Tweet
NỀN TẢNG VỀ SÓNG VÔ TUYẾN ( PHẦN 2)
Trong bài học "Nền tảng về sóng vô tuyến" còn ba nội dung quan trọng nữa. Đó là tần số sóng mang, điều chế tần số và điều chế biên độ.
1. TẦN SỐ SÓNG MANG
Bây giờ bạn đã hiểu cách hoạt động của sóng radio, hãy chuyển sang việc sử dụng chúng để gửi thông tin. Khái niệm tần số sóng mang (carrier frequency) là nền tảng của tất cả các truyền dẫn radio. Về cơ bản, tần số sóng mang là thứ mang dữ liệu. Cả bộ truyền và bộ thu phải được điều chỉnh cùng một tần số sóng mang để có thể giao tiếp với nhau. Nói cách khác, tần số sóng mang là một cơ chế đồng bộ cho phép bộ thu đồng bộ với bộ truyền, để nó có thể giải mã chính xác những gì bộ truyền đang gửi. Để minh họa cách hoạt động, chúng ta sẽ xây dựng một kịch bản sử dụng phép ẩn dụ về đèn hiệu.
Để minh họa điều này, hãy tưởng tượng bạn đang dùng một đèn hiệu nhấp nháy để gửi dữ liệu nhị phân (chỉ gồm các ký hiệu 0 và 1). Trước tiên, bạn phải chọn một tần số sóng mang – giả sử là 2 Hz, tức là đèn sẽ nhấp nháy 2 lần mỗi giây khi không có dữ liệu nào được gửi. Đây là "sóng nền" giúp đồng bộ việc truyền.
Giờ để mã hóa dữ liệu, bạn cần làm gì đó với đèn để biểu diễn 0 hoặc 1. Có hai cách đơn giản:
• Thay đổi tần số nhấp nháy → gọi là điều chế tần số (frequency modulation – FM)
• Thay đổi độ sáng của đèn → gọi là điều chế biên độ (amplitude modulation – AM)
Những phương pháp này tương ứng với điều chế tần số và điều chế biên độ.
2. ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ
Để mã hóa dữ liệu bằng phương pháp điều chế tần số (FM), bạn có thể giảm tần số xuống 1 Hz để mã hóa số 0, trong khi tăng tần số lên 1 Hz để mã hóa số 1. Do đó, tần số 3 Hz biểu thị số 1, và tần số 1 Hz biểu thị số 0.
Sử dụng phương pháp này, hãy tưởng tượng rằng một bộ thu nhận thấy ba lần nhấp nháy trong một giây (3 Hz), sau đó là một lần nhấp nháy duy nhất một giây sau (1 Hz), và sau đó là hai lần nhấp nháy mỗi giây (2 Hz). Vì bộ thu biết tần số sóng mang là 2 Hz, nó chỉ cần so sánh tần số của các tín hiệu nhận được với tần số sóng mang và giải mã thông tin tương ứng. Các bit nhận được là 1 và 0, sau đó không còn dữ liệu nào nữa.
Lưu ý rằng tiềm năng thông lượng của phương pháp này khá hạn chế. Chúng ta không thể truyền quá một bit mỗi giây. Khi được sử dụng với dữ liệu số, điều chế tần số được gọi là điều chế dịch tần (FSK).
3. ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ
Để mã hóa dữ liệu bằng phương pháp điều chế biên độ (AM), bạn có thể sử dụng các mức biên độ khác nhau. Biên độ tương tự như mức độ sáng của đèn hiệu. Giả sử đèn hiệu có ba mức độ sáng khác nhau: thấp, trung bình và cao. Chúng ta sẽ sử dụng độ sáng thấp để mã hóa số 0 và độ sáng cao để mã hóa số 1. Một lần nhấp nháy với độ sáng trung bình biểu thị không có dữ liệu.
Giả sử một bộ thu nhìn thấy đèn hiệu rất sáng trong 1 giây, mờ đi vào giây tiếp theo, và sau đó lại sáng vào giây thứ ba. Tần số sóng mang là 2 Hz, và tần số nhấp nháy của đèn hiệu không thay đổi, vì vậy bộ thu phải diễn giải biên độ tại mỗi chu kỳ. Do đó, dữ liệu nhận được là 110011.
Một điều đáng chú ý về điều chế biên độ là thông lượng có thể đạt được tỷ lệ thuận với tần số sóng mang. Ví dụ, bằng cách tăng tần số lên 100 MHz, có thể mã hóa 100.000.000 bit mỗi giây (100 Mbps)!
Cũng có thể kết hợp các phương pháp điều chế. Điều chế biên độ cầu phương (Quadrature Amplitude Modulation - QAM) sử dụng AM và điều chế pha (PSK) để đạt được thông lượng cực kỳ cao. Trên thực tế, trong các mạng Wi-Fi, QAM được sử dụng độc quyền để đạt tốc độ 24 Mbps trở lên.
Để nhìn thấy ánh sáng đèn hiệu qua sương mù dày đặc, có thể cần tăng biên độ hoặc độ sáng. Tương tự, để tín hiệu radio đến được nơi cần đến, bộ truyền phải gửi tín hiệu với đủ công suất để vượt qua khoảng cách, chướng ngại vật và thậm chí cả nhiễu radio. Tôi đã đề cập ngắn gọn rằng biên độ là một thước đo công suất. Tại bộ truyền, biên độ tỷ lệ thuận với số lượng photon (tức là lượng năng lượng) phát ra trong một chu kỳ nhất định. Nhưng khi nói đến radio, điều thực sự quan trọng là công suất của tín hiệu tại bộ thu.