Các khái niệm về hệ thống viễn thông

Các khái niệm về hệ thống viễn thông Xem nội dung đầy đủ tại: https://123doc.org/document/5179017-htvt-c1-01082018-student.htmCác khái niệm về hệ thống viễn thông Xem nội dung đầy đủ tại: https://123doc.org/document/5179017-htvt-c1-01082018-student.htm

Chương 1: Giới thiệu tổng quan

1.1 Các khái niệm về hệ thống viễn thông

1.2 Các thành phần cơ bản của hệ thống viễn thông

1.3 Kênh truyền

1.4 Truyền sóng điện từ

1.5 Nhiễu AWGN

1.6 Điều chế

Thông tin

 Tương tự

 Số

Truyền thông tin

 Thông tin dưới dạng tín hiệu điện từ

Kỉ nguyên thông tin

Các cuộc cách mạng công nghiệp

Tín hiệu

 Thông tin cần được biến đổi thành tín hiệu (điện từ)

để có thể truyền

– Tín hiệu tương tự (analog): có vô số giá trị

– Tín hiệu số (digital): có hữu hạn giá trị

Tín hiệu xung (số)

 Chu kì bit

 Tốc độ bit

Hệ thống: xử lý tín hiệu

 Tương tự

 Số

Ưu điểm của số so với tương tự

Tại sao vẫn học tương tự?

1 Thế giới thực: thông tin tương tự

2 Tín hiệu số thực tế vẫn là tín hiệu tương tự

3 Hệ thống truyền thông tương tự vẫn còn được sử

dụng (AM/FM)

4 Hệ thống truyền thông số dùng các thành phần thừa

hưởng từ hệ thống truyền thông tương tự

(ADC/DAC, bộ trộn, bộ khuếch đại, anten, …)

Các tổ chức tiêu chuẩn

 International Telecommunication Union (ITU)

 International Organization for Standardization (ISO)

 Federal Communications Commission (FCC)

 American National Standards Institute (ANSI)

 Electronic Industries Association (EIA)

 Institute of Electrical and Electronics Engineers

(IEEE)

Làm rõ ý nghĩa các thuật ngữ

 Communication(s), telecommunication(s)

 Information, data, media, message, signal

 Hệ thống, mạng, công nghệ, kỹ thuật

 Tương tự, liên tục, rời rạc, xung, số

 Bit, digit, M-ary

 Một chiều, xoay chiều, tuần hoàn, dao động, đơn tần

 Âm tần, trung tần, cao tần, siêu cao tần, siêu âm, hạ âm

 Tần số dao động, tần số tuần hoàn, tần số phổ, tần số cộng

hưởng, tần số trung tâm, tần số cắt, tần số lấy mẫu

 Băng gốc, băng dải, băng thông, băng tần, băng rộng, băng hẹp

1.1 Các khái niệm

 Thông điệp (chứa thông tin): tương tự hoặc số

 Tín hiệu: tương tự hoặc số

 Viễn thông/Truyền thông: truyền thông tin từ nơi này đến nơi khác dưới dạng điện từ (điện/quang/bức xạ)

 Mục đích của hệ thống viễn thông/truyền thông/thông tin: tái tạo tại đích đến một bản sao chấp nhận được của thông điệp nguồn

– Đánh giá hệ thống tương tự: tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR),

độ méo dạng, …

– Đánh giá hệ thống số: tốc độ lỗi bit (BER)

Ví dụ hệ thống thông tin tương tự

Ví dụ hệ thống thông tin số

1.2 Các thành phần cơ bản

Đánh giá hệ thống viễn thông

 Chất lượng tín hiệu (thông tin) đích

– SNR

– BER

 Công suất phát

 Băng thông tín hiệu phát

 Dung lượng thông tin truyền

Phương thức (hướng) truyền

 Đơn công (simplex): truyền một hướng (phát thanh, truyền hình)

 Song công (full-duplex): truyền đồng thời hai hướng (di động)

 Bán song công (half-duplex): truyền hai hướng nhưng tại một thời điểm chỉ có một hướng (bộ đàm)

 Hữu tuyến: có kết nối

– Cáp xoắn (điện thoại cố định)

– Cáp đồng trục (truyền hình)

– Cáp quang (Internet)

 Vô tuyến: không kết nối

1.3 Kênh truyền

Các ảnh hưởng của kênh truyền

 Suy hao

 Méo dạng

 Nhiễu

Băng thông kênh truyền

 Phạm vi tần số của tín hiệu có thể truyền qua

Chia sẻ kênh truyền

1.4 Truyền sóng điện từ

 Tần số của tín hiệu không phụ thuộc kênh truyền

 Bước sóng của tín hiệu và tốc độ truyền sóng điện từ

và phụ thuộc vào kênh truyền và tần số của tín hiệu

Băng thông và Băng tần

 So sánh băng thông của các loại cáp truyền?

Băng tần vô tuyến

Truyền sóng vô tuyến

Cửa sổ vô tuyến

 Độ mờ trong khí quyển

Băng tần không cần đăng ký

1.5 Nhiễu AWGN

 Phân bố chuẩn (Normal) hay Gaussian có hàm mật độ

trong đó m và σ2 là giá trị trung bình và phương sai

Q(k)

Nhiễu trắng

 Hàm mật độ phổ của nhiễu trắng (white) có

dạng hằng số N0/2 (W/Hz)

 Ví dụ: nhiễu nhiệt

Nhiễu cộng

1.6 Điều chế

 Điều chế (modulation) được

thực hiện ở khối phát, liên

quan đến 2 tín hiệu:

– Tín hiệu thông tin cần điều chế :

chứa thông tin cần truyền

– Tín hiệu sóng mang : không chứa

thông tin

 Giải điều chế (demodulation)

được thực hiện ở khối thu để

nhận lại thông tin ban đầu

Tại sao cần điều chế?

 Phù hợp hiệu quả với đặc tính kênh truyền

 Ghép kênh và cấp phát tần số trong chia sẻ

Phân loại điều chế

– Dải nền: PCM, DM, DPCM, ADPCM, ADM

– Dải thông: ASK, FSK, PSK, QAM

CODEC và MODEM

Các lĩnh vực trong viễn thông

 Xử lý tín hiệu

 Kỹ thuật truyền thông

 Truyền sóng điện từ và điện tử vô tuyến

 Mạng viễn thông

 Nhu cầu truyền thông tin multimedia (hình ảnh, âm thanh, video)

với thời gian thực (real-time) ngày càng cao dẫn đến cần phải có các định dạng cho kích thước nhỏ và chất lượng tốt Đó chính là một

trong những nhiệm vụ của xử lý tín hiệu multimedia

 Bài toán nhận dạng: nhận dạng tiếng nói, hình ảnh, chữ viết, chẩn đoán bệnh từ xa (telemedicine), xác định vị trí, tốc độ, đường đi của các vật thể liên lạc di động (mobile communicating object) , chẩn

đoán “bệnh” của một thiết bị viễn thông trong hệ thống (dựa vào các thông tin xác suất)… cũng là một dạng xử lý tín hiệu

Kỹ thuật truyền thông

 Các nghiên cứu nhằm tìm ra hoặc cải tiến các quá trình mã hóa

nguồn, điều chế, các mã hóa sửa sai phối hợp phức tạp, các cách

thức truy cập vào kênh truyền có chọn lọc, các kỹ thuật trải phổ mới

để đáp ứng nhu cầu truyền thông với tốc độ nhanh và hiệu quả cao (ít lỗi)

 Khuynh hướng thiết kế hệ thống truyền thông có khả năng tự thích ứng (adaptive), có khả năng nhận thức (cognitive), có thể tự cấu

hình (reconfigurable) để có thể truyền thông tin trên nhiều mạng

truy cập khác nhau hay còn gọi là software defined radio (SDR) đòi hỏi các thành phần RF (radio frequency) hoặc các bộ vi xử lý số

(digital processor), bộ nhớ (memory) phải ngày càng cung cấp nhiều tính năng hơn với giá thành thấp hơn và năng lượng tiêu thụ thấp

 Các kỹ thuật bảo mật

Truyền sóng điện từ

và điện tử vô tuyến

 Thông tin sau khi được chuyển đổi thành tín hiệu tương tự sẽ

được truyền đi giữa máy phát và máy thu thông qua một môi

trường dây dẫn (sóng điện từ) hoặc không dây dẫn (sóng vô

tuyến)

 Trong viễn thông không dây, ngày này mọi người đều nói đến việc kết hợp nhiều anten để thu và phát sóng (MIMO) hoặc sử dụng anten thông minh (smart antenna) để tăng hiệu quả

truyền sóng

 Bên cạnh đó, những có gắng nhằm biến khả năng sử dụng

đường dây tải điện kiêm đường dây tải thông tin cũng được

tiếp tục nghiên cứu

 Thiết kế vi mạch cao tần

Mạng viễn thông

 Thông thường, thông tin trao đổi giữa hai thực thể

(source và sink) sẽ được truyền qua nhiều thực thể

trung gian để tạo thành một đường nối (logical link) giữa 2 thực thể này Tất cả các thực thể tham gia cấu thành cho quá trình trao đổi thông tin này tạo thành

một mạng (network) viễn thông

 Phân biệt 2 mạng: mạng truy cập (access network) và mạng lõi (core network/ transport network)

 Mạng cảm biến không dây: IoT

Tóm tắt

 Mục đích của hệ thống viễn thông?

 Các thành phần cơ bản của hệ thống viễn thông?

 Phân loại và thông số đánh giá hệ thống viễn thông?

 Ưu nhược điểm của hệ thống thông tin tương tự và hệ thống

thông tin số?

 Phân loại và các ảnh hưởng của kênh truyền?

 Ưu nhược điểm của kênh truyền hữu tuyến và vô tuyến?

 Các đặc tính cơ bản của sóng điện từ?

 Các đặc tính cơ bản của nhiễu AWGN?

 Mục đích, đặc tính cơ bản và phân loại điều chế?

Số phức

Pha (độ)

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11)

Pha (độ)

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12)

Bài tập 7