Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Layout Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Mục đích hệ thống truyền số truyền an toàn bảo đảm số liệu số tới phía thu qua kênh truyền Số liệu (mang thông tin) chịu nhiều loại ảnh hưởng trình truyền, dẫn tới sai lệch (nhiễu, suy hao, méo dạng, đa đường, ảnh hưởng chéo) Để truyền số liệu nhị phân qua kênh truyền, cần tạo tín hiệu mang số liệu (biểu diễn thông tin) phù hợp với đặc điểm kênh Việc chuyển đổi dãy bit thành tín hiệu mang thông tin gọi điều chế số Việc chuyển đổi có nhớ hay nhớ Với sơ đồ điều chế không nhớ, dãy bit chia thành khối k bit, khối chuyển thành (mapped) tín hiệu sm (t), ≤ m ≤ 2k mà không quan tâm tới tín hiệu truyền trước Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Trong sơ đồ điều chế có nhớ, việc chuyển đổi khối k bits thời điểm thời phụ thuộc vào khối (L − l)k bit trước đó, thành M = 2k tin/tín hiệu Quá trình định nghĩa automat hữu hạn trạng thái (2(L−l)k ) Tại thời điểm l − 1, điều chế trạng thái Sl−1 ∈ {1, 2, , 2(L−1)k }, đầu vào dãy Il ∈ {1, 2, , 2k }, đầu điều chế sml (t) điều chế chuyển sang trạng thái Sl theo chuyển đổi ml = fm (Sl−1 , Il ), Sl = fs (Sl−1 , Il ) k, L hai hàm fm , fs mô tả đầy đủ cho điều chế L gọi độ dài ràng buộc (constraint length) điều chế Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Giả thiết tín hiệu (sm (t)) truyền Ts giây, Ts gọi khoảng thời gian ký hiệu/signal interval Trong giây có Rs = 1/Ts ký hiệu truyền đi, Rs gọi tốc độ ký hiệu/signalling rate/symbol rate Khoảng thời gian bit/bit interval tốc độ bit/bit rate Tb = Ts Ts = , k log2 M R = kRs = Rs log2 M Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Nếu lượng sm (t) ζm , lượng tín hiệu trung bình lượng bit trung bình (pm xác suất tín hiệu thứ m) M pm ζm , ζavg = ζbavg = m=1 ζavg ζavg = k log2 M Công suất trung bình phát Pavg = ζbavg = Rζbavg Tb Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Layout Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Điều chế biên độ xung (PAM) Trong hệ thống PAM (số), tín hiệu biểu diễn sm (t) = Am p(t), 1≤m≤M với p(t) xung có độ rộng T Biên độ tín hiệu Am nhận giá trị rời rạc Am = 2m − − M (Am = ±1, ±3, , ±(M − 1)) Năng lượng tín hiệu là: ζm = A2m ζp , ζavg = (M − 1)ζp , ζbavg = (M − 1)ζp log2 M Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Điều chế biên độ xung (PAM) Trong đa số trường hợp, PAM tín hiệu thông dải với tín hiệu tần số thâp tương đương có dạng Am g (t), với Am g (t) thực sm (t) = ℜ[Am g (t)e j2πfc t ] = Am g (t) cos(2πfc t) Thay p(t) = g (t) cos(2πfc t), ta có ζm = A2m ζg , ζavg = (M − 1)ζg , ζbavg = (M − 1)ζg log2 M Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Điều chế biên độ xung (PAM) p(t) cho tín hiệu băng PAM tín hiệu chiều với sở φ(t) = √ ζp tần sở φ(t) = ζg g (t) cos 2πfc t cho tín hiệu thông dải Hình: Quĩ đạo tín hiệu PAM Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Điều chế biên độ xung (PAM) Hình: Ví dụ tín hiệu PAM băng tần sở thông dải Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Layout Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Hình: Một số tín hiệu băng tần sở Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Các mô hình điều chế có nhớ mô tả qua chuỗi Markov automat hữu hạn trạng thái Điều chế NRZ không nhớ, tương đương với mã nhị phân PAM PSK NRZI mã vi sai, sử dụng phép cộng module (⊕) bk = ak ⊕ bk−1 Phép cộng vi sai tạo nên tính nhớ mã NRZI Giả sử dãy thông tin đầu vào nhị phân, có trạng thái chuỗi Markov, lưu đồ chuyển đổi trạng thái hình sau (kèm sơ đồ lưới) Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Hình: Lưu đồ chuyển đổi trạng thái cho mã NRZI Hình: Sơ đồ lưới cho mã NRZI Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Tín hiệu CPFSK Tín hiệu FSK không nhớ, dịch chuyển đột ngột từ tần số sang tần số khác thời điểm kết thúc khoảng thời gian ký hiệu tạo nên búp sóng phụ rộng phổ tín hiệu Để giảm tượng này, người ta sử dụng tín hiệu mang thông tin đơn giản điều chế tín hiệu mang thông tin tần số cao, làm cho pha tín hiệu sau điều chế biến đổi liên tục Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Digital Modulation Schemes Tín hiệu CPFSK Để biểu diễn tín hiệu CPFSK, bắt đầu với tín hiệu PAM d(t) = n In g (t − nT ) với {In } ký hiệu cho dãy biên độ (±1, ±3, , ±(M − 1)), g (t) xung vuông có biên độ 1/2T khoảng thời gian T Tín hiệu thông thấp tương đương tín hiệu CPFSK v (t) = 2ζ j [4πTfd e T t −∞ d(τ )dτ +φ0 ] với fd độ biến đổi tần số cực đại (peak frequency deviation) φ0 pha ban đầu tín hiệu mang Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Tín hiệu CPFSK Tín hiệu CPFSK s(t) = 2ζ cos [2πfc t + φ(t; I) + φ0 ] T Chú ý d(t) có điểm gián đoạn, tích phân d(t) liên tục có tín hiệu có pha thay đổi liên tục Pha tín hiệu mang khoảng nT ≤ t ≤ (n + l)T h = 2fd T , φ(t; I) = θn + 2πhIn q(t − nT )   n−1 0 t θn = πh Ik , q(t) = 2T   k=−∞ tT θn biểu diễn tính nhớ ký hiệu khứ thời điểm (n − 1)T h gọi hệ số điều chế Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Tín hiệu CPM CPFSK lớp lớp tín hiệu tổng quát CPM Tín hiệu CPM có pha biến đổi liên tục mô tả n φ(t; I) = 2π k=−∞ Ik hk q(t − kT ), nT ≤ t ≤ (n + 1)T với {Ik } dãy ký hiệu mang thông tin M mức, {hk } dãy hệ số điều chế, q(t) mô tả t q(t) = g (τ )dτ Nếu g (t) = với t > T , tín hiệu gọi đáp ứng đầy đủ Nếu g (t) = với t > T , tín hiệu gọi đáp ứng phần Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Tín hiệu CPM Hình: g (t): LREC với L = (CPFSK) LRC với L = Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Tín hiệu CPM Hình: g (t): LREC với L = LRC với L = Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Layout Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Thông tin phổ tín hiệu giúp xác định băng thông cần thiết cho tín hiệu hiệu sử dụng băng thông tín hiệu Chúng ta xét mô hình điều chế có nhớ tổng quát, độ nhớ vô hạn Tiếp theo giới hạn từ trường hợp tổng quát thành độ nhớ hữu hạn, vô hạn (được mô tả chuỗi Markov) Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Digital Modulation Schemes Phổ tín hiệu điều chế số có nhớ Xét tín hiệu điều chế thông dải v (t) với tín hiệu tần số thấp tương đương ∞ vl (t) = n=−∞ sl (t − nT ; In ) với sl (t; In ) số M tín hiệu tần số thấp tương đương xác định từ dãy thông tin thời điểm n Mục tiêu xác định phổ mật độ công suất v (t), điều thực qua việc tính phổ mật độ công suất vl (t) Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Digital Modulation Schemes Phổ tín hiệu điều chế số có nhớ Hàm tự tương quan vl (t) Rvl (t + τ, t) = E [vl (t + τ )vl∗ (t)] ∞ ∞ = n=−∞ m=−∞ E [sl (t + τ − nT ; In )sl∗ (t − mT ; Im )] Do việc that đổi từ t thành t + T không làm thay đổi giá trị trung bình hàm tự tương quan vl (t), nên vl (t) trình dừng vòng Giả thiết {In } dãy ngẫu nhiên rời rạc dừng, có ¯ v (τ ) = R l T k = n − m, ∞ k=−∞ ∞ gk (τ − kT ) E [sl (t + τ ; Ik )sl∗ (t; I0 )]dt gk (τ ) = −∞ Digital Modulation Schemes Biểu diễn tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ tín hiệu điều chế số Phổ tín hiệu điều chế số có nhớ Phổ mật độ công suất vl (t) biến đổi Furier Rvl (τ ): Svl (f ) = Sv(c) (f ) + Sv(d) (f ) l l Sv(c) (f ) = l = Sv(d) l T2 ℜ T ∞ ′ Gk (f )e −j2πkfT k=1 ∞ G0 k=−∞ k T δ f − k T ′ với Gk (f ) biến đổi Fourier gk (τ ) Gk (f ) = Gk (f ) − G0 (f ) Phương trình biểu diễn thành phần liên tục rời rạc phổ mật độ công suất vl (t) [...]... tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ của các tín hiệu điều chế số Digital Modulation Schemes Phổ tín hiệu điều chế số có nhớ Xét tín hiệu điều chế thông dải v (t) với tín hiệu tần số thấp tương đương ∞ vl (t) = n=−∞ sl (t − nT ; In ) với sl (t; In ) là một trong số M tín hiệu tần số thấp tương đương được xác định từ dãy thông tin tại thời điểm... nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ của các tín hiệu điều chế số Digital Modulation Schemes Biểu diễn các tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ của các tín hiệu điều chế số Thông tin về phổ tín hiệu giúp chúng ta xác định băng thông cần thiết cho tín hiệu và hiệu quả sử dụng băng thông của các tín hiệu Chúng ta xét mô hình điều chế có nhớ tổng... chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ của các tín hiệu điều chế số Điều chế pha số (PSK) Hình: Sơ đồ không gian tín hiệu cho một số tín hiệu PSK Digital Modulation Schemes Biểu diễn các tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ của các tín hiệu điều chế số Điều chế biên độ vuông góc (QAM) Độ hiệu quả về băng thông. .. hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ của các tín hiệu điều chế số Tín hiệu CPFSK Tín hiệu FSK là không nhớ, nhưng sự dịch chuyển đột ngột từ tần số này sang tần số khác tại thời điểm kết thúc một khoảng thời gian ký hiệu tạo nên các búp sóng phụ rộng trong phổ tín hiệu Để giảm hiện tượng này, người ta sử dụng một tín hiệu mang thông tin đơn giản điều... thời gian và/hoặc tần số Nếu các tín hiệu mang trực giao đươc sử dụng trong mỗi khe thời gian/tần số thì vector N chiều (N chẵn) có thể được truyền trong N2 khe thời gian/tần số, và như vậy băng thông sử dụng sẽ giảm đi 2 lần Digital Modulation Schemes Biểu diễn các tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ của các tín hiệu điều chế số Tín hiệu nhiều chiều... số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ của các tín hiệu điều chế số Hình: Một số tín hiệu ở băng tần cơ sở Digital Modulation Schemes Biểu diễn các tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ của các tín hiệu điều chế số Các mô hình điều chế có nhớ được mô tả qua chuỗi Markov hoặc automat hữu hạn trạng thái Điều chế... Schemes Biểu diễn các tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ của các tín hiệu điều chế số Layout 1 Digital Modulation Schemes Biểu diễn các tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ của các tín hiệu điều chế số Digital Modulation Schemes Biểu diễn các tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không...Digital Modulation Schemes Biểu diễn các tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ của các tín hiệu điều chế số Điều chế biên độ xung (PAM) Tín hiệu PAM số thông dải còn được gọi là tín hiệu điều chế biên độ số (ASK) Khoảng cách Euclidean giữa hai điểm tín hiệu là dmn = |Am − An | ζg , 2 dmin = 2 ζp = 2ζg =... tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ của các tín hiệu điều chế số Điều chế biên độ vuông góc (QAM) Hình: Ví dụ về tín hiệu QAM Digital Modulation Schemes Biểu diễn các tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ của các tín hiệu điều chế số Tín hiệu nhiều chiều Điều chế biên độ và pha số cho phép chúng... hiện tượng này, người ta sử dụng một tín hiệu mang thông tin đơn giản điều chế một tín hiệu mang thông tin ở tần số cao, làm cho pha của tín hiệu sau điều chế biến đổi liên tục Biểu diễn các tín hiệu điều chế số Các phương pháp điều chế không nhớ Các phương pháp điều chế có nhớ Phổ của các tín hiệu điều chế số Digital Modulation Schemes Tín hiệu CPFSK Để biểu diễn tín hiệu CPFSK, bắt đầu với tín hiệu