Bài giảng Kỹ thuật thông tin số - Chương 7: Điều chế tín hiệu số

Điều chế (modulation) nói chung là làm biến đổi các đặc tính của một tín hiệu theo một tín hiệu khác. Trong hệ thống thông tin, tín hiệu bị biến đổi gọi là sóng mang (carrict) và tín hiệu gây ra sự biến đổi đó gọi là tín hiệu mang tin (information signal). Có thể định nghĩa điều chế là sự biến đổi các thông số của sóng mang theo tín hiệu mang tin. Chương này trình bày về điều chế trung tần IF (Intermediate Frequency) hoặc điều chế cao tần RF (Radio Frequency) (gọi chung là điều chế) với sóng mang là tín hiệu gin có các thông sổ là biên độ, tần số và góc pha. Mục đích chính của điều chế là gắn tín hiệu mang tin (thường là bảng gốc baseband) vào tin hiệu sóng mang có phố thích hợp hơn, tạo thành tín hiệu thông dải (bandpass signal) để:

- Làm cho tín hiệu mang tin trong xứng với các đặc điểm của kênh truyền

- Kết hợp các tín hiệu lại với nhau (sử dụng ghép kênh phân tần số) rồi truyền đi qua một môi trường vật lý chung.

- Bức xạ tín hiệu dùng các antenna có kích thước phù hợp thực tế.

- Định vị phổ vô tuyến nhằm giữ cho giao thoa giữa các hệ thống ở dưới mức cho phép. Ở bên thu, quá trình diễn ra ngược lại so với bên phát tách lại tín hiệu mang tin băng gốc từ tín hiệu thông dải. Quá trình này được gọi là giai điều chế (dcmodulation) hay tách sóng (detection). Phần đầu của chương sẽ giới thiệu sơ lược về lý thuyết quyết định. Đồng thời giỏi thiệu cơ bản về vấn đề thu tối ưu. Đây là những kiến thức cần thiết để tìm hiểu về giải điều chỉ trong phần sau. Tiếp theo sẽ mô tả các kỹ thuật điều chế nhị phân (binary modulation), bao gồm: điều chế khoả dịch biên độ ASK (Amplitude Shift Keving), điều chế khoả dịch tần số FSK (Frequency Shift Keving), điều chế khoá dịch pha PSK (Phase Shift Keving). Để so sánh các sơ đồ điều chế khác nhau, ta dựa vào hiệu suất phổ và hiệu suất công suất. Hiệu suất phố (spectral efficiency) là số đo tốc độ truyền tin trên băng thông sử dụng, đơn vị là bit/s/Hz. Một yêu cầu đặt ra đối với kỹ thuật thông tin là truyền tin với tốc độ tối đa trên một băng thông tối thiểu có thể được. Điều này đặc biệt đúng đối với thông tin vô tuyến, vì phổ tần vô tuyến rất hạn hẹp, và do đó, nó là một tài nguyền thông tin quý giá. Hiệu suất công suất (power efficiency) liên quan đến tỷ số EN, đối với một xác suất lỗi bitcho trước. Trong thực tế, điều này nghĩa là so sánh công suất tín hiệu yêu cầu bởi các cơ đồ điều chế khác nhau để giữ được BERxác định ứng với một tốc độ truyền tin xác định. Cuối chương sẽ giới thiệu một số kỹ thuật điều chế tăng hiệu suất phổ và kỹ thuật điều chế tăng hiệu suất công suất.