GIỚI THIỆU:

Trước khi xét điều chế GMSK – kỹ thuật điều chế được sử dụng trong thông tin di động số GSM ta đi lại sơ lược các tiến trình phát triển của kỹ thuật điều chế :

Khi hệ thống viễn thông còn sử dụng kỹ thuật tương tự , tức tín hiệu của ta là tín hiệu tương tự (biên độ và thời gian đều liên tục ) khi đó để truyền tín hiệu này trên các hệ thống truyền tin với khoảng cách lớn nếu để nguyên tín hiệu như vậy phát đi thì do nó có tần số thấp không thể truyền đi xa được vì hiệu suất truyền không cao, như vậy việc điều chế tín hiệu ở đây được xem như là thuật toán cơ bản tác động lên tín hiệu trong các hệ thống thông tin, đặc biệt là hệ thống thông tin khoảng cách lớn. Việc điều chế tín hiệu tương tự trong thời kì này là nhằm mục đích giảm kích thước ăn ten phát (đối với hệ thống vô tuyến) và sử dụng hữu hiệu kênh truyền. Bằng cách dịch phổ của tín hiệu từ miền tần số thấp sang miền tần số cao, nó còn có một ưu đểm nữa là tăng khả năng chống nhiễu cho hệ thống thông tin.

Trong kỹ thuật tương tự người ta dùng hai loại sóng mang : Sóng mang cao tần và các dãy xung, tương ứng với nó ta có hai loại điều chế là điều chế liên tục và điều chế rời rạc.

Ơ điều chế tương tự tùy cách thức làm thay đổi các thông số của sóng mang mà ta có các loại điều chế như sau:

Điều biên:

Điều biên hai dải bên triệt sóng mang AM_SC

Điều biên hai dải bên AM

Điều biên một dải bên triệt sóng mang SSB_SC

Điều biên một dải bên SSB

Điều biên triệt một phần dải bên VSB

Điều chế góc:

Điều pha PM

Điều tần FM

Ơ điều chế xung: tức sóng mang là một dãy xung vuông góc và cũng tương tự ta có :

Điều biên xung PAM

PDM: tin tức gắn lên độ rộng xung của sóng mang

PPM: tin tức gắn lên sự dịch chuyển của vị trí xung sóng mang trên trục thời gian.

PCM: tín hiệu trước hết được rời rạc, luợng tử, mã hóa, rồi sau đó cũng được điều chế cao tần bằng cách dùng điều chế AM, PM, FM (tín hiệu điều chế là tín hiệu số) vì vậy người ta gọi các phương pháp điều chế này là ASK, PSK, FSK

Như vậy ta thấy tiến trình phát triển tiếp theo là kỹ thuật điều chế số mà khởi đầu là hệ thống PCM. Ngày nay khi tất cả các tín hiệu đã được số hóa thì việc nghiên cứu điều chế số sao cho tối ưu nhất cho hệ thống truyền tin là một tiến trình phát triển lâu dài, trong đó nó chứa những vấn đề mâu thuẫn nhau, mà khi tiến hành một biện pháp điều chế ta phải tìm cách dung hòa các yếu tố để có phương pháp điều chế số tối ưu.

Cũng tương tự như điều chế tương tự, điều chế số cũng có các dạng :

ASK

FSK

PSK

Mục tiêu cuối cùng của điều chế ở đây là phải đạt được :

Tốc độ số liệu cực đại

Xác suất lỗi kí hiệu cực tiểu

Công suất phát cực tiểu

Độ rộng kênh cực tiểu

Khả năng chống nhiễu cực đại

Mức độ phức tạp của mạch cực tiểu.

Khi ta đi sâu vào từng phương pháp điều chế ta sẽ thấy các yêu cầu trên nó đối lập lẫn nhau tuy nhiên ta cần chọn một giải pháp dung hòa.

Ơ đây ta chỉ nêu sơ lược các phương pháp điều chế :

Các phương pháp điều chế cơ bản:

ASK 2 mức

FSK 2 mức

PSK 2 mức

Điều chế nhiều mức :

Về nguyên tắc thì ta có thể thực hiện cả 3 phương pháp điều chế trên nhiều mức đều được, nhưng trong đó PSK nhiều trạng thái là thông dụng nhất. Ơ đây ta đi xem xét lí do vì sao người ta lại tăng mức điều chế của tín hiệu: như ta đã biết độ rộng băng thông của kênh thông tin thì hữu hạn. Vì vậy muốn tăng dung lượng thì phải tăng tốc độ bít, mà băng thông của tín hiệu tỉ lệ thuận với tốc độ bít nên dung lượng kênh thông tin lại giảm, vì vậy người ta nghĩ ra cách nén phổ tín hiệu bằng cách điều chế nhiều mức khi đó tốc độ bít Rb được thay bằng tốc độ baud Rs (Rs < Rb). Khi đó phổ tín hiệu BW giảm, kết quả là ta truyền được nhiều kênh.

Như vậy câu hỏi đặt ra ở đây là tại sao người ta không tăng số mức lên cao hơn nữa mà chỉ dừng lại ở tối đa 256 mức ,trong đó GMSK chỉ có 4 mức. Đó là vì nếu ta tăng nhiều mức thì làm cho khoảng cách giữa các véctơ tín hiệu nhỏ đi vì vậy véc tơ nhiễu chỉ cần nhỏ cũng đủ gây ra lỗi làm cho việc quyết định bít ở đầu thu bị sai, tức là S/N giảm, muốn S/N tăng thì ta phải tăng công suất phát, điều này không có lợi.

Nếu ta không muốn tăng công suất phát mà dùng mã sữa lỗi với độ lợi mã thì việc thêm vào mã sửa lỗi lại làm tăng tốc độ bít (vì độ lợi mã càng lớn chiều dài chuỗi mã càng lớn). Điều này lại mâu thuẫn, đó là lí do vì sao người ta không tăng số mức điều chế lên quá lớn.

Điều chế GMSK sử dụng trong thông tin di động số GSM là một trong những phương pháp điều chế 4 mức thực chất nó là điều chế MSK nhưng tín hiệu trứơc khi đưa vào điều chế được đưa qua bộ lọc Gause.

Để có sự so sánh ta đi xét điều chế QPSK cũng là loại điều chế 4 mức nhưng tỉ số BER lớn hơn MSK bù lại thiết bị điều chế và giải điều chế của MSK phức tạp hơn.