ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 21
Hình 2.2.Mật độ phổ công suất của tín hiệu ASK hai trạng thái
Phổ vẽ trên hình 2.2chứa 95% công suất của nó trong độ rộng băng 3/T [hoặc
3 nhân với tốc độ bit]. Độ rộng băng có thể giảm bằng cách dùng xung consin-tăng.
Kết quả là các điểm 0 của phổ xuất hiện ở những khoảng f0± n/T ở đây n = 1,2,.
Do đó tất cả các thành phần phổ gián đoạn biến mất, trừ trường hợp f=f0 và f = f0 ±
n/T. Phổ của xung consin-tăng có búp chính rộng hơn làm cho độ rộng băng ASK gần
bằng 2/T. Việc thu tín hiệu ASK đã phát đi có thể đạt được bằng hai cách. Cách thứ
nhất là điều chế kết hợp dùng các mạch phức hợp để duy trì kết hợp pha giữa sóng
mang phát và sóng mang nội. Cách thứ hai là quá trình giải điều chế đường bao không
kết hợp. Xác suất lỗi trong từng trường hợp cụ thể sẽ được đề cập đến.
2.1.2. Điều chế khóa dịch biên độ nhị phân [BASK]
Trong hệ thống BASK, biên độ của sóng mang tần số fc được chuyển đổi giữa
hai giá trị tùy thuộc vào tín hiệu băng gốc, biên độ của sóng mang gồm hai mức A0 và
A1 biểu diễn cho hai ký tự 0 và 1 tương ứng. Trong thực tế, dạng sóng BASK gồm
các xung mark biểu diễn ký tự 1 và space biểu diễn ký tự 0. Lúc này BASK còn được
gọi là điều chế khóa on-off OOK[ On-Off Keying] và tín hiệu BASK được biểu diễn
như sau:
CHƯƠNG 3: LẤY MẪU VÀ LƯỢNG TƯ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
F[t] =
Trang 22
t
A1Π [ ] cos 2π fct cho số 1
T0
cho số 0
Bộ điều chế OOK có thể được thực hiện như là một khóa chuyển mạch đơn
giản, khóa sóng mang ở on hay off tùy tín hiệu mang tin là 1 hay 0 hoặc là một bộ
điều chế cân bằng, nhân sóng mang với tín hiệu OOK đơn cực băng gốc. Hình 2.3
trình bày sơ đồ điều chế OOK kiểu cân bằng. Tín hiệu điều chế OOK có phổ điện áp
và PSD cân bằng quanh tần số sóng mang ±fc.
Bộ tách sóng OOK có thể là kết hợp [coherent], hay không kết hợp
[noncoherent].Trường hợp tách sóng kết hợp có thể dùng một bộ lọc phối hợp đơn
giản [hình 2.4a], đầu ra của bộ lọc phối hợp đạt cực đại khi đầu vào có tín hiệu và
bằng 0 khi đầu vào không có tín hiệu. Hoặc dùng bộ tách sóng tương quan [hình
2.4b], yêu cầu là phải có bộ khôi phục sóng mang CR [Carrier Recovery]. Tín hiệu
sau đó được lấy mẫu và quyết định ngưỡng với đồng hồ lấy ra từ bộ khôi phục đồng
hồ STR [ Symbol Timing Recovery]
Hình 2.3. Điều chế on-off: dạng sóng, bộ điều chế, phổ
a] Tín hiệu băng gốc
b] Phổ điện áp của tín hiệu băng gốc
c] Bộ điều chế OOK d]Tín hiệu OOK thông dải
CHƯƠNG 3: LẤY MẪU VÀ LƯỢNG TƯ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 23
e] Phổ điện áp của tín hiệu OOK thông dải
Kiểu tách sóng không kết hợp được sử dụng phổ biến hơn, ví dụ dùng bộ tách
sóng đường bao [envelope detector] để khôi phục tín hiệu băng gốc, sau đó tách sóng I
+ D. Trước bộ tách sóng là bộ lọc thông dải để tăng tỷ số C/N [hình 2.4c]. Một cách
khác , bộ tách không kết hợp có thể được cấu trúc thành hai kênh tương quan để tách
thành phần đồng pha [I] và vuông pha [Q] của tín hiệu, sau đó bình phương thành
phần I và Q rồi cộng lại [hình 2.4d]. Sự sắp xếp này khắc phục được yêu cầu về đồng
bộ pha sóng mang. Kiểu này có vẻ phức tạp nhưng với sự phát triển của công nghệ
VLSI, chúng trở nên nhỏ, nhẹ và rẻ hơn so với bộ lọc và tách đường bao trong các
thiết kế truyền thống.
Hình 2.4. Bộ thu OOK kết hợp và không kết hợp
a] Bộ thu dùng bộ lọc phối hợp
CHƯƠNG 3: LẤY MẪU VÀ LƯỢNG TƯ
b] Bộ thu tương quan
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
c] Bộ thu tách sóng đường bao
Trang 24
d] Bộ thu 2 kênh
2.1.3 ASK kết hợp
Với tách sóng kết hợp, máy thu được đồng bộ với máy phát. Điều đó có nghĩa
là độ trễ phải được máy thu nhận biết. Sự đồng bộ lấy từ các phép đo thời gian được
thiết lập trong tín hiệu thu và thường chính xác đến ± 5% của chu kì bit T. Cùng với
φ = ω0t cũng phải được xét đến khi xử lí tín hiệu thu.
thời gian trễ τ , pha sóng mang
Vì độ trễ τ biến thiên theo tần số sóng mang của máy phát, ước tính 5%T và những
biến đổi trong thời gian truyền sóng đối với sóng mang đến máy thu là giá trị không
thể xác định được đối với bất kì trường hợp nhất định nào. Đối với những hệ thống
tách sóng kết hợp thực tế, pha sóng mang là một lượng ước tính ở những nơi các dạng
sóng tín hiệu M khả năng có thể được phát đi, thì bộ giải điều chế phải quyết định
xem khả năng nào thực tế đã phát đi. Vì tạp âm cộng vào với tín hiệu, nên có xác suất
trạng thái tín hiệu thứ i bị nhầm sang các trạng thái bên cạnh gần nhất. Xác suất của
lỗi xác định là cực tiểu nếu như bộ giải điều chế lựa chọn tín hiệu thu được có xác suất
lớn nhất của tín hiệu Si và xử lí như là tín hiệu đã được phát đi. Chiến lược quyết định
này gọi là Tiêu chuẩn cực đại hóa hậu xác suất [MAP] và đã chứng tỏ là tối ưu đối
với tạp âm Gauso Trung bình-không và các trạng thái có khả năng như nhau. Có hai
loại giải điều chế tối ưu. Loại thứ nhất là loại tương quan-chéo và loại thứ hai là loại
lọc phối hợp. Hình 2.5 minh họa hai loại điều chế này.
CHƯƠNG 3: LẤY MẪU VÀ LƯỢNG TƯ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 25
Hình 2.5.Các bộ điều chế tối ưu
2.2 ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ FSK
2.2.1 Điều chế FSK
FSK [Frequency Shift Keying], gọi là điều chế số theo tần số tín hiệu. Tín hiệu
FSK có dạng sóng dao động với tần số khác nhau, mỗi bit được đặc trưng bởi tần số
khác nhau này của tín hiệu.
FSK có thể xem như tín hiệu trực giao. Các sơ đồ tín hiệu chủ yếu đều sử dụng
cho truyền số liệu số tốc độ thấp, lý do để dùng rộng rãi các modem số liệu là tương
đối dễ dàng tạo tín hiệu và dùng giải điều chế khụng kết hợp. Như tên gọi, tin tức số
CHƯƠNG 3: LẤY MẪU VÀ LƯỢNG TƯ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 26
được truyền đi một cách đơn giản bằng cách dịch tần số sóng mang đi một lượng nhất
định tương ứng với mức nhị phân 1 và 0.
2.2.2 Sơ đồ điều chế
Phương pháp điều chế FSK cho phép tạo tín hiệu FSK dạng sin với hai tần số:
- Khi Data bit = 1, điều khiển khóa K ở vị trí nối sóng mang tần số F1 với lối ra FSK.
- Khi Data bit = 0, điều khiển khóa K ở vị trí nối sóng mang tần số F2 với lối ra FSK.
Hình 2.6. Phương pháp điều chế FSK
Ở sơ đồ điều chế FSK hình [2.6.b] sử dụng máy phát điều khiển bằng thế VCO
[Voltage Control Oscillator]. Ứng dụng trạng thái 0 hoặc 1, VCO sẽ phát hai tần
số F1 và F2 tương ứng.
Trên hình [2.6.c] là sơ đồ điều chế sử dụng các bộ chia với các hệ số chia khác
nhau: N và M. Data bit sử dụng để điều khiển chọn hệ số chia.
Ví dụ, khi Data bit = 1, bộ chia có hệ số chia N, tạo chuỗi xung ra có tần số :
F1 = fclock/N.
Còn khi Data bit = 0, bộ chia có hệ số chia M, tạo chuỗi xung ra có tần số F 2 =
fclock/M.
- Giản đồ tín hiệu FSK cho trên hình [2.6.d]
CHƯƠNG 3: LẤY MẪU VÀ LƯỢNG TƯ