Trường Đại Học Bỏch Khoa Hà Nội
Khoa Điện Tử Viễn Thông
====o0o====
KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ ĐA SÓNG MANG
Nguyên lý & ứng dụng của OFDM
Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Thu Nga
Sinh viên thực hiện : Bùi Đức Toàn
SHSV : 20063245
Lớp : ĐT7-K52
Hà Nội 5-2010
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
Mục lục
MỞ ĐẦU
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ TRUYỀN DẪN SỐ
1.1 Truyền dẫn ở băng tần cơ sở BaseBand ........................................ 7
1.1.1 Tín hiệu số ............................................................................. 7
1.1.2 Mã đường dây Line Code....................................................... 8
1.2 Truyền dẫn BroadBand ............................................................... 13
1.2.1 Amplitude Shift Keying ....................................................... 14
1.2.2 Frequency Shift Keying ....................................................... 16
1.2.3 Phase Shift Keying .............................................................. 18
1.2.4 Quadrature Amplitude Modulation ...................................... 20
1.3 Giới thiệu về OFDM ................................................................... 21
CHƯƠNG 2 NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA OFDM
2.1 Trực giao trong OFDM ............................................................... 28
2.2 Thu phát tín hiệu OFDM ............................................................ 32
2.2.1 Chuyển đổi nối tiếp song song ............................................. 33
2.2.2 Điều chế sóng mang phụ ...................................................... 34
2.2.3 Chuyển đổi từ miền tần số sang miền thời gian .................... 35
2.2.4 Điều chế tần số vô tuyến ...................................................... 35
2.3 Khoảng bảo vệ GI (Guard Interval) ............................................ 36
2.3.1 Chống lỗi do dịch thời gian .................................................. 37
2.3.2 Chống nhiễu giữa các symbol .............................................. 38
2.3.3 Mào đầu và phân cách sóng mang :...................................... 41
2.4 Hạn dải và tạo cửa sổ cho tín hiệu OFDM .................................. 41
2.4.1 Lọc thông dải ....................................................................... 42
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
2.4.2 Sử dụng dải bảo vệ dạng cos nâng ....................................... 44
CHƯƠNG 4 ĐỒNG BỘ VÀ CÂN BẰNG
4.1 Đồng bộ ...................................................................................... 46
4.1.1 Dịch thời gian và tần số trong OFDM .................................. 46
4.1.2 Đồng bộ trong hệ thống OFDM ........................................... 49
4.1.3 Đồng bộ thời gian và đồng bộ khung ................................... 50
4.1.4 Ước lượng dịch tần số .......................................................... 51
4.2 Cân bằng ..................................................................................... 52
4.2.1 Cân bằng trong miền thời gian ............................................. 53
4.2.2 Cân bằng trong miền tần số .................................................. 55
4.2.3 Khử tiếng vọng .................................................................... 58
CHƯƠNG 5 MÃ HÓA KÊNH
5.1 Mã hóa khối trong OFDM .......................................................... 64
5.2 Mã hóa vòng xoắn ...................................................................... 68
5.3 Mã hóa mắt lưới ......................................................................... 71
5.4 Mã hóa Turbo trong OFDM ........................................................ 74
CHƯƠNG 6 ỨNG DỤNG OFDM TRONG THÔNG TIN VÔ TUYẾN
6.1 Phát thanh số DAB ..................................................................... 77
6.1.1 Giới thiệu ............................................................................. 77
6.1.2 Hệ thống phát thanh số DAB theo chuẩn Châu âu ............... 79
6.2 Truyền hình số DVB ................................................................... 81
6.2.1 Giới thiệu ............................................................................. 81
6.2.2 Truyền hình số chuẩn Châu Âu DVB-T ............................... 83
6.3 Mạng LAN không dây ................................................................ 87
CHƯƠNG 7 ỨNG DỤNG OFDM TRONG THÔNG TIN HỮU TUYẾN
7.1 Đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL................................ 92
7.1.1 Giới thiệu ADSL .................................................................. 92
7.1.2 Đặc tính của kênh truyền ..................................................... 93
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
7.1.3 Hệ thống ADSL ................................................................... 96
7.2 Truyền thông qua đường dây tải điện PLC.................................. 99
7.2.1 Giới thiệu PLC ..................................................................... 99
7.2.2 Đặc tính của kênh truyền ................................................... 100
7.2.3 Hệ thống PLC .................................................................... 103
KẾT LUẬN
MỘT SỐ THUẬT NGỮ DÙNG TRONG BÀI TẬP LỚN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
Mở đầu
Trong những năm gần đây, các dịch vụ viễn thông phát triển hết sức
nhanh chóng đã tạo ra nhu cầu to lớn cho các hệ thống truyền dẫn thông tin.
Mặc dù các yêu cầu kỹ thuật cho các dịch vụ này là rất cao song cần có các
giải pháp thích hợp để thực hiện. Orthogonal Frequency Division
Multiplexing (OFDM) là một phương pháp điều chế cho phép truyền dữ liệu
tốc độ cao trong các kênh truyền chất lượng thấp. OFDM đã được sử dụng
trong phát thanh truyền hình số, đường dây thuê bao số không đối xứng, mạng
cục bộ không dây. Với các ưu điểm của mình, OFDM đang tiếp tục được
nghiên cứu và ứng dụng trong các lĩnh vực khác như truyền thông qua đường
dây tải điện, thông tin di động, Wireless ATM ...
OFDM là nằm trong lớp các kỹ thuật điều chế đa sóng mang. Kỹ thuật
này phân chia dải tần cho phép thành rất nhiều dải tần con với các sóng mang
khác nhau, mỗi sóng mang này được điều chế để truyền một dòng dữ liệu tốc
độ thấp. Tập hợp của các dòng dữ liệu tốc độ thấp này chính là dòng dữ liệu
tốc độ cao cần truyền tải. Các sóng mang trong kỹ thuật điều chế đa sóng
mang là họ sóng mang trực giao. Điều này cho phép ghép chồng phổ giữa các
sóng mang do đó sử dụng dải thông một cách có hiệu quả. Ngoài ra sử dụng
họ sóng mang trực giao còn mang lại nhiều lợi thế kỹ thuật khác, do đó các hệ
thống điều chế đa sóng mang đều sử dụng họ sóng mang trực giao và được
gọi chung là ghép kênh theo tần số trực giao OFDM.
Kỹ thuật OFDM lần đầu tiên được giới thiệu trong bài báo của
R.W.Chang năm 1966 về vấn đề tổng hợp các tín hiệu có dải tần hạn chế khi
thực hiện truyền tín hiệu qua nhiều kênh con. Năm 1971 Weistein và Ebert sử
dụng biến đổi FFT và đưa ra Guard Interval cho kỹ thuật này. Tuy nhiên, cho
tới gần đây, kỹ thuật OFDM mới được ứng dụng trong thực tế nhờ có những
tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực xử lý tín hiệu số và kỹ thuật vi xử lý.
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
Ở Việt Nam hiện nay đang triển khai một số ứng dụng sử dụng kỹ thuật
điều chế đa sóng mang OFDM như truyền hình số DVB-T, đường dây thuê
bao không đối xứng ADSL và truyền thông qua đường dây tải điện PLC.
Song song với việc triển khai các ứng dụng trên, cần có những nghiên cứu về
kỹ thuật điều chế OFDM. Nội dung của đồ án đề cập tới các vấn đề:
- Tổng quan về các kỹ thuật điều chế trong truyền dẫn tín hiệu số.
- Nguyên lý cơ bản của điều chế đa sóng mang OFDM.
- Các kỹ thuật của OFDM như đồng bộ, cân bằng, khử tiếng vọng và
mã hóa.
- Các ứng dụng của OFDM trong thông tin vô tuyến và hữu tuyến.
Điều chế đa sóng mang là một kỹ thuật tương đối mới mẻ và phức tạp.
Nhân đây em xin chân thành cảm ơn Cô Nguyễn Thu Nga đã giúp đỡ em
làm bài tập lớn này
Ch¬ng 1 Giới thiệu về truyền dẫn số
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
Sự ra đời của kỹ thuật số cùng với sự phát triển vượt bậc của công nghệ
vi điện tử đã tạo nên những thay đổi kỳ diệu trên mọi mặt của đời sống xã hội.
Đây thực sự là một cuộc cách mạng xã hội tiếp theo cuộc cách mạng công
nghiệp giải phóng sức lao động của con người. Sở dĩ kỹ thuật số làm được
điều đó là do tín hiệu số cho phép xử lý và lưu trữ một cách mạnh mẽ và linh
hoạt. ở đây xin đề cập đến một khía cạnh rất quan trọng và góp phần tạo nên
thành công của kỹ thuật số đó là truyền dẫn số.
1.1 Truyền dẫn ở băng tần cơ sở BaseBand
Trong truyền dẫn BaseBand tín hiệu được truyền dẫn ở dạng xung có
1.1.1 Tín hiệu số
phổ vô hạn và chiếm toàn bộ dải thông của đường truyền.
Tín hiệu số là tập hợp của các bit {0,1} và được biểu diễn dưới dạng 0v
và 5v với mức TTL. Tuy nhiên dạng tín hiệu này chỉ tồn tại trên các Bus của
các bo mạch đơn lẻ hay Bus nội trong các IC mà không thể truyền dẫn đi xa.
Để truyền dẫn tín hiệu số trên băng tần cơ sở BaseBand cần mã đường truyền
Line Code với mục đích:
Đưa vào độ dư bằng cách mã hóa các từ số liệu nhị phân thành các từ dài
hơn. Các từ nhị phân dài hơn này sẽ có nhiều tổ hợp hơn do tăng số bit.
Chúng ta có thể chọn những tổ hợp xác định có cấu trúc theo một quy luật từ
mã hợp thành , cho phép tách thông tin định thời một cách dễ dàng hơn và
giảm độ chênh lệch giữa các bit “0” và các bit “1” trong một từ mã. Việc
giảm độ chênh lệch này dẫn đến giảm thành phần một chiều. Điều này là cần
thiết vì không thể truyền thành phần một chiều của tín hiệu số đi được. Tuy
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
nhiên việc tăng độ dài của từ mã nhị phân sẽ làm tăng tốc độ bít và do đó tăng
độ rộng băng tần.
Mã hóa tín hiệu nhị phân thành tín hiệu nhiều mức để giảm độ rộng băng
tần. Loại mã hóa này quan trọng khi cần truyền số liệu tốc độ cao trên đường
truyền có băng tần hạn chế. Việc giảm độ rộng băng tần cần thiết của kênh
hoặc tăng tốc độ bit với một độ rộng băng tần đã cho sẽ cần phải tăng tỉ số tín
hiệu trên tạp âm S/N để đạt được xác suất lỗi bít Ber cho trước.
Bảo mật tin tức cho thông tin trên đường truyền. Không liên quan đến
chất lượng truyền dẫn, nhưng tính bảo mật thông tin là một đặc tính rất quan
trọng của mã đường truyền.
Tạo phổ tín hiệu nhằm ứng dụng cho những mục đích như tách xung
đồng hồ, giảm thành phần biên độ ở tần số 0Hz đến không, hoặc giảm các
1.1.2 Mã đường dây Line Code
thành phần tần số cao và thấp trước khi lọc.
Các số nhị phân “0” và “1” truyền dẫn trên đường truyền dưới dạng tín
hiệu xung nối tiếp được gọi là mã đường dây.
Các loại mã đường dây có các đặc điểm sau:
- Chuyển mức về không ở giữa bit
+ Không chuyển mức NRZ (Non Return to Zero)
+ Có chuyển mức RZ (Return to Zero)
- Cực tính
+ Đơn cực UniPolar
+ Phân cực BiPolar
Binary
1 1 0 1 0 0 1
Pw(f)
+V
First Null Bandwidth
t
Unipolar NRZ
0.5
f
R
2R
Pw(f)
+V
t
Unipolar RZ
0.25
f
R
2R
1
+V
t
Bipolar NRZ
0.5
-V
R
2R
+V
t
Bipolar RZ
0.5
-V
R
2R
+V
t
Manchester
0.5
-V
R
2R
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
Hình 1-1 Các mã đường dây cơ bản
Do đó ta có các loại tín hiệu trên đường truyền với dạng tín hiệu và phổ
của chúng như trên.
Nhận xét:
- Để truyền đi xa cần công suất lớn.
- Để tách được tín hiệu Clk cần mật độ phổ khác 0 tại tần số f = R.
- Dải thông của kênh truyền tối thiểu bằng tần số đầu tiên mà tại đó
mật độ phổ bằng 0 (First Null Bandwidth).
Dựa vào các đặc điểm trên người ta tạo ra các loại mã đường truyền
thích hợp với tốc độ dữ liệu và môi trường truyền dẫn (cáp đối xứng, cáp
đồng trục hay cáp quang).
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
Dưới đây là các loại mã đường dây sử dụng trong hệ thống phân cấp số
của ITU:
Tốc độ (Mbps) Mã đường dây
2.048 HDB3
8.448 HDB3
34.368 HDB3
139.264 CMI
564.992 CMI
1.544 AMI, B8ZS
6.312 B6ZS, B8ZS
32.064 AMI (Scrambled)
44.736 B3ZS
1.1.2.1 Mã AMI (Alternate Mark Inversion)
Mã AMI sử dụng mã 3 mức còn gọi là mã tam phân, trong đó mức giữa
của tín hiệu được ứng dụng rộng rãi là điện áp 0. Mã có các mức điện áp ra là
+V (ký hiệu là “+”), -V (ký hiệu là “-”) và mức điện áp 0 tương ứng với mức
đất của hệ thống. Người ta gọi mã tam phân này là mã đảo dấu luân phiên
AMI. Đây là một mã lưỡng cực, không trở về 0 hoặc có trở về 0 (NRZ hoặc
RZ). Dãy mã thu được bằng cách: bit 0 tương ứng với mức điện áp 0 còn bit 1
tương ứng với mức + và - một cách luân phiên bất chấp số bít 0 giữa chúng.
Binary
1 1 0 1 0 0 1
+V
t
AMI Non Return Zero
-V
+V
t
AMI Return Zero
-V
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
Hình 1-2 Dạng tín hiệu AMI
Mã AMI có đặc điểm mật độ phổ rất nhỏ ở tần số thấp, mật độ phổ cực
đại ở 1/2 tốc độ bit. Trong mã AMI các xung dương luân phiên nhau, do đó
nếu có lỗi sinh ra trong hệ thống truyền dẫn do tạp âm xung hoặc xuyên âm sẽ
gây ra bỏ sót một xung hoặc thêm một xung vào, cả hai trường hợp đó sẽ xuất
hiện hai xung kề nhau cùng cực tính vi phạm luật lưỡng cực và hệ thống có
thể dễ dàng phát hiện ra lỗi đó. Tuy nhiên với mã AMI, một dãy bit 0 liên tiếp
có thể gây mất đồng bộ. Để khắc phục người ta phải ngẫu nhiên hóa
(Scramble) trước khi truyền. Ngẫu nhiên hóa chuỗi bit được thực hiện bằng
cách cộng modul-2 với một chuỗi giả ngẫu nhiên PRBS (Pseudo random bit
sequence). Phía thu sẽ thực hiện giải ngẫu nhiên hóa (De-scramble) cũng bằng
cách cộng modul-2 chuỗi bit thu được với chuỗi PRBS một cách đồng bộ.
1.1.2.2 Mã CMI (Coded Mark Inversion)
Mã CMI cũng tương tự như mã AMI Non return zero. Nhưng để tránh
mất đồng bộ đo một dãy các bít 0 liên tiếp gây ra, mã CMI mã hóa bit 0 thành
2 mức điện áp - và + tương ứng với mỗi nửa chu kỳ bit Tb.
Binary
1 1 0 1 0 0 1
+V
t
Code Mark Inversion
-V
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
Hình 1-3 Dạng tín hiệu CMI
Như vậy có thể coi mã CMI là mã phân cực NRZ có t’CLK = 2tCLK được
mã hóa như sau: bit 0 tương ứng với 01 còn bit 1 tương ứng với bit 00 và 11
luân phiên nhau.
1.1.2.3 Mã HDB3 (High Density Bipolar-3)
Mã HDB3 tương tự như mã AMI Return Zero. Nhưng để tránh mất đồng
bộ do dãy các bit 0 gây ra, mã HDB3 mã hóa 4 bits 0 liên tiếp (0000) thành tổ
hợp 000V hoặc B00V. Trong đó bit B (Balancing) tuân theo luật mã lưỡng
cực sử dụng để chèn vào đầu 4 bits 0 liên tiếp để tránh 2 bit V kề nhau cùng
cực tính, còn bit V (Violation) vi phạm luật mã lưỡng cực. Như vậy trong
Binary
0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1
HDB3
0 B 0 0 0 V B
0 0 V 0 0 0 B
+V
t
HDB3 Signal
-V
dòng mã HDB3 chỉ có tối đa 3 chu kỳ liên tiếp tín hiệu ở mức 0.
Hình 1-4 Dạng tín hiệu HDB3
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
1.1.2.4 Mã BnZS (Bipolar with n-Zeros Substitution)
Tương tự như HDB3, BnZS cũng là một cải tiến của AMI Return Zero
để tránh mất đồng bộ do dãy các bits 0 liên tiếp. Nhưng cách thay thế các bit
0 của BnZS khác với HDB3:
BnZS Binary Substitution
B2ZS 00 0V
B3ZS 000 0VB
B4ZS 0000 0V0B
B6ZS 000000 0VB0VB
B8ZS 00000000 000VB0VB
1.2 Truyền dẫn BroadBand
Nếu như kênh truyền có dải thông cho phép nhất định, thì để phối hợp
với kênh truyền này tín hiệu số phải được điều chế vào sóng mang có tần số
thích hợp để cho phép truyền được qua băng thông của kênh. Kênh qua đó tín
hiệu được truyền đi bị han chế về độ rộng băng đối với tần số trung tâm ở
khoảng tần số sóng mang như trong điều chế song biên (DSB), hoặc ở bên
cạnh sóng mang như trong điều chế đơn biên (SSB). Nếu độ rộng băng tần
của các tín hiệu và các kênh nhỏ hơn nhiều tần số sóng mang, chúng được
hiểu là các tín hiệu băng hẹp. Kỹ thuật điều chế số có thể làm thay đổi biên
độ, pha, tần số của sóng mang thành từng mức gián đoạn. Mặc dù có nhiều
phương thức điều chế, nhưng việc phân tích các phương thức này tùy thuộc
chủ yếu vào dạng kiểu điều chế và tách sóng. Có hai dạng chính là: loại kết
hợp và loại không kết hợp. Loại kết hợp hay còn gọi là tách sóng đồng bộ
được sử dụng trong điều chế dịch pha PSK (Phase Shift Keying). Loại không
kết hợp hay còn gọi là tách sóng đường bao được sử dụng trong điều chế dịch
biên độ ASK (Amplitude Shift Keying) và điều chế dịch tần số FSK
(Frequency Shift Keying)
1.2.1 Amplitude Shift Keying
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
Điều chế khóa dịch biên độ ASK làm thay đổi biên độ của sóng mang
v
t
tvtv
ASK
d
c
vc(t) theo tín hiệu số vd(t).
cos
tw
tv c
c
tvd
0 1
Nếu:
tv d
0 tv c
Thì:
Và ta có dạng tín hiệu ASK với tín hiệu nhị phân 1011001 như sau:
Hình 1-5 Tín hiệu ASK
cos
3cos
5cos
tvd
tw 0
tw 0
tw 0
1 2
2
1 3
1 5
...
Theo biến đổi Fourier ta có:
v
t
ASK
tv d
v
cos
cos
cos
cos
t
ASK
tw c
tw 0
tw c
tw 3 0
tw c
tv c 1 2
2
1 3
cos
...
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
2
cos
A
cos
B
BA
cos
cos
BA
Mặt khác ta có
v
cos
t
tww cos
cos
tww
ASK
tw c
0
c
0
c
1 2
2
...
Do đó:
w cos c
tw 3 0
w cos c
tw 3 0
1 3
Như vậy phổ của tín hiệu ASK gồm thành phần sóng mang wc, thành
phần mang tin tức wc w0 và các thành phần hài bậc 3 , 5 , 7 ...
Hình 1-6 Phổ của tín hiệu ASK
ASK có thể được điều chế 2 hay M mức, gọi là M-ASK với M = 2k . Khi
đó mỗi trạng thái của tín hiệu được gọi là 1 baud.
ASK có thể giải điều chế kết hợp (tách sóng đồng bộ) hay giải điều chế
không kết hợp (tách sóng đường bao). Kiểu điều chế này chỉ thích hợp với tốc
độ nhỏ.
1.2.2 Frequency Shift Keying
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
Điều chế khóa dịch tần số FSK được thực hiện bằng cách dịch tần số
sóng mang đi một lượng nhất định tương ứng với tín hiệu số đưa và điều chế.
cos
tw 1
cos
tv 1 tv 2
tw 2
Trong FSK hai trạng thái ta có hai sóng mang với tần số khác nhau:
tvd
1 0
Tín hiệu điều chế có dạng
t
vFSK
tw 1 tw 2
cos cos
Do đó tín hiệu FSK tương ứng có dạng sau:
Hình 1-7 Dạng tín hiệu FSK
v
cos
cos
t
1
tv
FSK
tvtw d
1
tw 2
d
Như vậy:
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
cos
3cos
5cos
tvd
tw 0
tw 0
tw 0
1 2
2
1 3
1 5
...
Ở trên ta đã có:
cos
cos
3cos
cos
t
vFSK
tw 1
tw 0
tw 0
tw 5 0
1 3
1 5
1 2
2
...
cos
cos
cos
tw 2
tw 0
tw 3 0
tw 5 0
1 2
2
1 3
1 5
cos
...
Do đó
cos
t
tww cos
tww cos
vFSK
tw 1
0
1
1
0
1 2
...
cos
1 w cos 1
w 1
tw 3 0
tw 3 0
cos
tww cos
tw 2
2
0
w cos 2
tw 0
1
cos
...
cos
w 2
tw 3 0
w 2
tw 3 0
1 3 1 2 1 3
Tương tự trên, cuối cùng ta được:
Như vậy dạng phổ của tín hiệu FSK giống như dạng phổ của tín hiệu
ASK nhưng với hai thành phần sóng mang có tần số f1 và f2, và khoảng cách
giữa chúng là fs.
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
Hình 1-8 Phổ của tín hiệu FSK
FSK có thể được điều chế 2 hay M mức. Phương pháp khóa dịch tần số
FSK được dùng khá rộng rãi trong các modem truyền số liệu tốc độ thấp theo
1.2.3 Phase Shift Keying
các chuẩn V21, V22, V24.
Phương pháp điều chế khóa dịch pha PSK sử dụng đặc tính pha của sóng
tw cos
tv c
c
v
vor
tv d
PSK
PSK
1 0
cos tw c cos tw c
tv c tv c
mang để điều chế tin tức. Xét trường hợp đơn giản với PSK hai trạng thái.
Như vậy nếu biểu diễn tín hiệu số vd(t) dưới dạng lưỡng cực ta có biểu
v
t
tv
PSK
tv d
c
thức:
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
Hình 1-9 Tín hiệu PSK
cos
3cos
5cos
tvd
tw 0
tw 0
tw 0
4
1 5
1 3
...
Biến đổi Fourier của tín hiệu số lưỡng cực có dạng sau:
v
cos
cos
cos
3cos
t
PSK
tvtv d
c
tw c
tw 0
tw c
tw 0
1 3
4
...
Do đó:
2
cos
A
cos
B
BA
cos
cos
BA
Mặt khác ta có:
v
t
cos
tww
cos
tww
PSK
0
c
0
c
2
...
w cos c
tw 3 0
w cos c
tw 3 0
1 3
Suy ra:
Như vậy phổ của tín hiệu PSK chỉ chứa thành phần mang tin tức và các
hài bậc 3, 5, 7, ... mà không có thành phần sóng mang.
Dưới đây là dạng phổ của tín hiệu PSK:
Bài tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52 Phần 1 Mở đầu
Hình 1-10 Phổ của tín hiệu PSK
PSK được sử dụng khá phổ biến trong điều chế số. Để truyền dẫn số liệu
tốc độ cao, người ta thường dùng PSK M mức. Trong đó phổ biến là 4-PSK
(QPSK) và 8-PSK tương ứng với 2 và 3 bits trong một baud. Các bit được sắp
1.2.4 Quadrature Amplitude Modulation
xếp theo mã Gray tức là 2 baud cạnh nhau chỉ sai khác một bit.
Phương pháp điều chế khóa dịch pha có sóng mang trực pha QAM có
thể coi là kết hợp của hai phương pháp điều chế PSK và ASK bởi vì phương
pháp này sử dụng cả biên độ và pha của sóng mang để điều chế tín hiệu. Do
sử dụng cả biên độ và pha của sóng mang để điều chế tín hiệu nên QAM cho
phép số trạng thái tín hiệu lớn. Người ta thường dùng 16-QAM và 64-QAM
tương ứng với 4 và 6 bit trong một baud. Các bit được sắp xếp theo mã Gray
tức là hai tổ hợp cạnh nhau chỉ sai khác 1 bit. Cách sắp xếp này làm giảm xác
suất lỗi ở phía thu.
