các giải pháp ghép kênh theo tần số và điều chế tín hiệu đơn biên trong thông tin vô tuyến

LỜI NÓI ĐẦU
Chúng ta đang sống trong thế kỉ XXI, thời đại của khoa học kỹ thuật
và công nghệ. Trong cuộc sống cũng như trong công việc, con người luôn
có nhu cầu trao đổi thông tin với nhau, nghĩa là có nhu cầu truyền tin. Cùng
với sự phát triển của xã hội loài người, hệ thống viễn thông không ngừng
phát triển theo xu hướng phục vụ con người những thông tin đầy đủ, kịp
thời nhất. Bên cạnh đó, các tiến bộ khoa học đạt được trong các lĩnh vực:
tin học, điện tử, quang học, công nghệ vật liệu… là đòn bẩy thúc đẩy công
nghệ viễn thông phát triển. Các ứng dụng viễn thông đã trở thành một nhu
cầu không thể thiếu được trong đời sống xã hội bởi những lợi ích và hiệu
quả mà nó mang lại.
Ở nước ta hiện nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành
kinh tế xã hội, việc đẩy mạnh phát triển các mạng thông tin cũng đang
được tiến hành một cách khá đồng bộ nhằm đáp ứng sự phát triển đó. Do
nhu cầu trao đổi thông tin trong một vùng hẹp, công nghệ tăng dung lượng
kênh thông tin vô tuyến là thật sự cần thiết, và có những bước phát triển vô
cùng nhanh chóng.
Có 3 phương pháp cơ bản để tăng thông lượng (tốc độ dữ liệu tổng
cộng) của một tài nguyên thông tin nào đó. Cách thứ nhất là hoặc tăng công
suất bức xạ đẳng hướng hiệu dụng của máy phát hoặc giảm tổn thất trong
hệ thống sao cho tỉ số S/N thu được tăng lên. Cách thứ hai là cung cấp
thêm băng thông cho kênh. Cách thứ 3 là phân bố tài nguyên thông tin một
cách có hiệu quả hơn.
Trong giới hạn của đồ án, chỉ đề cập đến việc tăng dung lượng bằng
cách phân bố lại tài nguyên thông tin trong thông tin vô tuyến nói chung và
thông tin sóng ngắn nói riêng. Chúng ta đã biết, dải tần sóng ngắn từ
1
3-30MHz là một băng tần khá hẹp so với dải VHF,UHF… ngoài ra, do ảnh
hưởng bởi tầng điện ly, pha đinh, nên thông tin sóng ngắn chỉ sử dụng tốt
trong dải tần 5-10MHz. Vì thế, việc tăng dung lượng trong thông tin sóng
ngắn là vấn đề vô cùng cần thiết, nhất là khi thông tin sóng ngắn được ứng

dụng rất rộng rãi trong thông tin ở cự ly xa xuyên lục địa, liên lạc hàng hải,
hàng không, nghiệp dư, phát thanh quảng bá…v.v.
Nội dung đồ án đề cập đến vấn đề ghép kênh theo tần số kết hợp với việc
sử dụng tín hiệu đơn biên SSB và báo dịch tần FSK để đem lại hiệu quả
truyền cao nhất trong thông tin vô tuyến nói chung và trong thông tin sóng
ngắn nói riêng.
Nội dung đồ án bao gồm 3 chương:
Chương 1: Điều chế trong thông tin vô tuyến
Chương 2: Tín hiệu đơn biên và FSK
Chương 3: Các giải pháp ghép kênh trong thông tin vô tuyến.
Do thời gian có hạn, trình độ kiến thức và kỹ năng phân tích tổng
hợp còn hạn chế nên nội dung đồ án khó tránh khỏi những thiếu sót nhất
định. Rất mong được các thầy giáo và các bạn quan tâm đóng góp ý kiến để
đồ án hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn!
2
Chương 1
ĐIỀU CHẾ TRONG THÔNG TIN VÔ TUYẾN
Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các hệ thống thông tin
khác như thông tin di động, vi ba số, cáp quang, thông tin vệ tinh…v.v,
thông tin vô tuyến vẫn đóng vai trò quan trọng và được phát triển ngày
càng hoàn thiện với những công nghệ cao đáp ứng được những đòi hỏi
không những về mặt kết cấu mà cả về mặt truyền dẫn, xử lý tín hiệu, bảo
mật thông tin…Ở chương này, chúng ta sẽ nghiên cứu một cách khái quát
về các kỹ thuật điều chế trong thông tin vô tuyến.
1.1 Phân chia dải tần vô tuyến
Ta biết rằng thông tin vô tuyến đảm bảo việc phát thông tin đi xa nhờ
các sóng điện từ. Môi trường truyền sóng (khí quyển trên mặt đất, vũ trụ,
nước, đôi khi là các lớp địa chất của mặt đất) là chung cho nhiều kênh
thông tin vô tuyến. Việc phân kênh chủ yếu dựa vào tiêu chuẩn tần số. Phổ
tần tổng cộng và miền áp dụng của chúng chỉ ra trên hình 1.1.

Hình 1.1 Phổ tần số vô tuyến và ứng dụng
3
Phổ này kéo dài từ các tần số dưới âm thanh đến các tia vũ trụ và
được chia tiếp thành các đoạn nhỏ gọi là các băng tần. Toàn bộ dải tần số
vô tuyến (RF) lại được chia thành các băng nhỏ hơn, có tên và kí hiệu như
bảng 1.1 (Theo Uỷ ban tư vấn về Thông tin vô tuyến quốc tế CCIR):
Bảng 1.1 Phân chia dải tần số vô tuyến
STT Phạm vi tần số Tên gọi
1 30Hz
÷
300Hz Tần số cực kì thấp (ELF)
2 0.3kHz
÷
3kHz Tần số thoại (VF)
3 3kHz
÷
30kHz Tần số rất thấp (VLF)
4 30kHz
÷
300kHz Tần số thấp (LF)
5 0.3MHz
÷
3MHz Tần số trung bình (MF)
6 3MHz
÷
30MHz Tần số cao (HF)
7 30MHz
÷
300MHz Tần só rất cao (VHF)
8 300MHz

÷
3GHz Tần số cực cao (UHF)
9 3GHz
÷
30GHz Tần số siêu cao (SHF)
10 30GHz
÷
300GHz Tần số cực kì cao (EHF)
11 0.3THz
÷
3THz Hồng ngoại
12 3THz
÷
30THz Hồng ngoại
13 30THz
÷
300THz Hồng ngoại
14 0.3PHz
÷
3PHz Tia nhìn thấy
15 3PHz
÷
30PHz Tia cực tím
16 30PHz
÷
300PHz Tia X
17 0.3EHz
÷
3EHz Tia Gamma
18 3EHz

÷
30EHz Tia vũ trụ
Trong các băng sóng này thì các băng HF, VHF và UHF là rất quen thuộc
đối với chúng ta.
 Các tần số cao (HF-High Frequencies) có giá trị nằm trong phạm vi 3
÷
30MHz (thường gọi là sóng ngắn). Phần lớn các thông tin vô tuyến 2
chiều sử dụng dải này với mục đích thông tin ở cự ly xa xuyên lục địa, liên
lạc hàng hải, hàng không, nghiệp dư, phát thanh quảng bá…v.v
 Các tần số rất cao (VHF-Very High Frequencies) có giá trị nằm trong
phạm vi 30
÷
300MHz (gọi là sóng mét) thường dùng cho vô tuyến di động,
4
thông tin hàng hải và hàng không, phát thanh FM thương mại (88 đến
108MHz), truyền hình thương mại (kênh 2 đến 12 với tần số 54MHz đến
216MHz).
 Các tần số cực cao (UHF-UltraHigh Frequencies) có giá trị nằm trong
phạm vi 300MHz
÷
3GHz (sóng dm), dùng cho các kênh truyền hình
thương mại 14
÷
83, các dịch vụ thông tin di động mặt đất, các hệ thống
điện thoại tế bào, một số hệ thống rađa và dẫn đường, các hệ thống viba và
thông tin vệ tinh.
1.2 Đặc điểm truyền sóng
1.2.1 Tính chất quang học của sóng vô tuyến
Các tính chất quang học của sóng vô tuyến bao gồm: khúc xạ, phản xạ,
nhiễu xạ và giao thoa.

1. Khúc xạ sóng
Khúc xạ điện từ là sự thay đổi hướng của tia sóng khi nó đi chếch từ
một môi trường sang môi trường khác với tốc độ truyền khác nhau. Tốc độ
truyền tỉ lệ nghịch với mật độ của môi trường truyền. Vì vậy, khúc xạ xảy
ra bất cứ khi nào sóng đi từ một môi trường sang môi trường khác có mật
độ khác nhau. Hiện tượng khúc xạ được biễu diễn trên hình 1.2.
5
Hình 1.2 Hiện tượng khúc xạ tại mặt phân cách 2 môi trường
Tia A đi vào môi trường 2 trước tia B, do đó tia B lan nhanh hơn tia
A. Vì thế, mặt sóng A’B’ bị nghiêng xuống dưới (về phía pháp tuyến). Góc
1
θ
là góc tới, góc
2
θ
là góc khúc xạ. Độ nghiêng của tia phụ thuộc vào
chiết suất n=
υ
c
, với
υ
và tốc độ ánh sáng trong chất đã cho. Định luật Snell
giải thích phản ứng của sóng điện từ khi gặp đường biên hai chất khác
nhau như sau:
n
1
sin
1
θ
= n

2
sin
2
θ
(1.1)
hay
2
1
sin
sin
θ
θ
=
1
2
n
n
=
1
2
r
r
ε
ε
(1.2)
ở đây:
21
,
rr
εε

là hằng số điện môi của môi trường 1 và 2.
2. Phản xạ sóng
Phản xạ điện từ xảy ra khi sóng tới va đập vào biên của 2 môi trường
và 1phần hoặc toàn bộ công suất tới không đi vào môi trường 2 mà phản
xạ lại. Vì sóng phản xạ vẫn ở trong môi trường 1 nên tốc độ của sóng tới
và sóng phản xạ bằng nhau. Do đó, góc phản xạ bằng góc tới (
ri
θθ
=
).
Hệ số phản xạ được tính như sau:
i
r
j
i
j
r
eE
eE
θ
θ
=Γ
=
i
r
E
E
e
)(
ir

j
θθ
−
(1.3)
Γ
: là hệ số phản xạ (không thứ nguyên), E
i
: cường độ điện áp tới,
E
r
: cường độ điện áp phản xạ (vôn),
ri
θθ
,
= pha tới và pha phản xạ (độ)
6
Hình 1.3 Phản xạ sóng tại biên giới phẳng của 2 môi trường
3. Nhiễu xạ sóng
Hình 1.4 Nhiễu xạ sóng điện từ
Nhiễu xạ sóng là sự phân bố lại năng lượng trong mặt sóng khi nó đi
qua gần mép của vật thể không trong suốt với kích thước so sánh được với
bước sóng. Nhiễu xạ là hiện tượng cho phép sóng vô tuyến đi vòng qua
góc.
4. Sự giao thoa sóng
Xảy ra khi 2 hoặc hơn các sóng điện từ kết hợp với nhau sao cho chất
lượng hệ thống bị giảm đi. Sự giao thoa sóng tuân theo nguyên lý xếp
chồng tuyến tính của các sóng điện từ và xảy ra bất cứ khi nào 2 hoặc
nhiều hơn các sóng đồng thời chiếm cùng 1 điểm trong không gian.
7
Hình 1.5 Sự cộng tuyến tính 2 sóng có pha khác nhau và sự giao thoa sóng

1.2.2 Phương thức truyền lan sóng điện từ
Các sóng bức xạ từ điểm phát có thể đến được các điểm thu theo
những đường khác nhau. Các sóng truyền lan dọc theo bề mặt quả đất gọi
là sóng đất hay sóng bề mặt; các sóng đi tới các lớp riêng biệt của tầng ion
và phản xạ lại gọi là sóng điện ly hay sóng trời; và sóng không gian (gồm
sóng trực tiếp và sóng phản xạ từ mặt đất).
Hình 1.6 Các phương thức truyền sóng
1. Sự truyền lan sóng đất
Sóng đất là sóng truyền lan dọc theo bề mặt trái đất, do đó còn được
gọi là sóng bề mặt. Sóng đất là sóng phân cực đứng bởi vì điện trường
8
trong sóng phân cực ngang sẽ song song với bề mặt trái đất, và các sóng
như thế sẽ bị ngắn mạch bởi sự dẫn điện của đất.
Thành phần điện trường biến đổi của sóng đất sẽ cảm ứng điện áp
trong bề mặt trái đất, tạo ra dòng điện chảy. Bề mặt trái đất cũng có điện
trở và các tổn hao điện môi, gây nên sự suy hao sóng đất khi lan truyền.
Sóng đất lan truyền tốt nhất trên bề mặt là chất dẫn điện tốt như nước
muối, và truyền kém trên vùng sa mạc khô cằn. Tổn hao sóng đất tăng
nhanh theo tần số, vì thế sóng đất nói chung hạn chế ở các tần số thấp hơn
2MHz. Sóng đất được dùng rộng rãi cho liên lạc tàu thuỷ - tàu thuỷ và tàu
thuỷ - bờ. Sóng đất được dùng tại các tần số thấp đến 15kHz.
Các nhược điểm của truyền lan sóng đất:
 Sóng đất yêu cầu công suất phát khá cao.
 Sóng đất yêu cầu ănten kích thước lớn.
 Tổn hao thay đổi đáng kể theo loại đất.
Các ưu điểm:
 Với công suất phát đủ lớn, sóng đất có thể dùng để liên lạc giữa 2
điểm bất kỳ trên thế giới.
 Sóng đất ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi điều kiện khí quyển.
2. Sự truyền lan sóng không gian

Gồm sóng trực tiếp và sóng phản xạ từ mặt đất, truyền trong vài km
tầng dưới của khí quyển. Sóng trực tiếp lan truyền theo đường thẳng giữa
các ănten phát và thu, còn gọi là sóng nhìn thẳng (LOS). Vì thế, sóng
không gian bị hạn chế bởi độ cong của trái đất. Sóng phản xạ từ đất là sóng
phản xạ từ bề mặt trái đất khi lan truyền giữa ănten phát và thu. Độ cong
của trái đất tạo nên chân trời đối với sự truyền lan sóng không gian, thường
gọi là chân trời vô tuyến. Do khúc xạ khí quyển, chân trời vô tuyến dài hơn
chân trời quang học đối với khí quyển tiêu chuẩn thông thường. Chân trời
vô tuyến xấp xỉ bằng 4/3 chân trời quang học. Có thể kéo dài chân trời vô
9
tuyến bằng cách nâng cao ănten phát hoặc ănten thu (hay cả hai) bằng tháp
hoặc đặt trên đỉnh núi (toà nhà).
Chân trời vô tuyến thẳng đối với một ănten bằng:
D=
h2
(1.4)
trong đó: d = khoảng cách đến chân trời vô tuyến (dặm), h = độ cao ănten
so với mực nước biển. Do đó, khoảng cách giữa ănten phát và thu là:
d=d
t
+ d
r
=
t
h2
+
r
h2
(1.5)
trong đó: d là tổng khoảng cách; d

t
, d
r
là chân trời vô tuyến đối với ănten
phát và ănten thu; h
t
,h
r
độ cao ănten phát và ănten thu. Khoảng cách cực
đại giữa máy phát và máy thu trên đất trung bình có thể tính gần đúng theo
công thức sau:
d(max)=17h
t
+17h
r
(1.6)
Như vậy, khoảng cách truyền sóng không gian có thể tăng bằng cách tăng
độ cao ănten phát, ănten thu hoặc cả hai.
Hình 1.7 Sóng không gian và chân trời vô tuyến
Do các điều kiện ở tầng dưới khí quyển hay thay đổi nên mức độ khúc
xạ thay đổi theo thời gian. Trường hợp đặc biệt gọi là truyền lan trong ống
sóng xảy ra khi mật độ đạt mức sao cho các sóng điện từ bị bẫy giữa tầng
10
này và bề mặt trái đất. Các lớp khí quyển hoạt động như ống dẫn sóng và
các sóng điện từ có thể lan truyền rất xa theo độ cong trái đất và trong ống.
Hình 1.8 Hiện tượng ống sóng
3. Sự truyền lan sóng trời
Các sóng điện từ có hướng bức xạ cao hơn đường chân trời (tạo thành
góc khá lớn so với mặt đất) được gọi là sóng trời. Sóng trời được phản xạ
hoặc khúc xạ về trái đất từ tầng điện ly, vì thế còn gọi là sóng điện ly. Tầng

điện ly là vùng không gian nằm cách mặt đất chừng 50km đến 400km.
Tầng này hấp thụ một số lượng lớn năng lượng của tia cực tím và tia X bức
xạ của mặt trời, làm ion hoá các phân tử không khí và tạo ra electron tự do.
Khi sóng điện từ đi vào tầng điện ly, điện trường của sóng tác động lực lên
các electron tự do, làm chúng dao động. Khi sóng chuyển động xa trái đất,
sự ion hoá tăng, song lại có ít hơn phân tử khí để ion hoá. Do đó, phần trên
của khí quyển có số phần trăm phân tử ion hoá cao hơn phần dưới. Mật độ
ion càng cao, khúc xạ càng lớn. Nói chung, tầng điện ly được phân chia
thành 3 lớp: lớp D, lớp E, và lớp F theo độ cao của nó; lớp F lại được phân
chia thành lớp F1, F2. Độ cao và mật độ ion hoá của 3 lớp thay đổi theo
giờ, mùa và theo chu kì vết đen của mặt trời (11năm). Tầng điện ly đậm
đặc nhất vào ban ngày và mùa hè.
11
Lớp D: là lớp thấp nhất, có độ cao 50
÷
100km và nằm xa mặt trời
nhất, do đó có ion hoá ít nhất. Như vậy lớp D ít có ảnh hưởng đến truyền
lan sóng vô tuyến. Song các ion ở lớp này có thể hấp thụ đáng kể năng
lượng sóng điện từ. Lớp D biến mất về đêm. Lớp này phản xạ sóng VLF
và LF, hấp thụ các sóng MF và HF.
Lớp E: có độ cao 100
÷
140km còn gọi là lớp Kennelly-Heaviside theo
tên của hai nhà bác học khám phá ra nó. Lớp E có mật độ cực đại tại độ
cao 70 dặm vào giữa trưa khi mặt trời ở điểm cao nhất. Lớp E hầu như
biến mất về đêm, hỗ trợ sự lan truyền sóng bề mặt MF và phản xạ sóng HF
một chút về ban ngày. Phần trên của lớp E đôi khi được xét riêng và gọi là
lớp E thất thường. Lớp này gây bởi hiện tượng nhật hoa và hoạt động của
vết đen mặt trời. Đây là lớp mỏng có mật độ ion hoá rất cao, cho phép cải
thiện không ngờ cự ly liên lạc.

Hình 1.9 Tầng điện ly và sự thay đổi của chúng theo thời gian trong ngày
Lớp F: gồm 2 lớp F1 và F2. Lớp F1 có độ cao 140
÷
250km vào ban
ngày. Lớp F2 có độ cao 140
÷
300km về mùa đông và 250
÷
350km về mùa
hè. Về đêm, 2 lớp này hợp lại với nhau thành 1 lớp. Lớp F1 hấp thụ và suy
12
hao một số sóng HF, cho qua phần lớn các sóng để đến F2, rồi khúc xạ
ngược về trái đất.
1.2.3 Đặc điểm sóng ngắn
 Tính chất truyền lan: Bao gồm cả sóng đất và sóng điện ly.
 Cự ly liên lạc: Với sóng đất, công suất không lớn lắm, cự ly liên lạc
không vượt quá vài chục km vì sóng đất bị hấp thụ mạnh trong đất (tăng
theo tần số). Sóng điện ly do phản xạ một hoặc nhiều lần từ tầng điện ly có
thể lan truyền xa tuỳ ý. Sóng này bị hấp thụ yếu bởi các lớp D và E, phản
xạ tốt bởi các lớp trên.
 Dung lượng tần số: Lớn hơn nhiều các sóng dài, sóng trung do đó đảm
bảo sự làm việc đồng thời của số lượng lớn các máy thu phát vô tuyến.
 Ăn ten: Với kích thước nhỏ vẫn có hiệu quả khá cao và hoàn toàn áp
dụng được cho các đối tượng cơ động.
 Một số lưu ý:
- Thông tin vô tuyến bằng các sóng điện ly có thể thực hiện được nếu
các tần số sử dụng nằm thấp hơn các giá trị cực đại xác định bởi mức độ
ion hoá của các lớp phản xạ đối với mỗi cự ly liên lạc. Ngoài ra thông tin
chỉ có thể có nếu công suất máy phát với hệ số khuếch đại của các ăn ten
được sử dụng bảo đảm cường độ trường cần thiết tại điểm thu với sự hấp

thụ năng lượng đã cho ở trong tầng ion. Điều kiện đầu hạn chế giới hạn
trên của tần số sử dụng, điều kiện sau giới hạn dưới. Vì vậy thông tin SN
bằng sóng điện ly chỉ có trong một khoảng tần số nhất định. Bề rộng của
khoảng này phụ thuộc vào tầng điện ly, nghĩa là phụ thuộc vào thời gian
của một ngày đêm, vào mùa, vào chu trình hoạt động của mặt trời. Cho nên
việc dự báo trạng thái của tầng điện ly là vô cùng quan trọng đối với thông
tin liên lạc sử dụng sóng trời.
- Hiện tượng pha đinh trong thông tin SN:
13
- Hiện tượng này làm giảm nhiều chất lượng thông tin SN bằng điện
ly. Pha đinh xuất hiện do sự thay đổi cấu trúc của các lớp phản xạ ở tầng
ion, do sự nhiễu xạ loạn của tầng ion và do sự truyền sóng theo nhiều tia.
Bản chất của pha đinh về cơ bản là sự giao thoa của một vài tia tới điểm
thu với pha thay đổi liên tục do sự thay đổi trạng thái của tầng điện ly.
Nguyên nhân của một vài tia tới điểm thu cùng lúc là:
- Sự phản xạ của tầng ion dưới các góc mà các tia phản xạ một số lần
khác nhau từ tầng ion và mặt đất lại hội tụ tại điểm thu.
- Hiện tượng khúc xạ kép dưới tác động của trường điện từ quả đất.
Do hiện tượng này hai tia phản xạ từ các lớp khác nhau của tầng ion lại
đến cùng một điểm thu.
- Sự không đồng nhất của tầng ion dẫn tới sự phản xạ khuếch tán các
sóng từ các vùng khác nhau của nó.
Hình 1.10 Pha đinh đa đường trong thông tin sóng ngắn.
Pha đinh còn có thể xảy ra do sự thăng giáng phân cực các sóng khi
phản xạ từ tầng điện ly, dẫn tới sự thay đổi mới quan hệ giữa các thành
phần đứng và ngang của trường điện từ tại nơi thu. Pha đinh phân cực xảy
ra hiếm hơn nhiều pha đinh giao thoa (10
÷
15% tổng số).
- Các bão từ và bão ion có thể ảnh hưởng đáng kể đến trạng thái thông

tin SN. Đây là các nhiễu loạn của tầng điện ly và của từ trường quả đất
dưới tác động của các dòng hạt điện tích do mặt trời phun ra. Các dòng hạt
này thường phá huỷ lớp phản xạ cơ bản F
2
. Các nhiễu loạn tầng ion xảy ra
14
có chu kỳ và liên quan đến thời gian mặt trời quay quanh trục của mình (27
ngày đêm).
- Các vụ nổ hạt nhân do con người thực hiện trong khí quyển có thể
gây ra sự ion hoá nhân tạo tầng khí quyển và kéo theo sự ảnh hưởng tình
trạng thông tin SN.
1.3 Các phương pháp ghép kênh trong thông tin vô tuyến
Có 5 kỹ thuật ghép kênh cơ bản như sau:
1. Phân chia theo tần số: chia băng tần thành các băng tần con, mỗi
người sử dụng được gán cho một băng tần con trong suốt thời gian sử
dụng.
2. Phân chia theo thời gian: chia khung thời gian thành các khe thời
gian. Mỗi người sử dụng được gán cho quyền sử dụng 1 khe thời gian lặp
đi lặp lại trong khung, sử dụng toàn bộ băng thông của kênh.
3. Phân chia theo mã: xác định một tập mã trải phổ trực giao hay gần
trực giao (mỗi mã sử dụng toàn băng thông của kênh). Mỗi người sử dụng
được gán một mã.
4. Phân chia theo không gian (hay tái sử dụng tần số trên nhiều búp
sóng): ănten định hướng được sử dụng để chia hướng tín hiệu sóng vô
tuyến, cho phép tái sử dụng băng tần.
5. Phân chia theo phân cực (hay tái sử dụng tần số theo cặp trực giao):
sử dụng cặp phân cực trực giao để phân biệt tín hiệu sóng vô tuyến, cho
phép tái sử dụng băng tần.
Điểm quan trọng của tất cả các sơ đồ ghép kênh là các tín hiệu chia sẻ
tài nguyên chung không tạo ra can nhiễu cho nhau trong quá trình tách

sóng. Giới hạn cho phép trong việc ghép kênh là đảm bảo sao cho tín hiệu
trong một kênh của tài nguyên chung không làm tăng xác suất lỗi trong
một kênh khác. Sử dụng tín hiệu trực giao trên các kênh sẽ tránh được can
15
nhiễu giữa các người sử dụng. Sau đây chúng ta chỉ tìm hiểu về 3 phương
pháp ghép kênh cơ bản nhất trong thông tin vô tuyến hiện nay: ghép kênh
phân chia theo tần số, ghép kênh phân chia theo thời gian và ghép kênh
phân chia theo mã.
1.3.1 Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM)
Việc gán cho tín hiệu hay người sử dụng một băng tần con mang tính
cố định hay dài hạn. Tài nguyên thông tin chứa đồng thời nhiều tín hiệu
được phân biệt theo phổ tần. Vùng tần số giữa hai băng tần lân cận được
gọi là dải bảo vệ, dùng để giảm can nhiễu giữa chúng.
Hình 1.11 Ghép kênh theo tần số (FDM)
1.3.2 Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM)
Việc chia sẻ tài nguyên thông tin được tiến hành bằng cách gán cho
mỗi trong số M tín hiệu toàn bộ băng thông của hệ thống nhưng chỉ trong
một khoảng thời gian ngắn gọi là khe thời gian. Khoảng thời gian không sử
dụng nằm giữa các khe được gọi là thời gian bảo vệ, đảm bảo không xuyên
nhiễu giữa các kênh lân cận với một mức sai lệch đồng hồ cho phép nào
đó.
16
Hình 1.12 Ghép kênh theo thời gian (TDM)
 TDM gán kênh cố định:
Sơ đồ TDM đơn giản nhất là TDM gán kênh cố định. Nó được gọi
như thế là do M khe thời gian của một khung được gán dài hạn cho các
nguồn tín hiệu. Việc ghép kênh là tạo cơ hội cho từng nguồn tin chiếm lấy
một hay nhiều khe thời gian. Việc tách kênh là lấy tin ra từ khe thời gian
và chuyển tới nơi nhận tin. Ghép và tách kênh phải được đồng bộ sao cho
tin của nguồn, ví dụ nguồn số 1, phải xuất hiện đúng trên đầu ra 1. Mỗi gói

tin thông thường chứa phần mào đầu và phần mang tin. Phần mào đầu
mang tín hiệu đồng bộ, địa chỉ và chuỗi kiểm soát lỗi.
17
Hình 1.13 TDM gán cố định
TDM gán cố định là rất hiệu quả khi nhu cầu truyền tin của nguồn dự
đoán trước được, và khi lưu lượng lớn (các khe thời gian hầu như mang
đầy tin). Tuy nhiên đối với lưu lượng biến động ngẫu nhiên, có tính cụm
thì TDM gán cố định trở nên lãng phí.
Khi nhu cầu sử dụng không dự đoán được, thay cho việc gán cố định các
khe thời gian bằng việc gán động. Phương pháp phân phối tài nguyên động
có thể là chuyển mạch gói, dồn kênh thống kê, hay bộ tập trung.
18
Hình 1.14 TDM gán cố định qua chuyển mạch gói (a,b), bộ dồn kênh
thống kê (c)
1.3.3 Ghép kênh phân chia theo mã (CDM)
Trong CDM thì nhiều người sử dụng chung thời gian và tần số, mã
PN (tạp âm giả ngẫu nhiên) với sự tương quan chéo thấp được ấn định cho
mỗi người sử dụng. Người sử dụng truyền tín hiệu nhờ trải phổ tín hiệu
truyền có sử dụng mã PN đã ấn định. Đầu thu tạo ra một dãy giả ngẫu
nhiên như ở đầu phát và khôi phục lại tín hiệu dự định nhờ việc trải phổ
ngược các tín hiệu đồng bộ thu được.
Hình 1.15 Ghép kênh phân chia theo mã
19
1.4 Các phương pháp điều chế và giải điều chế tín hiệu số
Có 3 phương thức điều chế cơ bản:
+ Phương pháp ASK
+ Phương pháp FK
+ Phương pháp PSK
Ngoài ra còn có các phương pháp cải biên và điều chế hỗn hợp.
1.4.1 Phương pháp ASK

Tín hiệu khoá biên độ nhị phân (BASK) được xác định bởi công thức:
ttAmtu
c
ω
cos)()(
=
(
Tt
≤≤
0
) (1.7)
Trong đó: A_hằng số; m(t)_nhận giá trị 0 hoặc 1;
)(
cc
f
ω
_tần số sóng
mang cao tần; T_thời gian tồn tại 1 bit
Hình 1.16 biểu diễn dạng tín hiệu BASK. Biên độ sóng mang cao tần được
đóng mở bởi tín hiệu nhị phân m(t). Do đó tín hiệu BASK còn được gọi là
OOK (On- Off Keying) .
s(t)
m(t)
t
t
-A
A
0
0
0 0 0

0
1
T
1
1
2T
3T
4T
Hình 1.16 Tín hiệu BASK
20
Biến đổi Furiê của tín hiệu BASK :

[ ] [ ]
)(
2
)(
2
)(
.)(
2
.)(
2
)(
2
2
2
2
cc
ftj
tfj

ftj
tfj
ffM
A
ffM
A
fS
dteetm
A
dteetm
A
fS
cc
++−=
+=
−
∞+
∞−
−
−
∞+
∞−
∫∫
π
π
π
π
(1.8 )
Từ biểu thức ta nhận thấy, quá trình điều chế khoá dịch biên nhị phân
BASK làm dịch phổ của tín hiệu tin tức (gốc) lên xung quanh f

c
trên trục
tần số. Hình 1.17 và 1.18 biểu diễn phổ m(t) là dẫy xung tuần hoàn và phổ
tín hiệu BASK.
0
1
1
0
T
T2
0
T3
)(tm
T/3
−
T/1
−
0
T2/1
T/3
)( fM
T/2
TB /1
=
f
T/1

Hình 1.17 Chuỗi xung tuần hoàn m(t) và phổ của nó
Tf
c

/3
−−
Tf
c
/1
−−
T2/1
Tf
c
/1
+−
c
f
−
0
T2/1
f


Tf
c
/3
+−
Tf
c
/3
−
Tf
c
/1

−
Tf
c
/1
+
c
f
Tf
c
/3
+

Hình 1.18 Phổ của tín hiệu BASK
Hình 1.19 Mạch điều chế BASK
21
Để tạo U(t) là tín hiệu BASK ta chỉ cần cho tín hiệu tin tức m(t) qua
mạch nhân để nhân với thành phần sóng mang
0cos
=
tA
c
ω
. Khi có tin
m(t)=1; thành phần u(t) được phát ra, còn khi m(t)=0; thì u(t)=0.
Về mặt lý thuyết ta cũng có thể xét khoá dịch biên M–ASK, tuy nhiên sơ
đồ này ít được sử dụng thực tế. Sơ đồ mạch dịch biên có ưu điểm là đơn
giản, song nó không được dùng phổ biến vì: Công suất sóng mang được sử
dụng không có hiệu quả. Với một số liệu ngẫu nhiên sóng mang chỉ được
hoạt động trong một nửa thời gian.
Tính chống nhiễu tín hiệu khi sử dụng dịch biên thấp. Chính vì vậy mà

ngày nay, phương pháp điều chế số biên độ ít được sử dụng riêng rẽ mà nó
thường sử dụng kết hợp với điều pha.
• Giải điều chế ASK
Với khoá dịch biên nhị phân BASK, người ta có hai cách giải điều
chế. Thông thường người ta sử dụng các bộ tách sóng biên độ, các bộ lọc
tần thấp và sửa dạng xung.
Hình 1.20 Giải điều chế BASK
Để nâng cao độ chống nhiễu, người ta sử dụng bộ giải điều chế theo
sơ đồ. Sóng mang được khôi phụ lại đưa vào bộ tách sóng đồng bộ. Sau đó
cũng sử dụng các mạch như trường hợp trên.
22
Hình 1.21 Giải điều chế BASK sử dụng tách sóng đồng bộ
1.4.2 Phương pháp FSK
• Khoá dịch tần nhị phân (BFSK)
Tín hiệu khóa dịch tần nhị phân được biểu diễn theo công thức sau:




π
π
=
tf2cosA
tf2cosA
)t(u
2
1

Tt
≤≤

0
với các giá trị khác của T (1.9)
Trong đó:
A : giá trị biên độ không đổi
f
1
, f
2
: tần số sóng mang được phát đi
T: thời gian tồn tại một bít
Hình 1.22 Dạng sóng tín hiệu FSK
Như vậy, khi dữ liệu được truyền đi bằng sự thay đổi tần số, ta có
trường hợp điều chế khoá dịch tần (FSK–Freqecy–Shift–Keying), số 0
23
được truyền đi bằng xung với tần số f
1
và 1 được truyền đi bằng xung với
tần số f
2
. Thông tin về dữ liệu truyền nằm ở tần số mang.
Tín hiệu FSK có thể xem là tổng của hai tín hiệu ASK xen nhau, một
có tần số f
1
, còn tín hiệu thứ hai có tần số f
2
. Vì vậy, phổ của FSK là phổ
của 2ASK tại các tần số f
1
và f
2

. Như vậy, độ rộng dải của FSK là lớn hơn
ASK.
Hình 1.23 Sơ đồ khối bộ tạo tín hiệu FSK
Độ rộng băng tần khi điều chế khoá dịch tần (FSK) phụ thuộc vào độ
dịch tần ∆f tức khoảng cách giữa hai tần số f
1
và f
2
và độ rộng của bít số
liệu đầu vào cần điều chế (tín hiệu điều chế): T; nên độ dịch tần càng lớn
thì độ rộng băng tần càng cao. T càng nhỏ độ rộng băng tần càng lớn.
Từ sơ đồ hình 1.23 hai sóng mang có tần số f
1
và f
2
đưa vào hai bộ trộn M1
và M2, ở hai bộ trộn mức logic 1 sẽ khoá sóng mang f
2
và mức logic 0 sẽ
khoá sóng mang f
1
. Đầu ra cộng hai tín hiệu chúng ta được tín hiệu BFSK.
• Khoá dịch tần M mức (M - FSK)
Tín hiệu khoá dịch tần số M mức (M – FSK) được xác định bởi công thức:

)2cos()(
θπ
+=
i
fAtu

(1.10)
Với i = 0, 1, …, M – 1.
24
Ví dụ: Dạng sóng của tín hiệu 4–FSK khi chuỗi bít nhị phân
00011011 được đưa vào điều chế có dạng:

Hình 1.24 (a) Chuỗi bít nhị phân và (b) dạng tín hiệu 4-FSK
Hình 1.25 Sơ đồ mạch điều chế
* Ưu khuyết điểm của hệ thống FSK
25