BÀI TIỂU LUẬN PSK (phase shift keying)

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT
LÝ TỰ TRỌNG
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
LỚP: 12CĐ-ĐT2

BÀI TIỂU LUẬN: PSK (phase shift keying)
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: HIẾU TRINH

NHÓM 9:
Trần Đức Trung
Nguyễn Hải Kỳ Thanh


TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT
LÝ TỰ TRỌNG
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
LỚP: 12CĐ-ĐT2

BÀI TIỂU LUẬN: PSK (phase shift keying)
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: HIẾU TRINH

NHÓM 9:
Trần Đức Trung
Nguyễn Hải Kỳ Thanh


I.

PSK (Phase Shift Keying)

Ở kỹthuật này pha của sóng mang là đại lượng mang thông tin. Cặp tín hiệu ứng với 1

và 0 là:

Ở đó 0≤tđảm bảo chứa một sốnguyên chu kỳ của sóng mang nên tần số fc được chọn =nc/Tb(hay
Tb/Tc=nc) với nclà một sốnguyên cố định. Nếu đặt

là hàm cơ sở có năng lượng đơn vị:

thì

Dựa trên lý thuyết vềkhông gian tín hiệu thì hệnhịphân PSK (viết tắt là BPSK) đồng bộ
có không gian tín hiệu một chiều (N=1) và 2 điểm báo hiệu (dạng sóng báo hiệu) (M=2).
Tọa độcủa 2 điểm báo hiệu tương ứng với 1 và 0 sẽ là:


Sơ đồtạo dạng sóng PSK và tách tín hiệu như sau

Sơ đồ khối cho a) Phát BPSK và b) Bộ thu BPSK đồng bộ

Đểquyết định và tính xác suất lỗi, ta chia không gian thành 2 vùng:


Từ đó tính được xác suất lỗi loại 1 (phát 0 lại quyết định là 1 tại nơi thu), chú ý vùng
quyết định ký hiệu là 1 (tín hiệu s1(t)) là

Ở đó x(t) là tín hiệu thu được sau kênh thì hàm xác suất điều kiện là


Sơ đồ không gian tín hiệu cho hệ thống BPSK đồng bộ

Tương tự có thể tính được xác suất lỗi phát 1 mà thu được 0 có giá trị cũng như
vậy.
II.

Điều chế đồng bộ vuông pha
1.

Khóa dich vuông pha đồng bộ (QPSK)


Khi thiết kế hệ truyền thông ngoài mục tiêu quan trong là xác suất lỗi bit
phải thấp
còn có mục tiêu là sử dụng có hiệu suất độ rộng băng. Khóa dịch vuông pha
là trường
hợp riêng của hợp kênh sóng mang vuông góc, ở đó mỗi dạng sóng mang
thông tin 2 bit
nên cần tất cả 4 dạng sóng ứng với 4 pha có hiệu suất băng tần cao. Dạng
sóng của ký hiệu là:

Khai triển ra ta có:

Với 4 dạng sóng trên, 2 hàm cơ sở được xác định là:


Sơ đồ không gian tín hiệu cho hệ QPSK đồng bộ
và 4 điểm báo hiệu, mỗi điểm có 2 thành phần là:

Nếu dùng mã Gray theo bảng tương ứng

Dạng sóng ứng với tín hiệu 01 10 10 00 sẽ được tạo nên như sau:
Dãy được chia thành 2 dãy con: Những bit được đánh sốchẵn gộp vào một
dãy và những
bit đánh sốlẻvào một dãy. Ứng với 2 dãy này là các dạng sóng ứng với tín
hiệu PSK đặt
trên sóng cosin và sin riêng rẽ. Khi cộng lại chúng sẽcho QPSK

a) dãy nhịphân vào. b) Bít lẻ lối vào và dạng sóng BPSK lienkết. c) Bít
chẵn lối vào và dạng sóng BPSK liên kết.d) Dạng sóng QPSK
Cách tạo và tách tín hiệu QPSK được cho trên hình trên:


Sơ đồkhối cho a) Phát QPSK và b) Thu QPSK
Xác suất lỗi trung bình sẽ được tính nhưsau:
Tín hiệu nhận được : x(t)=si(t)+w(t) i=1,2,3,4 sẽ cho


Hệ QPSK đồng bộ có thể coi là 2 hệ PSK làm việc song song dùng 2 sóng
mang vuông
pha. Xác suất lỗi trung bình của một hệ PSK là

Các kênh đồng pha và vuông pha là độc lập với nhau. Kênh đồng pha quyết
định một bit,
kênh vuông pha quyết định bit thứ 2. xác suất quyết định đúng cả 2 bit là:

Xác suất trung bình lỗi ký hiệu sẽ là:

Khi E/2N0>>1 có thể bỏ qua số hạng thứ 2 và ta được:

Công thức này có thểrút ra bằng cách khác:

Do sơ đồ không gian tín hiệu là đối xứng, nên

i là điểm báo hiệu mi. Ví dụchọn m1, các điểm gần nó nhất là m2và m4và
Giả sử E/N0 đủlớn để bỏ qua đóng góp của m3 đối với m1. Khi có lỗi nhầm
m1thành m2
hoặc m4 sẽ cho một lỗi bit đơn, còn nhầm m 1thành m3sẽcó 2 bit lỗi. Khi
E/N0 đủlớn ,
hàm khả năng của 2 bit trong ký hiệu mắc lỗi nhỏ hơn đối với bit đơn nên
có thể bỏ qua
m3 trong việc tính P3 khi m1 được gửi. Do ký hiệu trong QPSK có 2 bit nên
E=2Eb


Khi dùng mã Gray đối với 2 bit đên tốc độ chính xác của bit lỗi trung bình
là:

2.

OQPSK:
Yêu cầu của tín hiệu QPSK là biên độkhông đổi song đôi khi dịch pha πxảy
ra
làm biên độ đi qua điểm zero, điều này gây nên những búp phụtrong phần
khuếch đại
phi tuyến, còn nếu chỉdung phần khuếch đại tuyến tính thì sẽkém hiệu suất.
Một sựcải
tiến chống lại hiện tượng này là kỹthuật offset QPSK (OQPSK). Sựcải tiến
ởchỗtrong
QPSK khi sẵp hàng dòng bit lẻvà bit chẵn thì sựchuyển bit xảy ra đồng thời
trên 2 dòng,
song ởOQPSK 2 dòng bit này được đặt lệch nhau một bit (một nửa chu

kỳký hiệu), nên
dịch pha của tín hiệu truyền chỉcó thểlà ±90
0
(song nhịp dịch pha nhanh hơn, sau mỗi Tb
chứ không phải 2Tb). Do không gây nên những búp phụcủa phổkhi đi qua
điểm zero nên
phổ của OQPSK rút gọn hơn trong khi cho bộkhuếch đại RF hoạt động hiệu
suất hơn.


3.

π/4QPSK:
Điều chế π/4 QPSK là kỹ thuật dung hòa OQPSK avf QPSK đểcho phép
dịch pha lớn hơn (chống ồn pha tốt hơn) và do vậy có thểgiải điều chế ởmột
đồng bộhay không đồng bộ


Dịch pha cực đại của π/4 QPSK là ±135 0 so với 1800 ở QPSK và ±900 ở
OQPSK do đó nó bảo toàn tính chất biên độ không đổi tốt hơn QPSK song
kém hơn OQPSK Đặc điểm hấp dẫn của π/4 QPSK là nó có thể tách đồng
bộ được và làm đơn giản nhiều bộthu them nữa đối đường truyển đa đường
và fading π/4 QPSK hoạt động tốt hơn. Thường π/4 QPSK kết hợp với mã
vi phân để chống lại nhầm lẫn pha khi khôi phục sóng mang, khi đó ta gọi
là kỹ thuật π/4 DQPSK. Trong điều chế π/4 QPSK, điểm báo hiệu được
chọn từ 2 giản đồ chòm sao QPSK được với nhau π/4 (hình). Sự chuyển
giữa 2 chòm sao sau mỗi bit đảm bảo có sự chuyển pha là bội của π/4 giữa
các ký hiệu liên tiếp dễ dàng cho việc khôi phục thời gian (clock) và đồng
bộ pha (khác với QPSK 2 ký hiệu cạnh nhau có thể không có sự đổi pha)
(Tham khảo kỹ thuật phát và thu π/4 QPSK )