Bài giảng thông tin số Chương 7 doc

- Chỉång VII -
Chỉång 7
Âiãưu chãú tên hiãûu säú
Âiãưu chãú (modulation) nọi chung l lm biãún âäøi cạc âàûc tênh ca mäüt tên hiãûu theo mäüt tên
hiãûu khạc. Trong hãû thäúng thäng tin, tên hiãûu bë biãún âäøi gi l sọng mang (carrier) v tên
hiãûu gáy ra sỉû biãún âäøi âọ gi l tên hiãûu mang tin (information signal). Cọ thãø âënh nghéa
âiãưu chãú l sỉû biãún âäøi cạc thäng säú ca sọng mang theo tên hiãûu mang tin.
Chỉång ny trçnh by vãư âiãưu chãú trung táưn IF (Intermediate Frequency) hồûc âiãưu chãú cao
táưn RF (Radio Frequency) (gi chung l âiãưu chãú) våïi sọng mang l tên hiãûu sin cọ cạc thäng
säú l biãn âäü, táưn säú v gọc pha.
Mủc âëch chênh ca âiãưu chãú l gàõn tên hiãûu mang tin (thỉåì
ng l bàng gäúc baseband) vo tên
hiãûu sọng mang cọ phäø thêch håüp hån, tảo thnh tên hiãûu thäng di (bandpass signal) âãø:
- Lm cho tên hiãûu mang tin tỉång xỉïng våïi cạc âàûc âiãøm ca kãnh truưn
- Kãút håüp cạc tên hiãûu lải våïi nhau (sỉí dủng ghẹp kãnh phán táưn säú) räưi truưn âi qua mäüt
mäi trỉåìng váût l chung.
- Bỉïc xả tên hiãûu dng cạc antenna cọ kêch thỉåïc ph håüp thỉûc tãú.
- Âënh vë phäø vä tuún nhàòm giỉỵ cho giao thoa giỉỵa cạc hãû thäúng åí dỉåïi mỉïc cho phẹp.
ÅÍ bãn thu, quạ trçnh diãùn ra ngỉåüc lải so våïi bãn phạt: tạch lải tên hiãûu mang tin bàng gäúc tỉì
tên hiãûu thäng di. Quạ trçnh ny âỉåüc gi l gii âiãưu chãú (demodulation) hay tạ
ch sọng
(detection). Pháưn âáưu ca chỉång s giåïi thiãûu så lỉåüc vãư l thuút quút âënh. Âäưng thåìi giåïi
thiãûu cå bn vãư váún âãư thu täúi ỉu. Âáy l nhỉỵng kiãún thỉïc cáưn thiãút âãø tçm hiãøu vãư gii âiãưu
chãú trong pháưn sau.
Tiãúp theo s mä t cạc k thût âiãưu chãú nhë phán (binary modulation), bao gäưm: âiãưu chãú
khoạ dëch biãn âäü ASK (Amplitude Shift Keying), âiãưu chãú khoạ dëch táưn säú FSK (Frequency
Shift Keying), âiãưu chãú khoạ dëch pha PSK (Phase Shift Keying).
Âãø so sạnh cạc så âäư âiãưu chãú khạc nhau, ta dỉûa vo hiãûu sút phäø v hiãûu sút cäng sút.
Hiãûu sút phäø (spectral efficiency) l säú âo täúc âäü truưn tin trãn bàng thäng sỉí dủng, âån vë
l
bit/s/Hz. Mäüt u cáưu âàût ra âäúi våïi k thût thäng tin l truưn tin våïi täúc âäü täúi âa trãn

mäüt bàng thäng täúi thiãøu cọ thãø âỉåüc. Âiãưu ny âàûc biãût âụng âäúi våïi thäng tin vä tuún, vç
phäøø táưn vä tuún ráút hản hẻp, v do âọ, nọ l mäüt ti ngun thäng tin qu giạ.
Hiãûu sút cäng sút (power efficiency) liãn quan âãún t säú E
b
/N
O
âäúi våïi mäüt xạc sút läùi
bitcho trỉåïc. Trong thỉûc tãú, âiãưu ny nghéa l so sạnh cäng sút tên hiãûu u cáưu båíi cạc så âäư
âiãưu chãú khạc nhau âãø giỉỵ âỉåüc BER xạc âënh ỉïng våïi mäüt täúc âäü truưn tin xạc âënh.
Cúi chỉång s giåïi thiãûu mäüt säú k thût âiãưu chãú tàng hiãûu sút phäø v k thût âiãưu chãú
tàng hiãûu sút cäng sút.

- 160 -
- Chổồng VII -
7.1 Sồ lổồỹc vóử lyù thuyóỳt quyóỳt õởnh
Vióỷc quyóỳt õởnh coù aớnh hổồớng quan troỹng õóỳn chỏỳt lổồỹng cuớa hóỷ thọỳng thọng tin sọỳ. Vóử cồ
baớn, õọỳi vồùi doỡng tờn hióỷu nhở phỏn coù hai kióứu quyóỳt õởnh chờnh laỡ:
- Quyóỳt õởnh móửm (nhióửu mổùc)
- Quyóỳt õởnh cổùng (hai mổùc)
Hỗnh 7.1 so saùnh hai loaỷi bọỹ thu quyóỳt õởnh móửm vaỡ cổùng. Bọỹ thu quyóỳt õởnh móửm (hỗnh
7.1a) thổỷc hióỷn lổồỹng tổớ hoùa tờn hióỷu tổùc thồỡi cọỹng vồùi nhióựu, sổớ duỷng caùc mổùc lổồỹng tổớ hoùa
cho trổồùc, mọựi mổùc õổồỹc bióứu dióựn bũng mọỹt tổỡ vaỡi bit. Hỗnh 7.1c minh hoỹa quaù trỗnh quyóỳt
õởnh móửm 8 mổùc (3 bit) õióứn hỗnh. Mọựi quyóỳt õởnh móửm chổùa thọng tin vóử
khaớ nng kyù tổỷ naỡo
õổồỹc truyóửn õi nhióửu nhỏỳt (000 dóỳn 011 chố õởnh kyù tổỷ truyóửn laỡ 0 vaỡ 100 õóỳn 111 chố õởnh kyù
tổỷ truyóửn õi laỡ 1) vaỡ thọng tin vóử tờnh hồỹp lyù cuớa quyóỳt õởnh. Quyóỳt õởnh móửm coù thóứ õổồỹc
chuyóứn thaỡnh quyóỳt õởnh cuọỳi cuỡng (laỡ quyóỳt õởnh cổùng) bũng caùch xem xeùt daợy tổỡ maợ PCM
lión tióỳp rọửi õổa ra quyóỳt õởnh vóử mổùc maỡ tổỡ õoù bióứu dióựn, kóỳt hồỹp vồùi giaới maợ õióửu khióứn lọựi.
Quyóỳt õởnh cổùng (hỗnh 7.1b) phọứ bióỳn hồn quyóỳt õởnh móửm. Hai chuỏứn quyóỳt õởnh chờnh sổớ
duỷng trong trổồỡng hồỹp naỡy laỡỡ Bayes vaỡ Neyman-Pearson. Chuỏứn Bayes õổồỹc duỡng nhióửu

trong thọng tin sọỳ vaỡ chuỏứn Neyman-Pearson õổồỹc duỡng nhióử
u trong caùc ổùng duỷng radar.
ióứm khaùc nhau cồ baớn giổợa hai chuỏứn naỡy laỡ chuỏứn Bayes giaớ sổớ bióỳt trổồùc sổỷ thọỳng kó vóử sổỷ
xuỏỳt hióỷn cuớa sọỳ 1 vaỡ sọỳ 0, coỡn chuỏứn Neyman-Pearson thỗ ngổồỹc laỷi. Do vỏỷy, chuỏứn
Neyman-Pearson thờch hồỹp vồùi ổùng duỷng radar vỗ thổồỡng thỗ sổỷ xuỏỳt hióỷn cuớa muỷc tióu laỡ
khọng bióỳt trổồùc.

S & H
Lổồỹng
tổớ hoùa 8
mổùc
Kóỳt hồỹp quyóỳt õởnh móửm/
Giaới maợ õióửu khióứn lọựi
(a)
Quyóỳt õởnh cổùngQuyóỳt õởnh móửm



Q/õ móửm
000 010 100 110
001 011 101 111
0 1
Q/õ cổùng
S & H
Lổồỹng
tổớ hoùa 2
mổùc
Giaới maợ õióửu
khióứn lọựi
Quyóỳt õởnh cổùng

(c)
(b)
Sọỳ 1Sọỳ 0









Hỗnh 7.1 So saùnh bọỹ thu quyóỳt õởnh cổùng vaỡ quyóỳt õởnh móửm
- 161 -
- Chổồng VII -
7.2 Cồ baớn vóử quaù trỗnh thu tọỳi ổu
Trong muỷc 6.4 vaỡ 6.5, ta õaợ xeùt quaù trỗnh khọi phuỷc tờn hióỷu sọỳ. où chờnh laỡ quaù tỗnh so saùnh
giaù trở cuớa tờn hióỷu thu vồùi mọỹt mổùc ngổồợng taỷi thồỡi õióứm lỏỳy mỏựu ồớ giổợa ọ bit. Quaù trỗnh naỡy
coỡn õổồỹc goỹi laỡ lỏỳy mỏựu õióứm giổợa (centre point sampling). Tổỡ õỏy naớy sinh ra mọỹt cỏu hoới laỡ
nóỳu ta lỏỳy mỏựu tờn hióỷu taỷi nhióửu thồỡi õióứm khaùc nhau trong mọỹt ọ bit thỗ coù thóứ tng õổồỹc õọỹ
tin cỏỷy cuớa quyóỳt õởnh hay khọng? Cỏu traớ lồỡi laỡ Coù. Hỗnh 7.2 minh hoỹa cho giaới phaùp naỡy.
Ta thổỷc hióỷn lỏỳy mỏựu tờn hióỷu thu taỷi n thồỡi õióứm khaùc nhau, sau õoù cọỹng caùc kóỳt quaớ laỷi vồùi
nhau vaỡ so saù
nh vồùi n lỏửn mổùc ngổồợng, rọửi õổa ra quyóỳt õởnh cuọỳi cuỡng. Nóỳu thỗ tọứng
rồỡi raỷc naỡy seợ trồớ thaỡnh tờch phỏn. Ngổồợng quyóỳt õởnh sau khi lỏỳy tờch phỏn trồớ thaỡnh:
n
)dtvdtv(
00
T
0

1
T
0
0
2
1

+
ớ õỏy v
0
vaỡ v
1
lỏửn lổồỹt laỡ õióỷn aùp bióứu dióựn cho sọỳ 0 vaỡ sọỳ 1. Sau mọựi bit, õỏửu ra cuớa bọỹ tờch
phỏn õổồỹc reset vóử 0 õóứ chuỏứn bở cho bit tióỳp theo. Kyợ thuỏỷt naỡy õổồỹc goỹi laỡ taùch I+D
(integrate and dump detection). Taùch I+D laỡ mọỹt trổồỡng hồỹp rióng cuớa mọỹt kyợ thuỏỷt taùch tọỳi
ổu goỹi laỡ loỹc phọỳi hồỹp (match filtering)
Các thời điểm lấ
y
mẫu
N
g
ỡn
g

q
/đ
ị
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
ố li
ệ
u
p
há
t

Q/đ cuối cùn
g

Tín hiệu
thu

Hình 7.2 Lấy mẫu tại nhiều thời điểm
7.2.1 Loỹc phọỳi hồỹp
Bọỹ loỹc õổùng trổồùc maỷch quyóỳt õởnh trong bọỹ thu õổồỹc goỹi laỡ phọỳi hồỹp vồùi mọỹt xung naỡo õoù
nóỳu noù laỡm cho tyớ sọỳ SNR õaỷt giaù trở lồùn nhỏỳt taỷi thồỡi õióứm lỏỳy mỏựu khi xung õoù coù mỷt ồớ õỏửu
va
ỡo bọỹ loỹc.
aùp ổùng bión õọỹ vaỡ õaùp ổùng pha cuớa bọỹ loỹc phọỳi hồỹp õổồỹc xaùc õởnh nhổ sau:
Giaớ sổớ hóỷ thọỳng thọng tin sọỳ truyóửn õi caùc xung coù daỷng v(t) nhổ hỗnh 7.3a, mỏỷt õọỹ phọứ nng
lổồỹng chuỏứn hoùa ESD nhổ hỗnh 7.3b. Nóỳu nhióựu trong hóỷ thọỳng laỡ nhióựu trừng thỗ mỏỷt õọỹ phọứ
cọng suỏỳt cuớa nhióựu laỡ NPSD coù thóứ õổồỹc bióứu dióựn bũng ESD khọng õọứi trong mọỹt chu kyỡ
xung nhổ hỗnh 7.3c. Nóỳu chia phọứ ra caùc bng con thỗ tổỡ hỗnh veợ ta thỏỳy coù nhổợng bng nhổ
bng j coù SNR lồùn vaỡ coù nhổợng bng nhổ bng r coù SNR nhoớ hồn nhióửu. Bỏỳt kyỡ bng con naỡo
coù chổùa nng lổồỹng tờn hióỷu õóửu coù thóứ tham gia vaỡo quaù trỗnh quyóỳt õởnh. Tuy nhión, dóự thỏỳ
y
rũng nhổợng bng con coù SNR cao thỗ seợ aớnh hổồớng õóỳn quaù trỗnh quyóỳt õởnh nhióửu hồn nhổợng

bng con coù SNR thỏỳp. Do NPSD laỡ hũng sọỳ nón SNR tyớ lóỷ vồùi
2
)f(V . Ta cuợng bióỳt rũng
- 162 -
- Chổồng VII -
mỏỷt õọỹ cọng suỏỳt hay nng lổồỹng qua mọỹt bọỹ loỹc thỗ tyớ lóỷ vồùi
2
)f(H . ióửu naỡy dỏựn õóỳn yóu
cỏửu vóử õaùp ổùng bión õọỹ cuớa bọỹ loỹc phọỳi hồỹp vồùi giaớ thióỳt nhióựu trừng nhổ sau:
Bỗnh phổồng cuớa õaùp ổùng bión õọỹ cuớa bọỹ loỹc phọỳi hồỹp phaới coù daỷng giọỳng vồùi daỷng cuớa mỏỷt
õọỹ phọứ nng lổồỹng cuớa xung maỡ noù phọỳi hồỹp, nghộa laỡ:
2
2
2
)f(Vk)f(H =



T
0
-1/2T
0
1/2T
0
N
PSD x T
0
r j
2
)f(V

(c)
v
(
t
)
(b)(a)
V
(
f
)

Hình 7.3 (a) Xung truyền (b) Phổ điện áp của xung tín hiệu
(c) Mật độ phổ năng lợng của xung tín hiệu và của nhiễu trắng
Bỏy giồỡ ta xem nhổ phọứ cuớa xung trón hỗnh 7.3 õổồỹc taỷo thaỡnh tổỡ nhióửu vaỷch phọứ gỏửn nhau.
Theo Fourier, xung truyóửn õi coù thóứ õổồỹc phỏn tờch thaỡnh tọứng cuớa vọ sọỳ soùng cos. Nóỳu coù thóứ
sừp xóỳp õóứ tỏỳt caớ caùc soùng cos õọửng thồỡi õaỷt cổỷc õaỷi taỷi mọỹt thồỡi õióứm thỗ õióỷn aùp cuớa tờn hióỷu
(vaỡ laỡ cọng suỏỳt cuớa tờn hióỷu) seợ laỡ giaù trở cổỷc õaỷi taỷi thồỡi õióứm õoù.
Bọỹ loỹc, muọỳn õaỷt õổồỹc õióửu naỡy, phaới coù õaùp ổùng pha õọỳi dỏỳu vồùi phọứ pha cuớa xung truyóửn õi.
Nhổ vỏỷy, xung sau khi loỹc seợ coù phọứ pha bũng 0 vaỡ caùc soùng cos thaỡnh phỏửn seợ
cuỡng õaỷt cổỷc
õaỷi taỷi caùc thồỡi õióứm t = 0, T
0
, 2T
0
Trong thổỷc tóỳ, õóứ coù thóứ thổỷc hióỷn õổồỹc bọỹ loỹc, phaới
thóm vaỡo õaùp ổùng pha cuớa bọỹ loỹc mọỹt õọỹ dởch pha tuyóỳn tờnh laỡ
(õóứ õaớm baớo cho bọỹ loỹc
nhỏn quaớ). Điều này dẫn đến yêu cầu về đáp ứng pha của bộ lọc phối hợp nh sau:
0
Tj

e

áp ứng pha của bộ lọc phối hợp õọỳi dỏỳu vồùi phọứ pha cuớa xung maỡ noù phọỳi hồỹp cọỹng thóm
mọỹt lổồỹng dởch pha tuyóỳn tờnh laỡ
0
fT2


, nghộa laỡ:
0v
fT2)f()f(




=


Toùm laỷi, õaùp ổùng tỏửn sọỳ cuớa bọỹ loỹc phọỳi hồỹp laỡ:
0
fT2j
*
e)f(kV)f(H

=

Coù thóứ mồớ rọỹng õaùp ổùng bión õọỹ cuớa bọỹ loỹc phọỳi hồỹp cho trổồỡng hồỹp nhióựu bỏỳt kyỡ nhổ sau:
)f(G
)f(Vk
)f(H

n
=
- 163 -
- Chổồng VII -
vồùi G
n
(f) laỡ PSD cuớa nhióựu
7.2.2 Bọỹ taùch tổồng quan
Aẽp dung cọng thổùc bióỳn õọứi Fourier ngổồỹc vaỡ cọng thổùc vóử õaùp ổùng tỏửn sọỳ cuớa bọỹ loỹc phọỳi
hồỹp, ta tỗm õổồỹc õaùp ổùng xung cuớa bọỹ loỹc phọỳi hồỹp nhổ sau:
)tT(kv)t(h
0
*

=

Coù thóứ dióựn giaới cọng thổùc naỡy nhổ sau: õaùp ổùng xung cuớa bọỹ loỹc phọỳi hồỹp laỡ õaớo ngổồỹc xung
maỡ noù phọỳi hồỹp, bở tróự õi mọỹt khoaớng thồỡi gian bũng õọỹ rọỹng cuớa xung. Tổỡ õỏy ta cuợng thỏỳy
rũng: coù thóứ tỗm xung ra cuớa bọỹ loỹc phọỳi hồỹp trổỷc tióỳp tổỡ õỏửu vaỡo.
Nóỳu xung vaỡo laỡ thổỷc, theo cọng thổùc tờch chỏỷp, ta tờnh õổồỹc tờn hióỷu ra nhổ sau:
)(kR)t(v
inin
vvout

=

Vỏỷy tờn hióỷu ra cuớa bọỹ loỹc phọỳi hồỹp laỡ tổỷ tổồng quan cuớa xung vaỡo.
Hỗnh 7.4 laỡ bọỹ thu trong hóỷ thọỳng thọng tin sọỳ duỡng cồ chóỳ taùch soùng tổồng quan. õỏy, tờn
hióỷu vaỡo coù khaùc vồùi tờn hióỷu tham chióỳu mọỹt lổồỹng, õoù laỡ nhióựu. ỏửu ra cuớa bọỹ tổồng quan seợ
õaỷt cổỷc õaỷi taỷi õióứm cuọỳi cuớa xung vaỡo, tổùc laỡ sau T

0
giỏy. Do õoù, nóỳu thồỡi õióứm lỏỳy mỏựu
chờnh xaùc thỗ seợ dỏựn õóỳn SNR tọỳi ổu.





Hỗnh 7.4 Bọỹ thu tổồng quan
v
in
(
t
)
= v
(
t
)
+ n
(
t
)

v(t)


0
0
kT
T)1k(

dt
kT
0
7.3 ióửu chóỳ nhở phỏn
ióửu chóỳ nhở phỏn laỡ kióứu õióửu chóỳ õồn giaớn nhỏỳt vaỡ rỏỳt phọứ bióỳn trong thổỷc tóỳ. ỏy laỡ trổồỡng
hồỹp tờn hióỷu mang tin bng gọỳc laỡ tờn hióỷu nhở phỏn. Phỏửn naỡy seợ trỗnh baỡy chi tióỳt caùc kióứu
õióửu chóỳ nhở phỏn cồ baớn.
7.3.1 ióửu chóỳ khoaù dởch bión õọỹ nhở phỏn (BASK)
Trong hóỷ thọỳng BASK, bión õọỹ cuớa soùng mang tỏửn sọỳ
f
c
õổồỹc chuyóứn õọứi giổợa hai giaù trở tuyỡ
thuọỹc vaỡo tờn hióỷu bng gọỳc, bión õọỹ cuớa soùng mang gọửm hai mổùc A
0
vaỡ A
1
bióứu dióựn cho hai
kyù tổỷ 0 vaỡ 1 tổồng ổùng. Trong thổỷc tóỳ, daỷng soùng BASK gọửm caùc xung "mark" bióứu dióựn kyù
tổỷ 1 vaỡ "space" bióứu dióựn kyù tổỷ 0. Luùc naỡy BASK coỡn õổồỹc goỹi laỡ õióửu chóỳ khoùa on-off OOK
(On-Off Keying) vaỡ tờn hióỷu BASK õổồỹc bióứu dióựn nhổ sau:
(
)






=
0,0

1,tf2cosT/tA
)t(f
c01
sọỳ cho
sọỳcho

- 164 -
- Chỉång VII -
Bäü âiãưu chãú OOK cọ thãø âỉåüc thỉûc hiãûn nhỉ l mäüt khọa chuøn mảch âån gin, khọa sọng
mang åí on hay off ty tên hiãûu mang tin l 1 hay 0 hồûc l mäüt bäü âiãưu chãú cán bàòng, nhán
sọng mang våïi våïi tên hiãûu OOK âån cỉûc bàng gäúc. Hçnh 7.5 trçnh by så âäư âiãưu chãú OOK
kiãøu cán bàòng. Tên hiãûu âiãưu chãú OOK cọ phäø âiãûn ạp v PSD cán bàòng quanh táưn säú sọng
mang .
c
f±
Bäü tạch sọng OOK cọ thãø l kãút håüp (coherent) hay khäng kãút håüp (noncoherent). Trỉåìnghåüp
tạch sọng kãút håüp cọ thãø dng mäüt bäü lc phäúi håüp (matched filter) âån gin (hçnh 7.6a), âáưu
ra ca bäü lc phäúi håüp âảt cỉûc âải khi âáưu vo cọ tên hiãûu v bàòng 0 khi âáưu vo khäng cọ tên
hiãûu. Hồûc dng bäü tạch sọng tỉång quan (hçnh 7.6b), u cáưu l phi cọ bäü khäi phủc sọng
mang CR (Carrier Recovery). Tên hiãûu sau âọ âỉåüc láúy máùu v quút âënh ngỉåỵng våïi âäưng
häư láúy ra tỉì bäü khäi phủc âäưng häư STR (Symbol Timing Recovery).

Hçnh 7.5
Âiãưu chãú on-off: dảng sọng, bäü âiãưu chãú, phäø
(e)
(d) (c)
(b)
-f
c
f
c
-1/T
0
1/T
0
T
0
1
0
(a)
0
(a) Tên hiãûu bàng gäúc (b) Phäø âiãûn ạp ca tên hiãûu bàng gäúc (c) Bäü âiãưu chãú OOK
(d) Tên hiãûu OOK thäng di (e) Phäø âiãûn ạp ca tên hiãûu OOK thäng di
Kiãøu tạch sọng khäng kãút håüp âỉåüc sỉí dủng phäø biãún hån, vê dủ dng bäü tạch sọng âỉåìng
bao (envelope detector) âãø khäi phủc tên hiãûu bang gäúc, sau âọ tạch sọng I+D. Trỉåïc bäü tạch
sọng l bäü lc thäng di âãø tàng t säú C/N (hçnh 7.6c). Mäüt cạch khạc, bäü tạch khäng kãút håüp
cọ thãø âỉåüc cáúu trục thnh hai kãnh tỉång quan âãø tạch thnh pháưn âäưng pha (I) v vng
pha (Q) ca tên hiãûu, sau âọ bçnh phỉång thnh pháưn I v Q räưi cäüng lải (hçnh 7.6d). Sỉû sàõp
xãúp ny khàõc phủc âỉåüc u cáưu vãư âäưng bäü pha sọng mang. Kiãøu ny cọ v phỉïc tảp nhỉng
våïi sỉû phạt triãøn ca cäng nghãû VLSI, chụng tråí
nãn nh, nhẻ v r hån so våïi bäü lc v tạch
âỉåìng bao trong cạc thiãút kãú truưn thäúng.

Thåìi âiãøm quút âënh åí bäü quút âënh bãn thu l f(nT
0
) v âiãûn ạp quút âënh l:
⎩
⎨
⎧
=
0,0
1 cho,kE
)nT(f
1
0
säú cho
säú

- 165 -
- Chổồng VII -
trong õoù E
1
laỡ nng lổồỹng chuỏứn hoùa chổùa trong kyù tổỷ 1 vaỡ k laỡ hũng sọỳ, coù thóứ õỷt bũng 1.
Trổồỡng hồỹp sổớ duỷng bọỹ loỹc phọỳi hồỹp, xaùc suỏỳt lọựi õổồỹc tờnh nhổ sau:

=
2/1
0
1
e
N
E
2
1
erf1
2
1
P

Trong õoù N
0
laỡ PSD cuớa nhióựu, erf(x) laỡ haỡm lọựi (cho sụn trong baớng hoỷc tờnh).
ỷt )EE(
2
1
E
01
+= laỡ nng lổồỹng trung bỗnh theo thồỡi gian trón mọỹt kyù tổỷ, lổu yù vồùi

OOK thỗ E
0
= 0, ta õổồỹc:
















=
2/1
0
e
N
E
2
1
erf1
2
1

P

(
d
)

(
c
)

(
b
)

OOK
tsin
c

t
cos
c

OO
K


OO
K

OO

K

Loỹc phọỳi
hồỹp
STR
C
R


0
T
0
dt
STR
STR
BPF

0
T
0
dt

0
T
0
dt
( )
2
( )
2

STR
(
a
)


Hỗnh 7.6 Bọỹ thu OOK kóỳt hồỹp vaỡ khọng kóỳt hồỹp
(a) Bọỹ thu duỡng bọỹ loỹc phọỳi hồỹp (b) Bọỹ thu tổồng quan (c) Bọỹ thu taùch soùng õổồỡng bao (d) Bọỹ thu 2 kónh
Sổớ duỷng caùc quan hóỷ:
- 166 -
- Chổồng VII -
N/BCTN/E
)V(BNN
)V(T/EC
00
2
0
2
0
=
=
=

ồớ õỏy C laỡ cọng suỏỳt soùng mang thu lỏỳy trung bỗnh trón tỏỳt caớ caùc kyù tổỷ vaỡ N laỡ cọng suỏỳt
nhióựu chuỏứn hoùa trong mọỹt bng thọng B (Hz). Tổỡ caùc quan hóỷ trón ta õổồỹc:

=
2/1
2/1
0
e
N
C
2
)BT(
erf1
2
1
P

Taùch khọng kóỳt hồỹp nhaỷy vồùi sổỷ thay õọứi pha trong kyù tổỷ thu. ióửu naỡy seợ laỡm giaớm CNR thu,
nhổng khọng õaùng kóứ. Do õoù trong thổỷc tóỳ, hỏửu hóỳt sổớ duỷng taùch OOK kióứu khọng kóỳt hồỹp
7.3.2 ióửu chóỳ khoùa dởch pha nhở phỏn BPSK (khoùa õaớo pha)
Trong hóỷ thọỳng õióửu chóỳ BPSK, tờn hióỷu bng gọỳc õổồỹc gừn vaỡo soùng mang bũng caùch thay
õọứi pha cuớa soùng mang tuyỡ thuọỹc vaỡo tờn hióỷu bng gọỳc, nghộa laỡ:
(
)

()



+

=
0),tf2cos(T/tA
1 ,tf2cosT/tA
)t(f
c0
c0
sọỳ cho
sọỳcho



Vóử nguyón từc, coù thóứ choỹn
bỏỳt kyỡ nhổng thổồỡng choỹn traỷng thaùi ngổồỹc pha, tổùc laỡ
. Kióứu õióửu chóỳ naỡy coỡn õổồỹc goỹi laỡ õióửu chóỳ khoaù õaớo pha PRK (Phase Reversal
Keying). Hỗnh 7.7 trỗnh baỡy bọỹ phaùt PRK, daỷng soùng tờn hióỷu vaỡ phọứ.

0
180=

(e)
(d) (c)
(b)
-f
c

f
c
-1/T
0
1/T
0
T
0
1
-1
(a)
0









Hỗnh 7.7 ióửu chóỳ PRK: daỷng soùng, bọỹ õióửu chóỳ, phọứ
(b) Tờn hióỷu bng gọỳc (b) Phọứ õióỷn aùp cuớa tờn hióỷu bng gọỳc (c) Bọỹ õióửu chóỳ PRK
(d) Tờn hióỷu PRK thọng daới (e) Phọứ õióỷn aùp cuớa tờn hióỷu PRK thọng daới
- 167 -
- Chổồng VII -
Taùch soùng PRK laỡ kióứu taùch soùng kóỳt hồỹp, coù thóứ thổỷc hióỷn bũng bọỹ loỹc phọỳi hồỹp hoỷc tổồng
quan. Vỗ kyù tổỷ 0 vaỡ 1 ngổồỹc pha nhau nón chố cỏửn bọỹ thu mọỹt kónh nhổ hỗnh 7.8.
Mổùc õióỷn aùp quyóỳt õởnh sau khi loỹc laỡ:

=
0,kE
1 cho,kE
)nT(f
0
sọỳ cho
sọỳ

OO
K

STR

0
T
0
dt
C
R




Hỗnh 7.8 Bọỹ thu tổồng quan PRK
Xaùc suỏỳt lọựi trong bọỹ thu naỡy õổồỹc tờnh laỡ:

=
2/1
0
e
N
E
erf1
2
1
P

Bióứu dióựn xaùc suỏỳt lọựi theo tyớ sọỳ CNR seợ coù daỷng nhổ sau:

=
2/1
2/1
0e
N
C
)BT(erf1
2
1
P

7.3.3 ióửu chóỳ khoùa dởch tỏửn nhở phỏn BFSK
BFSK bióứu dióựn sọỳ 1 vaỡ sọỳ 0 bũng caùc xung soùng mang vồùi hai tỏửn sọỳ laỡ f
1
vaỡ f
2
, nghộa laỡ:
(
)
()

=
0,tf2cosT/tA
1 ,tf2cosT/tA
)t(f
20
10
sọỳ cho
sọỳcho



Hỗnh 7.9 bióứu dióựn bọỹ phaùt BFSK, daỷng soùng tờn hióỷu vaỡ phọứ. Trong thổỷc tóỳ, bọỹ õióửu chóỳ
BFSK thổồỡng laỡ mọỹt bọỹ dao õọỹng õióửu khióứn sọỳ. Coù thóứ thỏỳy tờn hióỷu BFSK laỡ xóỳp chọửng cuớa
hai tờn hióỷu OOK (hỗnh 7.9d), do vỏỷy phọứ õióỷn aùp cuớa tờn hióỷu BFSK laỡ xóỳp chọửng cuớa hai
phọứ õióỷn aùp OOK (hỗnh 7.9e), mọỹt bióứu dióựn cho tờn hióỷu OOK tỏửn sọỳ f
1
vaỡ mọỹt bióứu dióựn cho
tờn hióỷu OOK tỏửn sọỳ f
2.
Lổu yù phọứ tờn hióỷu BFSK coù vuỡng bở chọửng lỏỳn, nóỳu khoaớng caùch giổợa
f
1
vaỡ f
2
lồùn thỗ sổỷ chọửng lỏỳn naỡy coi nhổ khọng daùng kóứ.

Bọỹ taùch soùng BFSK coù thóứ kóỳt hồỹp hay khọng kóỳt hồỹp. Taùch soùng khọng kóỳt hồỹp coù tyớ sọỳ
CNR khọng tọỳt bũng taùch soùng kóỳt hồỹp giọỳng nhổ trong hóỷ thọỳng OOK. Hỗnh 7.10 laỡ bọỹỹ thu
BFSK kóỳt hồỹp vaỡ khọng kóỳt hồỹp. Bọỹ thu khọng kóỳt hồỹp (hỗnh 7.10c) tổồng tổỷ nhổ bọỹ thu
OOK hai kónh trón hỗnh 7.6d
Nóỳu caùc kyù tổỷ nhở phỏn trong hóỷ thọỳng BFSK trổỷc giao nhau, nghộa laỡ:
- 168 -
- Chổồng VII -
0dt)tf2cos()tf2cos(
2
T
0
1
0
=


thỗ khi õỏửu ra cuớa mọỹt kónh trong bọỹ thu kóỳt hồỹp laỡ tọỳi õa thỗ õỏửu ra cuớa kónh kia seợ tọỳi thióứu.
Sau khi trổỡ caùc tờn hióỷu cho nhau thỗ õióỷn aùp quyóỳt õởnh trong bọỹ thu BFSK trổỷc giao seợ giọỳng
nhổ trổồỡng hồỹp PSK

f
2
f
2
0
1
f
2
f
1
f
2
f
1
(f
1
+ f
2
)/2
(e)
(d)
(c)
f
1
f
2

-1/T
0
1/T
0
T
0
1
0
0
(a)
f
1
(b)
Hỗnh 7.9 ióửu chóỳ BFSK: daỷng soùng, bọỹ õióửu chóỳ, phọứ
(a)Tờn hióỷu bng gọỳc (b)Phọứ õióỷn aùp cuớa tờn hióỷu bng gọỳc (c) Bọỹ õióửu chóỳ BFSK
(d) Tờn hióỷu BFSK (e) Phọứ õióỷn aùp cuớa tờn hióỷu BFSK

Xaùc suỏỳt lọựi trong bọỹ thu kóỳt hồỹp õọỳi vồùi BFSK trổỷc giao õổồỹc tờnh laỡ:

=
2/1
0
e
N
E
2
1
erf1
2
1
P

Bióứu dióựn xaùc suỏỳt lọựi theo tyớ sọỳ CNR seợ coù daỷng nhổ sau:

=
2/1
2/1
0
e
N
C
2
)BT(
erf1
2
1
P

Trổồỡng hồỹp BFSK khọng tổồng quan thỗ giổợa hai kyù tổỷ BFSK seợ coù mọỹt sổỷ tổồng quan naỡo
õoù. Kyù hióỷu cỷp kyù tổỷ BFSK laỡ f
1
(t) vaỡ f
2
(t), hóỷ sọỳ tổồng quan chuỏứn hoùa õổồỹc õởnh nghộa nhổ
sau:
- 169 -
- Chổồng VII -
2
2
2
1
21
)t(f)t(f
)t(f)t(f

=



























BFS
K

(
b
)

(
a
)


BFS
K

LPF
Maỷch quyóỳt
õởnh
BPF
VCO
@ f
1
LPF
VCO
@ f
1

(
c
)

BFS

K

tsin
1

tcos
1


0
T
0
dt

0
T
0
dt
( )
2
( )
2
tsin
2


tcos
2

0
T
0
dt

0
T
0
dt
( )
2
( )
2
Maỷch quyóỳt
õởnh
BPF
Maỷch quyóỳt
õởnh
Hỗnh 7.10 Bọỹ thu BFSK
(a) Bọỹ thu kóỳt hồỹp duỡng PLL (b) Bọỹ thu khọng kóỳt hồỹp (c) Bọỹ thu khọng kóỳt hồỹp hai kónh
óứ tờnh toaùn thổỷc tóỳ, coù thóứ vióỳt laỷi hóỷ sọỳ

nhổ sau:
- 170 -
- Chổồng VII -

==
00
T
0

21
21
T
0
21
0RMS2RMS1
dt)t(f)t(f
EE
1
dt)t(f)t(f
T
1
ff
1


Trong hóỷ thọỳng BFSK, ta coù E
1
= E
2
= E, do õoù:
012
012012
T
0
21
0
T)ff(
T)ff(cos[]T)ff(sin[
dt)tf2cos()tf2cos(

T
2
0


==





Hỗnh 7.11 laỡ õọử thở cuớa hóỷ sọỳ
theo 2(f
2
- f
1
)T
0
. Caùc õióứm 0 bióứu dióựn cho hóỷ thọỳng BFSK
trổỷc giao vaỡ õióứm 1.43 bióứu dióựn cho hóỷ thọỳng BFSK tọỳi ổu. Tọỳi ổu ồớ õỏy theo nghộa laỡ tióỳt
kióỷm õổồỹc 0.8dB tyớ sọỳ CNR so vồùi BFSK trổỷc giao.

1
2(f
2
-f
1
)T
0
1.43

3
2










Hỗnh 7.11 ọử thở cuớa


7.3.4 Khọi phuỷc soùng mang
Taùch soùng kóỳt hồỹp trong caùc bọỹ thu vổỡa xeùt yóu cỏửu phaới coù mọỹt tờn hióỷu tham chióỳu truỡng
pha vồùi pha cuớa soùng mang trong tờn hióỷu. Vờ duỷ vồùi bọỹ thu PRK, ta coù thóứ thổỷc hióỷn khọi
phuỷc soùng mang theo maỷch voỡng bỗnh phổồng nhổ hỗnh 7.12.
PR
K

ữ2PLL
LPF
fx2 VCO
2
/

LPF

Giaới õ/chóỳ
(

)
2







Hỗnh 7.12 Voỡng biỡnh phổồng khọi phuỷc soùng mang
- 171 -
- Chổồng VII -
Trổồùc tión ta bỗnh phổồng tờn hióỷu PRK, seợ thu õổồỹc tỏửn sọỳ gỏỳp õọi tỏửn sọỳ soùng mang maỡ
khọng bở dởch chuyóứn pha. Tióỳp õóỳn duỡng voỡng khoaù pha nhổ laỡ mọỹt bọỹ chia õọi tỏửn sọỳ õóứ taỷo
ra tờn hióỷu tham chióỳu. Voỡng khoùa pha taỷo ra tờn hióỷu tham chióỳu vổồỹt 90
0
so vồùi tờn hióỷu vaỡo,
do vỏỷy cỏửn mọỹt maỷch dởch pha 90
0
ồớ trong voỡng vaỡ giổợa voỡng vồùi bọỹ giaới õióửu chóỳ, õóứ tờn hióỷu
tham chióỳu coù pha chờnh xaùc nhũm giaới õióửu chóỳ chờnh xaùc.
Maỷch khọi phuỷc naỡy coù thóứ cho ra soùng mang truỡng pha hoỷc ngổồỹc pha so vồùi soùng mang
phaùt. ióửu naỡy seợ laỡm cho kyù tổỷ trong dổợ lióỷu giaới õióửu chóỳ bở õaớo ngổồỹc.
óứ khừc phuỷc, coù thóứ sổớ duỷng phổồng phaùp maợ hoùa vi sai trổồùc khi õióửu chóỳ PRK vaỡ õổồỹc goỹi
laỡ õióửu pha vi sai DPSK. Maỷch maợ hoùa vi sai õổồỹc trỗnh baỡy trón hỗnh 7.13a. Theo caùch naỡy,
sọỳ 1 õổồỹc bióứu dióựn bũng mọỹt sổỷ dởch pha coỡn sọỳ 0 thỗ khọng dởch pha.
óứ giaới õióửu chóỳ, ta coù thóứ duỡng mọỹ

t kyù tổỷ laỡm tham chióỳu cho kyù tổỷ tióỳp theo (hỗnh 7.13b).
Kióứu giaới õióửu chóỳ naỡy coù ổu õióứm laỡ õồn giaớn , reớ tióửn. Tuy nhión, vỗ tờn hióỷu tham chióỳu
cuợng bở nhióựu nón so vồùi PSK kóỳt hồỹp thỗ xaùc suỏỳt lọựi ồớ õỏy seợ lồùn hồn.



Daợy bit vaỡo
Tồùi õióửu chóỳ
DPS
K
T
0
LPF
STR
T
0

(a)
(
b
)

Hỗnh 7.13 (a) Maợ hoùa vi sai (b) Giaới õióửu chóỳ DPSK
7.3.5 So saùnh caùc kyợ thuỏỷt dióửu chóỳ khoùa nhở phỏn
Vóử hióỷu suỏỳt cọng suỏỳt, cn cổù vaỡo cọng thổùc tờnh xaùc suỏỳt lọựi, ta nhỏỷn thỏỳy OOK vaỡ BFSK
coù cuỡng hióỷu suỏỳt cọng suỏỳt, nghộa laỡ coù cuỡng xaùc suỏỳt lọựi vồùi cuỡng tyớ sọỳ <E>/N
0.
PRK cho
hióỷu suỏỳt cọng suỏỳt tọỳt hồn, nghộa laỡ P
e

thỏỳp hồn vồùi cuỡng <E>/N
0
. Noùi caùch khaùc, PRK tióỳt
kióỷm õổồỹc cọng suỏỳt nguọửn. Nóỳu so saùnh cọng suỏỳt õốnh thỗ FSK trổỷc giao yóu cỏửu cọng suỏỳt
lồùn hồn PRK nhổng nhoớ hồn OOK vỗ tỏỳt caớ nng lổồỹng truyóửn dỏựn OOK õóửu dọửn vaỡo õóứ
truyóửn mọỹt kióứu kyù hióỷu.
Baớng 7.1 toùm từt quan hóỷ vóử hióỷu suỏỳt cọng suỏỳt cuớa ba loaỷi õióửu chóỳ kóứ trón.

OOK BFSK trổỷc giao PRK
0
1
N
E

4 2 1
0
N
E ><
2 2 1





Baớng 7.1 Quan hóỷ vóử hióỷu suỏỳt cọng suỏỳt cuớa ba loaỷi õióửu chóỳ
- 172 -
- Chổồng VII -
Vóử nguyón từc, nóỳu daỷng tờn hióỷu laỡ xung vuọng thỗ hióỷu suỏỳt phọứ laỡ 0 bit/s/Hz. Bồới vỗ bóử
rọỹng phọứ cuớa xung vuọng laỡ vọ haỷn. Tuy nhión, ta coù thóứ õởnh nghộa hióỷu suỏỳt phọứ danh õởnh
dổỷa vaỡo bng thọng danh õởnh. Bng thọng danh õởnh laỡ bóử rọỹng cuớa buùp soùng chờnh cuớa phọứ

cuớa tờn hióỷu. Baớng 7.2 toùm từt caùc hióỷu suỏỳt phọứ danh õởnh cuớa ba hóỷ thọỳng õióửu chóỳ trón.

BASK BFSK trổỷc giao BPSK
Tọỳc õọỹ dổợ lióỷu (bit/s) 1/T
0
1/T
0
1/T
0
Bng thọng danh õởnh (Hz) 2/T
0
(n+4)/2T
0
2/T
0
Hióỷu suỏỳt phọứ danh õởnh (bit/s/Hz) 1/2 2/(n+4) 1/2




Baớng 7.2 Quan hóỷ hióỷu suỏỳt phọứ cuớa caùc kióứu õióửu chóỳ khoùa nhở phỏn
(n laỡ sọỳ õióứm 0 trón õọử thở hỗnh 7.11)
Tổỡ õỏy ta nhỏỷn thỏỳy: trong caùc phổồng phaùp õióửu chóỳ nhở phỏn trón khọng coù phổồng phaùp
naỡo sổớ duỷng bng thọng õỷc bióỷt hióỷu quaớ., noùi caùch khaùc laỡ
hióỷu suỏỳt phọứ thỏỳp. Phỏửn sau seợ
trỗnh baỡy vóử caùc phổồng phaùp õióửu chóỳ laỡm tng hióỷu suỏỳt phọứ.
7.4 ióửu chóỳ tng hióỷu suỏỳt phọứ
Nhổ õaợ giồùi thióỷu tổỡ õỏửu chổồng, hióỷu suỏỳt phọứ, kyù hióỷu
s

, õổồỹc õởnh nghộa laỡ tọỳc õọỹ truyóửn
tin trón mọỹt õồn vở bng thọng chióỳm duỷng. Nghộa laỡ coù thóứ tờnh õổồỹc hióỷu suỏỳt phọứ nhổ sau:
)Hz/s/bit(
B
HR
s
s
=
ớ õỏy R
s
laỡ tọỳc õọỹ kyù hióỷu, H laỡ entropy, tổùc laỡ lổồỹng tin trung bỗnh chổùa trong mọỹt kyù hióỷu
vaỡ B laỡ bng thọng chióỳm duỷng.
Tọỳc õọỹ kyù hióỷu laỡ:
0s
T/1R
=

Entropy trong hóỷ thọỳng coù M kyù hióỷu õọỹc lỏỷp vaỡ õọửng xaùc suỏỳt laỡ:
MlogH
2
=

Do vỏỷy, hióỷu suỏỳt phọứ laỡ:
)Hz/s/bit(
BT
Mlog
0
2
s
=

Tổỡ õỏy ta thỏỳy, muọỳn tng hióỷu suỏỳt phọứ, ta tng sọỳ lổồỹng kyù hióỷu M lón vaỡ giaớm tờch T
0
B
xuọỳng. ỏy chờnh laỡ caùch õổồỹc sổớ dung trong caùc kyợ thuỏỷt õióửu chóỳ tng hióỷu suỏỳt phọứ.
Ta bióỳt bng thọng tọỳi thióứu laỡ:
0
T/1B
=
. Do vỏỷy tờch T
0
B tọỳi thióứu laỡ bũng 1.
Thổỷc tóỳ hióỷn nay õaợ coù caùc hóỷ thọỳng õióửu chóỳ vồùi M lón õóỳn 64, 128, . . ., 1024
- 173 -
- Chổồng VII -
7.4.1 ióửu chóỳ khoùa dởch pha M mổùc
ióửu chóỳ khoùa dởch pha M mổùc, goỹi từt laỡ MPSK, laỡ trổồỡng hồỹp mồớ rọỹng cuớa PSK 2 mổùc,
tng sọỳ traỷng thaùi pha tổỡ 2 lón 4, 8, 16, . . ., 2
i
. Giaớn õọử pha (coỡn goỹi laỡ choỡm sao) cho trổồỡng
hồỹp M = 16 nhổ trón hỗnh 7.14, ồớ õỏy coù 16 pha phỏn bióỷt.








Hỗnh 7.14 Giaớn õọử pha cuớa PSK 16 mổùc
Xaùc suỏỳt lọựi trong hóỷ thọỳng MPSK vồùi

õổồỹc xỏỳp xố bồới Stein vaỡ Jones nhổ sau: 4M






















=
2/1
0
e
N
E
M

sinerf1P


Coù thóứ vióỳt laỷi theo tyớ sọỳ CNR, vồùi quan hóỷ C = E/T
0
vaỡ N = N
0
B nhổ sau:


















=
2/1
2/1
0e

N
C
M
sin)BT(erf1P


ióửu chóỳ nhióửu mổùc ồớ õỏy coù thóứ xem nhổ laỡ quaù trỗnh sừp xóỳp n bit nhở phỏn vaỡo trong mọỹt
kyù hióỷu M mổùc, mọựi kyù hióỷu laỡ mọỹt xung IF. Do õoù, lọựi taùch soùng trong mọỹt kyù hióỷu chờnh laỡ
mọỹt vaỡi lọựi bit trong daợy bit maợ hoùa tổồng ổùng. Vỏỷy xaùc suỏỳt lọựi bit P
b
khọng chố phuỷ thuọỹc
vaỡo xaùc suỏỳt lọựi kyù hióỷu P
e
vaỡ entropy H maỡ coỡn phuỷ thuọỹc vaỡo sổỷ sừp xóỳp bit vaỡ kióứu lọựi xuỏỳt
hióỷn. Vờ duỷ nhổ, trong hóỷ thọỳng PSK 16 mổùc nhổ hỗnh 7.14, kióứu lọựi hay xaớy ra nhỏỳt laỡ nhỏửm
lỏựn giổợa hai traỷng thaùi pha lỏn cỏỷn. Nóỳu duỡng maợ Gray õóứ sừp xóỳp caùc kyù hióỷu nhở phỏn thỗ chố
coù mọỹt lọựi bit õồn khi coù lọựi kyù hióỷu. Trong trổồỡng hồỹp naỡy, xaùc suỏỳt lọựi bit laỡ:
Mlog
P
P
2
e
b
=
Ta coù quan hóỷ giổợa nng lổồỹng kyù hióỷu vaỡ nng lổồỹng bit laỡ:
- 174 -
- Chổồng VII -
Mlog
E
E

2
b
=
Tổỡ õỏy coù thóứ bióứu dióựn P
b
theo E
b
/N
0
nhổ sau:

=
2/1
0
b
2
2
b
N
E
Mlog
M
sinerf1
Mlog
1
P


hoỷc theo tyớ sọỳ CNR nhổ sau:

=
2/1

2/1
0
2
b
N
C
M
sin)BT(erf1
Mlog
1
P


Vỗ caùc kyù hióỷu trong tờn hióỷu PSK nhióửu mổùc õóửu coù phọứ bión õọỹ nhổ nhau nón bóử rọỹng phọứ
cuớa tờn hióỷu chố phuỷ thuọỹc vaỡo tọỳc õọỹ kyù hióỷu (goỹi laỡ tọỳc õọỹ baud) vaỡ daỷng xung chổù khọng
phuỷ thuọỹc vaỡo M. ọỳi vồùi daỷng xung vuọng, bng thọng danh õởnh cuớa tờn hióỷu PSK M mổùc
laỡ 2/T
0
Hz. Trong trổồỡng hồỹp naỡy, hióỷu suỏỳt phọứ laỡ:
Mlog5.0
2s
=

(bit/s/Hz)
Hióỷu suỏỳt phọứ tọỳi õa coù thóứ õổồỹc laỡ trong trổồỡng hồỹp bng thọng õổồỹc tờnh cho mọỹt bón 1/T
0
,
nghộa laỡ:
Mlog
2s

=

(bit/s/Hz)
Baớng 7.3 so saùnh mọỹt vaỡi thọng sọỳ cuớa caùc hóỷ thọỳng PSK.

E
b
/N
0
yóu cỏửu cho
P
b
=10
-6
Bng thọng tọỳi
thióứu
Hióỷu suỏỳt phọứ
tọỳi õa
CNR yóu cỏửu cho bng
thọng tọỳi thióứu
PRK 10.6 dB R
b
1 10.6 dB
QPSK 10.6 dB 0.5R
b
2 13.6 dB
8-PSK 14.0 dB 0.33R
b
3 18.8 dB
16PSK 18.3 dB 0.25R

b
4 24.3 dB
Baớng 7.3 So saùnh caùc kyợ thuỏỷt õióửu chóỳ PSK
7.4.2 ióửu bión cỏửu phổồng QAM (Quadrature Amplitude Modulation)
ọỳi vồùi bọỹ phaùt, ta coù thóứ kóỳt hồỹp õióửu bión vồùi õióửu pha õóứ caới thióỷn sổỷ phỏn bọỳ traỷng thaùi
pha trong choỡm sao. Phổồng phaùp naỡy õổồỹc giồùi thióỷu lỏửn õỏửu tión vaỡo nm 1960 vồùi 2 mổùc
bión õọỹ (tổồng õổồng 2 voỡng) vaỡ 8 mổùc pha trón mọựi voỡng (hỗnh 7.15a). Vỗ õỏy laỡ sổỷ kóỳt hồỹp
giổợa õióửu bión vaỡ õióửu pha nón noù õổồỹc goỹi laỡ õióửu chóỳ khoùa bión õọỹ/pha APK
- 175 -
- Chổồng VII -
(Amplitude/Phase Keying). Sau õoù ngổồỡi ta nhỏỷn thỏỳy rũng nóỳu sọỳ õióứm ồớ voỡng trong giaớm
coỡn 4, sọỳ õióứm ồớ voỡng ngoaỡi tng lón 12 (hỗnh 7.15b) thỗ caùc õióứm trón choỡm sao caùch õóửu
nhau hồn. óỳn nm 1962, ngổồỡi ta õổa ra mọỹt caùch choỹn bión õọỹ vaỡ pha khaùc (hỗnh 7.15c).
Ngổồỡi ta nhỏỷn thỏỳy kióứu naỡy dóự thổỷc hióỷn hồn vaỡ P
e
coù õổồỹc caới thióỷn õọi chuùt. Vỗ tờn hióỷu
APK naỡy coù thóứ xem laỡ cỷp ASK nhióửu mổùc õổồỹc õióửu chóỳ trón caùc soùng mang vuọng goùc
nón noù thổồỡng õổồỹc goỹi laỡ õióửu bión cỏửu phổồng QAM. Nhổ vỏỷy QAM laỡ mọỹt trổồỡng hồỹp
rióng cuớa APK. Tuy nhión, thổỷc tóỳ õọi khi ngổồỡi ta duỡng thay õọứi giổợa hai thuỏỷt ngổợ APK vaỡ
QAM.







(c) (b) (a)
Hỗnh 7.15 Choỡm sao cuớa caùc tờn hióỷu õióửu chóỳ
(a) APK 16 (8,8) (b) APK 16 (4,12) (c) QAM 16 (4 x 4)

Giaớ sổớ caớ M traỷng thaùi õóửu õọỹc lỏỷp thọỳng kó vaỡ õọửng xaùc suỏỳt, Carlson õaợ tờnh xỏỳp xố xaùc suỏỳt
lọựi trong hóỷ thọỳng QAM vồùi nhióựu Gauss nhổ sau:
















><









=
2/1

0
2/1
2/1
e
N
E
)1M(2
3
erf1
M
1M
2P

õỏy < E > laỡ nng lổồỹng trung bỗnh trón mọỹt kyù hióỷu QAM. Nóỳu daỷng xung laỡ hỗnh chổợ
nhỏỷt thỗ:
0
2
T)1M(
2
v
3
1
E

>=<

õỏy
laỡ sai khaùc õióỷn aùp giổợa hai mổùc bión õọỹ caỷnh nhau vaỡ Tv
0
laỡ õọỹ daỡi mọỹt kyù hióỷu
Vióỳt theo tyớ sọỳ CNR, ta õổồỹc:





















=
2/1

0
2/1
2/1
e
N
C
)1M(2
BT3
erf1
M
1M
2P

Nóỳu duỡng maợ Gray õóứ sừp xóỳp caùc bit doỹc theo caùc truỷc õọửng pha vaỡ vuọng pha trón choỡm sao
QAM, xaùc suỏỳt lọựi bit seợ laỡ:
- 176 -
- Chổồng VII -

=
2/1
0
b
2
2/1
2/1
2
b
N
E
)1M(2
Mlog3
erf1
M
1M
Mlog
2

P

Hoỷc vióỳt theo tyớ sọỳ CNR laỡ:





















=
2/1
0
2/1
2/1
2

b
N
C
)1M(2
BT3
erf1
M
1M
Mlog
2
P

Cuợng nhổ PSK nhióửu mổùc, tỏỳt caớ caùc kyù hióỷu trong APK hoỷc QAM õóửu chióỳm cuỡng mọỹt daới
tỏửn sọỳ nhổ nhau, do vỏỷy hióỷu suỏỳt phọứ cuớa tờn hióỷu õióửu chóỳ APK/QAM (danh õởnh vaỡ tọỳi õa)
cuợng giọỳng PSK nhióửu mổùc. Tuy nhión, vồùi cuỡng mọỹt xaùc suỏỳt lọựi, tyớ sọỳ CNR vaỡ do õoù laỡ tyớ
sọỳ E
b
/N
0
yóu cỏửu trong õióửu chóỳ QAM thỏỳp hồn so vồùi PSK nhióửu mổùc. Vờ duỷ nhổ, vồùi
thỗ CNR vaỡ E1BT,10P
0
6
b
==

b
/N
0
õổồỹc lióỷt kó trong baớng 7.4

ióửu chóỳ CNR (dB) E
b
/N
0
(dB)
PRK 10.6 10.6
QPSK 13.6 10.6
4QAM 13.6 10.6
16PSK 24.3 18.3
16QAM 20.5 14.5






Baớng 7.4 So saùnh caùc kióứu õióửu chóỳ khaùc nhau
7.4.3 ióửu chóỳ khoùa pha cỏửu phổồng QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)
ióửu chóỳ QPSK coù thóứ xem laỡ 4PSK vồùi bión õọỹ soùng mang laỡ A hoỷc laỡ xóỳp chọửng cuớa hai
tờn hióỷu BASK vồùi bión õọỹ laỡ
2
/
A vaỡ soùng mang laỡ tf2cos
c

vaỡ (chờnh laỡ
4QAM). Hỗnh 7.16 laỡ giaớn õọử choỡm sao cuớa tờn hióỷu QPSK. Caùc muợi tón keỡm theo chố ra
rũng tỏỳt caớ caùc chuyóứn õọứi giổợa bọỳn traỷng thaùi õóửu coù thóứ xaớy ra. Hỗnh 7.17 laỡ sồ õọử bọỹ phaùt
vaỡ hỗnh 7.18 laỡ sồ õọử bọỹ thu QPSK.

tf2sin
c









Hỗnh 7.16 Choỡm sao cuớa tờn hióỷu QPSK keỡm vồùi caùc chuyóứn õọứi traỷng thaùi coù thóứ coù
- 177 -
- Chổồng VII -
Bọỹ phaùt QPSK coù thóứ thổỷc hióỷn tổỡ hai bọỹ phaùt PRK õổồỹc sừp xóỳp trón hai kónh laỡ kónh I vaỡ
kónh Q, mọựi kónh hoaỷt õọỹng ồớ tọỳc õọỹ bit bũng mọỹt nổớa tọỳc õọỹ cuớa toaỡn bọỹ hóỷ thọỳng QPSK.

tf2sin
2
1
c

tf2cos
2
1
c



tf2cos

c

Kónh I
R
s
= R
b
/2
Kónh Q
R
s
= R
b
/2

Nọỳi tióỳp/
song song
2
/


Dổợ lióỷu
nhở phỏn
R
b
=1/T
b

QPSK
R

s
= R
b
/2









Hỗnh 7.17 Sồ õọử bọỹ phaùt QPSK







Hỗnh 7.18 Sồ õọử bọỹ thu QPSK
)4/tf2cos(
c

Q/õ ngổồợng
QPSK
R
s
= R

b
/2
)4/tf2cos(
c
+
Dổợ lióỷu
nhở phỏn
R
b
=1/T
b

Song song
Nọỳi tióỳp/
Tờch phỏn
Q/õ ngổồợng
Tờch phỏn

Hióỷu suỏỳt phọứ cuớa QPSK cao gỏỳp õọi so vồùi PRK. Bồới vỗ caùc kyù hióỷu trong mọựi kónh chióỳm
cuỡng daới tỏửn sọỳ vaỡ coù bng thọng bũng mọỹt nổớa so vồùi PRK ồớ cuỡng tọỳc õọỹ.
Xaùc suỏỳt lọựi P
e
trong hóỷ thọỳng QPSK roợ raỡng seợ xỏỳu hồn PRK, bồới vỗ mióửn quyóỳt õởnh trón
giaớn õọử choỡm sao giaớm tổỡ mọỹt nổớa mỷt phúng xuọỳng coỡn mọỹt phỏửn tổ. Tuy nhión xaùc suỏỳt lọựi
P
b
thỗ laỷi giọỳng nhau, vỗ mọựi kónh I hay Q trong hóỷ thọỳng QPSK õóửu õọỹc lỏỷp vồùi nhau (trổỷc
giao nhau). Vóử nguyón từc, coù thóứ truyóửn tờn hióỷu kónh I trổồùc kónh Q, do õoù baớn tin tọứng seợ
mỏỳt thồỡi gian truyóửn gỏỳp õọi. Tuy nhión trong thổỷc tóỳ, mọựi kyù hióỷu trón kónh I hoỷc kónh Q
chióỳm thồỡi gian gỏỳp õọi vaỡ nng lổồỹng giaớm õi mọỹt nổớa so vồùi kyù hióỷu trong PRK nón nng

lổồỹng cuớa baớn tin tọứng (vaỡ do õoù laỡ nng lổồỹng trón mọỹt bit E
b
) trong QPSK vaỡ PRK laỡ nhổ
nhau (hỗnh 7.19). Xaùc suỏỳt lọựi bit P
b
laỡ:
- 178 -
- Chổồng VII -
















=
2/1
0
b
b
N

E
erf1
2
1
P

Vióỳt theo tyớ sọỳ CNR laỡ:












=
2/1
2/1
bb
N
C
)BT(erf1
2
1
P

ớ õỏy T
b
laỡ mọỹt nổớa õọỹ daỡi kyù hióỷu QPSK, T
0.
ỏy laỡ lyù do õóứ noùi rũng BER cuớa QPSK vaỡ
PRK laỡ nhổ nhau.
Xaùc suỏỳt lọựi kyù tổỷ P
e
õổồỹc tờnh tổỡ xaùc suỏỳt bit trón kónh I bở lọựi, hay bit trón kónh Q bở lọựi, hay
caớ hai bit trón hai kónh bở lọựi, nghộa laỡ:
2
bbbbbe
PP)P1()P1(PP
+

+

=

A
0
-A
2 4 6 8
E
s
= E
b
1 3 5 7
1 2 3 4 5 6 7 8
E
s
= E
b
E
b
2
/
A
0
2
/
A
2
/
A
0
2
/

A
T/h nhở phỏn
T/h kónh I
T/h kónh Q
Hỗnh 7.19 Doỡng bit vaỡo, doỡng bit kónh I vaỡ Q tổồng ổùng vaỡ sổỷ phỏn bọỳ nng lổồỹng bit
7.5 ióửu chóỳ tng hióỷu suỏỳt cọng suỏỳt
Coù mọỹt sọỳ hóỷ thọỳng thọng tin laỡm vióỷc trong mọi trổồỡng sụn coù bng thọng rọỹng nhổng laỷi bở
haỷn chóỳ vóử cọng suỏỳt tờn hióỷu. Nhổợng hóỷ thọỳng nhổ vỏỷy cỏửn phaới dổỷa vaỡo caùc kyợ thuỏỷt õióửu
chóỳ tng hióỷu suỏỳt cọng suỏỳt õóứ õaỷt õổồỹc mọỹt tyớ lóỷ lọựi vaỡ mọỹt tọỳc õọỹ dổợ lióỷu naỡo õoù. Noùi
chung, coù thóứ caới thióỷn tọỳc õọỹ dổợ lióỷu bũng caùch tng sọỳ lổồỹng kyù hióỷu ồớ bọỹ phaùt (tng M). óứ
vióỷc tng sọỳ
lổồỹng kyù hióỷu khọng laỡm giaớm khoaớng caùch giổợa caùc õióứm trón choỡm sao vaỡ
khọng laỡm tng cọng suỏỳt phaùt, coù mọỹt phổồng phaùp laỡ sổớ duỷng tờn hióỷu nhióửu hổồùng- õổa
thóm caùc truỷc trổỷc giao nhau vaỡo giaớn õọử choỡm sao.
- 179 -
- Chổồng VII -
ióửu chóỳ khoùa dởch nhióửu tỏửn sọỳ MFSK (Multi-frequency Shift Keying) laỡ mọỹt trổồỡng hồỹp cuớa
õióửu chóỳ nhióửu hổồùng nhũm tng hióỷu suỏỳt cọng suỏỳt. Caùc kyù hióỷu õổồỹc thióỳt kóỳ sao cho trổỷc
giao nhau tổỡng õọi mọỹt. Hỗnh 7.20 chố ra rũng phọứ õióỷn aùp cuớa tờn hióỷu MFSK trổỷc giao laỡ
xóỳp chọửng cuớa phọứ tờn hióỷu OOK.


=

Hỗnh 7.20 Phọứ cuớa tờn hióỷu MFSK trổỷc giao
f
1
f
2
f
3
Tọỳc õọỹ dổợ lióỷu tng lón hoaỡn toaỡn laỡ do bng thọng tng lón. Vỗ mọựi kyù hióỷu chổùa lổồỹng tin laỡ
(bit) nón hióỷu suỏỳt phọứ danh õởnh cuớa MFSK trổỷc giao laỡ: MlogH
2
2)1M)(2/n(
Mlog
2
s
+
=
(bit/s/Hz)
ớ õỏy n laỡ sọỳ õióứm 0 trón õọử thở hỗnh 7.11. Vồùi n = 2, hióỷu suỏỳt phọứ laỡ:
1M
Mlog
2
s
+
= (bit/s/Hz)
Tờn hióỷu nhióửu hổồùng cuợng coù thóứ õaỷt õổồỹc bũng caùch duỡng caùc mỏựu bit maợ hoùa trổỷc giao
(hỗnh 7.21). Lyù tổồớng thỗ mọựi kyù hióỷu maợ hoùa mang lổồỹng tin laỡ MlogH
2
=
(bit), nhổng õóứ

õaỷt õổồỹc sổỷ trổỷc giao tổỡng õọi mọỹt, caùc kyù hióỷu phaới coù chióửu daỡi bũng M sọỳ nhở phỏn (xem
hỗnh 7.21). Bng thọng danh õởnh cuớa caùc kyù hióỷu naỡy laỡ M/T
0
(Hz) õọỳi vồùi tờn hióỷu bng cồ
baớn vaỡ laỡ 2M/T
0
Hz õọỳi vồùi tờn hióỷu thọng daới, ồớ õỏy T
0
/M laỡ khoaớng thồỡi gian cuớa mọỹt sọỳ nhở
phỏn. Nóỳu caùc kyù hióỷu õọửng xaùc suỏỳt thỗ hióỷu suỏỳt phọứ danh õởnh cuớa tờn hióỷu thọng daới maợ
hoùa trổỷc giao laỡ:
M2
Mlog
2
s
= (bit/s/Hz)
Vaỡ hióỷu suỏỳt phọớ tọỳi õa (vồùi T
0
B = M) laỡ:
M
Mlog
2
s
= (bit/s/Hz)
- 180 -
- Chỉång VII -
Trong trỉåìng håüp tạch sọng kãút håüp täúi ỉu cọ nhiãùu Gauss, cạc k hiãûu âäưng xạc sút v cọ
nàng lỉåüng bàòng nhau, xạc sút läùi k hiãûu âỉåüc giåïi hản båíi:
⎥
⎦

⎤
⎢
⎣
⎡
−−≤
0
e
N2
E
erf1)1M(
2
1
P

Åí âáy E l nàng lỉåüng k hiãûu. Nàng lỉåüng trong mäüt bit l:
Mlog/EE
2b
=

Tỉì hçnh 7.21 ta tháúy âäúi våïi mäüt bit báút k trong mäüt k tỉû cho sàơn, chè cọ M/2 läùi ngoi täøng
säú M-1 läùi k hiãûu s dáùn âãún bit âọ bë läùi. Do âọ xạc sút läùi bit trong tên hiãûu MFSK trỉûc
giao l:
eb
P
1M
)2/M(
P
−
=

000
001
Táûp k hiãûu trỉûc giao Cạc bit tin tỉång ỉïng
111
110
101
100
011
010
Hçnh 7.21 Táûp m trỉûc giao gäưm 8 k tỉû
ỈÏng dủng chênh ca hãû thäúng MFSKl trong hãû thäúng âiãûn bạo Piccolo, cọ 32 táưn säú v täúc
âäü k hiãûu l 10 k hiãûu trong 1 giáy, mäùi k hiãûu l 100 ms.
Mäüt ỉïng dủng khạc ca MFSK hiãûn âang âỉåüc triãøn khai ráút räüng ri l FDM trỉûc giao
(OFDM) dng nhiãưu trong truưn hçnh vãû tinh, trong LAN khäng dáy. . .
TỌM TÀÕT CHỈÅNG
1. Âiãưu chãú IF hồûc RF âỉåüc sỉí dung trỉåïc hãút l âãø dëch phäø ca tên hiãûu säú lãn mäüt di táưn
säú ph håüp. Âiãưu ny giụp cho bàng táưn m tên hiãûu chiãúm ph håüp våïi bàng thäng ca
âỉåìng truưn, âãø ghẹp kãnh theo táưn säú hồûc l cho phẹp tên hiãûu âỉåüc bỉïc xả bàòng cạc
anten cọ kêch thỉåïc thỉûc tãú.
- 181 -
- Chổồng VII -
2. óứ so saùnh caùc kióứu õióửu chóỳ khaùc nhau, duỡng hai thọng sọỳ laỡ hióỷu suỏỳt phọứ vaỡ hióỷu suỏỳt
cọng suỏỳt. Hióỷu suỏỳt phọứ coù õồn vở laỡ bit/s/Hz, vaỡ hióỷu suỏỳt cọng suỏỳt lión quan õóỳn giaù trở
E
b
/N
0
yóu cỏửu õọỳi vồùi mọỹt xaùc suỏỳt lọựi bit cho trổồùc.
3. Coù ba kyợ thuỏỷt õióửu chóỳ chờnh cho tờn hióỷu nhở phỏn. où laỡ ASK, FSK vaỡ PSK. Trong caùc
phổồng phaùp naỡy, bión õọỹ, tỏửn sọỳ vaỡ pha cuớa tờn hióỷu soùng mang bở thay õọứi theo tờn hióỷu

nhở phỏn vaỡo.
4. ASK vaỡ FSK õóửu sổớ duỷng tờn hióỷu trổỷc giao. Bọỹ thu ASK vaỡ FSK coù thóứ duỡng loaỷi khọng
kóỳt hồỹp, vồùi ổu õióứm laỡ sổỷ õồn giaớn trong thióỳt kóỳ. PSK yóu cỏửu phaới taùch soùng kóỳt hồỹp,
phaới khọi phuỷc soùng mang, do õoù khoù thổỷc hióỷn hồn vaỡ õừt hồn. Tuy nhión coù thóứ traùnh
vióỷc naỡy bũng caùch maợ hoùa vi sai trổồùc khi õióửu chóỳ- goỹi laỡ DPSK Hóỷ thọỳng DPSK khọng
õaỷt õổồỹc xaùc suỏỳt lọựi tọỳt nhổ PSK nhổng buỡ laỷi kinh tóỳ hồn.
5. PSK yóu cỏửu cọng suỏỳt tờn hióỷu thỏỳp hồn so vồùi ASK vaỡ FSK vồùi cuỡng mọỹt xaùc suỏỳt lọựi.
6. Trong truyóửn thọng, ngổồỡi ta sổớ duỷng phọứ bióỳn ba phổồng phaùp õióửu chóỳ laỡ PSK, DPSK
vaỡ FSK khọng kóỳt hồỹp.
7. M-PSK, APK, QAM laỡ caùc kyợ thuỏỷt õióửu chóỳ tng hióỷu suỏỳt phọứ. ỷc õióứm chung cuớa caùc
kióứu õióửu chóỳ naỡy laỡ sọỳ lổồỹng kyù hióỷu õióửu chóỳ nhióửu hồn 2.
8. APK yóu cỏửu cọng suỏỳt tờn hióỷu thỏỳp hồn MPSK vồùi cuỡng mọỹt xaùc suỏỳt lọựi. Hióỷu suỏỳt phọứ
cuớa APK vaỡ MPSK nhổ nhau. QAM laỡ mọỹt trổồỡng hồỹp rióng cuớa APK, dóự thổỷc hióỷn hồn
vaỡ coù xaùc suỏỳt lọựi õổồỹc caới thióỷn õọi chuùt.
9.
MFSK laỡ kióứu õióửu chóỳ tng hióỷu suỏỳt cọng suỏỳt. Cọng suỏỳt phaùt tióỳt kióỷm laỡ vỗ tng bóử
rọỹng phọứ vồùi mọỹt xaùc suỏỳt lọựi cho trổồùc.

- 182 -
- Chæång VII -





- 183 -