Tài liệu Nghiên cứu kỹ thuật truyền ngược trong miền quang

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG -----------------------------LÊ NGỌC TÂN LÊ NGỌC TÂN CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT VIỄN THÔNG NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT TRUYỀN NGƢỢC TRONG MIỀN QUANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hƣớng ứng dụng) 2017-2019 HÀ NỘI 2018 HÀ NỘI - 2018 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- LÊ NGỌC TÂN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT TRUYỀN NGƢỢC TRONG MIỀN QUANG Chuyên ngành : Kỹ thuật viễn thông Mã số: 8.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hƣớng ứng dụng) NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN ĐỨC NHÂN HÀ NỘI - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Lê Ngọc Tân ii LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật viễn thông với đề tài “Nghiên cứu kỹ thuật truyền ngược trong miền quang” là kết quả của quá trình cố gắng không ngừng của bản thân và được sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các Thầy/Cô, bạn bè đồng nghiệp và người thân. Qua trang viết này tác giả xin gửi lời cảm ơn tới những người đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua. Tôi xin tỏ lòng biết ơn và kính trọng sâu sắc đối với Thầy giáo TS.Nguyễn Đức Nhân đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này. Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Học viện công nghệ Bưu chính Viễn thông, Khoa Đào tạo sau Đại học đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình. Cuối cùng xin chân thành cảm ơn đến gia đình, đồng nghiệp và tất cả bạn bè thân yêu đã động viên, giúp đỡ học viên trong suốt quá trình học tập cũng như làm đề tài. Tác giả luận văn Lê Ngọc Tân iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii MỤC LỤC ................................................................................................................ iii DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, TỪ VIẾT TẮT ...............................................v DANH MỤC HÌNH VẼ ......................................................................................... vii DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ ix PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN QUANG ..................4 1.1 Giới thiệu chung ................................................................................................4 1.2 Hệ thống ghép kênh phân chia theo bước sóng ................................................4 1.2.1 Nguyên lý ...................................................................................................4 1.2.2 Phương pháp truyền dẫn ............................................................................6 1.3 Các định dạng điều chế quang tiên tiến ............................................................7 1.3.1 Điều chế PSK .............................................................................................7 1.3.2 Điều chế BPSK ..........................................................................................9 1.3.3 Điều chế QPSK ..........................................................................................9 1.3.4 Điều chế PSK bậc cao ..............................................................................10 1.3.5 Điều chế tín hiệu DP-QPSK.....................................................................10 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng lên hệ thống truyền dẫn quang sợi ..............................11 1.4.1 Suy hao .....................................................................................................11 1.4.2 Tán sắc sắc thể .........................................................................................12 1.4.3 Tán sắc mode phân cực (PMD) ................................................................14 1.4.4 Nhiễu phát xạ tự phát được khuếch đại....................................................15 1.4.5 Méo phi tuyến ..........................................................................................16 1.5 Kết luận chương ..............................................................................................19 CHƢƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT TRUYỀN NGƢỢC TRONG MIỀN QUANG ...................................................................................................................................20 2.1 Mô hình truyền ngược .....................................................................................20 iv 2.1.1 Đặt vấn đề ................................................................................................20 2.1.2 Mô hình truyền xung trong sợi quang ......................................................21 2.1.3 Mô hình truyền ngược ..............................................................................22 2.2 Một số kỹ thuật truyền ngược để bù méo........................................................23 2.2.1 Phương pháp truyền ngược miền số.........................................................23 2.2.2 Phương pháp Fourier tách bước ...............................................................24 2.2.3 Phương pháp đảo phổ giữa tuyến .............................................................26 2.2.4 Phương pháp truyền ngược quang ...........................................................28 2.3 Kỹ thuật truyền ngược toàn quang OBP .........................................................28 2.3.1 Nguyên lý kỹ thuật OBP ..........................................................................28 2.3.2 Cấu hình hệ thống OBP ...........................................................................32 2.4 Kết luận chương ..............................................................................................34 CHƢƠNG 3: KHẢO SÁT KỸ THUẬT TRUYỀN NGƢỢC TRONG MIỀN QUANG ....................................................................................................................36 3.1 Giới thiệu.........................................................................................................36 3.2 Mô hình khảo sát .............................................................................................37 3.2.1 Mô hình hệ thống OBP cỡ bước đầy đủ...................................................37 3.2.2 Mô hình hệ thống OBP cỡ bước lớn ........................................................39 3.3 Tham số hệ thống mô phỏng ...........................................................................40 3.4 Kết quả mô phỏng và nhận xét ........................................................................42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................48 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................1 v DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Amplified Spontaenous Nhiễu phát xạ tự phát được khuếch Emission đại BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bit BPSK Binary Phase Shift Keying Điều chế pha nhị phân DBP Digital Back Propagation Kỹ thuật truyền ngược trong miền số DCF Dispersion Compensation Sợi bù tán sắc ASE Fiber DEMUX Demultiplexer Bộ giải ghép kênh DSP Digital Signal Processor Bộ xử lý tín hiệu số DWDM Dense Wavelenght Division Ghép kênh phân chia bước sóng dày Multiplexing đặc Erbium Doped Fiber Bộ khuếch đại sợi quang pha Erbium EDFA Amplifier FWM FourWave Mixing Hiệu ứng trộn bốn sóng MSSI MidSpan Spectral Inversion Đảo phổ giữa chặng MUX Multiplexer Bộ ghép kênh OBP Optical Back Propagation Kỹ thuật truyền ngược trong miền quang Orthogonal Frequency Ghép kênh phân chia theo tần số trực Division Multiplexing giao OPC Optical Phase Conjugation Liên hợp pha quang OSNR Optical Signal to Noise Ratio Tham số kênh truyền số tín hiệu trên OFDM nhiễu quang PSK Phase Shift Keying Điều chế dịch theo pha vi QAM Quadrature Amplitude Điều chế biên độ vuông góc Modulation QPSK Quadature Phase Điều chế pha trực giao Shift Keying SDH Synchronous Digital Kỹ thuật truyền dẫn dữ liệu đồng bộ Hierarchy SONET Synchronous Optical Mạng truyền dẫn đồng bộ NETwork SPM Self-Phase Modulation Điều chế tự dịch pha SSFM Standard Single-mode fiber Sợi quang đơn mode chuẩn WDM Wavelength Division Ghép kênh theo bước sóng Mutilplexing XPM Cross-Phase Modulation Điều chế dịch pha chéo vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mô tả tuyến thông tin quang có ghép bước sóng ........................................5 Hình 1.2: Mô tả thiết bị ghép, tách kênh hỗn hợp (MUX-DEMUX) .........................6 Hình 1.3: Hệ thống ghép bước sóng theo một hướng .................................................7 Hình 1.4: Hệ thống ghép bước sóng theo hai hướng ..................................................7 Hình 1.5: Sơ đồ biểu diễn chòm sao 8PSK .................................................................8 Hình 1.6: Sơ đồ chòm sao BPSK ................................................................................9 Hình 1.7: Sơ đồ chòm sao của QPSK với mã hóa Gray ...........................................10 Hình 1.8: Sơ đồ điều chế tín hiệu DP-QPSK ............................................................10 Hình 1.9: Biểu đồ chòm sao của tín hiệu QPSK trước và sau tán sắc màu ..............14 Hình 1.10: Ảnh hưởng của PMD với xung quang ....................................................14 Hình 1.11: Biểu đồ chòm sao của tín hiệu QPSK trước và sau khi tự điều chế pha.17 Hình 2.1: Tiến trình phát triển của hệ thống thông tin quang và xu hướng tương lai ...................................................................................................................................20 Hình 2.2: Thuật toán SSFM bất đối xứng .................................................................25 Hình 2.3: Kỹ thuật đảo phổ giữa đoạn ......................................................................26 Hình 2.4: Kỹ thuật truyền ngược quang ....................................................................28 Hình 2.5(a): Sơ đồ máy thu điển hình – có khối OBP với (b) đầy đủ kích thước bước và (c) kích thước nửa bước ..............................................................................29 Hình 3. 1: Mô hình hệ thống truyền dẫn quang sử dụng OBP cỡ bước đầy đủ ........37 Hình 3. 2: Sơ đồ khối phát quang DPSK ..................................................................38 Hình 3.3: Sơ đồ khối thu quang DPSK .....................................................................38 Hình 3.4: Sơ đồ khối truyền ngược quang OBP cỡ bước đầy đủ .............................39 Hình 3.5: Sơ đồ khối truyền ngược quang OBP cỡ bước lớn ...................................40 Hình 3.6: Dạng phổ của tín hiệu phát DPSK 40 Gb/s...............................................42 Hình 3.7: Dạng phổ của tín hiệu sau truyền dẫn qua tuyến dài 300 km tại mức công suất phát 9 dBm .........................................................................................................42 Hình 3.8: Phổ của tín hiệu (a) trước khi, và (b) sau khi truyền qua sợi HNLF trong bộ OPC ......................................................................................................................43 viii Hình 3.9: BER phụ thuộc vào công suất thu. Hình con cho thấy một phần phóng to của đường cong BER giữa hai mô hình khảo sát ......................................................44 Hình 3.10: BER phụ thuộc vào công suất phát .........................................................45 Hình 3.11: Mẫu mắt tín hiệu thu tại mức công suất phát 1 dBm ..............................46 Hình 3.12: Mẫu mắt tín hiệu thu tại mức công suất phát 9 dBm ..............................47 ix DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Thông số cho máy thu – OBP kích thước bước đầy đủ............................34 Bảng 2.2: Thông số máy thu – OBP kích thước nửa bước .......................................34 Bảng 3.1: Tham số hệ thống quang 40 Gbps DPSK .................................................40 Bảng 3.2: Tham số khối OBP ...................................................................................41 1 PHẦN MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài Trong xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu của con người về trao đổi thông tin ngày càng lớn, từ đó dẫn đến những đòi hỏi về mạng lưới viễn thông phải có tốc độ cao, dung lượng lớn. Trong khi các hệ thống truyền dẫn điện đã bắt đầu đạt giới hạn về tốc độ (hàng chục Gb/s) thì nhu cầu của các mạng lưới viễn thông có thể đã lên đến hàng Tb/s và thậm chí hơn nữa. Để đáp ứng được nhu cầu về băng thông ngày càng tăng, các hệ thống truyền tải quang đường trục hiện nay đều hướng tới hoạt động ở khoảng cách lớn và tốc độ ngày càng cao hơn. Do đó tín hiệu quang trên các hệ thống này đều gặp phải các yếu tố ảnh hưởng của đường truyền dẫn sợi quang bao gồm nhiễu, tán sắc và các hiệu ứng phi tuyến. Để khắc phục các suy giảm hiệu năng trên đường truyền dẫn sợi quang đã có nhiều biện pháp được thực hiện. Các bộ bù tán sắc đặt dọc trên đường truyền dẫn quang hiện nay có thể bù méo do tán sắc gây ra nhưng lại không bù được các hiệu ứng phi tuyến gặp phải. Thêm nữa biện pháp này thường chỉ chỉ sử dụng để hoạt động tại một tốc độ xác định, khi hệ thống được nâng cấp ở tốc độ cao hơn sẽ đòi hỏi phải thiết kế lại đường truyền làm tăng chi phí. Bởi vậy cùng với các định dạng điều chế mới, các kỹ thuật xứ lý số trong miền quang đã được quan tâm nghiên cứu trong những năm gần đây để bù méo cho tín hiệu quang. Trong các kỹ thuật xử lý tín hiệu số, kỹ thuật truyền ngược là một phương pháp xứ lý mới nhưng cho thấy khả năng bù đồng thời cả hai ảnh hưởng tán sắc và hiệu ứng phi tuyến, tuy nhiên việc áp dụng thường được thực hiện offline do gặp phải giới hạn về tốc độ chip xử lý. Hơn nữa kỹ thuật này cũng bị hạn chế trong xử lý tín hiệu ghép kênh nhiều bước sóng WDM trên hệ thống. Vài năm trở lại đây do sự phát triển nhanh các bộ xử lý tốc độ cao nên kỹ thuật truyền ngược đã có nhiều sự quan tâm trong việc tìm kiếm các giải thuật xử lý hiệu quả. Xét từ nhu cầu bù méo gây ra trên đường truyền dẫn quang phù hợp cho các tín hiệu đa kênh bước sóng, học viên đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu kỹ thuật 2 truyền ngƣợc trong miền quang” để thực hiện luận văn tốt nghiệp nhằm mục đích cải thiện hệ thống truyền tải quang tốc độ cao. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu Khi tốc độ và dung lượng của mạng truyền tải quang càng ngày càng tăng để đáp ứng được nhu cầu băng thông của khách hàng thì các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đường truyền như tán sắc và hiệu ứng phi tuyến càng trở nên nghiêm trọng. Do vậy việc tìm kiếm các giải pháp kỹ thuật để bù méo cải thiện chất lượng truyền dẫn đã được quan tâm từ lâu. Một trong các kỹ thuật được quan tâm nghiên cứu gần đây là kỹ thuật truyền ngược trong đó tín hiệu được mô hình hóa và thực hiện truyền ngược để đảo ngược lại các yếu tố ảnh hưởng trước khi giải điều chế tín hiệu. Kỹ thuật truyền ngược này có thể thực hiện trong miền số bằng các bộ DSP tốc độ cao hoặc có thể thực hiện hoàn toàn trong miền quang [1-6]. Trong vài năm gần đây, kỹ thuật truyền ngược trong miền quang được các nhà nghiên cứu trên thế giới quan tâm vì cho phép bù méo đồng thời các tín hiệu WDM [4-6]. Các nghiên cứu tập trung vào kỹ thuật thực hiện và cấu hình truyền ngược trong miền quang nhằm cải thiện hiệu năng trên đường truyền dẫn sợi quang. Một số công trình cũng nghiên cứu xác định tối ưu các tham số cho cấu hình truyền ngược [4]. Tại Việt Nam nghiên cứu về kỹ thuật truyền ngược trong miền quang còn mới mẻ chưa có những nghiên cứu cụ thể về vấn đề này. Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu kỹ thuật truyền ngược trong miền quang từ đó đánh giá khả năng bù méo để cải thiển hiệu năng của hệ thống truyền dẫn quang. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Kỹ thuật xử lý tín hiệu trong miền quang để bù méo. Phạm vi nghiên cứu: Luận văn tập trung vào hệ thống truyền dẫn quang tốc độ cao đường dài. 3 Phƣơng pháp nghiên cứu Để thực hiện được mục đích đặt ra luận văn sẽ được nghiên cứu thông qua nghiên cứu tài liệu về lý thuyết về hệ thống truyền dẫn quang cũng như kỹ thuật truyền ngược trong miền quang. Sau đó xây dựng mô hình khảo sát đánh giá khả năng áp dụng của kỹ thuật qua tính toán và mô phỏng bằng phần mềm. Bố cục luận văn Luận văn gồm các nội dung được tổ chức như sau: Chƣơng 1:Tổng quan hệ thống truyền dẫn quang Chƣơng 2: Các kỹ thuật truyền ngƣợc trong miền quang Chƣơng 3: Khảo sát kỹ thuật truyền ngƣợc trong miền quang 4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRUYỀNDẪN QUANG 1.1 Giới thiệu chung Hệ thống thông tin được hiểu một cách đơn giản là một hệ thống để truyền thông tin từ nơi này đến nơi khác. Khoảng cách giữa các nơi này có thể từ vài trăm mét đến vài trăm kilômét thậm chí hàng trăm ngàn kilômét vượt qua đại dương. Thông tin có thể truyền thông qua các sóng điện với các dải tần số khác nhau. Hệ thống thông tin quang là một hệ thống thông tin bằng ánh sáng và sử dụng các sợi quang để truyền thông tin. Thông tin truyền đi trong hệ thống thông tin quang được thực hiện ở tần số sóng mang cao trong vùng nhìn thấy hoặc vùng hồng ngoại gần của phổ sóng điện từ. Hệ thống truyền dẫn quang cơ bản gồm một lõi hình trụ làm bằng vật liệu thủy tinh có chỉ số chiết suất n1 lớn và bao quanh lõi là một vỏ phản xạ hình ống đồng tâm với lõi và có chiết suất n2 > n1. Trong phần này, chủ yếu khái quát về các kỹ thuật và công nghệ chính của hệ thống thông tin quang bao gồm hệ thống ghép kênh quang phân chia theo bước sóng, các định dạng điều chế quang và một số yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu quang cơ bản. 1.2 Hệ thống ghép kênh phân chia theo bƣớc sóng 1.2.1 Nguyên lý Hệ thống ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) nhằm tăng dung lượng truyền dẫn. Hệ thống WDM dựa trên cơ sở tiềm năng băng tần của sợi quang để mangđi nhiều bước sóng ánh sáng khác nhau, điều thiết yếu là việc truyền đồng thờinhiềubước sóng cùng một lúc này không gây nhiễu lẫn nhau. Mỗi bước sóng đại diện cho một kênh quang trong sợi quang. Công nghệ WDM phát triển theo xu hướng mà sự riêng rẽ bước sóng của kênh có thể là một phần rất nhỏ của 1 nm hay 10-9m, điều này dẫn đến các hệ thống ghép kênh theo bước sóng mật độ cao (DWDM). Các thành phần thiết bị trước kia chỉ có khả năng xử lý từ 4 đến 16 kênh, mỗi kênh hỗ trợ luồng dữ liệu đồng bộ tốc độ 2,5 Gbit/s cho tín hiệu mạng quang 5 phân cấp số đồng bộ (SDH/SONET). Các nhà cung cấp DWDM đã sớm phát triển các thiết bị nhằm hỗ trợ cho việc truyền nhiều hơn các kênh quang. Các hệ thống với hàng trăm kênh giờ đây đã sẵn sàng được đưa vào sử dụng, cung cấp một tốc độ dữ liệu kết hợp hàng trăm Gbit/s và tốc độ Tbit/s truyền trên một sợi đơn. Kỹ thuật này sử dụng sợi quang (linh kiện quang) để mang nhiều kênh quang độc lập riêng rẽ. Mỗi bước sóng biểu thị cho một kênh quang trong sợi, sử dụng các bước sóng ánh sáng để truyền dẫn số liệu song song theo bit hoặc nối tiếp theo ký tự. Có nhiều cách tạo nên một hệ thống WDM, chẳng hạn sử dụng bước sóng 1310nm và bước sóng 1550nm hoặc sử dụng bước sóng 850nm và bước sóng 1310nm. Qua quá trình phát triển của công nghệ, khái niệm WDM được thay thế bằng khái niệm DWDM (Dense Wavelenght Division Multiplexing).Về nguyên lý không có sự khác biệt nào giữa hai khái niệm nói trên, DWDM là khoảng cách giữa các kênh và chỉ ra một cách định tính số lượng kênh riêng rẽ (mật độ kênh) trong hệ thống.Những kênh quang trong hệ thống DWDM thường nằm ở trong một cửa sổ bước sóng chủ yếu là 1550nm vì môi trường ứng dụng hệ thống này là mạng đường trục, cự ly truyền dẫn dài và dung lượng lớn. Công nghệ này cho phép chế tạo phần tử và hệ thống DWDM 80 kênh với khoảng cách rất nhỏ 0,5nm. Nguyên lý cơ bản của việc ghép kênh quang theo bước sóng được minh họa như hình 1.1 sau: Hình 1.1: Mô tả tuyến thông tin quang có ghép bước sóng 6 WDM là một hệ thống ghép n bước sóng 1...n, phía phát sử dụng nguồn quang bằng LD hoặc LED. Mỗi nguồn quang có bước sóng riêng. Ánh sáng đầu ra của bộ LD hoặc LED chiếu vào thiết bị ghép bước sóng (MUX: multiplex) có thể là cách tử G và P thành một luồng chung có n bước sóng truyền qua sợi quang. Tại đầu thu sử dụng bộ tách bước sóng (DEMUX: Demultiplex) để tách riêng rẽ từng bước sóng. Mỗi bước sóng được đưa vào một diode tách quang để tách luồng tín hiệu số. Các thiết bị ghép bước sóng quang thành 3 loại: Các bộ ghép (MUX), các bộ giải ghép (DEMUX) và các bộ giải ghép hỗn hợp (MUX-DEMUX). Các bộ MUX, DEMUX được dùng cho phương án truyền dẫn theo một hướng, còn bộ MUX-DEMUX được dùng cho phương án truyền dẫn theo hai hướng được mô tả như hình 1.2. Hình 1.2: Mô tả thiết bị ghép, tách kênh hỗn hợp (MUX-DEMUX) 1.2.2 Phương pháp truyền dẫn 1.2.2.a Phương pháp ghép bước sóng theo một hướng Phương án truyền dẫn ghép bước sóng quang theo một hướng: là kết hợp các bước sóng khác nhau vào sợi tại một đầu và thực hiện tách chúng để chuyển tới các bộ tách sóng quang ở đầu kia. 7 Hình 1.3: Hệ thống ghép bước sóng theo một hướng 1.2.2.b Phương pháp ghép bước sóng theo hai hướng Phương pháp truyền dẫn ghép bước sóng quang theo hai hướng là phát thông tin theo một hướng theo bước sóng 1 và đồng thời cũng phát thông tin theo hướng ngược lại tại bước sóng 2. Hình 1.4: Hệ thống ghép bước sóng theo hai hướng 1.3 Các định dạng điều chế quang tiên tiến 1.3.1 Điều chế PSK Dữ liệu được truyền bởi thay đổi khía cạnh của một vài tia gốc hưởng ứng tín hiệu dữ liệu. Bằng cách kiểm tra pha của nó với thông tin truyền đạt, trong trường hợp giảiđiều chế phải có một tín hiệu tham chiếu để so sánh với pha của tín hiệu nhận được.Bằng cách thay đổi pha với thông tin truyền đạt theo phương pháp vi phân, một số trong đó không cần tín hiệu sóng mang tham chiếu (đến một mức độ nhất định). Cách thuận tiện để biểu diễn phương thức PSK là biển diễn trên sơ đồ chòm 8 sao. Các điểm này biểu diễn trên mặt phẳng phức hợp, các trục thực và ảo được gọi là pha và trục vuông góc tương ứng vớikhoảng cách 900 và được biểu diễn trên trục vuông góc của nó để thực hiện dễ dàng. Biên độ của mỗi điểm đến trục pha được sử dụng cho điều chế sóng hình cosin hoặc sin và biên độ về phía trục vuông góc để điều chế sóng hình sin hoặc cosin. Hình 1.5: Sơ đồ biểu diễn chòm sao 8PSK Trong PSK, các điểm chòm sao lựa chọn thường được chọn với một góc và khoảng cách quanh vòng tròn. Điều này cho tối đa các pha riêng biệt giữa các điểm liền kề. Chúng được chọn trên vòng tròn và tất cả được phát đi với cùng năng lượng.Theo cách này, cũng tương tự như biểu diễn các số phức và vì thế các biên độ cần các sóng hình sin và cosin. Hai ví dụ điển hình là “khóa dịch pha nhị phân – BPSK” sử dụng 2 pha và “khóa dịch pha cầu phương – QPSK” sử dụng 4 pha, mặc dù có thể sử dụng nhiều hơn số pha. Do dữ liệu được truyền đạt thường là nhị phân, phương thức PSK thường được thiết kế với số các điểm chòm sao là lũy thừa của 2. 9 1.3.2 Điều chế BPSK Hình 1.6: Sơ đồ chòm sao BPSK BPSK là dạng đơn giản nhất của điều chế khóa dịch pha (PSK). Nó sử dụng 2 pha lệch nhau 1800 và cũng có thể được gọi là dạng 2-PSK. Nó không quan trọng phải đặc biệt chính xác vị trí xác định các điểm chòm sao, và trong sơ đồ hình sao chúng thể hiện trên trục thực ở 00 và 1800. Cách điều chế này là mạnh nhất của các phương thức PSK từ khi nó có mức nhiễu hoặc biến dạng cao nhất để làm phạm vi giải điều chế cuối cùng không chính xác. Tuy nhiên, chỉ cho phép điều chế 1 bit/ký tự (hình2.5) và cũng không phù hợp cho các ứng dụng tỷ lệ dữ liệu khi băng thông bị giới hạn. Loại điều chế này cần khôi phục pha và nó có thể thực hiện được. Giải mã vi phân dễ dàng sử dụng nhưng tiêu tốn nhiều hiệu năng. 1.3.3 Điều chế QPSK QPSK sử dụng 4 điểm trên sơ đồ chòm sao được đặt ở các vị trí bằng nhau trên một vòng tròn. Với 4 pha, QPSK có thể giải mã 2 bit trên một ký tự, biểu diễn trong sơ đồ với mã hóa Gray là tỷ lệ lỗi bit (BER) tối thiểu. Thuật toán phân tích thể hiện QPSK có thể được sử dụng để nhân đôi tỷ lệ dữ liệu được so sánh với hệ thống BPSK trong khi duy trì băng thông tương đương của tín. QPSK là PSK 4 phần, PSK 4 chiều, 4-PSK hoặc 4-QAM. Trong trường hợp khác, BER của QPSK chính xác là tương tự với BER của BPSK.Với BPSK, đó là vấn đề chưa rõ ràng về pha ở đầu thu và QPSK được mã hóa viphân thường được sử dụng trong thực tế.