A.

Một số khái niệm cơ bản:
I/ T

ín hiệu số:
1.

Định nghĩa:
Tín hiệu số làA signal in which the original information is converted into
a string of bits

before being transmitted. một tín hiệu trong đó các thông tin
ban đầu được chuyển đổi thành một chuỗi các bit trước khi được truyền. A
radio signal, for example, will be either on or off.
Tín hiệu số bao gồm chỉ hai trạng thái, được diễn tả với ON hay OFF
hoặc là 0 hay 1.
Tín hiệu số yêu cầu khả năng băng thông lớn hơn tín hiệu analog.
Hình 1: Tín hiệu số
2.

Đặc trưng:
Tín hiệu số có 2 đặc trưng cơ bản:
- Có số mức (hay trạng thái) có thể có là một số hữu hạn, ví dụ ký hiêu là
M. nếu M=2 ta có tín hiệu số nhị phân hay hai mức (trạng thái) , nếu M=3, ta
có tín hiệu số tam phân hay ba mức (trạng thái). Tổng quát là tín hiệu M-ary.
- Có thời gian tồn tại, thường ký hiệ là Ts (Symbol Time-interval).
II/ Nguồn tin và tín hiệu nguồn:
Nguồn tin trong hệ thống truyền tin là nơi tạo ra hoặc chứa các tin cần
truyền đi. Nguồn tin có thể là số hoặc tương tự.
Một nguồn tin số tạo ra một tập hữu hạn các đoạn tin có thể có.Vd: máy

) với các giá trị bất kỳ trong phạm vi (S
min
; S
max
) như hình 1.3.
Hình 3: Hàm s(t) của nguồn tin nguyên thuỷ liên tục
Các nguồn tin nguyên thuỷ có thể được đưa trực tiếp vào kênh để truyền
đi hoặc có thể qua các phép biến đổi xử lý trước khi đưa vào kênh truyền tin số
phải được số hoá hoặc mã hoá. Phép biến đổi tín hiệu nguồn tương thích với
kênh truyền được gọi là phép điều chế.
III/ Điều chế và giải điều chế:
1. Điều chế:
Điều chế tín hiệu là quá trình biến đổi một hay nhiều thông số của một tín
hiệu tuần hoàn theo sự thay đổi một tín hiệu mang thông tin cần truyền đi xa. Tín
hiệu tuần hoàn gọi là sóng mang. Tín hiệu mang thông tin gọi là tín hiệu được điều
chế. Ở đầu thu bộ giải điều chế sẽ dựa vào sự thay đổi thông số đó của sóng mang
tái tạo lại tín hiệu mang thông tin ban đầu. Các thông số của sóng mang được dùng
trong quá trình điều chế có thể là biên độ, pha, tần số.
Ví dụ: tín hiệu tiếng nói có tần số thấp, không thể truyền đi xa được. Người
ta dùng một tín hiệu hình sin có tần số cao (để có thể truyền đi xa được) làm sóng
mang. Biến đổi biên độ của tần số sin đó theo tín hiệu tiếng nói. Ở đầu thu người ta
dựa vào sự thay đổi biên độ của tín hiệu thu được để tái tạo lại tín hiệu tiếng nói
ban đầu.
Các phương pháp điều chế:
Các phương pháp điều chế cao tần thường dùng với tín hiệu liên tục
• Điều chế biên độ AM (Amplitude Modulation)
• Điều chế đơn biên SSB (Single Side Bande)
• Điều tần FM (Frequency Modulation)
• Điều pha PM (Phase Modulation)
Vói tín hiệu rời rạc, các phương pháp điều chế cao tần cũng giống như trường hợp

a) Khái niệm :
FSK ( viết tắt của Frequency Shift Keying), tiếng Việt gọi là điều chế số
theo tần số tín hiệu. Tín hiệu FSK có dạng sóng dao động với tần số khác nhau,
mỗi bit được đặc trưng bởi tần số khác nhau này của tín hiệu.
FSK có thể xem như tín hiệu trực giao. Các sơ đồ tín hiệu chủ yếu đều sử
dụng cho truyền số liệu số tốc độ thấp, lý do để dùng rộng rãi các Modem số liệu là
tương đối dễ dàng tạo tín hiệu và dùng giải điều chế không kết hợp. Như tên gọi,
tin tức số được truyền đi một cách đơn giản bằng cách dịch tần số sóng mang đi
một lượng nhất định tương ứng với mức nhị phân 1 và 0.
b) Nguyên tắc điều chế FSK:
Giả sử có sóng mang:
x(t) = a.cos[ω
c
t +φ(t)] = a.cos[θ(t)] với θ(t) =ω
c
t+φ(t)
Ta giữ nguyên biênđộ, pha và chỉ thayđổi tần số:
ωi=dθ'(t)dt=ωc+dφ(t)dt
Trong đó : ω
i
là tần số tức thời
dφ(t)dt là sự thayđổi tần số với tần số sóng mang.
Ta gọi là điều tần khi
dφtdt=kf.st
s(t) là tín hiệu sin
kf là hệ số điều tần
Suy ra:
φt=0tkf.s(λ).dλ
Suy ra:
y(t)= a.cos[ωc.t+0tkf.s(λ).dλ ]

được hiệu quả cao người ta thường chọn h<1.
d) Băng thông FSK:
br=1Tb
Trong đó: br là tốc độ bit
Tb là thời gian của một bit của tín hiệu truyền (dải nền).
Tần số lớn nhất của tín hiệu, tương ướng với biến đổi liên tục giữa bit 1 và bit 0, là:
ff=12Tb=br2
Vậy tần số cơ bản lớn nhât của tín hiệu dải nền bằng ½ tốc độ truyền bit.
Tín hiệu FSK tức thời có thể viết:
VFSK=Vbsin2πfmt+Vbsin2πfst
Trong đó Vb đặc trưng cho tín hiệu hình vuông có tần số cơ bản ff biên độ 0 hoặc 1
tùy thuộc trạng thái dữ liệu điều chế.
Hình 2.1: Phổ tần của tín hiệu FSK
Người ta thường chọn băng thông FSK như sau:
BWFSK=fm+2ff-fs-2ff=fm-fs+4ff
BWFSK=fm-fs+2br
Ngoài ra để thiết kế bộ giải điều chế có lợi về mặt kinh tế người ta chọn tần số
trung tâm của FSK và khoảng cách cảu hai tần số fm và fs như sau:
fFSK=fm+fs2≥3br
fm-fs≥2br3
Thí dụ:
Một modem FSK vận tốc 600 bps sử dụng tần số mark là 1500 Hz và tần số space
là 2000 Hz. Tính tần số f
FSK
và băng thông của kênh FSK
f
FSK
là tần số trung tâm giữa fm và fs :
fFSK= (1500 + 2000) / 2 = 1750 Hz
Băng thông BW xác định bởi :

-Trên hình (2.3.c) là sơ đồ điều chế sử dụng các bộ chia với các hệ số chia khác
nhau: N và: M. Data bit sử dụng để điều khiển chọn hệ số chia. Ví dụ, khi Data bit
= 1, bộ chia có hệ số chia N, tạo chuỗi xung ra có tần số f1=fclockN. còn khi Data
bit = 0, bộ chia có hệ số chia M, tạo chuỗi xung ra có tần số f2=fclockM.
-Giản đồ tín hiệu FSK cho trên hình (2.3.d)
2. Giải điều chế :
Mạch phổ biến nhất của bộ giải điều chế các tín hiệu FSK là vòng khoá pha
(PLL). Tín hiệu FSK ở lối vào của vòng khoá pha lấy hai giá trị tần số. Điện thế
lệch một chiều ở lối ra của bộ so pha theo dõi những sự dịch chuyển tần số này và
cho ta hai mức (mức cao và mức thấp) của tín hiệu lối vào FSK.
Tổng quát, bộ PLL là một hệ thống hồi tiếp gồm 3 bộ phận chính: một mạch
so pha, một lọc hạ thông và một VCO. PLL là một vòng kín, tín hiệu ra từ VCO tự
đôngh khóa bởi tín hiệu vào. Bằng cách so sánh pha của tín hiệu ra từ mạch VCO
và tín hiệu vào, sự sai pha sẽ được biến đổi thành điệ thế một chiều, điện thế này sẽ
điều khiển VCO để tạo một tín hiệu ra luôn luôn có pha và tần số của tín hiệu vào.
Bộ giải điều chế PLL được kèm theo một mạch lọc thông thấp để lấy đi
những thành phần còn dư của sóng mang và một mạch tạo lại dạng xung để khôi
phục dạng xung chính xác nhất cho tín hiệu điều chế.
Giải điều chế FSK có thể thực hiện trên cơ sở hình 2. Tín hiệu FSK chứa
hai thành phần tần số được giải điều chế bằng sơ đồ vòng giữ pha (PLL).
Hình 2.4: Phương pháp giải điều chế FSK.
MSK (Minimum Shift-Keying FSK) là một dạng kỹ thuật điều chế FSK có
pha liên tục. MSK chính là FSK trong đó tần số mark và space được đồng bộ với
vận tốc bit. Đong bộ ở đây có nghĩa là có quan hệ thời gian chính xác của hai tín
hiệu. Hai tần số này được chọn sao cho cách tần số giữa đúng bằng bội số lẻ của
phân nửa vận tốc bit [ fm và fs=nbr2; n là số lẻ], điều này tạo ra một sự thay đổi
liên tục về pha khi tín hiệu chuyển đổi bit 1 và 0.
Hình 2.5: MSK
Hình 2.6: Sơ đồ chung của điều chế và giải điều chế FSK
Hình 2.7: Điều chế FSK.

- Tần số tín hiệu tương đối cao, điều này một mặt dẫn đến khả năng gây nhiễu
mạnh đối với bên ngoài, mặt khác hạn chế việc tăng tốc độ truyền.
III/ điều chế số theo phase tín hiệu PSK ( Phase Shift Keying) :
1. Định nghĩa:
a) Điều chế PSK:
Khoá dich pha (PSK – phase shift keying) là một dạng điều chế góc, biên độ
không đổi. Khoá dich pha cũng tương tự như điều chế pha thông thường chỉ có
khác là ở PSK thì tín hiệu cào là tín hiệu nhị phân và pha đầu ra là có số lượng giới
hạn.
Điều chế PSK là một phương pháp hiệu quả nhất để truyền tín hiệu số. Có
thể nói phương pháp PSK là phương pháp điều chế triệt để sóng mang do đó băng
thông của tín hiệu PSK nhỏ hơn băng thông của tín hiệu FSK nếu dùng cùng một
tín hiệu dải nền. Nhưng ở máy thu phải có mạch dao động tạo sóng mang để thực
hiện việc giải điều chế; tín hiệu dao động này phải có cùng tần số và pha của sóng
mang ở máy phát.
b) Băng thông:
Ta xét trường hợp đơn giản nhất là PSK nhị phân (Biphase PSK) được minh
họa trong hình 3.1. (Nếu là PSK đa pha thì thay tốc độ bit bởi tốc độ baud)
Hình 3.1: PSK nhị phân
Trong PSK pha của sóng mang thay đổi giữa hai trị số 0
o
và 180
o
, hiệu điện
thế tức thời PSK có thể viết:
VPSK=Vbsin2πfct+Vbsin⁡(2πfct)
Biểu thức VPSK tương tự như VFSK nhưng hai tần số fm và fs được thay bởi fc nên
băng thông là :
BWPSK=fc+2ff-fc-2ff=4ff
BWPSK=2br

Hình 3.3: Biểu đồ vector BPSK.
Trong BPSK, ứng với tín hiệu vào là các điện thế biểu diễn các logic 1, 0 ta có
tín hiệu ra là các sóng mang hình sin có pha lệch nhau 180°
Giả sử logic 1 đưọc đặc trưng bởi điện thế +V
dc

và logic 0 bởi -V
dc

bộ phận
chính của mạch điều chế gồm một mạch nhân và một mạch dao động tạo sóng
mang cosω
c
t. Tín hiệu logic và sóng mang được đưa vào mạch nhân và ta được tín
hiệu +cosω
c
t hoặc -cosω
c
t ở ngã ra của mạch này.
Ở máy thu, sóng mang đuợc tách từ tín hiệu vào, sau đó trộn với tín hiệu vào để
cho ra tín hiệu có dạng cos
2
ω
c
t hoặc –cos
2
ω
c
t. Phân tích các tín hiệu này ta thấy
chúng gồm thành phần một chiều và họa tần bậc hai:

hiệu 4-PSK có dạng:
Pt=cosω0t+φ+st.π4
Tín hiệu băng gốc s(t) là xung NRZ lưỡng cực nhậ 4 giá trị
a) Điều chế
Sơ đồ nguyên lý bộ điều chế 4-PSK sử dụng một trong 4 pha lệch nhau 90
o
,
được gọi là 4-PSK hay QPSK.
Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý điều chế tín hiệu QPSK.
Tín hiệu băng gốc được đưa vào bộ biến đổi nối tiếp thành song song, đầu ra
được hai luồng số liệu có tốc độ bit giảm đi một nửa, đồng thời biến đổi tín hiệu
đơn cực thành tín hiệu ±1. Hai sóng mang đưa tới hai bộ trộn làm lệch pha nhau
90
o
. Tổng hợp tín hiệu đầu ra 2 bộ trộn ta được tín hiệu 4-PSK. Tín hiệu ra ở 2 bộ
trộn:
M1t=at.cosω0t M2t=bt.sinω0t với at=±1, bt=±1.
Tín hiệu ra 4-PSK là : Pt=at.cosω0t+bt.sinω0t
Hình : Tín hiệu 4-PSK
Hình: Sơ đồ khối mạch điều chế PSK 4-pha
Mạch chia bit (bit splitter) : chuyển dòng dữ liệu vào theo hai ngã I (In-
phase) và Q (Quadrature). Những bit vào ngã I sẽ điều chế sóng mang có pha ban
đầu và những bit vào ngã Q sẽ điều chế sóng mang đã được làm lệch pha 90°.
-Vì các dữ liệu vào có thể là bit 1 hoặc 0, nên tín hiệu ở ngã ra mạch nhân I
có thể là sinω
c
t hoặc - sinω
c
t và ở ngã ra Q có thể là cosω
c