MSK là một trường hợp đặc biệt của FSK pha liên tục (CP - FSK), với độ do tần 2fd bằng 0, 5 và sử dụng tách sóng kết hợp. Kỹ thuật này đạt được chất lượng cũng như PSK kết hợp,và có đặc tính phổ cao hơn.CP – FSK. MSK có ưu điểm là thực hiện tự đồng bộ tương đối đơn giản hơn CP – FSK kết hợp với độ di tần 0,7.
Nếu các xung đi vào mạch máy phát đều được lọc để tạo các xung hình sin “độ dài toàn bộ”. Trước khi điều chế với sóng mang, FSK có thể coi như OQPSK cải biến. Người ta đã chứng minh rằng có thể cấu tạo một bộ tách sóng đơn giản và tối ưu với tính chất xác suất lỗi bằng bộ thu PSK hai trạng thái. Do tính chất xác suất lỗi Pe và hiệu dụng băng thông (2 bit/s Hz), nên kỹ huật này đã được sử dụng trng thiết bị có trên thị trường như vi ba số
“Telenokia” 0,7; 2 và 8M bit / s.
K IL O B O O K S .C O M
Tách sóng kết hợp MSK cũng như tách sóng kết hợp của tín hiệu PSK, có sự suy giảm tính chất xác suất lỗi Pe so với lý tưởng vì pha giữa sóng mang tín hiệu mang tín hiệu thu và sóng mang chuẩn nội không đồng nhất. Trong các hệ thống PSK truyền thống, Cả BPSK và QPSK hầu như đều có chất lượng Pe như nhau với cùng (C/N) / bit, với chuẩn pha hoàn chỉnh, với một chuẩn pha bị tạp âm, chất lượng của những hệ thống này bị xấu đi nhiều hơn QPSK vì sự ghép giữa các thành phần cầu phương. Người ta đã chứng ming rằng OPQSK có xác suất lỗi trong tách sóng nằm ở giữa chất lượng tách sóng của BPSK và QPSK. Vì tần số không ổn định trong hệ thống thông tin và các khó khăn kết hợp trong việc thu nhận đồng bộ sóng mang có trực đủ thấp để ngăn ngừa các tổn thất tách sóng, OPQSK có ưu điểm hơn BPSK và QPSK là cho phép C/N thấp hơn 3 dB so với mức chuẩn pha đồng bộ để thõa mãn một giá trị tổn hao tách sóng cho phép đã xác định. Biểu thức của mật độ phổ công suất chưa lọc của MSK là:
P (f) MSK = [ 8CT(1+cos4fT)]/[ (1-16T2f2)]2 (3.15) Trong đó f là tần số dịch so với sóng mang;
C là công suất sóng mang;
T là thời gian bit đơn vị trong máy thu;
Phổ được minh họa trên hình 3-4c.
So sánh phổ của MSK với phổ của OQPSK trong hình 3-4d, ta thấy rằng dộ rộng của búp chính phổ MSK lớn hơn của OQPSK là 1,5 lần. Ta có thể chứng minh rằng với lọc đúng, hiệu dụng băng thông cực đại của MSK cũng như của OQPSK là 2 bit/s/Hz. Hình 3-4 cũng minh họa sơ đồ khối của bộ điều chế và giải điều chế, cùng với biểu đồ thời gian của luồng số liệu mong muoán.
Các tín hiệu FSK cũng giống như các hệ thống FM khác đều là những quá trình phi tuyến tính, nên mô tả hoàn toàn bằng toán học rất khó khăn.
Nhưng các tín hiệu FSK đã được tính toán để có độ di tần đỉnh – đỉnh hay độ dịch tần số ‘h’ bằng 2fd bằng bội số tích phân tốc độ bit, có thể xem như toồng cuỷa hai tớn hieọu AM.
K IL O B O O K S .C O M
Nhờ đó, ta dễ dàng mô tả đặc tính tần số – thời gian. Mật độ phổ của những tín hiệu như vậy gồm hai thành phần gián đoạn và liên tục với năng lượng chia đều giữa chúng. Vì thành phần gián đoạn không chứa bất kỳ thông tin nào, nên chúng lãng phí về năng lượng. Một trong những ưu điểm
Ra soá lieọu Bộ tạo
dạng xung sin
Bộ tạo dạng xung sin
Bộ lọc phát
Bộ lọc phát
Bộ tạo dòch pha
khoâng Bộ chuyển đổi
noái tieáp song song
Buứ treã
Bộ tạo dòch pha
khoâng
Bộ lọc thu
Bộ lọc thu
Ngưỡng quyeát
ủũnh
Ngưỡng quyeát
ủũnh
Bộ chuyển đổi noái tieáp song song
Buứ treã
Máy phát Kênh truyền Máy thu
daãn WGN
Vào số lieọu
1 / Tb
Cos (2+fCt)
sin (2+fCt) 1 / 2Tb
Tb
Q
Q’
a)
1 3
5
7
9
2
4 6
8 T
1 3
2
4 5
6 7
8 9
Số liệu vào
/2 i-/2
/2 Q-/2
Ghi chú: n bit số liệu vào được chuyển đổi thành n bit I/O
b)
T 1 T 2 fc 1 T 2
1 T
1
c): Mật độ phổ công suất MSK
Hỡnh 3-4: Heọ thoỏng MSK a) Điều chế và giải điều chế cầu phương;
b) Định thời số liệu của bộ điều chế; c) Mật độ phổ công suất;
K IL O B O O K S .C O M
của MSK là khi chỉ số điều chế của tín hiệu FSK bằng một nữa (tức là độ di tần đỉnh – đỉnh h bằng một nữa tốc độ bit), Mật độ phổ chỉ chứa các thành phần liên tục mang thông tin. Một ưu điểm khác của MSK so với FSK khi độ di tần bằng một đơn vị, độ rộng băng sẽ nhỏ hơn với cùng tốc độ bit, đặc biệt với FM tốc độ bit nhị phân kép.
Hình 3-4 cho ta thấy: Đối với MSK, hầu hết năng lượng tín hiệu được chứa trong miền tần số hẹp bằng 1,5 lần tốc độ bit và đường viền của phổ có độ dốc trung bình là 12 dB/octa. Trong trường hợp FM nhị phân kép, độ rộng băng sau khi điều chế được bộ lọc cosin tăng giới hạn đến điểm 0 của tín hiệu nhị phân FSK. Nhưng, tạp âm xuyên ký hiệu có thể lấy một dạng như thế mà việc tách tín hiệu có thể được như tín hiệu ngẫu nhiên bậc 3.
Một ưu điểm khác của MFK là sóng mang được tín hiệu digital ngẫu nhiên điều chế, có hình bao liên tục, nên klhông phải tính đến việc chuyển đổi AM/PM làm biến dạng phổ. Vì những tính chất đó, MSK ứng dụng rất đắc lực đối với hệ thống phi tuyến tính và công suất hạn chế như các hệ thoỏng thoõng tin veọ tinh.
Hai kỹ thuật chung để điều chế và giải điều chế MSK đã được mở ra.
Những phương pháp này đều dựa vào phương pháp song song và nối tiếp.
Ccả hai tương đương hoàn toàn về chiếm độ rộng băng và đặc tính xác suất loãi.
Phương pháp song song là thực chất là phương pháp ghép cầu phương những luồng số liệu dạng xung nữa hình sin sắp xếp trong một chu kỳ nữa ký hiệu của sóng mang như hình 3-4a. thực hiện những modem dùng phương án này trong thực tế cần phải cân bằng chặt chẽ và đồng bộ các tín hiệu số liệu kênh đồng pha và cầu phương trêb những sóng mang đã tự cân bằng và pha của chúng đều cầu phương. Tương tự ở máy thu duy trì và cân bằng chặt chẽ cầu phương pha, cần thiết để cực tiểu hóa độ méo và xuyên âm.
Với phương án nối tiếp, tín hiệu được tạo ra từ tín hiệu hai pha bằng cách lọc qua một bộ lọc chuyển đổi đã thiết kế phù hợp. Nên vấn đề cân bằng và di trùy sóng mang cầu phương pha ở phương án song song được thay thế bằng nhiệm vụ xây dựng một bộ lọc chuyển đổi với đặc tuyến sin kết hợp. Bộ giải điều chế gồm một bộ lọc phối hợp với phổ tín hiệu phát, tiếp theo là giải điều chế kết hợp và tách bit. Thực hiện bộ giải điều chế nối tiếp yêu cầu sự tổng hợp của bộ lọc thông băng phối hợp chặt chẽ với tín hiệu MSK để đảm bảo chất lượng gần đến lý tưởng. Các tín hiệu MSK cũng như PSK, có thể được tách sóng kết hợp hoặc vi sai. Tách sóng vi sai là kỹ thuật điều chế hấp daẫn trong truyền dẫn phương thức “burst” như các hệ thống
K IL O B O O K S .C O M
ghép kênh chia theo thời gian (TDMA) vì cấu tạo mạch đơn giản và không cần khôi phục sóng mang. Phương thức này sử dụng tách sóng không kết hợp như trong hình 3-2. Các tín hiệu MSK có đặc tính không kết hợp, pha tuyệt đối ở hai thời điểm bất kỳ đều lệ thuộc và là một hàm của số liệu được truyền giữa hai thời điểm đó. Ký hiệu được tách ra từ sự kết hợp về pha của hai khoảng tín hiệu kè nhau là số liệu được truyền đi trong điều kiện không có tạp âm. Tương tự, hai ký hiệu được tách từ sự lệch pha của hai khoảng tín hiệu thay đổi dấu có thể xem như kiểm tra tổng chẳn lẽ của hai phần tử số liệu được truyền kế tiếp nhau. Tính chất tỷ lệ loại có thể được thể hiện nhờ bộ giải mã với mã sửa sai gồm có số liệu và bit chẳn lẽ.
Xác suất lỗi của MSK kết hợp.
Xác suất lỗi MSK kết hợp cũng giống như điều chế khóa dịch pha đối với cực kết hợp PSK như đã cho trong phương trình 2.9 ở những nơi chuẩn thu đồng pha chính xác với phát, = 0 và Pe ở phưong trình 2.9 giảm xuống như phương trình 2.8. Hình 1-5 là đồ thị của PeMSK kết hợp mang ký hiệu BPSK, và hình 3-2 là đồthị minh họa đường cong như mang ký hiệu MSK kết hợp.
PeMSK kết hợp = 2
1 2 b
cos N. .C r erfc W 2
1
(3.16)
Xác suất lỗi của MSK tách sónh kết hợp hoặc vi sai
Cũng giống như không kết hợp hoặc DPSK, và được minh họa trên hỡnh 1-5 theo C/N nhử DPSK.
PeMSK vi sai =
rb .W N C
2e
1 (3.17)
Dạng phổ của hệ thống MSK
Yêu cầu đòi hỏi tăng lên đối với tốc độ bit cao hơn, nên độ rộng băng hiệu dụng của hệ thống vi ba số vẫn đang được ngiên cứu phát triển một số nghiên cứu như thế đã thực hiện là các phương thức điều chế MSK khác nhau nhằm để đạt được một phổ tín hiệu dày đặc. Quá trình liên quan chặt chẽ đến dạng phổ của xung số liệu vào, điều chế tần số hình sin digital (SFSK) và điều chế dịch cực tiểu biên độ nhiều mức (MAMSK). SFSK có đặc tính công suất ngoài băng cực kỳ nhỏ. SFSk cũng được nghiên cức chú ý đến tác động của xuyên âm và đượcxem là phương thức điều chế khá tốt với gọn nhiều tín hiệu rong một giải băng hạn chế khi các tín hiệu không được
K IL O B O O K S .C O M
đồng bộ theo địng thời gian bit. Một số ứng dụng yêu cầu các tín hiệu được gói gọn sít sao về tần số khi không có chuẩn pha tuyệt đối có sẵng ở máy thu (thu không kết hợp). Những ứng dụng như cậy đã nghiên cức có kết quả trong việc giải quyết xuyên âm của phương án so sánh pha của FSFK, được gọi là FSFK so sánh pha (PC SFSK). Kết quả cho ta thấy rằng PCFSFK cho phép gọi sít sao hơn những tín hiệu không đồng bộ so với DQPSK. Xác suất lỗi cũng được chứng minh là tốt hơn một ít so với DQPSK khi 5dB
N
C , và seõ hôi keùm hôn 5dB
N
C .