vô tuyến số

Chương 2 KĨ THUẬT ĐIỀU CHẾ CHO THÔNG TIN DI ĐỘNG

Điều chế là quá trình lập mã thông tin từ một nguồn bản tin theo một cách

thích hợp cho việc truyền dẫn Nói chung nó bao gồm việc dịch chuyển tín hiệu tin băng gốc (gọi là nguồn) thành một tín hiệu thông dải ở các tần số rất cao so với tần số băng gốc

Tín hiệu thông dải gọi là tín hiệu đã điều chế

Tín hiệu băng gốc gọi là tín hiệu điều chế

Điều chế có thể thực hiện bằng sự thay đổi biên độ, pha hoặc tần số của sóng mang cao tần theo biên độ của tín hiệu bản tin

Giải điều chế là quá trình lấy tín hiệu băng gốc từ sóng mang đã điều chế

từ máy thu định trước

Trong chương 2 chúng ta mô tả các kỹ thuật điều chế khác nhau dùng trong các hệ thống thông tin di động Các sơ đồ điều chế tương tự đã được dùng trong

hệ vô tuyến di động thế hệ thứ nhất cũng như các sơ đồ điều chế số được đề nghị dùng hiện nay và tương lai đều sẽ được xem xét Vì điều chế số cho ta nhiều lợi ích và đang sẵn sàng thay thế các hệ truyền thống nên việc nhấn mạnh trước tiên của các chương này là các sơ đồ điều chế số

Ở đây, chúng ta xem xét tập trung vào điều chế và giải điều chế khi nó áp dụng vào hệ thông tin vô tuyến di động Vì mục đích cuối cùng của kỹ thuật điều chế là chuyển tải tín hiệu bản tin qua một kênh vô tuyến với chất lượng tốt nhất có thể, trong khi chiếm phần phổ vô tuyến nhỏ nhất nên các tiến bộ mới trong xử lý tín hiệu số giúp cho các dạng mới của điều chế và giải điều chế được hoàn thiện

Ta thấy rằng hầu hết các kênh thông tin đều là các kênh thông dải, do vậy cách tốt nhất để truyền được các tín hiệu thông qua các kênh như thế là dịch chuyển tần số của tín hiệu mang thông tin tới băng hẹp của kênh, nhờ điều chế

Trong chương này chúng ta sẽ xem xét các kiểu tín hiệu đã điều chế sóng mang thích hợp cho các kênh thông dải, mô tả một số kĩ thuật khác nhau dùng trong các hệ thông tin di động

2.1 Điều chế biên độ sóng mang (ASK)

2.1.1 Điều chế ASK

Trong loại điều chế này, sóng mang hình sin có hai giá trị xác định bởi tín hiệu dữ liệu cơ số 2 Thông thường bộ điều chế truyền đi sóng mang khi biết dữ liệu là “1” và hoàn toàn triệt tiêu khi dữ liệu là “0”

Cũng có dạng ASK được gọi là đa mức, trong đó biên độ của tín hiệu điều chế có giá trị nhiều hơn 2

Trong PAM băng gốc, các dạng sóng tín hiệu có dạng:

được truyền đi

Biên độ của tín hiệu nhận các giá trị:

2d là khoảng cách Euclide giữa hai

điểm tín hiệu lân cận nhau

Phổ của các tín hiệu băng gốc được giả sử là được chứa trong dải tần số

W

−

Để truyền các dạng sóng tín hiệu số thông qua kênh thông dải, các dạng

sóng tín hiệu băng gốc s m (t), m = 1,2,…,M được nhân với một sóng mang có

sóng được truyền đi biểu diễn được theo:

( ) ( ) os2

m m T

u t = A g t c π f t c , m = 1,2,…,M (2-2)

Hình 2.2: Điều chế biên độ sóng mang bằng tín hiệu PAM băng gốc

Trong trường hợp đặc biệt, khi dạng xung được truyền đi là chữ nhật, nghĩa là:

Với 0 t T≤ ≤

2( )

biên độ (ASK : Amplitude-Shift Keying) Trong trường hợp này, tín hiệu PAM không phải là có băng hạn chế mà là dạng xung sinc(.)

Việc điều chế biên độ sóng mang cos2π f t c bằng các dạng sóng băng gốc

dải thông của kênh Mặt khác, biến đổi Fourier của sóng mang là:

Như vậy, phổ của tín hiệu băng gốc s t m( )=A g t m T( ) được dịch về tần số một

lượng f c Tín hiệu thông dải là một tín hiệu AM lưỡng biên: đã khử sóng mang

(DSB-SC: Double – Side Band Suppressed - Carrier) Như được minh họa trên

hình 2.3

Ta nhận thấy rằng việc tác dụng tín hiệu băng gốc s m (t) lên biên độ của tín

hiệu sóng mang cos2πf t c không làm thay đổi biểu diễn hình học cơ sở của các dạng sóng tín hiệu PAM số Các dạng sóng tín hiệu PAM thông dải có thể biểu diễn được theo:

u t m( )=s mψ( )t (2-4)

f c

− +W

f c

Hình 2.3: (a) Phổ của tín hiệu băng gốc

(b) Phổ của tín hiệu đã điều chế

Trong đó, dạng sóng tín hiệu ψ( )t được xác định theo:

Hình 2.4: Biểu đồ sao tín hiệu đối với tín hiệu PAM

Dạng sóng tín hiệu ψ( )t được chuẩn hóa để có năng lượng bằng đơn vị, tức là:

Thường thì độ rộng băng tần W của g T (t) nhỏ hơn rất nhiều tần số sóng

mang, nghĩa là f c>>W Trong trường hợp này, g T (t) về căn bản là hằng số trong

một chu kỳ bất kì của cos4π f t c Vì vậy, tích phân (2-8) bằng 0 đối với từng chu kỳ của biểu thức dưới dấu tích phân

Như vậy, g T (t) nhất thiết phải được tính tỷ lệ thích hợp sao cho các chu kỳ

của biểu thức (2-6) và (2-9) được thỏa mãn

Hình 2.5 minh họa một dạng sóng tín hiệu ASK nhị phân (M=2)

Hình 2.5: Thí dụ về một tín hiệu 2ASK

Trong thí dụ này, bộ điều chế truyền đi sóng mang khi biết dữ liệu là “1” và hoàn toàn triệt tiêu khi dữ liệu là “0”

2.1.2 Giải điều chế ASK

Việc giải điều chế một tín hiệu PAM số thông dải có thể thực hiện bằng nhiều cách như dùng bộ tương quan hay lọc hòa hợp Sau đây ta xét một bộ giải điều chế dùng bộ tương quan

Tín hiệu thu được có biểu diễn theo:

c

( ) m T( ) os2 t ( )

Trong đó φ là lượng dịch pha sóng mang và:

c

( ) c( ) os2 s( )sin 2

n t =n t c πf t n t− π f tc (2-11) với và là các thành phần vuông góc với nhau của tạp âm Bằng cách tính tương quan chéo tín hiệu thu được với

Trong đó n biểu thị thành phần tạp âm cộng tại lối ra của bộ tương quan

Thành phần tạp âm có kỳ vọng bằng 0 Biểu thức (2-12) là biểu thức lối vào của bộ tách biên độ, rõ ràng là xác suất lỗi của bộ tách tín hiệu tối ưu với tín hiệu PAM điều chế biên độ thì hoàn toàn giống như xác suất lỗi của bộ tách biên

độ đối với PAM băng gốc Nghĩa là:

2 2 0

6 log2( 1)

avb M

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Bộ tạo xung Tín hiệu

Bộ Dao động

Tái bộ tách Tín hiệu

Tín hiệu

thu được r(t)

Hình 2.6: Giải điều chế tín hiệu PAM số thông dải

-1000 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 20

40 60 80 100 120

Hình 2.7: Các phổ của tín hiệu băng gốc và của tín hiệu

điều chế biên độ (thông dải)

Trên hình 2.7, trục tung là trục biên độ, trục hoành là trục tần số, tín hiệu băng gốc được tạo dạng hàm cosin tăng do vậy phổ là dải giới nội Chương trình nguồn xem ở phụ lục 1

2.2 Điều chế và giải điều chế tần số sóng mang (FSK)

2.2.1 Điều chế FSK

Dạng đơn giản nhất của điều chế tần số là khóa dịch tần số (FSK:

Frequency Shift Keying) nhị phân Trong điều chế FSK nhị phân, chúng ta sử

dụng hai tần số khác nhau, ví dụ là f 1 và f 2 =f 1 +∆f , để truyền một chuỗi thông tin

nhị phân Việc chọn phân cách tần số ∆ =f f2− f1sẽ được xét sau Như vậy, hai dạng sóng tín hiệu có thể biểu diễn theo:

M

Trong đó: E b là năng lượng trên 1 bit

T b là độ dài thời gian của 1 khoảng bit

Trong trường hợp tổng quát, FSK M mức có thể sử dụng để truyền một khối gồm bit trên một dạng sóng tín hiệu Trong trường hợp này M dạng sóng tín hiệu có thể biểu diễn theo:

Trong đó: E s =kE b và là năng lượng của 1 ký hiệu

T=kT b và là khoảng thời gian 1 kí hiệu

Để ý rằng M dạng sóng FSK có cùng năng lượng, kí hiệu là E Khoảng

phân cách tần số ∆f xác định mức độ mà với nó chúng ta có thể phân tách được

M dạng sóng phát có thể có

Ta sử dụng hệ số tương quan γ : mn

0

1( ) ( )

T

mn m n s

u t u t dt E

T s

2T Như vậy, khoảng phân cách tần số tối thiểu giữa các tần số nằm cạnh nhau để có được tính trực giao là

Các dạng sóng FSK trực giao M mức có biểu diễn hình học như M vector

M chiều được cho theo:

M tín hiệu với nhau Các tín hiệu này tương đương với các tín hiệu trực giao băng gốc M mức

Hình 2.8: Hệ số tương quan chéo như một hàm của phân cách tần số

đối với các tín hiệu FSK

Sau đây là một thí dụ minh họa về dạng sóng của tín hiệu FSK nhị phân (M=2)

Hình 2.9: Thí dụ về tín hiệu điều chế 2FSK

Trong thí dụ này, bộ điều chế truyền đi sóng mang có tần số f 1 khi biết dữ

liệu là “1” và truyền đi sóng mang có tần số f 2 khi biết dữ liệu là “0”

2.2.2 Giải điều chế và tách các tín hiệu FSK

Giả sử rằng các tín hiệu FSK được truyền qua một kênh AWGN và mỗi một tín hiệu đều bị trễ trong quá trình truyền dẫn qua kênh Hệ quả là, các tín hiệu thu được tại đầu vào của bộ giải điều chế có thể biểu diễn được theo:

Trong đó φ là lượng dịch pha của tín hiệu thứ m (do trễ trong truyền dẫn) m

và n(t) biểu thị tạp âm cộng thông dải mà nó có thể biểu diễn được theo:

c

( ) c( ) os2 s( )sin 2

n t =n t c πf t n t− π f tc (2-20) Việc giải điều chế và tách đối với M tín hiệu FSK có thể thực hiện được bằng hai phương pháp Một giải pháp là ước lượng M lượng dịch pha sóng mang

{ }φ ,và thực hiện giải điều chế và tách tín hiệu kết hợp về pha Một cách khác là m

góc pha sóng mang được bỏ qua không quan tâm đến trong quá trình giải điều chế

và tách tín hiệu

Trong giải điều chế kết hợp về pha, tín hiệu thu được r(t) được tính tương

quan với từng tín hiệu trong số M tín hiệu có thể có là: cos(2πfct+2 mπ ∆ +ft φ)m)đối

với m = 0,1,…,M-1 Hình 2.10 minh họa sơ đồ khối của kiểu giải điều chế này

Chú ý rằng, φ)m≠φm với các m = 0,1,…,M-1 (các ước lượng pha không hoàn hảo),

thì các phân cách tần số cần thiết để có được tính trực giao tín hiệu ở bộ giải điều chế là: f 1

T

∆ = , gấp đôi phân cách tần số tối thiểu để có được tính trực giao tín hiệu trong trường hợp φ)m =φm

BỘ TÁCH TÍN HIỆU

t dt

∫

(.) 0

t dt

∫

(.) 0

t dt

∫

cos(2 π f ct+2 (M-1) t+ π ∆f φ)M)

cos(2 π f ct+2 π ∆ft+ φ)2)

cos(2πfct+ )φ)1 Lấy mẫu tại t=T

Lấy mẫu tại t=T

Lấy mẫu tại t=T

Tín hiệu

Hình 2.10: Giải điều chế kết hợp về pha đối với các tín hiệu FSK

M ứ

Tuy nhiên, đòi hỏi về ước lượng M pha sóng mang làm cho việc giải điều chế các tín hiệu FSK trở nên rất phức tạp và không thực tế, đặt biệt số lượng các tín hiệu lớn Vì vậy, chúng ta không xét việc giải điều chế kết hợp các tín hiệu FSK

Thay vào đó chúng ta xét việc giải điều chế và tách sóng FSK không kết hợp Việc giải điều chế như trên hình 2.11 Trong trường hợp này, có hai bộ tương quan trên một dạng sóng tín hiệu hay nói chung có tổng cộng 2M bộ tương quan Tín hiệu thu được tính tương quan với các hàm cơ sở (các sóng mang trực giao) là: 2 /T cos(2π fct+2 mπ ∆ft) và 2 / sin(2T πfct+2 mπ ∆ft) với m = 0,1,…,M-1 2M lối

ra của bộ tương quan được lấy mẫu tại cuối của khoảng tín hiệu và được đưa tới

bộ tách tín hiệu Như vậy, nếu tín hiệu thứ m được truyền đi thì 2M giá trị lấy

mẫu tới bộ tách tín hiệu có thể biểu diễn được theo:

t dt

∫

(.) 0

t dt

∫

2 / os2Tc π ⎡⎣f c+ (M− ∆ 1) f t⎤⎦

2 / sin 2T π ⎡⎣f c+(M− ∆1) f t⎤⎦

Lấy mẫu tại t=T

Lấy mẫu tại t=T

rMs rMc

Tín hiệu

Thu được

(.) 0

t dt

∫

(.) 0

t dt

Lấy mẫu tại t=T

Lấy mẫu tại t=T

s

1

r c

BỘ TÁCH TÍN HIỆU

Quyết định lối ra

Hình 2.11: Giải điều chế các tín hiệu M mức đối với

tách tín hiệu không kết hợp

, bộ tách tín hiệu tối ưu chọn ra tín hiệu tương ứng như sau:

Trong đó r là vector 2M chiều với các phần tử Khi các tín hiệu đồng khả năng, bộ tách tín hiệu tối ưu có tính chất theo (2-26) sẽ tính toán các đường bao của các tín hiệu, được xác định như sau:

M

π

θ =

với m = 0,1,…,M-1 Như thế, đối với điều chế pha nhị phân (M = 2) thì hai pha

của sóng mang là θ0 =0 và θ π1 = Rad

Đối với điều chế pha số M mức, M =2k , trong đó k là số bit thông tin trên

một ký hiệu được truyền đi

Biểu diễn tổng quát của một tập hợp M dạng sóng tín hiệu được điều chế pha sóng mang là:

c

2 m( ) ( ) os(2 f t+ )

M

m T

Trong đó g T (t) là dạng xung bộ lọc phát mà nó xác định đặc tính phổ của tín

hiệu được truyền đi, A là biên độ của tín hiệu

Kiểu điều chế này được gọi là khóa dịch pha (PSK: Phase-Shift Keying)

Sau đây là một thí dụ minh họa về dạng sóng tín hiệu PSK nhị phân

=E s đối với mọi m

Trong đó E s là năng lượng trên 1 ký hiệu được truyền đi Và tích phân thứ hai bị triệt tiêu khi f c ≥W với W là độ rộng băng của g T (t)

Khi g T (t) là một xung chữ nhật thì nó được xác định theo:

2 ( )

2 mos

Bằng cách chuẩn hóa thích hợp dạng xung g T (t), chúng ta có thể chuẩn hóa

năng lượng của các hàm cơ sở trực giao này thành 1 Như vậy, một tín hiệu điều chế pha có thể xem như hai sóng mang vuông góc với các biên độ phụ thuộc vào pha được truyền đi trong từng khoảng thời gian của tín hiệu Do đó, các tín hiệu điều chế pha số biểu diễn được một cách hình học như vector hai chiều với các

Chú ý rằng phổ của tín hiệu sau điều chế PSK không bị thay đổi do bộ điều chế chỉ dùng một sóng mang

Hình 2.13: Biểu đồ chòm sao của tín hiệu PSK.

2.3.2 Giải điều chế pha và tách tín hiệu

Tín hiệu thông dải nhận được từ một kênh AWGN trong một khoảng thời gian truyền tín hiệu được biểu diễn như sau:

r t( )=u t m( )+n t( )

c

=u t m( )+n t c c( ) os2π f t n tc + s( )sin 2π f t (2-38) Trong đó n t c( ) và n t s( ) là hai thành phần vuông góc của tạp âm cộng,

Tín hiệu nhận được có thể được tính tương quan với ψ1( )t và ψ2( )t được cho bởi (2-35) (2-36) Các lối ra của hai bộ tương quan co các thành phần tín hiệu

bị nhiễu bởi tạp âm mà chúng có thể biểu diễn được theo:

Bộ tách tín hiệu tối ưu chiếu vector tín hiệu nhận được lên từng vector trong số M vector tín hiệu phát có thể có { }s m và chọn ra vector tương ứng với hình chiếu lớn nhất Như thế, chúng ta nhận được các metric tương quan như sau:

( , )m ,m

Do tất cả các tín hiệu đều có năng lượng như nhau, nên một metric của bộ tách tín hiệu tương đương đối với điều chế pha số PSK là việc tính góc pha của vecto tín hiệu nhận được r=( , )r r c s theo:

1

tan s r

c

r r

Và từ tập { }s m chọn ra tín hiệu có góc pha gần nhất với θ r

2.3.3 Xác suất lỗi đối với điều chế pha trong một kênh AWGN

Do điều chế pha nhị phân đồng nhất với PAM nhị phân nên xác suất lỗi là:

với E b là năng lượng trên một bit

Điều chế bốn pha có thể xem như hai hệ thống điều chế pha nhị phân trên các sóng mang vuông góc (trực giao) với nhau Hệ quả là xác suất của một bit lỗi đúng bằng xác suất một bit lỗi đối với điều chế pha nhị phân

Đối với M >4, không có một biểu thức đơn giản dạng tường minh nào cho

xác suất một lỗi bit Và dạng gần đúng nhất đối với P M là:

Trong đó k=log2 là số bit trong một ký hiệu

Xác suất lỗi bit tương đương đối với điều chế pha M mức rất khó xác định

do sự phụ thuộc vào việc ánh xạ các ký hiệu k bit thành các góc pha tín hiệu tương ứng Khi một mã Gray được sử dụng trong việc ánh xạ này thì các ký hiệu k

bit tương ứng với các pha của tín hiệu lân cận nhau sẽ chỉ khác nhau một bit Vì các lỗi dễ xảy ra nhất gây bởi tạp âm dẫn đến việc chọn nhầm một pha lân cận

thành pha đúng, nên hầu hết các lỗi ký hiệu k bit đều chỉ chứa một lỗi bit đơn Do

đó, xác suất lỗi bit tương đương dạng gần đúng nhất đối với điều chế pha M mức là:

2.4 Điều chế và giải điều chế biên độ vuông góc (QAM)

2.4.1 Điều chế QAM

Một tín hiệu điều chế biên độ vuông góc (QAM: Quadrature –Amplitude

– Modulate signal) sử dụng hai sóng mang vuông góc là cos2 fπ ct và sin 2π f t c , mỗi một sóng mang được điều chế bởi một chuỗi độc lập các bit thông tin Các dạng sóng tín hiệu được truyền đi có dạng như sau:

c

( ) ( ) os2 f ( )sin 2

m mc T ms T

u t =A g t c π t A g t+ π f t c , m = 1,2,…,M (2-48) Trong đó, { }A mc và { }A ms là các tập các mức biên độ nhận được bằng cách ánh xạ k bit thành các biên độ tín hiệu Ví dụ, hình 2.14 minh họa biểu đồ hình sao tín hiệu 16-QAM mà nó nhận được bằng cách điều chế biên độ từng sóng mang bằng 4-PAM Nói chung, các biểu đồ sao tín hiệu hình vuông được sinh ra khi từng sóng mang trong hai sóng mang được điều chế bởi PAM

Hình 2.14 : Biểu đồ sao tín hiệu 16QAM

Trong trường hợp tổng quát, điều chế QAM có thể xem như một dạng hỗn hợp của điều chế biên độ và điều chế pha số Như vậy, các dạng sóng tín hiệu QAM được truyền đi có thể biểu diễn được theo biểu thức sau:

Bộ dao động

Quay pha

/ 2

πdata

Hình 2.15: Sơ đồ khối chức năng của một bộ điều chế QAM

2.4.2 Giải điều chế và tách tín hiệu QAM

Giả sử rằng một lượng dịch pha sóng mang được đưa vào trong quá trình truyền dẫn tín hiệu qua kênh Mặt khác, tín hiệu thu được bị nhiễu loạn bởi tạp âm cộng Gauss Vì vậy, r t( ) có thể biểu diễn được theo:

( ) mc T( ) os(2 t+ )+ ms T( )sin(2 t+ ) ( )

r t =A g t c π f φ A g t π f φ +n t (2-51) Trong đó φ là lượng dịch pha sóng mang và:

Trong đó:

0

1( ) ( )2

D s

Đồng hồ Lấy mẫu

Hình2.16 : Giải điều chế và tách các tín hiệu QAM

Các thành phần tạp âm là các biến ngẫu nhiêu Gauss kỳ vọng 0, không tương quan, với phương sai N0/ 2

Bộ tách tín hiệu tối ưu tính các metric khoảng cách:

2

( , )m m

D r s = −r s , m = 1,2,…,M (2-59) Trong đó r=( , )r c r s và được cho bởi (2-50) s m

2.5.1 khóa dịch pha 90o (QPSK)

2.5.1.1 Phần phát

Như ta đã biết khóa dịch pha 90 (QPSK) là kết hợp của hai bộ điều chế 2PSK, có nghĩa là tín hiệu đã điều chế QPSK là tổng hợp vector của hai tín hiệu 2PSK, do đó nó có dạng:

E

f t i T

ππ

⎣ ⎦, 0≤ ≤t T s (2-60)

i = 1,2,3,4 Trong đó T s là độ kéo dài của một ký hiệu (symbol) và bằng hai lần chu

kì bit,E slà là năng lượng của một ký hiệu.Dùng các biểu thức đồng nhất lượng giác, phương trình (2-60) có thể viết lại như sau:

s c

s QPSK( )t =a t c( ) os 2 f[ π ct+φ( )t ] (2-63) =Re ( )⎡a t e j[2πf t c+φ( )t]⎤

điểm f c là tần số sóng mang

Do vậy, một ký hiệu có độ kéo dài là T s = 2T b như trường hợp của ta phổ có dạng theo hàm mật độ phổ công suất

s QPSK( )f =E b{sin 2(c2 f c+ f T) b+sin 2(c2 f c− f T) b} (2-65) Phổ công suất cực đại tại:

Nếu vẽ hàm này với (f c -f)T b =0 ta có dạng:

Hình 2.17 : Phổ của tín hiệu đã điều chế QPSK

Để tạo tín hiệu này, ta có thể dùng sơ đồ khối sau đây:

Trong điều chế QPSK các ký hiệu, các bit, các phương trình tín hiệu, tín hiệu sóng mang, các thành phần I, Q liên hệ với nhau theo bảng sau:

Bảng 1: Bảng các quy luật trong điều chế QPSK

Sau đây, hình 2.19 minh họa các điểm của giản đồ chòm sao của tín hiệu đã điều chế QPSK

Hình 2.19: Các tín hiệu đã điều chế ứng với các điểm trên giản đồ chòm sao

2.5.1.2 Phần thu

Tín hiệu s QPSK (t) được phát trong không gian và được thu và giải điều chế

Sơ đồ khối phần thu có dạng như hình 2.20 Bộ lọc thông dải đầu trước lấy

đi nhiễu ngoài dải và giao thoa kênh liền kề Lối ra đã được lọc được tách thành hai phần và mỗi phần được giải điều chế kết hợp bằng cách dùng các sóng mang cùng pha và lệch pha 90ο Các sóng mang kết hợp dùng cho việc giải điều chế đã được khôi phục từ tín hiệu thu được bằng cách dùng các bộ khôi phục sóng mang Các lối ra của các bộ lọc giải điều chế được cho qua các mạch quyết định, và các mạch này phát ra dòng cơ số hai cùng pha và lệch pha 90ο Rồi hai thành phần được dồn kênh để tạo lại chuỗi cơ số hai ban đầu

Trong sơ đồ khối phần thu của bộ điều chế QPSK có:

CR: Carrier Recovery (Bộ khôi phục sóng mang)

STR: Symbol Timing Recovery (Bộ khôi phục định thời ký hiệu)

Sơ đồ loại QPSK có nhược điểm quan trọng là: về nguyên tắc, tín hiệu

gian bằng một chu kỳ bit T b Nhưng do dòng dữ liệu ra từ bộ tách bit m I , m Q sẽ

thay đổi pha sau mỗi chu kỳ này, sự thay đổi của pha là

(zero crossing) kết quả của điều này là nếu bộ khuyếch đại tín hiệu được xử dụng

mà dùng bộ phi tuyến (để tăng hiệu quả khuyếch đại), hoặc dùng hạn biên (làm tín hiệu phi tuyến) thì khi biên độ nhảy qua điểm 0, trong phổ của nó sẽ xuất hiện thêm các thành phổ ngoại lai, trước kia đã dùng các bộ lọc thông dải (phát và thu)

để hạn chế Điều này làm ảnh hưởng tới độ trung thực của tín hiệu (nhất là khi tín hiệu đã suy yếu trong quá trình truyền tin) Do đó, buộc phải dùng các phần khuếch đại tuyến tính cho QPSK, kết quả là hiệu suất kém (về mặt năng lượng)

Để khắc phục nhược điểm này, ta dùng kỹ thuật điều chế O-QPSK

2.5.2 Kĩ thuật điều chế QPSK xê dịch (O-QPSK – Offset QPSK)

2.5.2.1 Nguyên tắc điều chế

Báo hiệu O-QPSK tương tự như báo hiệu QPSK , như đã được biểu diễn trong biểu thức (2-61), sự sắp đặt theo thời gian của dòng bit chẵn lẻ Trong báo hiệu QPSK sự chuyển bit của các dòng bit chẵn và lẻ xảy ra tại cùng một thời

điểm, nhưng trong báo hiệu O-QPSK các dòng bit chẵn và lẻ m I (t) và m Q (t) đã

lệch đi trong sự đặt tương đối bởi một chu kì bit (nửa chu kì của tín hiệu) Tức là

hai thành phần I, Q được làm trễ với nhau một khoảng thời gian là một nửa chu kì

kí hiệu là T A đúng bằng một nửa chu kì bit Chuỗi các tín hiệu m I (t), và m Q (t)

trong O-QPSK mô tả theo hình sau:

Làm như vậy có lợi gì? Sự thay đổi pha giữa m I và m Q không xảy ra đồng

thời mà trễ nhau một thời gian T b (số lần thay đổi nhiều hơn gấp hai lần so với QPSK) Như vậy thay đổi nhiều nhất là

2

π

± và như vậy không bao giờ xảy ra trường hợp biên độ đi qua điểm 0 lúc chuyển pha, tránh được nhược điểm của QPSK

2.5.2.3 Phân biệt QPSK và O-QPSK

Một câu hỏi đặt ra là, vậy thì có gì thay đổi trong sơ đồ phát, thu, phổ, dạng tín hiệu … giữa kỹ thuật điều chế QPSK và O-QPSK? Ta có thể trả lời ngay sau đây, với O-QPSK là:

- Về sơ đồ phần phát, nhánh Q phải có thêm bộ trễ làm trễ thời gian một

- Phổ tín hiệu O-QPSK và QPSK không khác nhau, vì dạng xung của m I

và m Q (hoặc qua mạch lọc tạo dạng) là giống nhau, chu kì ký hiệu không

Hình 2.22: So sánh sự chuyển trạng thái trong giản đồ chòm sao của

các loại điều chế QPSK và O-QPSK

Để thấy rõ quá trình chuyển pha của nQPSK và O-QPSK ta xét thí dụ cụ

thể sau khi cho chuỗi dữ liệu là: 0111001011000111, với giản đồ chòm sao cho

nhánh I, Q như hình vẽ

0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1

Hình 2.23: Thí dụ về quá trình chuyển pha của nQPSK và O-QPSK

với giản đồ chòm sao cho nhánh I, Q

Kết luận: Thay đổi pha nhiều nhất là

về pha khi giải điều chế, có nghĩa hai giá trị pha chẳng hạn

4

π) cho ta cùng một biên độ với nhánh I…

Để khắc phục nhược điểm này, người ta dung D-QPSK hoặc D-O-QPSK Tuy vậy điều này sẽ làm phức tạp thiết bị, tốn năng lượng, nặng về trọng lượng…

đó là điều với khách hàng sử dụng trong hệ thông tin di động không mong muốn

dòng dữ liệu song song m Ik và m Qk, mỗi dòng có tốc độ bit bằng nửa tốc độ bit tới

Các xung thứ k cùng pha và lệch pha 90ο I k , Q k được tạo ra ở lối ra của mạch ánh

xạ tín hiệu trong thời gian kT t≤ ≤(k+1)T và được xác định bởi các giá trị trước

của chúng là I k-1 và Q k-1 cũng như θ là một hàm số của các tín hiệu lối vào m k Ik và

θ θ − là các pha của các ký hiệu thứ k và (k-1) Độ dịch pha φ liên hệ với k

các lối vào m Ik , m Qk theo bảng sau:

Bảng 2: Độ dịch pha của sóng mang theo các cặp bit lối vào khác nhau

Bit thông tin mIk, mQk Độ dịch pha φ k

sπ

Bộ khuếch đại

Sự ánh xạ tín hiệu

I k , Q k thường được cho qua mạch lọc tạo dạng xung độ nghiêng cosin tăng

trước khi điều chế, để làm giảm sự chiếm độ rộng dải Trong đó, hàm p(t) là dạng xung T s là chu kì tín hiệu Dạng xung cũng làm giảm nhẹ bài toán khôi phục phổ, chúng có ý nghĩa trong hệ khuếch đại phi tuyến bão hòa toàn bộ

Cần phải chú ý rằng, các giá trị I(t), Q(t) có thể lấy 1 trong 5 giá trị có thể

Do thực thi phần cứng dễ dàng, tách sóng vi phân thường được dùng để

giải điều chế các tín hiệu

4

πQPSK Trong một kênh AWGN, chất lượng BER của

một bộ tách sóng vi phân

4

πQPSK vào khoảng 3dB thấp hơn so với QPSK, trong

khi tách sóng kết hợp

4

πQPSK có cùng một chất lượng về lỗi như QPSK Ở tốc độ bit thấp, các kênh phading Rayleigh nhanh, tách sóng vi phân cho một nền lỗi bit thấp hơn vì nó không dựa trên sự đồng bộ pha

Sau đây ta sẽ xét kỹ thuật tách sóng vi phân băng gốc có giản đồ khối được trình bày trên hình 2.26 Tín hiệu

4

πQPSK đến được giải điều chế lệch pha π/ 4

bằng cách dùng hai tín hiệu của bộ dao động tại chỗ có cùng một tần số như sóng mang chưa điều chế ở bộ phát, nhưng không cần thiết phải cùng pha Nếu

là pha của sóng mang do bit dữ liệu thứ k, lối ra

a) Các trạng thái có thể cho θ khi k 1

4

k nπ

θ − = b) Các trạng thái có thể cho θ khi k 1

4

k nπ

θ − = c) Tất cả các trạng thái có thể có