Bài giảng hệ thống thông tin VIBA - vệ tinh - chương 1 doc

Tổng quan về hệ thống thơng tin Viba số• Để có thể truyền dẫn các thông tin số bằng sóng điện từ, cần phải tiến hành điều chế số.. Tổng quan về hệ thống thơng tin Viba số• Mức thấp nhất

Trang 1

HỆ THỐNG THÔNG TIN

VIBA - VỆ TINH

Khoa CN điện tử - viễn thông

Đại học công nghệ Thành Đô Giảng viên Thẩm Đức Phương

Tel 0903 229 117 E- Mail: phuongthamduc@yahoo.com

Trang 2

Chương trình môn học

1 Chương 1 - Tổng quan về hệ thống thông tin vi ba số

2 Chương 2 - Anten và cơ sở truyền sóng vô tuyến

3 Chương 3 - Thiết kế tuyến vi ba số

4 Chương 4 - Khái niệm chung về hệ thống TTVT

5 Chương 5 - Kỹ thuật trạm mặt đất và trên vệ tinh

6 Chương 6 - Thiết kế tuyến thông tin vệ tinh

Trang 3

Tổng quan về hệ thống thông tin Viba số

Trang 4

Thông tin vi ba số là một trong 3 phương tiện thông tin phổ biến hiện nay (bên cạnh thông tin vệ tinh và thông tin quang) Hệ thống vi ba số sử dụng sóng vô tuyến Sóng mang vô tuyến được truyền đi có tính định hướng rất cao nhờ các anten định hướng.

Hệ thống Vi ba số là hệ thống thông tin vô tuyến số được sử dụng trong

tuyến

các tổng đài vệ tinh

4 Các bộ tập trung thuê bao vô tuyến

Đặc điểm

Trang 5

Trang 6

Trang 7

Trang 8

Trang 9

Trang 10

Tín hiệu Analog

Trang 11

Tín hiệu Analog

Trang 12

Tín hiệu Analog

Trang 13

Tổng quan về hệ thống thơng tin Viba số

• Để có thể truyền dẫn các thông tin số bằng sóng

điện từ, cần phải tiến hành điều chế số.

• Điều chế số là kỹ thuật gắn thông tin số vào dao

động hình sine (sóng mang), làm cho sóng mang có thể mang thông tin cần truyền đi.

• Ta cũng có thể hiểu: điều chế số là sử dụng thông tin số tác động lê các thông số của sóng mang, làm cho các thông số của sóng mang biến thiên theo quy luật của thông tin.

Trang 14

Sóng mang hình sine có dạng:

• x(t) = A cos(2πfct + þ)

∀ • Có ba thông số của sóng mang có thể mang tin:là

biên độ (A), tần số (fc) và góc pha (þ)

∀ • Do đó, ta có thể tác động lên một trong 3 thông số của sóng mang để có các phương pháp điều chế

tương ứng.

∀ • Ngoài ra, ta cũng có thể tác động lên một lúc 2

thông số của sóng mang để có phương pháp điều chế kết hợp.

Trang 15

Điều chế số

Khái niệm: tín hiệu băng tần gốc được biến đổi thành một tín hiệu thích ứng với đường truyền để có thể dễ dàng ghép kênh và phát truyền qua vệ tinh Quá trình xử lý biến đổi tín hiệu bên phát gọi là “điều chế” Tại đầu thu, bộ biến đổi sẽ biến đổi tín hiệu thu thành tín hiệu ban đầu (giải điều chế), và sau đó truyền đến nơi nhận Thông thường, tạp âm gây ra do

đường truyền dẫn, máy phát, máy thu và bộ biến đổi làm cho chất lượng của tín hiệu thu được thấp hơn tín hiệu đã truyền đi

Các dạng điều chế:

Trang 16

• Có các phương pháp điều chế sau:

phương Đây là phương pháp kết hợp giữa ASK và PSK

Trang 17

the number of signal units per second Baud rate is less than or equal to the bit rate

Tốc độ Bit - số lượng Bit được truyền trong 1 giây

Tốc độ Bod - Số lượng tín hiệu được truyền trong 1 giây

Ví dụ: Một tín hiệu có 4 bits, người ta truyền 1000 tín hiệu đó trong 1 giây Hỏi tốc độ Bit và tốc độ Bod bằng bao nhiêu? Giải:

Baud rate = 1000 bauds per second (baud/s)

Bit rate = 1000 x 4 = 4000 bps = Bod x số Bits

Ví dụ: Tốc độ Bit là 3000, mỗi tín hiệu bao gồm 6 bits, hỏi tốc độ Bod là

Trang 18

• Mức thấp nhất là ASK hai mức (2 ASK)

∀ • Bit 1 nhị phân được biểu diễn bằng một sóng mang có biên độ là hằng số

∀ • Bit 0 nhị phân: không xuất hiện sóng mang

• Với tín hiệu sóng mang là Acos(2πfct)

Điều chế ASK - Khố dịch biên độ

Trang 19

Tín hiệu ASK hai mức

Ta có thể tạo ra được 4ASK, 16 ASK… Tuy nhiên các loại điều chế này có khá năng chống nhiễu kém

Trang 20

Điều chế ASK - Khoá dịch biên độ

Trang 21

Tốc độ Bit - số lượng Bit được truyền trong 1 giây

Tốc độ Bod - Số lượng tín hiệu được truyền trong 1 giây

Trang 22

Ví dụ: Băng thông (độ rộng phổ ) của tín hiệu ASK là 5000 Hz, hãy cho biết tốc

độ Bit và tốc độ Bod là bao nhiêu? Trong chế độ điều chế ASK thì tốc độ Bod

Trang 23

Ví dụ cho băng thông của một tín hiệu (độ rộng phổ) là 10000 Hz (từ

1000 Hz đến 11000 Hz), máy thu/phát làm việc ở chế độ song công, hãy tìm các giá trị tần số song mang và băng thông tín hiệu ASK cho cả hai hướng Đối với chế độ ASK song công thì băng thông tín hiệu cho mỗi hướng là

BW = 10000 Hz / 2 = 5000 HzTần số sóng mang cho hai hướng có thể chọn là điểm giữa của mỗi

băng như hình mô tả:

fc (Tx - forward) = 1000 + 5000/2 = 3500 Hz

fc (Rx - backward) = 11000 – 5000/2 = 8500 Hz

Trang 24

• Mức thấp nhất là FSK hai mức (2 FSK, BFSK)

• Cả hai bit nhị phân 0 và 1 được biểu diễn ở hai tần số sóng mang khác nhau:

Trang 25

Điều chế FSK - Khoá dịch tần số

Trang 26

Ví dụ 1: Tìm độ rộng băng thông của tín hiệu FSK dể truyền tín hiệu với tốc độ là 2000 bps Máy phát làm việc ở chế độ đơn công, độ dịch tần (khoảng cách giữa các sóng mang) là 3000 Hz

Đối với dạng đều chế FSK: Tốc độ Bit và tốc độ Bod bằng nhau

BW = baud rate + fc1 - fc0

BW = bit rate + fc1 - fc0 = 2000bps + 3000 Hz = 5000 Hz

Ví dụ 2: Tìm giá trị tốc độ Bit của tín hiệu FSK có các tham số sau: Băng thông tín hiệu là 12000 Hz, độ di tần là 2000 Hz, máy phát làm việc ở chế độ song công

Bởi vì máy phát làm việc ở chế độ song công, nên chỉ có một nửa băng thông được dùng cho mỗi hướng liên lạc, tức là 12000 Hz/2= 6000 Hz

BW = baud rate + fc1 - fc0

Trang 27

FSK cĩ M - mức

• Sử dụng M tần số sóng mang

• Hiệu quả hơn về sử dụng băng thông nhưng lỗi nhiều hơn

• f i = f c + (2i – 1 – M)f d

• f c = Tần số sóng mang

• f d = độ dời tần số

• M = Số trạng thái điều chế = 2 L

• L = Số bít trong mỗi trạng thái điều chế

( ) t A f t

si = cos 2 π i 1 ≤ i ≤ M

Trang 28

FSK có M - mức

Trang 29

Điều chế PSK - khố dịch pha

Tín hiệu PSK hai mức

Trang 30

Điều chế PSK - khoá dịch pha

Trang 31

Sơ đồ nguyên lý

Trang 32

Trang 33

Trang 34

BPSK Demodulation - Giải điều chế BPSK

Trang 35

Dịch chuyển pha cầu phương (QPSK)

Khái niệm: Hệ thống QPSK sử dụng 4 trạng thái pha để đạt hiệu quả sử dụng tần số lớn hơn của BPSK Trong hệ thống QPSK, tín hiệu truyền

đi được biến đổi thành hai tín hiệu (biến đổi nối tiếp – song song) Hai sóng mang khác nhau về pha bằng π /2 được điều chế bởi 2 tín hiệu nhị phân nói trên, hai tín hiệu điều chế này kết hợp thành một tín hiệu ra đã điều chế Vì biến đổi nối tiếp – song song được thực hiện trước điều chế nên tốc độ tín hiệu trong đường truyền dẫn bằng một nửa tốc độ tín hiệu đầu vào (tốc độ xung nhịp), tức là khi tốc độ truyền dẫn trên tuyến là như nhau, thì QPSK có thể gửi thông tin 2 bit trong một đơn vị thời gian xung nhịp trong khi BPSK chỉ có thể gửi thông tin 1 bit Trong hệ thống thông tin vệ tinh, một thời gian xung nhịp gọi là mọt ký hiệu Trong hệ thống QPSK, pha sóng mang có quan hệ với các tín hiệu băng tần gốc như sau :

Tín hiệu băng tần gốc (I,Q) Góc pha sóng mang (θ)

Trang 36

01 00

Trang 37

khi tốc độ truyền dẫn trên tuyến là như nhau, thì QPSK có thể gửi thông tin 2 bit trong một đơn vị thời gian xung nhịp trong khi BPSK chỉ có thể gửi thông tin 1 bit.

Trang 38

The 8-PSK characteristics

Trang 39

So sánh 3 loại điều chế số

Trang 40

( ) t d ( ) t f t d ( ) t f t

Trang 41

Trang 42

Các trạng thái của 4-QAM và 8 QAM

Trang 43

Dạng tín hiệu 8-QAM

Trang 44

Các trạng thái của 16-QAM

Trang 45

Giảm độ rộng băng tần truyền bằng phương pháp điều chế nhiều mức

Băng tần thoại analog chuẩn

f sampl ≥ Δf max

PCM - Pulse coded

modulation

Trang 46

Tạo khung vô tuyến

• Hệ thống truyền dẫn vô tuyến cần có thêm các loại thông tin khác nhau để phục vụ cho giám sát, quản lý và bảo dưỡng hệ thống (gọi là các bit nghiệp vụ ).

• Các thông tin này được ghép vào luồng số trước điều chế và lấy ra sau khi giải điều chế.

• Để có thể ghép và tách các bít nghiệp vụ chính xác cần phải tạo một cấu trúc khung mới, được gọi là

khung vô tuyến.

Trang 47

Cấu trúc khung vô tuyến

• Một khung vô tuyến gồm có các thành phần sau:

– Các bit dữ liệu của luồng số cần truyền

– Các bit nghiệp vụ

– Các bit kiểm tra lỗi

– Các bit đồng bộ khung

• Mỗi hệ thống truyền dẫn khác nhau định nghĩa cấu trúc khung vô tuyến khác nhau.

Trang 48

U

X

D E M O D

D E M U X

M O D

M U X

HDB3/

CMI NRZ

Trang 49

Mã hoá

Trang 51

Khái niệm chung

Mã hóa

Mã hóa là phép biến đổi cấu trúc thống kê của nguồn Tức là lớp tin ở đầu vào thiết bị mã hóa được thay thế bằng một lớp tin khác tương đương và kinh tế hơn, như tính chống nhiễu cao hơn, tốc độ cao hơn,

A=

a1 a2 a3 a4

1/4 1/4 1/4 1/4

Ví dụ có một nguồn tin với 4 tin đẳng xác suất như sau;

Trang 52

Khái niệm chung

Ta tiến hành mã hóa như sau:

a1→ b1b1; a2 →b1b2; a3 →b2b1; a4 →b2b2

Như vậy ta đã đổi nguồn tin A thành B=(b1, b2/ 1/2, 1/2)

Lượng tin chứa trong một tin của B vẫn bằng lượng tin tương

Trang 53

Khái niệm chung mã hoá

Mã hóa

Lượng tin chứa trong một tin của B vẫn bằng lượng tin tương ứng của A Ví dụ tin bi bj tương ứng với tin ai trong A: I(bibj)=2 (-log21/2)=2

lượng tin chứa trong a và b phải bằng nhau:

Trang 54

Trang 55

Trang 56

Định dạng
Số trang	56
Dung lượng	3,32 MB