Lý do cần điều chế và các loại điều chế tín hiệu

Điều chế tín hiệu là quá trình biến đổi một hay nhiều thông số của một tín hiệu tuần hoàn theo sự thay đổi một tín hiệu mang thông tin cần truyền đi xa. Tín hiệu tuần hoàn gọi là sóng mang. Tín hiệu mang thông tin gọi là tín hiệu được điều chế. Ở đầu thu bộ giải điều chế sẽ dựa vào sự thay đổi thông số đó của sóng mang tái tạo lại tín hiệu mang thông tin ban đầu. Các thông số của sóng mang được dùng trong quá trình điều chế có thể là biên độ, pha, tần số.

Ví dụ: tín hiệu tiếng nói có tần số thấp, không thể truyền đi xa được. Người ta dùng một tín hiệu hình sin có tần số cao (để có thể truyền đi xa được) làm sóng mang. Biến đổi biên độ của tần số sin đó theo tín hiệu tiếng nói. Ở đầu thu người ta dựa vào sự thay đổi biên độ của tín hiệu thu được để tái tạo lại tín hiệu tiếng nói ban đầu.

Điều chế tương tự

Trong điều chế tương tự, việc điều chế được thực hiện liên tục theo tín hiệu thông tin tương tự.

Các phương pháp điều chế tương tự thông dụng là:

• Điều biên (Amplitude modulation)
  
  
  • Điều chế hai băng (DSB-Double-sideband modulation)
    
    
    • Điều chế hai băng không triệt sóng mang (DSB-WC) (dùng trong radio băng AM)
    
    
    • Điều chế hai băng triệt sóng mang (DSB-SC)
    
    
    • Điều chế hai băng nén sóng mang (DSB-RC)
  
  
  • Điều chế đơn băng
    
    
    • Điều chế đơn băng (SSB hoặc SSB-AM), rất giống với
    
    
    • Điều chế đơn băng triệt sóng mang (SSB-SC)
  
  
  • Điều chế Vestigial sideband (VSB hoặc VSB-AM)
  
  
  • Quadrature amplitude modulation (QAM)


• Angle modulation
  
  
  • Điều tần-Frequency modulation (FM)
  
  
  • Điều pha-Phase modulation (PM)

Điều chế số

Trong điều chế số, một sóng mang tương tự sẽ được biến đổi theo một chuỗi bit có chiều dài cố định hoặc thay đổi. Đây cũng có thể được coi là một dạng biến đổi tương tự-số. Hình dạng của sóng mang được lấy từ một tập hợp hữu hạn các symbol.

Sau đây là những phương pháp cơ bản:

• Trong CW, người ta dùng on-off keying của tín hiệu có chiều dài thay đổi.


• Trong PSK, người ta dùng một số hữu hạn pha.


• Trong FSK, người ta dùng một số hữu hạn tần số.


• Trong ASK, người ta dùng một số hữu hạn biên độ.


• Trong QAM, tín hiệu đồng pha (tín hiệu I, ví dụ tín hiệu cos) và tín hiệu trực pha (tín hiệu Q, ví dụ tín hiệu sin) được điều biên. Nó cũng có thể được coi là hai kênh riêng. Tín hiệu thu được là sự kết hợp của PSK và ASK với tối thiểu là hai pha và tối thiểu hai biên độ.

Nguồn http://vi.wikipedia.org

Sự khác biệt giữa điều chế tương tự và số là tín hiệu tương tự vô hạn mức, người ta dùng tín hiệu nguồn làm biến đổi sóng mang để truyền đi. Còn điều chế số thì khác, có hữu hạn mức, tín hiệu nguồn được gán vào các mức (biên độ, tần số, pha) rồi truyền, qua đường truyền, mức tín hiệu đó có thể không còn nguyên vẹn ở mức đó nhưng nếu nó chưa nhiễu quá (nhảy sang mức khác) mà vẫn ở gần mức gốc thì người ta vẫn nhận được và khôi phục lại được còn tín hiệu tương tự thì chịu.

Tại sao phải điều chế tín hiệu ?

Hẳn đã học viễn thông thì chắc hầu hết mọi người đều biết truyền tín hiệu tần số càng cao, suy hao càng nhiều mà không hiểu sao để truyền đi xa thì người ta cứ điều chế cao thế nhỉ (di động đến hàng Ghz).

Lấy từ 1 topic của bên forum vntelecom, xin trích dẫn những comment quan trọng:

Mình đưa ra một số lí do sau (tổng hợp lại) 

-Lí do thứ nhất là như ims nói, để phù hợp với kênh truyền.

-Thứ hai, trong thông tin vô tuyến, yêu cầu đối với anten thu là, độ dài phải ít nhất bằng một phần 10 bước sóng mà nó cần thu. Vậy nếu truyền ở 1MHz, thì bước sóng là 3*10^8/10^6=300m, tương đương với độ dài anten là 30m tối thiểu.

-Thứ ba, theo mình cũng là quan trọng nhất, đó là sự hạn chế về tài nguyên băng tần.

Có lẽ vẫn còn nữa.

Cái này tổng hợp đầy đủ hơn 

Theo mình

1.Tần số là tài nguyên còn hữu hạn do con người còn chưa khai thác được hết nguồn tài nguyên này, thế nên để sử dụng sao cho có hiệu quả thì các hệ thống sẽ được cấp cho 1 dải tần làm việc nhất định (do cục tần số quy định). 1 hệ thống A được cấp cho 1 dải tần là B thì khi truyền tín hiệu tất nhiên cần phải điều chế để đưa lên đúng băng tần B dành cho nó. Cũng giống như xe đạp thì đi trong làn đường dành cho xe đạp, ô tô xe máy thì đi trên làn đường dành cho ô tô xe máy, như chỗ đường đê Yên Phụ bác nào ngồi bình bịch mà léng phéng vào làn đường dành cho xe đạp thì được mấy anh CSGT hỏi thăm ngay.

2.Có nhiều kênh truyền dẫn được đặc trưng bởi dải thông hạn chế, chúng chỉ cho đi qua những dải tần số nhất định mà không làm suy hao, nhiễu 1 cách đáng kể. VD trong sợi quang với bước sóng 1,55 um thì suy hao là nhỏ nhất, 1,3 um thì tán sắc là nhỏ nhất. Nên người ta cần dịch chuyển tín hiệu lên băng tần này để truyền đi trong sợi quang.

3.Phương thức truyền lan sóng điện từ trong môi trường vô tuyến thì kích thước anten thường tỷ lệ thuận vói bước sóng, và tỷ nghịch với tần số. Nên tần số càng nhỏ thì kích thước anten sẽ càng lớn. Giả như kênh truyền có thể đảm bảo được truyền dẫn trực tiếp tín hiệu tiếng nói f=3KHz thì kích thước đường kính anten cũng cỡ vài chục km chứ chẳng chơi. 

...

Theo kiến thức hạn hẹp của cá nhân thì di động người ta thích tăng tần số lên ngoài việc các phổ tần nhỏ bị thằng đi trước lấy hết thì còn vì phổ tần cao thì băng thông rộng (giống như 1 làn đường rộng vậy), nếu muốn truy cập internet tốc độ cao mà lại dùng tần số có cỡ KHz thì tính từ 0 đến KHz đó làm sao mà có băng thông mấy MHz được, và thêm các lý do trên.