Kỹ thuật truyền số liệu - Chương 3: Kỹ thuật mã hóa tín hiệu

55 trang vanle 2920

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Kỹ thuật truyền số liệu - Chương 3: Kỹ thuật mã hóa tín hiệu", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

ky_thuat_truyen_so_lieu_chuong_3_ky_thuat_ma_hoa_tin_hieu.pdf

Nội dung text: Kỹ thuật truyền số liệu - Chương 3: Kỹ thuật mã hóa tín hiệu

dce 2008 Chương 3 Kỹ thuật mã hóa tín hiệu ¾ Dữ liệu số, tín hiệu số BK TP.HCM ¾ Dữ liệu số, tín hiệu tương tự ¾ Dữ liệu tương tự, tín hiệu số ¾ Dữ liệu tương tự, tín hiệu tương tự
dce 2008 Tín hiệu analog •Ba đặc điểm chính của tín hiệu analog bao gồm –Biên độ (Amplitute) –Tần số (Frequency) – Pha (Phase) •Biên độ của tín hiệu analog – Đo độ mạnh của tín hiệu, đơn vị: decibel (dB) hay volts –Biên độ càng lớn, tín hiệu càng có cường độ mạnh – Tín hiệu tiếng nói - từ “hello” •Tiếng nói (speech) là một tín hiệu rất phức tạp •Tiếng nói chứa hàng ngàn tổ hợp khác nhau của nhiều tín hiệu Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 2
dce 2008 Tần số của tín hiệu analog •Tốc độ thay đổi của tín hiệu trong một giây, đơn vị Hz hay số chu kỳ trong một giây (cycles per second) – T/h 30Hz thay đổi 30 lần trong một giây •Một chu kỳ là sự di chuyển sóng của tín hiệu từ điểm nguồn bắt đầu cho đến khi quay trở về lại điểm nguồn đó. Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 3
dce 2008 Pha của tín hiệu analog •Tốc độ thay đổi quan hệ của tín hiệu đối với thời gian, được mô tả theo độ (degree) •Sự dịch pha xảy ra khi chu kỳ của tín hiệu chưa kết thúc, và một chu kỳ mới của tín hiệu bắt đầu trước khi chu kỳ trước đó chưa hoàn tất –Tai người không cảm nhận được sự dịch pha – T/h mang dữ liệu bịảnh hưởng bởi sự dịch pha •Vídụ các mối nối không hoàn hảo sẽ gây ra dịch pha Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 4
dce 2008 Tín hiệu digital •Tín hiệu số bao gồm chỉ hai trạng thái, được diễn tả với hai trạng thái ON hay OFF hoặc là 0 hay 1 •Tín hiệu số yêu cầu khả năng băng thông lớn hơn tín hiệu analog. Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 5
dce 2008 Tín hiệu digital •Các vấn đề khi sử dụng kênh thoại (voice channel) trong việc truyền tín hiệu số –Một tín hiệu số là một tổ hợp của các tín hiệu khác. Đặc biệt, tín hiệu số có thể được biểu diễn như sau Signal = f + f3 + f5 +f7 +f9 +f11 +f13 f∞ –Do đómột tín hiệu số gồm 1 tần số cơ bản (f), cộng thêm tần số 3f (hài tần bậc 3), cộng thêm tần số 5f (hài tần bậc 5), –Nếu biên độ của tần số f, f3, f5, là a, a3, a5, thì a = 3a3 = 5a5 – Để gởi tín hiệu số qua kênh truyền thoại, băng thông của kênh truyền phải cho phép tần số cơ bản f, tần số 3f và tần số 5f đi qua mà không ảnh hưởng nhiều đến các tần số này – Đây là yêu cầu tối thiểu để bên nhận nhận đúng được tín hiệu số Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 6
dce 2008 Tín hiệu digital •Truyền 1 tín hiệu số nhị phân tốc độ 2400bps trên kênh thoại có băng thông 3.1kHz –Tần số cơ bản: 1200Hz (thông thường bằng ½ tốc độ bit) –Chỉ có tần số cơ bản đi qua mà không bị thay đổi Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 7
dce 2008 Dữ liệu, tín hiệu và truyền dẫn • Analog data/Analog Signal –Gởi bình thường hoặc mã hóa vào phần phổ khác Analog and digital • Analog data/Digital Signal transmission – Mã hóa dùng bộ codec để tạo ra chuỗi bit số Analog Analog Digital • Digital Data/Analog Signal data signal signal – Được mã hóa dùng modem để tạo ra t/h tương tự • Digital Data/Digital Signal Digital Analog Digital –Biểu diễn trực tiếp dữ liệu hoặc mã hóa để tạo ra t/h số có data signal signal đặc tính mong muốn • Analog Signal/Analog Transmission – Lan truyền thông qua các bộ khuếch đại, xử lý t/h như nhau bất kể dữ liệu là số hoặc tương tự • Analog Signal/Digital Transmission –Giả sử t/h biểu diễn dữ liệu số, lan truyền qua các bộ repeater • Digital Signal/Analog Transmission – Không dùng • Digital Signal/Digital Transmission – T/h là chuỗi nhị phân lan truyền qua các bộ repeater Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 8
dce Analog and digital 2008 Dữ liệu số, tín hiệu số transmission Analog AnalogAnalogAnalog DigitalDigitalDigital data signalsignalsignal signalsignalsignal •Tín hiệu số Digital AnalogAnalogAnalog Digital – Xung điện áp rời rạc, không liên tục data signalsignalsignal signal –Mỗi xung là một phần tử tín hiệu –Dữ liệu nhị phân được mã hóa thành các phần tử tín hiệu Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 9
dce 2008 Thuật ngữ • Unipolar –Tất cả các phần tử t/h có cùng dấu • Polar –Một trạng thái logic được biểu diễn bằng mức điện áp dương, trạng thái logic khác được biểu diễn bằng mức điện áp âm •Tốc độ dữ liệu –Tốc độ truyền dẫn dữ liệu theo bps (bit per second) • Độ rộng (chiều dài 1 bit) –Thời gian thiết bị phát dùng để truyền 1 bit •Tốc độ điều chế (tốc độ tín hiệu) –Tốc độ mức t/h thay đổi – Đơn vị là baud = số phần tử t/h trong 1 giây • Mark và Space –Tương ứng với 1 và 0 nhị phân Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 10
dce 2008 Diễn giải tín hiệu •Cần biết – Định thời của các bit (khi nào chúng bắt đầu và kết thúc) –Mức tín hiệu tương ứng với bit 0, 1 •Yếu tốảnh hưởng đến việc diễn giải t/h –Tỉ số SNR: càng lớn thì BER càng giảm –Tốc độ dữ liệu (bps): càng tăng thì BER càng tăng –Băng thông: càng lớn thì tốc độ dữ liệu càng tăng Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 11
dce 2008 Nonreturn to Zero (NRZ) • Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L) –2 mức điện áp khác nhau cho bit 1 và bit 0 – Điện áp không thay đổi trong thời khoảng bit • Không có transition (no return to 0V level) – Bit 0 – không có điện áp; bit 1 – điện áp dương – Thông thường, điện áp âm dùng cho bit 0 và điện áp dương dùng cho bit 1 • Nonreturn to Zero Inverted (NRZI) – NRZI cho các bit 1 – Xung điện áp hằng số suốt thời khoảng bit –Dữ liệu được mã căn cứ vào việc có hay không sự thay đổi t/h ở đầu thời khoảng bit – Thay đổi t/h (L→H hoặc H→L) mã hóa nhị phân 1 – Không có thay đổi t/h mã hóa nhị phân 0 –Một ví dụ cho mã hóa sai phân (differential encoding) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 12
dce 2008 Nonreturn to Zero (NRZ) • Mã hóa sai phân –Dữ liệu được biểu diễn bằng sự thay đổi mức t/h (thay vì bằng mức t/h) –Nhận biết sự thay đổi dễ dàng hơn so với nhận biết mức – Trong các hệ thống truyền dẫn phức tạp, cảm giác cực tính dễ dàng bị mất • Ưu và nhược điểm của mã hóa NRZ – Ưu •Dễ dàng nắm bắt •Băng thông dùng hiệu quả –Nhược • Có thành phần một chiều •Thiếu khả năng đồng bộ – Dùng trong việc ghi băng từ, USB – Ít dùng trong việc truyền t/h Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 13
dce 2008 Multilevel Binary • Dùng nhiều hơn 2 mức tín hiệu • Bipolar-AMI (Alternate Mark Inversion) –0 được biểu diễn bằng không có t/h –1 được biểu diễn bằng xung dương hay xung âm – Các xung 1 thay đổi cực tính xen kẽ – Không mất đồng bộ khi dữ liệu là một dãy 1 dài (dãy 0 vẫn bị vấn đề đồng bộ) – Không có thành phần một chiều –Băng thông thấp –Phát hiện lỗi dễ dàng • Pseudoternary –1 được biểu diễn bằng không có t/h –0 được biểu diễn bằng xung dương âm xen kẽ nhau – Không có ưu điểm và nhược điểm so với bipolar-AMI Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 14
dce 2008 Multilevel Binary • Trade Off – Không hiệu quả bằng NRZ –Mỗi phần tử t/h chỉ biểu diễn 1 bit •Hệ thống 3 mức có thể biểu diễn log23 = 1.58 bit –Bộ thu phải có khả năng phân biệt 3 mức (+A, -A, 0) –Cần thêm khoảng 3dB công suất để đạt được cùng xác suất bit lỗi của binary code Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 15
dce 2008 Biphase: Manchester •Manchester – Thay đổi ở giữa thời khoảng bit – Thay đổi được dùng như t/h đồng bộ (clock) và dữ liệu –L→H biểu diễn 1 –H→L biểu diễn 0 – Dùng trong IEEE 802.3 (ethernet) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 16
dce 2008 Biphase: Differential Manchester • Differential Manchester –Thay đổi giữa thời khoảng bit chỉ dùng cho đồng bộ –Thay đổi đầu thời khoảng biểu diễn 0 – Không có thay đổi ở đầu thời khoảng biểu diễn 1 – Dùng trong IEEE 802.5 (token ring) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 17
dce 2008 Biphase • Ưu và nhược điểm –Nhược •Tối thiểu có 1 thay đổi trong thời khoảng 1 bit và có thể có 2 •Tốc độ điều chế tối đa bằng 2 lần NRZ •Cần băng thông rộng hơn – Ưu • Đồng bộ dựa vào sự thay đổi ở giữa thời khoảng bit (self clocking) • Không có thành phần một chiều • Phát hiện lỗi – Khi thiếu sự thay đổi mong đợi Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 18
dce 2008 Scrambling • Dùng kỹ thuật scrambling để thay thế các chuỗi tạo ra hằng số điện áp •Chuỗi thay thế –Phải tạo ra đủ sự thay đổi t/h, dùng cho việc đồng bộ hóa –Phải được nhận diện bởi bộ thu và thay thế trở lại chuỗi ban đầu – Cùng độ dài như chuỗi ban đầu • Không có thành phần một chiều • Không tạo ra chuỗi dài các t/h mức 0 • Không giảm tốc độ dữ liệu •Cókhả năng phát hiện lỗi Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 20
dce 2008 B8ZS và HDB3 • B8ZS (Bipolar With 8 Zeros Substitution) –Dựa trên bipolar-AMI –Nếu có 8 số 0 và xung điện áp cuối cùng trước đólà dương, mã thành 000+–0–+ –Nếu có 8 số 0 và xung điện áp cuối cùng trước đólàâm, mã thành 000–+0+– – Gây ra 2 vi phạm mã AMI – Không thể lầm lẫn với tác động gây ra bởi nhiễu –Bộ thu phát hiện và diễn giải chúng như 8 số 0 • HDB3 (High Density Bipolar 3 Zeros) –Dựa trên bipolar-AMI –Chuỗi 4 số 0 được thay thế bằng chuỗi có 1 hoặc 2 xung theo quy tắc: •Nếu số bit 1 kể từ lần thay thế cuối cùng là lẻ: “ 0000” -> “000V” •Nếu số bit 1 kể từ lần thay thế cuối cùng là chẵn: “ 0000” -> “B00V” Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 21
dce 2008 So sánh các pp mã hóa •Phổ t/h –Việc thiếu thành phần tần số cao làm giảm yêu cầu về băng thông –Thiếu thành phần một chiều cho phép “ac coupling” thông qua bộ biến đổi, cho phép sự tách rời –Tập trung công suất ở giữa băng thông • Đồng bộ – Đồng bộ bộ thu và bộ phát –T/h đồng bộ ngoại vi –Cơ chế đồng bộ dựa trên t/h •Khả năng phát hiện lỗi –Cóthể được tích hợp trong cơ chế mã hóa •Nhiễu và khả năng miễn nhiễm –Vài mã tốt hơn các mã khác • Độ phức tạp và chi phí –Tốc độ t/h cao hơn (và do đótốc độ dữ liệu cao hơn) dẫn tới chi phí cao –Vài mã đòi hỏi tốc độ t/h cao hơn tốc độ dữ liệu Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 24
dce 2008 Dữ liệu số, tín hiệu tương tự Analog and digital • Ứng dụng transmission – Dùng để truyền dữ liệu số trên Analog AnalogAnalogAnalog DigitalDigitalDigital mạng điện thoại công cộng data signalsignalsignal signalsignalsignal Analog Digital • 300Hz → 3400Hz Digital Analog DigitalDigital data signal signalsignalsignal •Thiết bị – MODEM (MOdulator-DEMulator) •Kỹ thuật Digital → Analog – Điều biên: Amplitude-Shift Keying (ASK) – Điều tần: Frequency-Shift Keying ASK FSK PSK (FSK) – Điều pha: Phase-Shift Keying QAM (PSK) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 25
dce 2008 Điều biên (ASK) • Dùng 2 biên độ khác nhau của sóng mang để biểu diễn 0 và 1 (thông thường một biên độ bằng 0) ⎧Acos(2πfct +θc ) binary1 s(t) = ⎨ ⎩ 0 binary 0 •Sử dụng một tần số sóng mang duy nhất •Phương pháp này chỉ phù hợp trong truyền số liệu tốc độ thấp (~1200bps trên kênh truyền thoại) •Tần số của tín hiệu mang được dùng phụ thuộc vào chuẩn giao tiếp đang được sử dụng •Kỹ thuật được dùng trong cáp quang – LED: sáng, không sáng – ILD: 2 mức sáng khác nhau Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 26
dce 2008 Điều tần (FSK) •Sử dụng hai tần số sóng mang: tần số cao tương ứng mức 1, tần số thấp tương ứng mức 0. ⎧ Acos(2πf1t +θc ) binary 1 s(t) = ⎨ ⎩Acos(2πf2t +θc ) binary 0 •Ít lỗi hơn so với ASK • Được sử dụng truyền dữ liệu tốc độ 1200bps hay thấp hơn trên mạng điện thoại •Cóthể dùng tần số cao (3-30MHz) để truyền trên sóng radio hoặc cáp đồng trục Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 29
dce 2008 Điều pha (PSK) •Sử dụng một tần số sóng mang và thay đổi pha của sóng mang này ⎧Acos(2πfct +π ) binary1 s(t) = ⎨ ⎩ Acos(2πfct) binary 0 • PSK sai phân (differential PSK) – thay đổi pha tương đối so với sóng trước đó (thay vì so với sóng tham chiếu cố định) • Cho phép mã hóa nhiều bit trên mỗi thay đổi tín hiệu sóng mang (Phase Amplitude Modulation) •Phương pháp này thường được dùng trong truyền dữ liệu ở tốc độ 2400bps (2 bits per phase change - CCITT V.26) hoặc 4800bps (3 bits encoding per phase change - CCITT V.27) hoặc 9600bps (4 bits encoding per phase/amplitude change) –Tổng quát cho mã hóa NRZ-L D : modulation rate (bauds) R R R : data rate (bps) D = = l log2L l : number of bits per signal element L : number of different signal elements Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 32
dce 2008 Điều pha (PSK) • Quadrature PSK (QPSK) o ⎧ Acos(2πfct + 0 ) 00 ⎪ ⎪ Acos(2πf t + 90o ) 01 s(t) = c ⎨ o ⎪ Acos(2πfct +180 ) 10 ⎪ o ⎩Acos(2πfct + 270 ) 11 • Multilevel PSK –Hệ thống 64 và 256 trạng thái –Cải thiện tốc độ dữ liệu với băng thông không đổi •Tăng khả năng tiềm ẩn lỗi Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 35
dce 2008 Hiệu suất •Băng thông –Băng thông ASK và PSK liên quan trực tiếp với tốc độ bit BT = (1+r)R –Băng thông FSK có quan hệ với tốc độ dữ liệu đối với các tần số thấp, có quan hệ với độ sai lệch của các tần số điều chế đối với tần số cao BT = 2∆F + (1+r)R – Tín hiệu nhiều mức BT = (1+r)R/l = (1+r)R/log2L • Trong trường hợp có lỗi, tốc độ lỗi của PSK và QPSK cao hơn khoảng 3dB so với ASK và FSK Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 36
dce 2008 Quadrature Amplitude Modulation (QAM) •QAM được dùng trong ADSL và một số hệ thống wireless •Kết hợp giữa ASK và PSK •Mở rộng logic của QPSK •Gởi đồng thời 2 tín hiệu khác nhau cùng tần số mang – Dùng 2 bản sao của sóng mang, một cái được dịch đi 90 độ –Mỗi sóng mang đã được điều chế ASK – 2 tín hiệu độc lập trên cùng môi trường –Giải điều chế và kết hợp cho dữ liệu nhị phân ban đầu Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 37
dce 2008 Dữ liệu tương tự, tín hiệu số Analog and digital • Ứng dụng transmission – Dùng để truyền dữ liệu tương tự trên Analog AnalogAnalogAnalog Digital mạng truyền dữ liệu số data signalsignalsignal signal •Tận dụng các ưu điểm của truyền dẫn số Digital AnalogAnalogAnalog DigitalDigitalDigital (thiết bị rẻ, dùng repeater, TDM, ) data signalsignalsignal signalsignalsignal –Số hóa •Dữ liệu số có thể truyền dùng NRZ-L hay các loại mã khác •Thiết bị Analog → Digital – CODEC (COder-DECoder) •Kỹ thuật PCM DM – Điều chế xung mã: Pulse Code Modulation (PCM) – Điều chế Delta: Delta Modulation (DM) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 38
dce 2008 Điều chế xung mã (PCM) • Lý thuyết lấy mẫu –“Nếu tín hiệu f(t) được lấy mẫu đều với tốc độ lấy mẫu cao hơn tối thiểu 2 lần tần số cao nhất của tín hiệu, thì các mẫu thu được chứa đủ thông tin của tín hiệu ban đầu. T/h f(t) có thể được tái tạo, dùng bộ lọc thông thấp” – Công thức Nyquist: N >= 2f •N: tốc độ lấy mẫu • f: tần số của tín hiệu được lấy mẫu –Dữ liệu tiếng nói •Giới hạn tần số <4000Hz •Tốc độ lấy mẫu cần thiết 8000 mẫu/giây Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 39
dce 2008 Điều chế xung mã (PCM) • PAM (Pulse Amplitude Modulation) – Các xung được lấy mẫu ở tần số R=2B •Lượng tử hóa các xung PAM –Xác định giá trị của điểm được lấy mẫu, rơi vào khoảng nào thì lấy giá trị khoảng đó – Tùy thuộc vào các mức lượng tử 2n (n là số bit cần thiết để số hóa 1 xung) • Mã hóa dữ liệu –Thực hiện các thao tác mã hóa thông tin trước khi truyền đi •Nhiễu lượng tử (quantizing noise) – SNR = 6.02n + 1.76 (dB) –Mỗi bit dùng thêm cho lượng tử hóa sẽ tăng SNR 6dB Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 41
dce 2008 Non-Linear encoding •Mức lượng tử không đều •Giảm méo tín hiệu • Companding (compressing-expanding) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 43
dce 2008 Điều chế Delta (DM) •Tín hiệu tương tự được xấp xỉ bởi hàm cầu thang (staircase) • Hành vi nhị phân – Đi lên hay xuống 1 mức (δ) tại mỗi thời khoảng lấy mẫu •Hiệu suất – Để tái tạo tiếng nói tốt • PCM - 128 mức (7 bit) •Băng thông thoại 4khz •Cần 8000 x 7 = 56kbps đối với PCM –Kỹ thuật nén dữ liệu có thể làm giảm tốc độ bit •Vídụ: kỹ thuật mã xen khung (interframe coding) cho video làm giảm tốc độ bit từ 92Mbps xuống 15Mbps Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 45
dce 2008 Dữ liệu tương tự, tín hiệu tương tự Analog and digital • Ứng dụng transmission – Dùng để điều chế dữ liệu tương Analog Analog DigitalDigitalDigital tự: thay đổi tần số truyền (tần số data signal signalsignalsignal cao hơn truyền dẫn tốt hơn) Digital AnalogAnalogAnalog DigitalDigitalDigital data signalsignalsignal signalsignalsignal – Dùng cho FDM •Kỹ thuật – Điều chế biên: Amplitude Modulation (AM) Analog → Analog – Điều chế góc (Angle Modulation) • Điều chế tần số: Frequency AM Angle Modulation (FM) • Điều chế pha: Phase Modulation FM PM (PM) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 48
dce 2008 Điều chế biên (AM) •Biên độ của sóng mang được thay đổi bởi biên độ của tín hiệu được truyền đi s(t) = [1+nax(t)]cos(2πfct) –Tạo ra t/h 2 bên (DSBTC), trong đóchỉ cần có một bên –na 1 – t/h bao cắt trục thời gian (thông tin bị mất) 2 –Pt = Pc(1+na /2) •Pt và Pc – công suất t/h được truyền đi và t/h sóng mang •na –chỉ số điều chế, tỉ số biên độ t/h được truyền và sóng mang • Single sideband (SSB) và double sideband suppress carier (DSBSC) • Ưu điểm –Dễ hiện thực (điều chế và giải điều chế) –Dễ biến đổi tín hiệu sang các giải băng tần khác nhau •Khuyết điểm –Dễ bịảnh hưởng của nhiễu • Không sử dụng hiệu quả năng lượng Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 49
dce 2008 Điều chế biên (AM) M(f) B f Discrete carrier M(f) term Lower sideband Upper sideband fc –B fc fc + B f Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 50
dce 2008 Điều chế góc • s(t) = Accos[2πfct + φ(t)] •Phương pháp điều tần số (FM) – Đạo hàm của pha φ(t) tỉ lệ thuận với tín hiệu được truyền đi 1 f (t) = f + φ'(t) i c 2π – φ’(t) = nfm(t) • Ưu điểm –Khóbịảnh hưởng của nhiễu –Sử dụng hiệu quả năng lượng •Khuyết điểm – Tín hiệu được điều chế yêu cầu băng thông rộng hơn nhiều tín hiệu truyền đi ban đầu (dữ liệu) –Hiện thực mạch điều chế và giải điều chế phức tạp hơn so với phương pháp điều biên Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 51
dce 2008 Điều chế góc •Phương pháp điều chế pha (PM) – φ(t) = npm(t) – Tín hiệu truyền đi không ảnh hưởng đến thành phần biên độ và tần số mà chỉ làm thay đổi pha của sóng mang –Phổ tần số của tín hiệu được điều chế theo phương pháp điều pha tương tự như phương pháp điều tần → phương pháp điều pha cũng có các đặc điểm tương tự phương pháp điều tần – Tuy nhiên, có hai lý do phương pháp điều pha được dễ chấp nhận hơn • Đối với bên nhận: tần số của tín hiệu nhận được là cố định, chỉ có pha thay đổi nên chỉ cần thiết kế bộ lọc tần số chỉ cho một tần số duy nhất thay vì nhiều tần số như trong phương pháp điều tần → giảm chi phí thiết kế và hiện thực mạch • Trong trường hợp tín hiệu điều chế chỉ nhận một số giá trị (như tín hiệu số), mạch điều chế và giải điều chế hiện thực theo phương pháp điều pha được đơn giản rất nhiều Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 53
dce 2008 Hiệu suất •Băng thông –AM •BT = 2B – FM&PM •BT = 2(β+1)B ⎧np Am PM ⎪ β = ⎨∆F n f Am ⎪ = FM ⎩ B 2πB – FM&PM cần băng thông lớn hơn so với AM Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 54
dce 2008 Đọc thêm • W. Stallings, Data and Computer Communications (7th edition), Prentice Hall 2004, chapters 5 Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 55