Tìm hiểu đề tài: Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số (FDM)

Tìm hiểu đề tài: Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số (FDM)

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN I

- -BÀI TIỂU LUẬN

MÔN: TỔNG QUAN VIỄN THÔNG

Đề tài: Tìm hiểu về kỹ thuật ghép kênh FDM

Hà Nội, tháng 11 năm 2013

Thành viên nhóm

1 Vũ Mạnh Hùng

2 Nguyễn Thị Thu Hương

3 Nguyễn Khánh Huyền

4 Nguyễn Đăng Khiêm

5 Nguyễn Ngọc Kiên

6 Trần Kiên

Phụ Lục

I Giới thiệu sơ bộ về ghép kênh FDM

1 Khái niệm ghép kênh

2 Khái niệm ghép kênh FDM

II Sơ đồ khối, nguyên lý hoạt động.

1 Sơ đồ khối

2 Nguyên lý hoạt động

III Phân cấp hệ thống điện thoại FDM điển hình.

IV Ưu, nhược điểm, ứng dụng của phương pháp ghép kênh FDM.

1 Ưu điểm và ứng dụng nổi bật

2 Nhược điểm

I.Giới thiệu sơ bộ về ghép kênh FDM.

• Tín hiệu số có một đặc điểm cơ bản là các xung tín hiệu có thời gian tồn tại hữu hạn Thời gian tồn tại của từng phần tử chỉ phụ thuộc vào độ rộng xung

• Khi độ rộng xung của tín hiệu khá nhỏ hơn độ dài khung tín hiệu, có thể chia khung tín hiệu thành một số khe thời gian và ghép một số xung tín hiệu từ một số nguồn tin số vào cùng một khung tín hiệu

1 Khái niệm ghép kênh.

qua cùng một môi trường truyền

đất, hệ thống vi sóng vệ tinh, cáp quang

- Ghép kênh phân chia theo thời gian: Time-divison- multiplexing (TDM)

- Ghép kênh phân chia theo tần số : Frequency-divison-

multiplexing (FDM)

- Ghép kênh phân chia theo mã : Code-division-

multiplexing(CDM)

- Ghép kênh phân chia theo bước sóng: Wavelength- division-

multiplexing(WDM)

2 Khái niệm ghép kênh FDM.

Ghép kênh phân chia theo tần số là phương pháp phân chia nhiều kênh thông

tin trên trục tần số Sắp xếp chúng trong những băng tần riêng biệt liên tiếp nhau Trong FDM, tín hiệu được sinh ra mỗi khi thiết bị gửi điều chế các tần số mang khác nhau Các tín hiệu đã điều chế sau đó được kết hợp thành một tín hiệu đơn có thể truyền đi qua một link Các tần số mang được phân chia theo băng thông sao cho phù hợp với tín hiệu đã điều chế Băng thông được chia thành các kênh theo phạm vi (range) để qua đó các tín hiệu khác nhau có thể đi qua Các kênh phải được phân tách bởi các dải băng thông không bao giờ được sử dụng (gọi là dải bảo

vệ - guard band) để ngăn cản sự chồng lấp giữa các tín hiệu

Ghép kênh theo tần số.

II.Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động.

1 Sơ đồ khối.

Sơ đồ khối ghép kênh theo tần số FDM.

2 Nguyên lý hoạt động.

Bộ phát, trước tiên N tín hiệu khác nhau được điều chế với N tín hiệu mang sóng phụ, có tần số khác nhau rồi cộng tất cả các sóng mang phụ đã điều chế lại tạo thành tín hiệu tổ hợp băng cơ sở

Băng bên trên (F+f), băng dưới (F- f)

Sau đó cho qua các bộ lọc, lọc lấy một băng (hoặc là băng trên hoặc là băng dưới)

và đưa lên đường dây và truyền dẫn đến đối phương

Có thể sau đó tín hiệu tổng hợp này được điều chế với một sóng mang chính, hình thành tín hiệu FDM để truyền qua kênh băng rộng.Kiểu điều chế dùng trong điều chế sóng mang phụ và điều chế sóng mang chính có thể khác nhau Tất cả các kiểu điều chế có thể dùng được, ví dụ như AM, DSB, SSB, PM, FM…

Hình trên là phổ tín hiệu tổng hợp băng cơ sở.Bao gồm tất cả các tín hiệu điều chế không bị chồng phổ, nếu không thì xuyên âm giữa các tín hiệu sẽ xuất hiện tại đầu

ra của bộ thu

Bên thu, tín hiệu FDM trước hết được giải điều chế tạo lại tín hiệu tổng hợp băng

cơ sở, sau đó qua các bộ lọc để phân chia các sóng mang phụ ra(dải tần từ 2- 8 Ghz) Cuối cùng, các sóng mang phụ được giải điều chế để tạo lại các tín hiệu ban đầu

III Phân cấp hệ thống điện thoại FDM điển hình.

Trong hệ thống của AT& T, một kênh thông tin bao gồm 12 kênh âm thanh (VB), mỗi kênh (gồm tín hiệu tiếng nói hoặc dữ liệu từ một modem) sẽ điều chế một tần

số sóng mang khác nhau và người ta chọn băng cạnh thấp (LSB) để phát đi Do mỗi kênh âm thanh chiếm khoảng tần số từ 300 đến 3000 Hz nên người ta chọn

băng thông 4 kHz cho mỗi kênh truyền như vậy, 1.3 kHz được xem như khoảng cách an toàn (hình dưới)

Phân cấp FDM theo AT&T được chia làm 3 nhóm:

số sử dụng kiểu điều chế SSB, tạo thành FDM nhóm cơ bản (Basic group ) Băng thông của tín hiệu FDM nhóm cơ bản là 48 kHz, chiếm dải tần số từ 60 – 108kHz

Vậy mỗi tín hiệu FDM nhóm cơ bản có thể thay bằng 1 tín hiệu có băng thông rộng 48 kHz Mỗi kênh thoại tương tự có băng thông từ 0.3 – 3.4 kHz được sắp xếp cho chiếm 1 dải tần 4 kHz Khoảng tần số này gọi là dải phòng vệ (guard band)

Ý nghĩa của chúng là dành 1 khoảng cách giữa các kênh lân cận để bộ tách kênh FDM có thể tách riêng các kênh ra bằng các bộ lọc thực tế

group), ghép từ 5 tín hiệu FDM nhóm cơ bản

SUPER GROUP

Kiểu điều chế là SSB, mỗi tín hiệu FDM siêu nhóm có thể xem tương đương với một tín hiệu có băng thông rộng 240 kHz và chiếm dải tần 312 kHz đến 552kHz, bao gồm 60 kênh thoại

kiểu điều chế SSB để tạo thành 1 tín hiệu FDM nhóm chủ (master group)

Để tạo 1 kênh truyền vi ba (Microwave radio channel) người ta có thể đa hợp 3master group

MICROWAVE RADIO CHANNEL

Ngoài ra, một Jumbo Group là một tổ hợp 6 MG, gồm 3600 VB và 3 JG được đa hợp để được một kênh gồm 10800 VB Tất cả có thể được truyền trên cáp

Kỹ thuật FDM đầu tiên được dùng cho thông tin tương tự và ngày nay đang được dùng lại trong các hệ thống thông tin sợi quang Ở đó, các bước sóng khác nhau được dùng để truyền đồng thời các tín hiệu khác nhau trên 1 sợi quang Lúc này, thuật ngữ ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM (Wavelength Division Multiplexing ) thường được dùng nhiều hơn thuật ngữ FDM

IV.Ưu, nhược điểm, ứng dụng của phương pháp ghép kênh FDM.

1 Ưu điểm và ứng dụng nổi bật:

- Đơn giản

- Giá thành thấp

- Các bộ thu của từng kênh không nhất thiết phải ở cùng vị trí (cellular phones)

- Ứng dụng: radio,truyền hình cáp, (cable)TV…

Cụ thể:

FDM được sử dụng trong truyền dẫn truyền hình cáp, nơi mà tín hiệu tương ứng với các kênh truyền hình khác nhau được ghép và gửi qua cáp Tại máy thu của truyền hình, bằng cách áp dụng bộ lọc, các kênh đặc biệt của tín hiệu có thể được xem Đài phát thanh và truyền hình cũng được thực hiện bằng cách sử dụng FDM, trong đó mỗi trạm phát sóng được cho một nhóm nhỏ trong dãy quang phổ tần số Các tần số trung tâm của băng tần này được gọi là tần số sóng mang Hình dưới cho thấy nhiều kênh điện thoại có thể kết hợp sử dụng FDM

FDM của kênh điện thoại

Trong FDM, các tín hiệu từ các nguồn khác nhau được dịch sang dải tần số khác nhau ở phía bên truyền và được gửi đi qua các phương tiện truyền dẫn Trong truyền hình cáp, FDM được sử dụng để phân phối các chương trình của các kênh khác nhau trên dải tần số khác nhau.FDM cũng được dùng trong phát sóng âm thanh, truyền hình.Hệ thống FDM được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền thông tín hiệu tương tự Các hệ thống viễn thông được sử dụng trong các mạng điện thoại, hệ thống phát thanh truyền hình, v.v… dựa trên FDM

2 Nhược điểm

- Chỉ phù hợp với trường hợp tương tự

====> chống nhiễu kém, suy hao lớn

- Chịu giới hạn về băng thông