- Chæång VII -
Chæång 7
Âiãöu chãú tên hiãûu säú
Âiãöu chãú (modulation) noïi chung laì laìm biãún âäøi caïc âàûc tênh cuía mäüt tên hiãûu theo mäüt tên
hiãûu khaïc. Trong hãû thäúng thäng tin, tên hiãûu bë biãún âäøi goüi laì soïng mang (carrier) vaì tên
hiãûu gáy ra sæû biãún âäøi âoï goüi laì tên hiãûu mang tin (information signal). Coï thãø âënh nghéa
âiãöu chãú laì sæû biãún âäøi caïc thäng säú cuía soïng mang theo tên hiãûu mang tin.
Chæång naìy trçnh baìy vãö âiãöu chãú trung táön IF (Intermediate Frequency) hoàûc âiãöu chãú cao
táön RF (Radio Frequency) (goüi chung laì âiãöu chãú) våïi soïng mang laì tên hiãûu sin coï caïc thäng
säú laì biãn âäü, táön säú vaì goïc pha.
Muûc âëch chênh cuía âiãöu chãú laì gàõn tên hiãûu mang tin (thæåìng laì bàng gäúc baseband) vaìo tên
hiãûu soïng mang coï phäø thêch håüp hån, taûo thaình tên hiãûu thäng daíi (bandpass signal) âãø:
- Laìm cho tên hiãûu mang tin tæång xæïng våïi caïc âàûc âiãøm cuía kãnh truyãön
- Kãút håüp caïc tên hiãûu laûi våïi nhau (sæí duûng gheïp kãnh phán táön säú) räöi truyãön âi qua mäüt
mäi træåìng váût lyï chung.
- Bæïc xaû tên hiãûu duìng caïc antenna coï kêch thæåïc phuì håüp thæûc tãú.
- Âënh vë phäø vä tuyãún nhàòm giæî cho giao thoa giæîa caïc hãû thäúng åí dæåïi mæïc cho pheïp.
ÅÍ bãn thu, quaï trçnh diãùn ra ngæåüc laûi so våïi bãn phaït: taïch laûi tên hiãûu mang tin bàng gäúc tæì
tên hiãûu thäng daíi. Quaï trçnh naìy âæåüc goüi laì giaíi âiãöu chãú (demodulation) hay taïch soïng
(detection). Pháön âáöu cuía chæång seî giåïi thiãûu så læåüc vãö lyï thuyãút quyãút âënh. Âäöng thåìi giåïi
thiãûu cå baín vãö váún âãö thu täúi æu. Âáy laì nhæîng kiãún thæïc cáön thiãút âãø tçm hiãøu vãö giaíi âiãöu
chãú trong pháön sau.
Tiãúp theo seî mä taí caïc kyî thuáût âiãöu chãú nhë phán (binary modulation), bao gäöm: âiãöu chãú
khoaï dëch biãn âäü ASK (Amplitude Shift Keying), âiãöu chãú khoaï dëch táön säú FSK (Frequency
Shift Keying), âiãöu chãú khoaï dëch pha PSK (Phase Shift Keying).
Âãø so saïnh caïc så âäö âiãöu chãú khaïc nhau, ta dæûa vaìo hiãûu suáút phäø vaì hiãûu suáút cäng suáút.
Hiãûu suáút phäø (spectral efficiency) laì säú âo täúc âäü truyãön tin trãn bàng thäng sæí duûng, âån vë
laì bit/s/Hz. Mäüt yãu cáöu âàût ra âäúi våïi kyî thuáût thäng tin laì truyãön tin våïi täúc âäü täúi âa trãn
mäüt bàng thäng täúi thiãøu coï thãø âæåüc. Âiãöu naìy âàûc biãût âuïng âäúi våïi thäng tin vä tuyãún, vç
phäøø táön vä tuyãún ráút haûn heûp, vaì do âoï, noï laì mäüt taìi nguyãn thäng tin quyï giaï.
Hiãûu suáút cäng suáút (power efficiency) liãn quan âãún tyí säú Eb/NO âäúi våïi mäüt xaïc suáút läùi
bitcho træåïc. Trong thæûc tãú, âiãöu naìy nghéa laì so saïnh cäng suáút tên hiãûu yãu cáöu båíi caïc så âäö
âiãöu chãú khaïc nhau âãø giæî âæåüc BER xaïc âënh æïng våïi mäüt täúc âäü truyãön tin xaïc âënh.
Cuäúi chæång seî giåïi thiãûu mäüt säú kyî thuáût âiãöu chãú tàng hiãûu suáút phäø vaì kyî thuáût âiãöu chãú
tàng hiãûu suáút cäng suáút.
- 160 -
- Chæång VII -
7.1 Så læåüc vãö lyï thuyãút quyãút âënh
Viãûc quyãút âënh coï aính hæåíng quan troüng âãún cháút læåüng cuía hãû thäúng thäng tin säú. Vãö cå
baín, âäúi våïi doìng tên hiãûu nhë phán coï hai kiãøu quyãút âënh chênh laì:
- Quyãút âënh mãöm (nhiãöu mæïc)
- Quyãút âënh cæïng (hai mæïc)
Hçnh 7.1 so saïnh hai loaûi bäü thu quyãút âënh mãöm vaì cæïng. Bäü thu quyãút âënh mãöm (hçnh
7.1a) thæûc hiãûn læåüng tæí hoïa tên hiãûu tæïc thåìi cäüng våïi nhiãùu, sæí duûng caïc mæïc læåüng tæí hoïa
cho træåïc, mäùi mæïc âæåüc biãøu diãùn bàòng mäüt tæì vaìi bit. Hçnh 7.1c minh hoüa quaï trçnh quyãút
âënh mãöm 8 mæïc (3 bit) âiãøn hçnh. Mäùi quyãút âënh mãöm chæïa thäng tin vãö khaí nàng kyï tæû naìo
âæåüc truyãön âi nhiãöu nháút (000 dãún 011 chè âënh kyï tæû truyãön laì 0 vaì 100 âãún 111 chè âënh kyï
tæû truyãön âi laì 1) vaì thäng tin vãö tênh håüp lyï cuía quyãút âënh. Quyãút âënh mãöm coï thãø âæåüc
chuyãøn thaình quyãút âënh cuäúi cuìng (laì quyãút âënh cæïng) bàòng caïch xem xeït daîy tæì maî PCM
liãn tiãúp räöi âæa ra quyãút âënh vãö mæïc maì tæì âoï biãøu diãùn, kãút håüp våïi giaíi maî âiãöu khiãøn läùi.
Quyãút âënh cæïng (hçnh 7.1b) phäø biãún hån quyãút âënh mãöm. Hai chuáøn quyãút âënh chênh sæí
duûng trong træåìng håüp naìy laìì Bayes vaì Neyman-Pearson. Chuáøn Bayes âæåüc duìng nhiãöu
trong thäng tin säú vaì chuáøn Neyman-Pearson âæåüc duìng nhiãöu trong caïc æïng duûng radar.
Âiãøm khaïc nhau cå baín giæîa hai chuáøn naìy laì chuáøn Bayes giaí sæí biãút træåïc sæû thäúng kã vãö sæû
xuáút hiãûn cuía säú 1 vaì säú 0, coìn chuáøn Neyman-Pearson thç ngæåüc laûi. Do váûy, chuáøn
Neyman-Pearson thêch håüp våïi æïng duûng radar vç thæåìng thç sæû xuáút hiãûn cuía muûc tiãu laì
khäng biãút træåïc.
S & H
Læåüng
tæí hoïa 8
mæïc
Kãút håüp quyãút âënh mãöm/
Giaíi maî âiãöu khiãøn läùi
(a)
Quyãút âënh cæïngQuyãút âënh mãöm
Q/â mãöm 000 010 100 110
001 011 101 111
0 1
Q/â cæïng
S & H
Læåüng
tæí hoïa 2
mæïc
Giaíi maî âiãöu
khiãøn läùi
Quyãút âënh cæïng
(c)
(b)
Säú 1Säú 0
Hçnh 7.1 So saïnh bäü thu quyãút âënh cæïng vaì quyãút âënh mãöm
- 161 -
- Chæång VII -
7.2 Cå baín vãö quaï trçnh thu täúi æu
Trong muûc 6.4 vaì 6.5, ta âaî xeït quaï trçnh khäi phuûc tên hiãûu säú. Âoï chênh laì quaï tçnh so saïnh
giaï trë cuía tên hiãûu thu våïi mäüt mæïc ngæåîng taûi thåìi âiãøm láúy máùu åí giæîa ä bit. Quaï trçnh naìy
coìn âæåüc goüi laì láúy máùu âiãøm giæîa (centre point sampling). Tæì âáy naíy sinh ra mäüt cáu hoíi laì
nãúu ta láúy máùu tên hiãûu taûi nhiãöu thåìi âiãøm khaïc nhau trong mäüt ä bit thç coï thãø tàng âæåüc âäü
tin cáûy cuía quyãút âënh hay khäng? Cáu traí låìi laì “Coï”. Hçnh 7.2 minh hoüa cho giaíi phaïp naìy.
Ta thæûc hiãûn láúy máùu tên hiãûu thu taûi n thåìi âiãøm khaïc nhau, sau âoï cäüng caïc kãút quaí laûi våïi
nhau vaì so saïnh våïi n láön mæïc ngæåîng, räöi âæa ra quyãút âënh cuäúi cuìng. Nãúu thç täøng
råìi raûc naìy seî tråí thaình têch phán. Ngæåîng quyãút âënh sau khi láúy têch phán tråí thaình:
∞→n
)dtvdtv(
00 T
0
1
T
0
0
2
1∫∫ +
Åí âáy v0 vaì v1 láön læåüt laì âiãûn aïp biãøu diãùn cho säú 0 vaì säú 1. Sau mäùi bit, âáöu ra cuía bäü têch
phán âæåüc reset vãö 0 âãø chuáøn bë cho bit tiãúp theo. Kyî thuáût naìy âæåüc goüi laì taïch I+D
(integrate and dump detection). Taïch I+D laì mäüt træåìng håüp riãng cuía mäüt kyî thuáût taïch täúi
æu goüi laì loüc phäúi håüp (match filtering)
C¸c thêi ®iÓm lÊ
y
mÉu
N
g
−ìn
g
q
/®
Þ
nh
1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1
1 0 1 1
1 0 1 1
S
è li
Ö
u
p
h¸
t
Q/® cuèi cïn
g
TÝn hiÖu
thu
H×nh 7.2 LÊy mÉu t¹i nhiÒu thêi ®iÓm
7.2.1 Loüc phäúi håüp
Bäü loüc âæïng træåïc maûch quyãút âënh trong bäü thu âæåüc goüi laì phäúi håüp våïi mäüt xung naìo âoï
nãúu noï laìm cho tyí säú SNR âaût giaï trë låïn nháút taûi thåìi âiãøm láúy máùu khi xung âoï coï màût åí âáöu
vaìo bäü loüc.
Âaïp æïng biãn âäü vaì âaïp æïng pha cuía bäü loüc phäúi håüp âæåüc xaïc âënh nhæ sau:
Giaí sæí hãû thäúng thäng tin säú truyãön âi caïc xung coï daûng v(t) nhæ hçnh 7.3a, máût âäü phäø nàng
læåüng chuáøn hoïa ESD nhæ hçnh 7.3b. Nãúu nhiãùu trong hãû thäúng laì nhiãùu tràõng thç máût âäü phäø
cäng suáút cuía nhiãùu laì NPSD coï thãø âæåüc biãøu diãùn bàòng ESD khäng âäøi trong mäüt chu kyì
xung nhæ hçnh 7.3c. Nãúu chia phäø ra caïc bàng con thç tæì hçnh veî ta tháúy coï nhæîng bàng nhæ
bàng j coï SNR låïn vaì coï nhæîng bàng nhæ bàng r coï SNR nhoí hån nhiãöu. Báút kyì bàng con naìo
coï chæïa nàng læåüng tên hiãûu âãöu coï thãø tham gia vaìo quaï trçnh quyãút âënh. Tuy nhiãn, dãù tháúy
ràòng nhæîng bàng con coï SNR cao thç seî aính hæåíng âãún quaï trçnh quyãút âënh nhiãöu hån nhæîng
bàng con coï SNR tháúp. Do NPSD laì hàòng säú nãn SNR tyí lãû våïi 2
)f(V . Ta cuîng biãút ràòng
- 162 -
- Chæång VII -
máût âäü cäng suáút hay nàng læåüng qua mäüt bäü loüc thç tyí lãû våïi 2
)f(H . Âiãöu naìy dáùn âãún yãu
cáöu vãö âaïp æïng biãn âäü cuía bäü loüc phäúi håüp våïi giaí thiãút nhiãùu tràõng nhæ sau:
Bçnh phæång cuía âaïp æïng biãn âäü cuía bäü loüc phäúi håüp phaíi coï daûng giäúng våïi daûng cuía máût
âäü phäø nàng læåüng cuía xung maì noï phäúi håüp, nghéa laì:
2
2
2)f(Vk)f(H =
T0 -1/2T0 1/2T0
N
PSD x T
r j
2
)f(V
(c)
v
(
t
)
(b)(a)
V
(
f
)
H×nh 7.3 (a) Xung truyÒn (b) Phæ ®iÖn ¸p cña xung tÝn hiÖu
(c) MËt ®é phæ n¨ng l−îng cña xung tÝn hiÖu vµ cña nhiÔu tr¾ng
Báy giåì ta xem nhæ phäø cuía xung trãn hçnh 7.3 âæåüc taûo thaình tæì nhiãöu vaûch phäø gáön nhau.
Theo Fourier, xung truyãön âi coï thãø âæåüc phán têch thaình täøng cuía vä säú soïng cos. Nãúu coï thãø
sàõp xãúp âãø táút caí caïc soïng cos âäöng thåìi âaût cæûc âaûi taûi mäüt thåìi âiãøm thç âiãûn aïp cuía tên hiãûu
(vaì laì cäng suáút cuía tên hiãûu) seî laì giaï trë cæûc âaûi taûi thåìi âiãøm âoï.
Bäü loüc, muäún âaût âæåüc âiãöu naìy, phaíi coï âaïp æïng pha âäúi dáúu våïi phäø pha cuía xung truyãön âi.
Nhæ váûy, xung sau khi loüc seî coï phäø pha bàòng 0 vaì caïc soïng cos thaình pháön seî cuìng âaût cæûc
âaûi taûi caïc thåìi âiãøm t = 0, T0, 2T0 ... Trong thæûc tãú, âãø coï thãø thæûc hiãûn âæåüc bäü loüc, phaíi
thãm vaìo âaïp æïng pha cuía bäü loüc mäüt âäü dëch pha tuyãún tênh laì (âãø âaím baío cho bäü loüc
nhán quaí). §iÒu nµy dÉn ®Õn yªu cÇu vÒ ®¸p øng pha cña bé läc phèi hîp nh− sau:
0
Tj
eω−
¸p øng pha cña bé läc phèi hîp âäúi dáúu våïi phäø pha cuía xung maì noï phäúi håüp cäüng thãm
mäüt læåüng dëch pha tuyãún tênh laì 0
fT2
π
−
, nghéa laì:
0v fT2)f()f(
π
−
Φ
−
=
Φ
Toïm laûi, âaïp æïng táön säú cuía bäü loüc phäúi håüp laì:
0
fT2j
*e)f(kV)f(H π−
=
Coï thãø måí räüng âaïp æïng biãn âäü cuía bäü loüc phäúi håüp cho træåìng håüp nhiãùu báút kyì nhæ sau:
)f(G
)f(Vk
)f(H
n
=
- 163 -
- Chæång VII -
våïi Gn(f) laì PSD cuía nhiãùu
7.2.2 Bäü taïch tæång quan
AÏp dung cäng thæïc biãún âäøi Fourier ngæåüc vaì cäng thæïc vãö âaïp æïng táön säú cuía bäü loüc phäúi
håüp, ta tçm âæåüc âaïp æïng xung cuía bäü loüc phäúi håüp nhæ sau:
)tT(kv)t(h 0
*
−
=
Coï thãø diãùn giaíi cäng thæïc naìy nhæ sau: âaïp æïng xung cuía bäü loüc phäúi håüp laì âaío ngæåüc xung
maì noï phäúi håüp, bë trãù âi mäüt khoaíng thåìi gian bàòng âäü räüng cuía xung. Tæì âáy ta cuîng tháúy
ràòng: coï thãø tçm xung ra cuía bäü loüc phäúi håüp træûc tiãúp tæì âáöu vaìo.
Nãúu xung vaìo laì thæûc, theo cäng thæïc têch cháûp, ta tênh âæåüc tên hiãûu ra nhæ sau:
)(kR)t(v inin vvout
τ
=
Váûy tên hiãûu ra cuía bäü loüc phäúi håüp laì tæû tæång quan cuía xung vaìo.
Hçnh 7.4 laì bäü thu trong hãû thäúng thäng tin säú duìng cå chãú taïch soïng tæång quan. ÅÍ âáy, tên
hiãûu vaìo coï khaïc våïi tên hiãûu tham chiãúu mäüt læåüng, âoï laì nhiãùu. Âáöu ra cuía bäü tæång quan seî
âaût cæûc âaûi taûi âiãøm cuäúi cuía xung vaìo, tæïc laì sau T0 giáy. Do âoï, nãúu thåìi âiãøm láúy máùu
chênh xaïc thç seî dáùn âãún SNR täúi æu.
Hçnh 7.4 Bäü thu tæång quan
vin
(
t
)
= v
(
t
)
+ n
(
t
)
v(t)
∫−
0
0
kT
T)1k( dt
kT0
7.3 Âiãöu chãú nhë phán
Âiãöu chãú nhë phán laì kiãøu âiãöu chãú âån giaín nháút vaì ráút phäø biãún trong thæûc tãú. Âáy laì træåìng
håüp tên hiãûu mang tin bàng gäúc laì tên hiãûu nhë phán. Pháön naìy seî trçnh baìy chi tiãút caïc kiãøu
âiãöu chãú nhë phán cå baín.
7.3.1 Âiãöu chãú khoaï dëch biãn âäü nhë phán (BASK)
Trong hãû thäúng BASK, biãn âäü cuía soïng mang táön säú fc âæåüc chuyãøn âäøi giæîa hai giaï trë tuyì
thuäüc vaìo tên hiãûu bàng gäúc, biãn âäü cuía soïng mang gäöm hai mæïc A0 vaì A1 biãøu diãùn cho hai
kyï tæû 0 vaì 1 tæång æïng. Trong thæûc tãú, daûng soïng BASK gäöm caïc xung "mark" biãøu diãùn kyï
tæû 1 vaì "space" biãøu diãùn kyï tæû 0. Luïc naìy BASK coìn âæåüc goüi laì âiãöu chãú khoïa on-off OOK
(On-Off Keying) vaì tên hiãûu BASK âæåüc biãøu diãùn nhæ sau:
(
)
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧πΠ
=
0,0
1,tf2cosT/tA
)t(f c01
säú cho
säúcho
- 164 -