4 digital communications_vn_compatibility_mode__9411

COMMUNICATIONS SYSTEMSCOMMUNICATIONS SYSTEMS

University of Natural Sciences- HCMC

Faculty of Electronics and Telecommunications

11/14/2012 1

Digital CommunicationsDigital Communications

HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG SỐ

• TRUYỀN THÔNG SỐ – HỆ THỐNG SỐ THỰC SỰ:

CÁC XUNG SỐ (i.e. NRZ, AMI, MANCHESTER,HDB3) TRUY ỀN QUA CÁP ðỒNG/QUANG (KHÔNG SÓNG MANG TƯƠNG TỰ). THÔNG TIN CÓ THỂ BAO GỒM SỐ VÀ TƯƠNG TỰ (CẦN A/D và D/A).

HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG SỐ

11/14/2012 2

CÓ THỂ BAO GỒM SỐ VÀ TƯƠNG TỰ (CẦN A/D và D/A).

• CAO TẦN SỐ (DIGITAL RADIO):

SÓNG MANG TƯƠNG TỰ ðƯỢC ðIỀU CHẾ DẠNG SỐ (i.e. PAM, QAM, ASK, PSK, FSK, PWM). TRUYỀN THÔNG QUA CÁP ðỒNG HOẶC CÁP QUANG HAY KHÔNG GIAN

DUNG LƯỢNG KÊNH TRUY ỀN/THÔNG TIN

HARTLEY’S LAW (BELL LABS)

DUNG LƯỢNG KÊNH TRUY ỀN LÀ HÀM TUY ẾN TÍNH:

ðO XEM CÓ BAO NHIÊU THÔNG TIN (i.e. SỐ MẪU ðỘC LẬP)CÓ THỂ TRUYỀN QUA MỘT KÊNH TRUY ỀN TRONG MỘT ðƠN VỊ THỜI GIAN

11/14/2012 3

DUNG LƯỢNG KÊNH TRUY ỀN LÀ HÀM TUY ẾN TÍNH:

txBC ∝ C: DUNG LƯỢNG KÊNH TRUY ỀNB: BĂNG THÔNG (Hz)t: THỜI GIAN TRUY ỀN (secs)

VỚI 1 KÊNH TRUY ỀN CÓ NHIỄU, TỶ SỐ TÍN Hi ỆU TRÊN NHIỄU (S/N) LÀ TỶ SỐ CỦA CÔNG SUẤT TÍN HI ỆU TRÊN CÔNG SUẤT NHIỄU, ðƯỢC ðO Ở ðẦU THU

MỐI QUAN HỆ CỦA BĂNG THÔNG VÀ DUNG LƯỢNG KÊNH

=PowerNoise

PowerSignalNS dB log10)/(

11/14/2012 4

)1(log 2N

SBC +=

C: DUNG LƯỢNG KÊNH TRUY ỀN (bps) / BIT RATEB: BĂNG THÔNG (Hz)S/N: TỶ SỐ TÍN HI ỆU TRÊN NHIỄU

)1(log 2N

SC

B+

=

SHANNON’S THEOREM (BELL LABS)

DUNG LƯỢNG KÊNHVÍ DỤ

DÙNG 1 KÊNH THOẠI ðỂ TRUYỀN DỮ LiỆU SỐ QUA MODEM.

B = 3100Hz, S/N = 30 dB = ratio of 1000:1

bpsN

SBC 894,30)10001(log3100)1(log 22 =+=+=

11/14/2012 5

TỐC ðỘ BIT NÀY CH Ỉ LÀ TỐI ðA THEO LÝ THUY ẾT.NÓ KHÔNG TH Ể ðẠT ðẾN VỚI MÃ HÓA NH Ị PHÂN.

• GIỮ NGUYÊN CÁC GIÁ TR Ị KHÁC, TĂNG BĂNG THÔNG SẼ TĂNG TỐC ðỘ DỮ LIỆU.

BAUD RATE Vs BIT RATEBIT RATE = SỐ LƯỢNG BIT MỖI GIÂY (BIT = MOST BASIC SYMBOL)BAUD RATE = SỐ LƯỢNG MẪU (SYMBOLS) MỖI PER SECOND.

USING MULTI-LEVEL ENCODING SCHEMES ARE NEEDED TO AC HIEVE THE SHANNONLIMIT.

TRANSMISSION OF M SIGNAL SYMBOLS, N BITS EACH.

NM 2=

11/14/2012 6

• EXAMPLE: 2-LEVEL BINARY SYSTEM: M = 2, N = 1. ON E SIGNAL SYMBOL = 1 BIT.TRANSMISSION OF 1 SIGNAL SYMBOL = TRANSMISSION OF 1 BIT.(BAUD RATE = BIT RATE)

• EXAMPLE: 16-QAM. M = 16, N = 4. ONE SIGNAL SYMBOL = 4 BITS.TRANSMISSION OF 1 SIGNAL SYMBOL = TRANSMISSION OF 4 BITS. THUS, 9600 BPS = 2400 BAUDS.

COMMUNICATIONS SYSTEMS EXAMPLES

DIGITAL TRANSMISSIONDIGITAL TRANSMISSION

NO ANALOG CARRIERNO ANALOG CARRIERTRUE DIGITAL SYSTEM:TRUE DIGITAL SYSTEM:

11/14/2012 7

DIGITAL TRANSMISSIONDIGITAL TRANSMISSION

DIGITAL RADIODIGITAL RADIO

ANALOG CARRIERANALOG CARRIER

CAO TẦN SỐ (DIGITAL RADIO):CAO TẦN SỐ (DIGITAL RADIO):

•• THÔNG TIN CÓ TH Ể LÀ TƯƠNG TỰ THÔNG TIN CÓ TH Ể LÀ TƯƠNG TỰ HoẶCHoẶC SỐSỐ

11/14/2012 8

•• ðiỀUðiỀU CHẾ SỐCHẾ SỐ::

•• TÍN TÍN Hi ỆUHiỆU ðiỀUðiỀU CHẾ DẠNG SỐCHẾ DẠNG SỐ•• SÓNG MANG DẠNG TƯƠNG TỰSÓNG MANG DẠNG TƯƠNG TỰ

HỆ THỐNG CAO TẦN SỐHỆ THỐNG CAO TẦN SỐ

11/14/2012 9

ENCODERENCODER

PHASE LOCKED LOOPPHASE LOCKED LOOP

CLOCKS HAVE TO BE SYNCHRONIZEDCLOCKS HAVE TO BE SYNCHRONIZED

DIGITAL MODULATION SCHEMES

•• ðiỀUðiỀU CHẾ BIÊN ðỘ SỐ / ONCHẾ BIÊN ðỘ SỐ / ON--OFFOFFKEYING (KEYING ( OOKOOK) / AMPLITUDE SHIFT KEYING () / AMPLITUDE SHIFT KEYING ( ASKASK))

•• FREQUENCY SHIFT KEYING (FREQUENCY SHIFT KEYING ( FSKFSK))•• BINARY FSK (BINARY FSK ( BFSKBFSK))•• CONTINUOUSCONTINUOUS--PHASE FSK (PHASE FSK (CPCP--FSKFSK))

•• PHASEPHASE SHIFT KEYING (SHIFT KEYING ( PSKPSK))•• BINARY PSK (BINARY PSK (BPSKBPSK))

11/14/2012 10

•• BINARY PSK (BINARY PSK (BPSKBPSK))•• QUATERNARY PSK (QUATERNARY PSK (QPSKQPSK))•• EIGHTEIGHT--PHASE PSK (PHASE PSK (88--PSKPSK))

•• QUADRATURE AMPLITUDE MODULATION (QUADRATURE AMPLITUDE MODULATION ( QAMQAM ))•• EIGHT QAM (EIGHT QAM ( 88--QAMQAM ))•• SIXTEEN QAM (SIXTEEN QAM ( 1616--QAMQAM ))

•• DIFFERENTIAL PHASE SHIFT KEYING (DIFFERENTIAL PHASE SHIFT KEYING ( DPSK, DBPSKDPSK, DBPSK))

ðIỀU CHẾ

BIÊN ðỘ

11/14/2012 11

SỐ

ðIỀU CHẾ BIÊN ðỘ SỐ (OOK, ASK)ðIỀU CHẾ BIÊN ðỘ SỐ (OOK, ASK)

•• KỸ THUẬT ðIỀU CHẾ SỐ ðƠN GIẢN NHẤTKỸ THUẬT ðIỀU CHẾ SỐ ðƠN GIẢN NHẤT

•• LÀ SÓNG LIÊN T ỤC (CM), SINCELÀ SÓNG LIÊN T ỤC (CM), SINCESÓNG MANG TRUYỀN (‘1’) CÓ BIÊN ðỘ, TẦN SỐ SÓNG MANG TRUYỀN (‘1’) CÓ BIÊN ðỘ, TẦN SỐ VÀ PHA CỐ ðỊNHVÀ PHA CỐ ðỊNH

•• DSBDSB--FC AM WAVE: TÍN HI ỆU ðIỀU CHẾ NGÕ VÀO FC AM WAVE: TÍN HI ỆU ðIỀU CHẾ NGÕ VÀO

11/14/2012 12

•• DSBDSB--FC AM WAVE: TÍN HI ỆU ðIỀU CHẾ NGÕ VÀO FC AM WAVE: TÍN HI ỆU ðIỀU CHẾ NGÕ VÀO LÀ DẠNG NHỊ PHÂNLÀ DẠNG NHỊ PHÂN

•• KỸ THUẬT ðIỀU CHẾ CHI PHÍ TH ẤP, CHẤT LƯỢNG KỸ THUẬT ðIỀU CHẾ CHI PHÍ TH ẤP, CHẤT LƯỢNG THẤP, HIỆU SUẤT THẤPTHẤP, HIỆU SUẤT THẤP

•• HIẾM KHI ðƯỢC SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG HIỆU HIẾM KHI ðƯỢC SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG HIỆU SUẤT VÀ DUNG LƯỢNG CAOSUẤT VÀ DUNG LƯỢNG CAO

ðIỀU CHẾ BIÊN ðỘ SỐðIỀU CHẾ BIÊN ðỘ SỐ

BINARY INPUTBINARY INPUT

(BASEBAND SIGNAL)(BASEBAND SIGNAL)tbtb tbtb

11/14/2012 13

ONON--OFF KEYINGOFF KEYINGMODULATIONMODULATION(OOK, ASK)(OOK, ASK)

tb = BIT TIMEtb = BIT TIME

1/tb = fb=BIT RATE1/tb = fb=BIT RATE

DIGITAL AMPLITUDE MODULATIONDIGITAL AMPLITUDE MODULATION

[ ] )cos(2

)(1)( tV

tvtv cc

mam ω+=

=+ 1log1 icalV

)cos(2

)()cos(2

)( tV

tvtV

tv cc

mcc

am ωω +=

11/14/2012 14

=−=+

=0log1

1log1)(

icalV

icalVtvm

=inputical

inputicaltVtv

ccam

0log;0

1log);cos()(

ω

NORMALIZEDNORMALIZEDINPUT SIGNALINPUT SIGNAL

DIGITAL AMPLITUDE MODULATIONDIGITAL AMPLITUDE MODULATION

)(ωMINPUTSIGNAL

DSB-FC

bt/10bt/1−

bb

ft

=1

11/14/2012 15

)(ωϑDSB

DSB-FCMODULATED SIGNAL

cωb

ct

1−ω0

bc

t

1+ω

BBbfB 2=

FREQUENCY

SHIFT

11/14/2012 16

SHIFTKEYING

FREQUENCY SHIFT KEYING (FSK, BFSK)FREQUENCY SHIFT KEYING (FSK, BFSK)

•• KỸ THUẬT ðIỀU CHẾ SỐ ðƠN GIẢNKỸ THUẬT ðIỀU CHẾ SỐ ðƠN GIẢN

•• KỸ THUẬT ðIỀU CHẾ CHI PHÍ TH ẤP, HIỆU SUẤT THẤPKỸ THUẬT ðIỀU CHẾ CHI PHÍ TH ẤP, HIỆU SUẤT THẤP

•• BFSK TƯƠNG TỰ NHƯ FM (CONSTANT AMPLITUDE/BFSK TƯƠNG TỰ NHƯ FM (CONSTANT AMPLITUDE/PHASE) NGOẠI TRỪ TÍN HI ỆU ðIỀU CHẾ LÀ NH Ị PHÂNPHASE) NGOẠI TRỪ TÍN HI ỆU ðIỀU CHẾ LÀ NH Ị PHÂN(THAY ðỔI GIỮA 2 MỨC RIÊNG BIỆT)(THAY ðỔI GIỮA 2 MỨC RIÊNG BIỆT)

11/14/2012 17

(THAY ðỔI GIỮA 2 MỨC RIÊNG BIỆT)(THAY ðỔI GIỮA 2 MỨC RIÊNG BIỆT)

•• BFSK HIẾM KHI ðƯỢC SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG BFSK HIẾM KHI ðƯỢC SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG SỐ HIỆU SUẤT CAO. SỬ DỤNG HẠN CHẾ TRONG SỐ HIỆU SUẤT CAO. SỬ DỤNG HẠN CHẾ TRONG MODEM BẤT ðỒNG BỘ HIỆU SUẤT THẤP, CHI PHÍ MODEM BẤT ðỒNG BỘ HIỆU SUẤT THẤP, CHI PHÍ THẤP DÙNG ðỂ TRUYỀN DỮ LIỆU QUA ðƯỜNG DÂY THẤP DÙNG ðỂ TRUYỀN DỮ LIỆU QUA ðƯỜNG DÂY THOẠI TƯƠNG TỰ.THOẠI TƯƠNG TỰ.


{ }[ ]tftvfVtv mccfsk ∆+= )(2cos)( π

≡≡∆

≡

c

c

V

f

f TẦN SỐ SÓNG MANG TRUNG TÂMTẦN SỐ SÓNG MANG TRUNG TÂM

ðỘ LỆCH TẦN SỐ ðỈNHðỘ LỆCH TẦN SỐ ðỈNH

BIÊN ðỘ SÓNG MANG ðỈNHBIÊN ðỘ SÓNG MANG ðỈNH

11/14/2012 18

=−=+

=0log1

1log1)(

icalV

icalVtvm

NORMALIZEDNORMALIZEDINPUT SIGNALINPUT SIGNAL

{ }[ ]{ }[ ]

∆−∆+

=inputicaltffV

inputicaltffVtv

cc

ccfsk

0log;2cos

1log;2cos)(

ππ


•• VỚI BPSK, TẦN SỐ SÓNG MANG BỊ DỊCH BỞI TÍN VỚI BPSK, TẦN SỐ SÓNG MANG BỊ DỊCH BỞI TÍN Hi ỆUHiỆU NHỊ NHỊ PHÂN NGÕ VÀOPHÂN NGÕ VÀO

fcm ff ∆+≡•MARKMARK FREQUENCY = TẦN SỐ NGÕ RA VỚI FREQUENCY = TẦN SỐ NGÕ RA VỚI LOGIC 1 NGÕ VÀOLOGIC 1 NGÕ VÀO

(SHIFT UP)(SHIFT UP)

11/14/2012 19

LOGIC 1 NGÕ VÀOLOGIC 1 NGÕ VÀO

SPACE SPACE FREQUENCY = TẦN SỐ NGÕ RA VỚI FREQUENCY = TẦN SỐ NGÕ RA VỚI LOGIC 0 NGÕ VÀOLOGIC 0 NGÕ VÀO

fcs ff ∆−≡• (SHIFT DOWN)(SHIFT DOWN)

sm ff ,• GIÁ TR Ị DỰA VÀO THI ẾT KẾ HỆ THỐNGGIÁ TR Ị DỰA VÀO THI ẾT KẾ HỆ THỐNG


f∆f∆

f∆2

11/14/2012 20

fcm ff ∆+=fcs ff ∆−=cf

2

smf

ff −=∆LOGICAL 0LOGICAL 0(SPACE)(SPACE)

LOGICAL 1LOGICAL 1(MARK)(MARK)


2 tb2 tb

tb = BIT TIMEtb = BIT TIME

1/tb = fb=BIT RATE1/tb = fb=BIT RATE

11/14/2012 21

1/2tb =1/2tb =


•• VỚI BFSK, TỐC ðỘ NGÕ RA BẰNG TỐC ðỘ NGÕ VÀO VỚI BFSK, TỐC ðỘ NGÕ RA BẰNG TỐC ðỘ NGÕ VÀO (TẦN SỐ NGÕ RA THAY ðỔI MỖI LẦN MỨC LOGIC (TẦN SỐ NGÕ RA THAY ðỔI MỖI LẦN MỨC LOGIC NGÕ VÀO THAY ðỔI)NGÕ VÀO THAY ðỔI)

•• VỚI BFSK, TỐC ðỘ BIT BẰNG VỚI TỐC ðỘ BAUDVỚI BFSK, TỐC ðỘ BIT BẰNG VỚI TỐC ðỘ BAUD(A SIGNAL SYMBOL = A BIT)(A SIGNAL SYMBOL = A BIT)

11/14/2012 22

(A SIGNAL SYMBOL = A BIT)(A SIGNAL SYMBOL = A BIT)

•• BỘ BỘ ðiỀUðiỀU CHẾ FSK THƯỜNG LÀ 1 VCO VỚI 1 TẦN SỐ CHẾ FSK THƯỜNG LÀ 1 VCO VỚI 1 TẦN SỐ TRUNG TÂM:TRUNG TÂM:

2

smosc

fff

−=mosc ffinput →:'1'

sosc ffinput →:'0'}

BASKBASK

BFSKBFSK

11/14/2012 23

BFSKBFSK

BPSKBPSK

FREQUENCY SHIFT KEYING (FSK, BFSK)FREQUENCY SHIFT KEYING (FSK, BFSK))(ωI

INPUTSIGNAL

MODULATED SIGNAL

0 bt/1bt/1−

bb

ft

=1

11/14/2012 24

)(ωϑ

MODULATED SIGNAL

mf0 sf cf

bm

tf

1+b

st

f1−

SIN X/XSIN X/X(PULSED SINUSOIDAL WAVES)(PULSED SINUSOIDAL WAVES)

BB


22

2)(

)()(

b

bsm

bsbm

ffB

fffB

ffffB

+∆=+−=

−−+=

11/14/2012 25

)(2 bffB +∆=

)(2 bffB +∆=

BĂNG THÔNG TỐI THI ỂU CỦA TÍN BĂNG THÔNG TỐI THI ỂU CỦA TÍN Hi ỆUHiỆU FSK:FSK:

BFSK BFSK -- MODULATION INDEXMODULATION INDEX

af

f∆=βTHE REPETITION RATETHE REPETITION RATE bf

f∆= 2β22

1 b

ba

f

tf ==

b

sm

b f

ff

f

f −=∆=∴ 2β

ff −

SEPERATION INSEPERATION INMARK AND SPACEMARK AND SPACEFREQUENCIESFREQUENCIES

11/14/2012 26

bsmb

smfff

f

ff =−⇒=−=• 1;1β

25.;5.

bsm

b

sm fff

f

ff =−⇒=−=• β

bsmb

smfff

f

ff22;2 =−⇒=−=• β


bsm fff >−•• WIDEWIDE--BAND FSK: BAND FSK:

•• HỆ SỐ HỆ SỐ ðiỀUðiỀU CHẾ: CHẾ:

b

sm

b

sm

a f

fff

ff

f

fh

−=

−

=∆=

2

2

11/14/2012 27

bsm fff >−

•• NARROWNARROW--BAND FSK: BAND FSK:

bsm fff <−

FSK EXAMPLEFSK EXAMPLE

CHO TÍN CHO TÍN Hi ỆUHiỆU FSK VỚI MARK FREQUENCY LÀ 51 kHz, SPACEFSK VỚI MARK FREQUENCY LÀ 51 kHz, SPACEFREQUENCY LÀ 49 kHz, VÀ TỐC ðỘ BIT NGÕ VÀO LÀ 2 Kbps:FREQUENCY LÀ 49 kHz, VÀ TỐC ðỘ BIT NGÕ VÀO LÀ 2 Kbps:

••ðỘ LỆCH TẦN ðỈNHðỘ LỆCH TẦN ðỈNH

2

smf

ff −=∆ kHzkHzkHz s

f 12

4951 =−=∆

•• BĂNG THÔNG TỐI THI ỂUBĂNG THÔNG TỐI THI ỂU

11/14/2012 28

•• BĂNG THÔNG TỐI THI ỂUBĂNG THÔNG TỐI THI ỂU

)(2 bffB +∆= kHzkHzkHzB 6)21(2 =+=

•• TỐC ðỘ BAUDTỐC ðỘ BAUD

WITH BFSK, THE BIT RATE EQUALS THE BAUD RATEWITH BFSK, THE BIT RATE EQUALS THE BAUD RATE

BAUD RATE = 2 kbpsBAUD RATE = 2 kbps

NONCOHERENT FSK RECEIVERNONCOHERENT FSK RECEIVER

KHÔNG CÓ TẦN SỐ ðƯỢC THÊM VÀO TRONG QUÁ TRÌNH GI ẢI ðIỀU CHẾ KHÔNG CÓ TẦN SỐ ðƯỢC THÊM VÀO TRONG QUÁ TRÌNH GI ẢI ðIỀU CHẾ ðỂ ðỒNG BỘ CẢ VỀ PHA, TẦN SỐ HAY CẢ HAI VỚI TÍN HI ỆU VÀO FSKðỂ ðỒNG BỘ CẢ VỀ PHA, TẦN SỐ HAY CẢ HAI VỚI TÍN HI ỆU VÀO FSK

11/14/2012 29

00OROR11

COHERENT FSK RECEIVERCOHERENT FSK RECEIVER

TÍN TÍN Hi ỆUHiỆU VÀO FSK ðƯỢC NHÂN VỚI SÓNG MANG ðƯỢC KHÔI PH ỤC VÀO FSK ðƯỢC NHÂN VỚI SÓNG MANG ðƯỢC KHÔI PH ỤC CHÍNH XÁC V Ề TẦN SỐ VÀ PHA NHƯ CỦA BỘ TRUYỀNCHÍNH XÁC V Ề TẦN SỐ VÀ PHA NHƯ CỦA BỘ TRUYỀN

11/14/2012 30

00OROR11

HiẾMHiẾM KHI S Ử DỤNG KỸ THUẬT: LÀ KHÔNG TH ỰC TẾ ðỂ TÁI T ẠO MỘT CÁI LOCALKHI SỬ DỤNG KỸ THUẬT: LÀ KHÔNG TH ỰC TẾ ðỂ TÁI T ẠO MỘT CÁI LOCALREFERENCE CÓ THỂ LIÊN K ẾT CẢ MARK AND SPACE FREQUENCIESREFERENCE CÓ THỂ LIÊN K ẾT CẢ MARK AND SPACE FREQUENCIES

PLLPLL--BASED FSK RECEIVERBASED FSK RECEIVER

FREQUENCY VARIESFREQUENCY VARIESBETWEEN MARK AND SPACE BETWEEN MARK AND SPACE FREQUENCIESFREQUENCIES

FOLLOWS THE FREQUENCYFOLLOWS THE FREQUENCYSHIFTSHIFT

11/14/2012 31

00OROR11

2

smosc

fff

−=

CONTINUOUS CONTINUOUS --PHASE (CPPHASE (CP--FSK)FSK)

•• CPCP--FSK IS BFSK VỚI MARK AND SPACE FSK IS BFSK VỚI MARK AND SPACE FREQUENCIES ðƯỢC ðỒNG BỘ TỐC ðỘ BIT NH Ị FREQUENCIES ðƯỢC ðỒNG BỘ TỐC ðỘ BIT NH Ị PHÂN NGÕ VÀOPHÂN NGÕ VÀO

•• sm ff , ðƯỢC CHỌN SAO CHO CHÚNGðƯỢC CHỌN SAO CHO CHÚNGPHÂN BIỆT VỚI TẦN SỐ TRUNG TÂM BẰNG PHÂN BIỆT VỚI TẦN SỐ TRUNG TÂM BẰNG SỐ LẺ LẦN CỦA ½ TỐC ðỘ BITSỐ LẺ LẦN CỦA ½ TỐC ðỘ BIT

11/14/2012 32

=2

bmm

fnf

•• ðIỀU NÀY BẢO ðẢM SỰ CHUYỂN PHA SUÔN SẺ Ở ðIỀU NÀY BẢO ðẢM SỰ CHUYỂN PHA SUÔN SẺ Ở TÍN HI ỆU NGÕ RA KHI THAY ðỔI GIỮA 2 TÍN HI ỆU NGÕ RA KHI THAY ðỔI GIỮA 2 TẦN SỐTẦN SỐ

=2

bss

fnf

≠ sm

sm

nn

oddnoddn ;

SỐ LẺ LẦN CỦA ½ TỐC ðỘ BITSỐ LẺ LẦN CỦA ½ TỐC ðỘ BIT

NONNON--CONTINUOUS FSK WAVEFORM EXAMPLECONTINUOUS FSK WAVEFORM EXAMPLE

11 00 11 00

11/14/2012 33

CONTINUOUSCONTINUOUS--PHASE FSK WAVEFORM EXAMPLEPHASE FSK WAVEFORM EXAMPLE

mstb 1= kHzms

fb 11

1 ==

11/14/2012 34

FSKFSK

SELECT SELECT nnm = 7m = 7 SELECT SELECT nns = 3s = 3

3500 Hz3500 Hz7777

3500 Hz3500 Hz

CONTINUOUSCONTINUOUS--PHASE FSK WAVEFORMPHASE FSK WAVEFORM

IN THE CPIN THE CP--FSK EXAMPLE:FSK EXAMPLE:

1500;3500

4

3;7;1000

==

=−∴===

m

sm

smb

HzfsHzf

and

nn

nnHzf

11/14/2012 35

)2(22000

1500;3500

===−∴==

βbsm

m

fHzff

HzfsHzf

Hzff

fsm

10002

2000

2==−=∆

Hzfffff smosc 2500=∆+=∆−=

CONTINUOUS FSK CONTINUOUS FSK -- (CP(CP--FSK)FSK)

f∆f∆

f∆2Hzfb 1000=

1000 Hz1000 Hz 1000 Hz1000 Hz

11/14/2012 36

fcm ff ∆+=fcs ff ∆−=cf

2

smf

ff −=∆LOGICAL 0LOGICAL 0(SPACE)(SPACE)

LOGICAL 1LOGICAL 1(MARK)(MARK)

Ns = 3; 1500 HzNs = 3; 1500 Hz 2500 Hz2500 Hz Nm = 7; 3500 HzNm = 7; 3500 Hz

1000 Hz1000 Hz 1000 Hz1000 Hz

MINIMUM CPMINIMUM CP--FSK FSK -- MSKMSK

PHÂN BIỆT TỐI THI ỂU CỦA MARK AND SPACE PHÂN BIỆT TỐI THI ỂU CỦA MARK AND SPACE

FREQUENCIES XẢY RA KHIFREQUENCIES XẢY RA KHI

bss

bsm

fnf

fnf =+=

2;

2)2(

2+= sm nn

11/14/2012 37

1=⇒=− βbsm fff

HỆ SỐ ðIỀU CHẾ LÀ 1 VÀ CHÚNG TA GỌI MSK NÀYHỆ SỐ ðIỀU CHẾ LÀ 1 VÀ CHÚNG TA GỌI MSK NÀY

bb

sm ff

ff ==−∴2

2

22

CONTINUOUSCONTINUOUS--PHASE MSK WAVEFORMPHASE MSK WAVEFORM

mstb 1= kHzms

fb 11

1 ==

11/14/2012 38

MSKMSK

SELECT n = 5SELECT n = 5 SELECT n = 3SELECT n = 3

11/14/2012 39

PHASE

SHIFT

11/14/2012 40

SHIFTKEYING

PHASE SHIFT KEYING (PSK, BPSK)PHASE SHIFT KEYING (PSK, BPSK)

•• CŨNG ðƯỢC GỌI LÀ PHASE REVERSAL KEYING (PRK)CŨNG ðƯỢC GỌI LÀ PHASE REVERSAL KEYING (PRK)VÀ BIPHASE MODULATION VÀ BIPHASE MODULATION

•• BPSK THÌ TƯƠNG TỰ NHƯ PM (BIÊN ðỘ VÀ TẦN SỐ BPSK THÌ TƯƠNG TỰ NHƯ PM (BIÊN ðỘ VÀ TẦN SỐ KHÔNG ðỔI) NGOẠI TRỪ TÍN KHÔNG ðỔI) NGOẠI TRỪ TÍN Hi ỆUHiỆU ðiỀUðiỀU CHẾ LÀ NH Ị CHẾ LÀ NH Ị PHÂN (PHÂN PHÂN (PHÂN BiỆTBiỆT GiỮAGiỮA 2 MỨC RIÊNG 2 MỨC RIÊNG BiỆTBiỆT))

11/14/2012 41

•• VỚI BPSK 2 PHA NGÕ RA CÓ THỂ TẠO BỞI 1 TẦN SỐ VỚI BPSK 2 PHA NGÕ RA CÓ THỂ TẠO BỞI 1 TẦN SỐ SÓNG MANG. PHA CỦA TÍN SÓNG MANG. PHA CỦA TÍN Hi ỆUHiỆU SÓNG MANG NGÕ SÓNG MANG NGÕ RA LỆCH NHAU 180RA LỆCH NHAU 18000ðỂ ðỂ BiỂUBiỂU DiỄNDiỄN MỨC LOGIC 0 VÀ 1MỨC LOGIC 0 VÀ 1

•• BPSK LÀ 1 DẠNG CỦA DSBBPSK LÀ 1 DẠNG CỦA DSB--SCSC

BPSK TRANSMITTERBPSK TRANSMITTER

PHASE REVERSING SWITCHPHASE REVERSING SWITCH(PRODUCT MODULATOR)(PRODUCT MODULATOR)

CARRIER IS EITHERCARRIER IS EITHERIN PHASE (‘1’ INPUT)IN PHASE (‘1’ INPUT)

LOGICAL 0,LOGICAL 0,

UNIPOLARUNIPOLAR BIPOLARBIPOLAR

tbtb

11/14/2012 42

IN PHASE (‘1’ INPUT)IN PHASE (‘1’ INPUT)OR 180 degrees OUT OFOR 180 degrees OUT OFPHASE (‘0’ INPUT)PHASE (‘0’ INPUT)

CARRIER FREQUENCYCARRIER FREQUENCY

LOGICAL 0,LOGICAL 0,LOGICAL 1LOGICAL 1INPUTINPUT

OUTPUT RATE OFOUTPUT RATE OFCHANGE (BAUD) = CHANGE (BAUD) = INPUT RATE OF CHANGEINPUT RATE OF CHANGE

((bpsbps). ). SYMBOL = BITSYMBOL = BIT

BPSK BALANCED RING MODULATORBPSK BALANCED RING MODULATOR

11/14/2012 43

DIGITAL VOLTAGE INPUT >>> PEAK CARRIER VOLTAGEDIGITAL VOLTAGE INPUT >>> PEAK CARRIER VOLTAGEIN ORDER TO CONTROL D1IN ORDER TO CONTROL D1--D4 DIODE STATESD4 DIODE STATES

BPSK BALANCED RING MODULATORBPSK BALANCED RING MODULATORLOGICAL 1 INPUTLOGICAL 1 INPUT

11/14/2012 44

OUTPUTOUTPUTSIGNAL IS INSIGNAL IS INPHASEPHASE

BPSK BALANCED RING MODULATORBPSK BALANCED RING MODULATORLOGICAL 0 INPUTLOGICAL 0 INPUT

11/14/2012 45

OUTPUTOUTPUTSIGNAL ISSIGNAL IS180 degrees OUT180 degrees OUTOF PHASEOF PHASE

BPSK BALANCED RING MODULATORBPSK BALANCED RING MODULATOR

TRUTH TABLETRUTH TABLE

PHASOR DIAGRAMPHASOR DIAGRAM

11/14/2012 46

PHASOR DIAGRAMPHASOR DIAGRAM

CONSTELLATION DIAGRAM CONSTELLATION DIAGRAM (SIGNAL STATE(SIGNAL STATE--SPACE DIAGRAM)SPACE DIAGRAM)

ONLY THE RELATIVE PEAKSONLY THE RELATIVE PEAKSOF THE PHASORS ARE SHOWNOF THE PHASORS ARE SHOWN

BPSK GENERATIONBPSK GENERATION

[ ])2sin()()( tftvtv cmpsk π=≡cf REFERENCE CARRIER FREQUENCYREFERENCE CARRIER FREQUENCY

=+ 1log1 icalVNORMALIZEDNORMALIZED

≡)(tvm INPUT BINARY SIGNALINPUT BINARY SIGNAL

11/14/2012 47

=−=+

=0log1

1log1)(

icalV

icalVtvm

NORMALIZEDNORMALIZEDINPUT SIGNALINPUT SIGNAL(UNIPOLAR TO(UNIPOLAR TOBIPOLAR SIGNAL)BIPOLAR SIGNAL)

−+

=inputicalt

inputicalttv

c

cpsk

0log;sin

1log;sin)(

ωω IN PHASEIN PHASE

OUT OFOUT OFPHASEPHASE

BPSK MODULATOR OUTPUT SIGNALBPSK MODULATOR OUTPUT SIGNAL

11/14/2012 48

BANDWITH CONSIDERATION OF BPSKBANDWITH CONSIDERATION OF BPSK

[ ][ ])2sin()2sin()( tftftv acpsk ππ=

≡cf REFERENCE CARRIER FREQUENCYREFERENCE CARRIER FREQUENCY

REPETITION RATE (FUNDAMENTALREPETITION RATE (FUNDAMENTALFREQUENCY OF BINARY INPUT)FREQUENCY OF BINARY INPUT)IT IS 1/2 THE BIT RATEIT IS 1/2 THE BIT RATE

≡==22

1 b

ba

f

tf

11/14/2012 49

IT IS 1/2 THE BIT RATEIT IS 1/2 THE BIT RATEb

)cos(2

1)cos(

2

1))(sin(sin YXYXYX +−−=

[ ] [ ]tfftfftv acacpsk )(2cos2

1)(2cos

2

1)( +−−= ππ

LOWER SIDE FREQUENCYLOWER SIDE FREQUENCY UPPER SIDE FREQUENCYUPPER SIDE FREQUENCY

ff +ff − f

B


LSBLSB USBUSB

2b

a

ff =

2b

a

ff =

11/14/2012 50

ac ff +ac ff −cf

bb

a ff

fB ===2

22

LSFLSF USFUSFDSBDSB--SC MODULATIONSC MODULATION

EXAMPLEEXAMPLE

FOR A BPSK MODULATOR WITH A CARRIERFOR A BPSK MODULATOR WITH A CARRIERFREQUENCY OF 70 MHz AND AN INPUT BIT RATE OFFREQUENCY OF 70 MHz AND AN INPUT BIT RATE OF10 Mbps, DETERMINE a) THE LSF b) USF c) B d) BAUD RATE10 Mbps, DETERMINE a) THE LSF b) USF c) B d) BAUD RATE

MHzf c 70=

abb

a fff

f 2;2

==

MHzfb 10=

11/14/2012 51

aba 2

MHzMHz

f a 52

10 ==

MHzffLSF ac 65570 =−=−=MHzffUSF ac 75570 =+=+=

MHzfB b 10==

MHz70

MHz10

EXAMPLEEXAMPLE

LSBLSB USBUSB

MHz5MHz5

MHz75MHz65

11/14/2012 52

MHz70 MHz75MHz65LSFLSF USFUSF

BAUD RATE = BIT RATE = 10 MEGABAUDBAUD RATE = BIT RATE = 10 MEGABAUD

BPSK RECEIVERBPSK RECEIVER

++

INPUT BPSKINPUT BPSKSIGNALSIGNAL

PRODUCTPRODUCTMODULATORMODULATOR

22

11/14/2012 53

FREQUENCY AND PHASEFREQUENCY AND PHASESYNCHRONIZED TO ORIGINALSYNCHRONIZED TO ORIGINALTRANSMIT CARRIERTRANSMIT CARRIER

SYNCHRONIZED TOSYNCHRONIZED TOBIT RATEBIT RATE

BPSK DETECTIONBPSK DETECTION

ttttv ccc ωωω 2mod sin2))(sin(sin2)( ==

ttv cm ωsin)( +=

XX 2cos2

1

2

1sin2 −=

LOGICAL 1: LOGICAL 1:

))(sin(2)(mod ttvtv cm ω=

−= ttv cω2cos

112)(mod

11/14/2012 54

XX 2cos22

sin −=

−= ttv cω2cos22

2)(mod

ttv cω2cos1)(mod −=

BLOCKED BY LPFBLOCKED BY LPF

V1)( =tvout LOGICAL 1: LOGICAL 1:

BPSK DETECTIONBPSK DETECTION

ttttv ccc ωωω 2mod sin2))(sinsin(2)( −=−=

ttv cm ωsin)( −=

XX 2cos2

1

2

1sin2 −=

LOGICAL 0: LOGICAL 0:

))(sin(2)(mod ttvtv cm ω=

−−= ttv cω2cos

112)(mod

11/14/2012 55

XX 2cos22

sin −=

−−= ttv cω2cos22

2)(mod

ttv cω2cos1)(mod +−=

BLOCKED BY LPFBLOCKED BY LPF

V1)( −=tvout LOGICAL 0 LOGICAL 0

MM-- ARYARY ENCODINGENCODING

•• M LÀ M ỘT SỐ THẬP PHÂN M LÀ M ỘT SỐ THẬP PHÂN BiỂUBiỂU DiỄNDiỄN SỐ LƯỢNG SỐ LƯỢNG KẾT HỢP CÓ THỂ CHO 1 SỐ BIT NH Ị PHÂN CHO KẾT HỢP CÓ THỂ CHO 1 SỐ BIT NH Ị PHÂN CHO TRƯỚC (N)TRƯỚC (N)

•• ðiỀUðiỀU CHẾ SỐ BFSK VÀ BPSK MÃ HÓA 1 BIT ðƠN CHẾ SỐ BFSK VÀ BPSK MÃ HÓA 1 BIT ðƠN VÀ CÓ THỂ CÓ 2 CÁCH KẾT HỢP Ở NGÕ VÀ CÓ THỂ CÓ 2 CÁCH KẾT HỢP Ở NGÕ (N = 1, 0 AND 1 INPUTS)(N = 1, 0 AND 1 INPUTS)

11/14/2012 56

(N = 1, 0 AND 1 INPUTS)(N = 1, 0 AND 1 INPUTS)

•• EXAMPLE: H Ệ THỐNG PSK VỚI 4 PHA NGÕ RA LÀ EXAMPLE: H Ệ THỐNG PSK VỚI 4 PHA NGÕ RA LÀ HỆ THỐNG MHỆ THỐNG M--ARYARY VỚI M = 4VỚI M = 4

•• BINARY LÀ MBINARY LÀ M-- ARYARY VỚI M = 2VỚI M = 2

•• BPSK: M = 2, N = 1 BPSK: M = 2, N = 1

MM-- ARYARY ENCODING: M & N RELATIONSHIPENCODING: M & N RELATIONSHIP

MN

M N

2log

2

==

VỚI BFSK/BPSK, 1 BIT ðƯỢC MÃ HÓA:VỚI BFSK/BPSK, 1 BIT ðƯỢC MÃ HÓA:

TỔNG QUÁTTỔNG QUÁT

N = 1N = 1

11/14/2012 57

N = 1N = 1M = 2M = 2

EXAMPLE:EXAMPLE:

NẾU NGÕ VÀO BAO GỒM 2 BIT, ðƯỢC MÃ HÓA V ỚI NẾU NGÕ VÀO BAO GỒM 2 BIT, ðƯỢC MÃ HÓA V ỚI NHAU VÀ SAU ðÓ ðƯỢC NHAU VÀ SAU ðÓ ðƯỢC ðiỀUðiỀU CHẾ CÙNG 1 SÓNG CHẾ CÙNG 1 SÓNG

MANG, THÌ: N = 2, M = 4MANG, THÌ: N = 2, M = 4

MINIMUM MMINIMUM M-- ARYARY REQUIRED BANDWITHREQUIRED BANDWITH

N

f

M

fB bb ==

2log

11/14/2012 58

N LÀ SỐ LƯỢNG BIT NRZ MÃ HÓAN LÀ SỐ LƯỢNG BIT NRZ MÃ HÓA

QUATERNARY PHASE SHIFT KEYING (QPSK)QUATERNARY PHASE SHIFT KEYING (QPSK)

•• CŨNG ðƯỢC GỌI LÀ QUADRATURE PSKCŨNG ðƯỢC GỌI LÀ QUADRATURE PSK

•• MỘT DẠNG KHÁC CỦA PMMỘT DẠNG KHÁC CỦA PM

•• QPSK LÀ 1 KỸ THUẬT MÃ HÓA MQPSK LÀ 1 KỸ THUẬT MÃ HÓA M-- ARYARY VỚI M = 4VỚI M = 4

11/14/2012 59

•• VỚI QPSK, 4 PHA NGÕ RA ðƯỢC THỰC VỚI QPSK, 4 PHA NGÕ RA ðƯỢC THỰC HiỆNHiỆN VỚI VỚI 1 SÓNG MANG1 SÓNG MANG

•• N = 2 (2 BITS) VÌ:N = 2 (2 BITS) VÌ:

4log2log 22 =⇒= MN

QUATERNARY PHASE SHIFT KEYING (QPSK)QUATERNARY PHASE SHIFT KEYING (QPSK)

•• DỮ DỮ LiỆULiỆU NHỊ PHÂN NGÕ VÀO ðƯỢC KẾT HỢP NHỊ PHÂN NGÕ VÀO ðƯỢC KẾT HỢP THÀNH NHÓM 2 BIT G ỌI LÀ THÀNH NHÓM 2 BIT G ỌI LÀ DIBITSDIBITS

•• DIBIT DIBIT CODE: 00 = PHASE 1, 01 = PHASE 2,CODE: 00 = PHASE 1, 01 = PHASE 2,10 = PHASE 3, 11 = PHASE 410 = PHASE 3, 11 = PHASE 4

11/14/2012 60

•• 1 SYMBOL = 1 PHASE = 2 BITS1 SYMBOL = 1 PHASE = 2 BITS

BAUD RATE = 1/2 BAUD RATE = 1/2 BIT RATEBIT RATE

(SYMBOLS PER SEC)(SYMBOLS PER SEC) ((BITS PER SECBITS PER SEC))

QPSK MODULATORQPSK MODULATOR

DIBITSDIBITSSERIALSERIALTOTOPARALLELPARALLEL

II NN--PHASEPHASE

TWOTWOOUTPUTOUTPUTPHASESPHASES

PRODUCT MODULATORPRODUCT MODULATOR

bfRateBit =

11/14/2012 61

OUTOUT--OFOFPHASEPHASE

TWOTWOOUTPUTOUTPUTPHASESPHASESPRODUCT MODULATORPRODUCT MODULATOR

2

bfRateBit =

QPSK GENERATION: I CHANNEL OUTPUT PHASESQPSK GENERATION: I CHANNEL OUTPUT PHASES

[ ])2sin()()( tftvtv cmqpsk π=≡cf REFERENCE CARRIER FREQUENCYREFERENCE CARRIER FREQUENCY



11/14/2012 62

=−=+

=0log1

1log1)(

icalV

icalVtvm


−+

=inputicalt

inputicalttv

c

cqpsk

0log;sin

1log;sin)(



QPSK GENERATION: Q CHANNEL OUTPUT PHASESQPSK GENERATION: Q CHANNEL OUTPUT PHASES

[ ])2cos()()( tftvtv cmqpsk π=≡cf REFERENCE CARRIER FREQUENCYREFERENCE CARRIER FREQUENCY



11/14/2012 63

=−=+

=0log1

1log1)(

icalV

icalVtvm


−+

=inputicalt

inputicalttv

c

cqpsk

0log;cos

1log;cos)(



QPSK GENERATION: OUTPUT PHASESQPSK GENERATION: OUTPUT PHASES

DIBITDIBITCODECODE Q CHANNEL I CHANNEL SUMMER OUTPUTQ CHANNEL I CHANNEL SUMMER OUTPUT

0 00 0

0 10 1

)2sin( tfcπ−)2cos( tfcπ−

)2sin( tfπ+)2cos( tfπ−

)2sin()2cos( tftf cc ππ −−

)2sin()2cos( tftf ππ +−

11/14/2012 64

0 10 1

1 01 0

1 1 1 1

)2sin( tfcπ−

)2sin( tfcπ+

)2sin( tfcπ+)2cos( tfcπ−

)2cos( tfcπ+

)2cos( tfcπ+

)2sin()2cos( tftf cc ππ +−

)2sin()2cos( tftf cc ππ −+

)2sin()2cos( tftf cc ππ ++


DIBIT CODEDIBIT CODE

0 00 0 )1352sin(2)2sin()2cos( o−=−− tftftf ccc πππPROOF:PROOF:

YXYXYX sincoscossin)sin( −=−

)1352sin(2 tfcπ =− o

11/14/2012 65

)2cos()2sin(

)2cos(2

2)2sin(

2

2

)135sin()2cos(2)135cos()2sin(2

)1352sin(2

tftf

tftf

tftf

tf

cc

cc

cc

c

ππ

ππ

πππ

−−

=−−

=−

=−

0 0 ==> 0 0 ==> --135 degrees135 degrees



0 10 1 )452sin(2)2sin()2cos( o−=+− tftftf ccc πππPROOF:PROOF:

YXYXYX sincoscossin)sin( −=−)452sin(2 tfcπ =− o

11/14/2012 66

)2cos()2sin(

)2cos(2

2)2sin(

2

2


)452sin(2

tftf

tftf

tftf

tf

cc

cc

cc

c

ππ

ππ

πππ

−

=−

=−

=−

0 1 ==> 0 1 ==> --45 degrees45 degrees



1 01 0 )1352sin(2)2sin()2cos( o+=− tftftf ccc πππPROOF:PROOF:

YXYXYX sincoscossin)sin( +=+)1352sin(2 tfcπ =+ o

11/14/2012 67

)2cos()2sin(

)2cos(2

2)2sin(

2

2


)1352sin(2

tftf

tftf

tftf

tf

cc

cc

cc

c

ππ

ππ

πππ

+−

=+−

=+

=+

1 0 ==> +135 degrees1 0 ==> +135 degrees



1 11 1 )452sin(2)2sin()2cos( o+=+ tftftf ccc πππPROOF:PROOF:

YXYXYX sincoscossin)sin( +=+)452sin(2 tfcπ =+ o

11/14/2012 68

)2cos()2sin(

)2cos(2

2)2sin(

2

2


)452sin(2

tftf

tftf

tftf

tf

cc

cc

cc

c

ππ

ππ

πππ

++

=++

=+

=+

1 1 ==> +45 degrees1 1 ==> +45 degrees


11/14/2012 69


11/14/2012 70

OUTPUT PHASE VERSUS TIME FOR QPSK MODULATOROUTPUT PHASE VERSUS TIME FOR QPSK MODULATOR


VỚI QPSK, MỘT TRONG 4 KHẢ NĂNG NGÕ RAVỚI QPSK, MỘT TRONG 4 KHẢ NĂNG NGÕ RAPHASORS CÓ CÙNG BIÊN ðỘ.PHASORS CÓ CÙNG BIÊN ðỘ.

11/14/2012 71

VÌ TH Ế, THÔNG TIN NH Ị PHÂN PHẢI ðƯỢC MÃ HÓA VÌ TH Ế, THÔNG TIN NH Ị PHÂN PHẢI ðƯỢC MÃ HÓA HOÀN TOÀN TRONG PHA C ỦA TÍN HOÀN TOÀN TRONG PHA C ỦA TÍN Hi ỆUHiỆU NGÕ RANGÕ RA

QPSK GENERATIONQPSK GENERATION

tbtb tbtb

1 f

BIT RATE BEFORE SPLITTER = BIT RATE BEFORE SPLITTER = bb

ft

=1

IIQQ

tbtb tbtb

SERIALSERIAL

PARALLELPARALLELI or QI or Q

(SERIAL)(SERIAL)

11/14/2012 72

22

1 b

br

f

tf ==

btREPETITION RATE BEFORE SPLITTERREPETITION RATE BEFORE SPLITTER

BIT RATE AFTER SPLITTER = BIT RATE AFTER SPLITTER = 22

1 b

b

f

t=

REPETITION RATE AFTER SPLITTERREPETITION RATE AFTER SPLITTER

44

1 b

br

f

tf ==

(SERIAL)(SERIAL)

(SERIAL)(SERIAL)

(PARALLEL)(PARALLEL)


BANDWITH CONSIDERATION OF QPSKBANDWITH CONSIDERATION OF QPSK

[ ][ ])2sin()2sin()( tftftv rcqpsk ππ=

≡cf REFERENCE CARRIER FREQUENCYREFERENCE CARRIER FREQUENCY

REPETITION RATE (FUNDAMENTALREPETITION RATE (FUNDAMENTALFREQUENCY OF I or Q CHANNEL BITS)FREQUENCY OF I or Q CHANNEL BITS)IT IS 1/4 THE BIT RATEIT IS 1/4 THE BIT RATE4

br

ff =

11/14/2012 73

IT IS 1/4 THE BIT RATEIT IS 1/4 THE BIT RATE

)cos(2

1)cos(

2


[ ] [ ]tfftfftv rcrcpsk )(2cos2

1)(2cos

2

1)( +−−= ππLOWER SIDE FREQUENCYLOWER SIDE FREQUENCY UPPER SIDE FREQUENCYUPPER SIDE FREQUENCY

rc ff +rc ff − f

B


LSBLSB USBUSB

4

br

ff =

4

br

ff =

11/14/2012 74

rc ff +rc ff − cf

2422

bbr

fffB ===


EXAMPLEEXAMPLE

VỚI BỘ VỚI BỘ ðiỀUðiỀU CHẾ QPSK VỚI TẦN SỐ SÓNG MANG CHẾ QPSK VỚI TẦN SỐ SÓNG MANG LÀ 70 MHz VÀ TỐC ðỘ BIT NGÕ VÀO LÀ 10 Mbps, LÀ 70 MHz VÀ TỐC ðỘ BIT NGÕ VÀO LÀ 10 Mbps, XÁC ðỊNH a) THE LSF b) USF c) B d) BAUD RATEXÁC ðỊNH a) THE LSF b) USF c) B d) BAUD RATE

MHzfc 70=

rbb

r fff

f 4;4

==

MHzfb 10=

11/14/2012 75

4MHz

MHzfr 5.2

4

10 ==MHzffLSF rc 5.675.270 =−=−=MHzffUSF rc 5.725.270 =+=+=

MHzf

Bb

52

==

MHz70

MHz5

EXAMPLEEXAMPLE

LSBLSB USBUSB

MHz5.2MHz5.2

MHz5.72MHz5.67

11/14/2012 76

MHz70 MHz5.72MHz5.67LSFLSF USFUSF

BAUD RATE = 1/2 BIT RATE = 5 MEGABAUDBAUD RATE = 1/2 BIT RATE = 5 MEGABAUD

QPSK RECEIVERQPSK RECEIVER

INPUT QPSKINPUT QPSKSIGNALSIGNAL


11/14/2012 77


QPSK DETECTIONQPSK DETECTION

[ ] )(sinsincos2 tttI ccc ωωω −==)(tvmLOGICAL 0: LOGICAL 0:

))(sin(2 ttvI cm ω=)2sin()2cos( tftf cc ππ −+

[ ]tttI ccc ωωω 2sinsincos2 −=

11/14/2012 78

tttI ccccc )sin()sin()2cos1( ωωωωω −+++−−=

[ ]tttI ccc ωωω sinsincos2 −=

ttI cc ωω 2sin2cos1 ++−=BLOCKED BY LPFBLOCKED BY LPF

LOGICAL 0 LOGICAL 0

QPSK DETECTIONQPSK DETECTION

[ ] )(cossincos2 tttQ ccc ωωω −==)(tvmLOGICAL 1: LOGICAL 1:

))(cos(2 ttvQ cm ω=)2sin()2cos( tftf cc ππ −+

[ ]tttQ ccc ωωω cossincos2 2 −=

11/14/2012 79

tttQ ccccc )sin()sin()2cos1( ωωωωω −−+−+=

[ ]tttQ ccc ωωω cossincos2 −=

ttQ cc ωω 2sin2cos1 −+=

BLOCKED BY LPFBLOCKED BY LPFLOGICAL 1 LOGICAL 1

8-PHASE

SHIFT

11/14/2012 80

SHIFTKEYING

EIGHT PHASE SHIFT KEYING (8EIGHT PHASE SHIFT KEYING (8--PSK)PSK)

•• DẠNG MÃ MDẠNG MÃ M-- ARY ARY VỚI M = 8, N = 3VỚI M = 8, N = 3•• 8 PHA NGÕ RA CÓ THỂ CÓ8 PHA NGÕ RA CÓ THỂ CÓ•• DỮ DỮ LiỆULiỆU NGÕ VÀO NHỊ PHÂN KẾT HỢP THÀNH NGÕ VÀO NHỊ PHÂN KẾT HỢP THÀNH

NHÓM 3 BIT (N = 3) GỌI LÀ NHÓM 3 BIT (N = 3) GỌI LÀ TRIBITSTRIBITS

•• TRIBIT TRIBIT CODE: 000 = PHASE 1, 001 = PHASE 2, 010 = PHASE 3CODE: 000 = PHASE 1, 001 = PHASE 2, 010 = PHASE 3011 = PHASE 4, 100 = PHASE 5, 101 = PHASE 6011 = PHASE 4, 100 = PHASE 5, 101 = PHASE 6110 = PHASE 7, 111 = PHASE 8110 = PHASE 7, 111 = PHASE 8

11/14/2012 81

110 = PHASE 7, 111 = PHASE 8110 = PHASE 7, 111 = PHASE 8


BAUD RATE = 1/3 BAUD RATE = 1/3 BIT RATEBIT RATE(SYMBOLS PER SEC)(SYMBOLS PER SEC) ((BITS PER SECBITS PER SEC))

88--PSK MODULATORPSK MODULATOR

BIT SPLITTERBIT SPLITTER(SERIAL TO(SERIAL TOPARALLEL)PARALLEL)

22--input DACinput DACPULSE AMPLITUDE MODULATEDPULSE AMPLITUDE MODULATEDSIGNAL (4 LEVELS)SIGNAL (4 LEVELS)

11/14/2012 82

3

bf 22--input DACinput DACPULSE AMPLITUDE MODULATEDPULSE AMPLITUDE MODULATEDSIGNAL (4 LEVELS)SIGNAL (4 LEVELS)

88--PSK MODULATORPSK MODULATOR

I CHANNELI CHANNELTRUTH TABLETRUTH TABLE

Q CHANNELQ CHANNELTRUTH TABLETRUTH TABLE

PAM SIGNALPAM SIGNAL(4 LEVELS)(4 LEVELS)

11/14/2012 83

•• I, Q DETERMINE POLARITY; 0 = I, Q DETERMINE POLARITY; 0 = -- , 1 = +, 1 = +

•• DETERMINE THE LEVEL; 1 = 1.307v, 0 = 0.541vDETERMINE THE LEVEL; 1 = 1.307v, 0 = 0.541v

•• 2 LEVELS + 2 POLARITIES GIVE 4 CONDITIONS 2 LEVELS + 2 POLARITIES GIVE 4 CONDITIONS

CC ,

88--PSK GENERATION: TRIBIT = 000PSK GENERATION: TRIBIT = 000

000000

0000 -- 0.541v0.541v

)2sin(541.0 tfcπ−

11/14/2012 84

0011 -- 1.307v1.307v

NOTE: BECAUSE NOT THE SAME, INOTE: BECAUSE NOT THE SAME, I--CHANNELCHANNELPAM WILL NEVER EQUAL QPAM WILL NEVER EQUAL Q--CHANNEL PAMCHANNEL PAM

CC ,

)2cos(307.1 tfcπ−

88--PSK GENERATION: OUTPUT PHASESPSK GENERATION: OUTPUT PHASES

TRIBIT CODE: 000TRIBIT CODE: 000

)5.112sin(41.1)cos(307.1)sin(541.0 o−=−− ttt ccc ωωωPROOF:PROOF: YXYXYX sincoscossin)sin( −=−

)5.1122sin(41.1 tfcπ =− o

11/14/2012 85

)2cos(307.1)2sin(541.0

)2cos()924(.41.1)2sin()383.(41.1

)5.112sin()2cos(41.1)5.112cos()2sin(41.1

)5.1122sin(41.1

tftf

tftf

tftf

tf

cc

cc

cc

c

ππππ

πππ

−−=−−

=−=−

0 0 0 ==> 0 0 0 ==> --112.5 degrees112.5 degrees


TRIBIT CODE BETWEENTRIBIT CODE BETWEENADJACENT PHASESADJACENT PHASESFOLLOWS THEFOLLOWS THEGRAYCODEGRAYCODE(RESULTS IN ONLY (RESULTS IN ONLY A SINGLE BIT ERRORA SINGLE BIT ERRORFOR UNDESIRED PHASEFOR UNDESIRED PHASESHIFTS)SHIFTS)

11/14/2012 86


•• VỚI QPSK: 4 PHA NGÕ RA (+45, +135, VỚI QPSK: 4 PHA NGÕ RA (+45, +135, --45, 45, --135)135)PHÂN PHÂN BiỆTBiỆT GiỮAGiỮA CÁC PHASOR CÁC PHASOR LiỀNLiỀN KỀ LÀKỀ LÀ360/4 = 90 degrees.360/4 = 90 degrees.

•• VỚI 8VỚI 8--PSK: 8 PHA NGÕ RA. PHÂN PSK: 8 PHA NGÕ RA. PHÂN BiỆTBiỆT GiỮAGiỮA CÁC CÁC

11/14/2012 87

•• VỚI 8VỚI 8--PSK: 8 PHA NGÕ RA. PHÂN PSK: 8 PHA NGÕ RA. PHÂN BiỆTBiỆT GiỮAGiỮA CÁC CÁC PHA LÀ 360/8 = 45 degrees. MỘT TÍN PHA LÀ 360/8 = 45 degrees. MỘT TÍN Hi ỆUHiỆU 88--PSK CÓ THỂ PSK CÓ THỂ CHỊU SỰ DỊCH PHA +/CHỊU SỰ DỊCH PHA +/-- 22.5 degrees TRONG QUÁ TRÌNH 22.5 degrees TRONG QUÁ TRÌNH TRUYỀN VÀ VẪN TRUYỀN VÀ VẪN GiỮGiỮ TÍNH TOÀN V ẸN.TÍNH TOÀN V ẸN.


•• VỚI 8VỚI 8--PSK, MỖI PHASOR CÓ BIÊN ðỘ BẰNG NHAUPSK, MỖI PHASOR CÓ BIÊN ðỘ BẰNG NHAU(1.41v)(1.41v)

11/14/2012 88

•• THÔNG TIN MÃ TRIBIT CH Ỉ ðƯỢC CHỨA TRONG THÔNG TIN MÃ TRIBIT CH Ỉ ðƯỢC CHỨA TRONG PHA CỦA TÍN PHA CỦA TÍN Hi ỆUHiỆU


11/14/2012 89

OUTPUT PHASE VERSUS TIME FOR 8OUTPUT PHASE VERSUS TIME FOR 8--PSK MODULATORPSK MODULATOR

tbtb tbtb

1 f

BIT RATE BEFORE SPLITTER = BIT RATE BEFORE SPLITTER = bb

ft

=1

IIQQ

tbtb tbtb

SERIALSERIAL

PARALLELPARALLELI or Q or CI or Q or C

(SERIAL)(SERIAL)

CCBANDWITH CONSIDERATION OF 8BANDWITH CONSIDERATION OF 8--PSKPSK

11/14/2012 90

22

1 b

br

f

tf ==

btREPETITION RATE BEFORE SPLITTERREPETITION RATE BEFORE SPLITTER

BIT RATE AFTER SPLITTER = BIT RATE AFTER SPLITTER = 33

1 b

b

f

t=

REPETITION RATE AFTER SPLITTERREPETITION RATE AFTER SPLITTER

6)3(2

1 b

br

f

tf ==

(SERIAL)(SERIAL)

(SERIAL)(SERIAL)



BANDWITH CONSIDERATION OF 8BANDWITH CONSIDERATION OF 8--PSKPSK

11/14/2012 91

3

bf

6

br

ff =

88--PSK GENERATION: BAUD RATEPSK GENERATION: BAUD RATE

•• VỚI 8VỚI 8--PSK, CÓ 1 THAY ðỔI PHA TẠI NGÕ RA MỖI 3 PSK, CÓ 1 THAY ðỔI PHA TẠI NGÕ RA MỖI 3 BIT VÀO.BIT VÀO.(A GROUP OF THREE BITS = 1 PHASE = 1 SYMBOL)(A GROUP OF THREE BITS = 1 PHASE = 1 SYMBOL)

11/14/2012 92

VÌ TH Ế, THE BAUD RATE = 1/3 BIT RATE = VÌ TH Ế, THE BAUD RATE = 1/3 BIT RATE = 3

bf


[ ][ ])2sin()2sin()(8 tfXtftv rcpsk ππ=≡cf REFERENCE CARRIER FREQUENCYREFERENCE CARRIER FREQUENCY

REPETITION RATE (FUNDAMENTALREPETITION RATE (FUNDAMENTALFREQUENCY OF I or Q or C CHANNEL BITS)FREQUENCY OF I or Q or C CHANNEL BITS)IT IS 1/6 THE BIT RATEIT IS 1/6 THE BIT RATE6

br

ff =

X = +/X = +/-- 1.307 OR +/1.307 OR +/-- 0.5410.541

11/14/2012 93

IT IS 1/6 THE BIT RATEIT IS 1/6 THE BIT RATE6

)cos(2

1)cos(

2


[ ] [ ]tffX

tffX

tv rcrcpsk )(2cos2

)(2cos2

)( +−−= ππLOWER SIDE FREQUENCYLOWER SIDE FREQUENCY UPPER SIDE FREQUENCYUPPER SIDE FREQUENCY

rc ff +rc ff − f

B


LSBLSB USBUSB

6

br

ff =

6

br

ff =

11/14/2012 94

rc ff +rc ff − cf

3622

bbr

fffB ===


EXAMPLEEXAMPLE

VỚI BỘ VỚI BỘ ðiỀUðiỀU CHẾ CÓ TẦN SỐ SÓNG MANG LÀ 70 MHz CHẾ CÓ TẦN SỐ SÓNG MANG LÀ 70 MHz VÀ TỐC ðỘ BIT NGÕ VÀO LÀ 10 Mbps, VÀ TỐC ðỘ BIT NGÕ VÀO LÀ 10 Mbps, XÁC ðỊNH a) THE LSF b) USF c) B d) BAUD RATEXÁC ðỊNH a) THE LSF b) USF c) B d) BAUD RATE

MHzfc 70=

rbb

r fff

f 6;6

==

MHzfb 10=

11/14/2012 95

6MHz

MHzfr 667.1

6

10 ==MHzffLSF rc 333.68667.170 =−=−=MHzffUSF rc 667.71667.170 =+=+=

MHzf

Bb

33.33

==

MHz70

MHz33.3

EXAMPLEEXAMPLE

LSBLSB USBUSB

MHz667.1MHz667.1

MHz667.71MHz333.68

11/14/2012 96

MHz70 MHz667.71MHz333.68LSFLSF USFUSF

BAUD RATE = 1/3 BIT RATE = 3.33 MEGABAUDBAUD RATE = 1/3 BIT RATE = 3.33 MEGABAUD

88--PSK RECEIVERPSK RECEIVER

11/14/2012 97

16-PHASE

SHIFT

11/14/2012 98

SHIFTKEYING

SIXTEEN PHASE SHIFT KEYING (16SIXTEEN PHASE SHIFT KEYING (16--PSK)PSK)

•• DẠNG MÃ HÓA MDẠNG MÃ HÓA M-- ARY ARY VỚI M = 16, N = 4VỚI M = 16, N = 4•• 16 PHA TÍN 16 PHA TÍN HiỆUHiỆU NGÕ RANGÕ RA•• DỮ DỮ LiỆULiỆU NHỊ PHÂN NGÕ VÀO ðƯỢC NHÓM THÀNH NHỊ PHÂN NGÕ VÀO ðƯỢC NHÓM THÀNH

NHÓM 4 BIT (N = 4) GỌI LÀ NHÓM 4 BIT (N = 4) GỌI LÀ QUADBITSQUADBITS

•• QUADBIT QUADBIT CODE: 0000 = PHASE 1 ……….. 1111 = PHASE 16, CODE: 0000 = PHASE 1 ……….. 1111 = PHASE 16,


11/14/2012 99


BAUD RATE = 1/4 BAUD RATE = 1/4 BIT RATEBIT RATE(SYMBOLS PER SEC)(SYMBOLS PER SEC) ((BITS PER SECBITS PER SEC))

•• VỚI 16VỚI 16--PSK, CÁC GÓC PHA ðƯỢC PHÂN PSK, CÁC GÓC PHA ðƯỢC PHÂN BiỆTBiỆT LÀ LÀ 360/16 = 22.5 degrees. ðỂ CÓ THỂ 360/16 = 22.5 degrees. ðỂ CÓ THỂ GiỮGiỮ TOÀN VẸN, TOÀN VẸN,

DỊCH PHA max = +/DỊCH PHA max = +/-- 11.25 degrees 11.25 degrees


11/14/2012 100

4 digital communications_vn_compatibility_mode__9411

Documents