ĐỀ tài PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG HOẠT ĐỘNG của hệ THỐNG GHÉP KÊNH ĐỒNG bộ số PDH ỨNG DỤNG TRONG vô TUYẾN số

Thông số kỹ thuật của máy phát vô tuyến1.3CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN Máy phát vô tuyến số thông thường chỉ quan tâm đến 3 thông số chính là: tần số, công suất,

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN

KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BÁO CÁO MÔN HỌC

TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN SỐ

ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG GHÉP KÊNH ĐỒNG BỘ SỐ PDH ỨNG DỤNG

TRONG VÔ TUYẾN SỐ

Giảng viên hướng dẫn: TS Hồ Văn Cừu Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Thụy Hồng Hậu – 3116520019

ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG GHÉP KÊNH

TÍN HIỆU CẬN ĐỒNG BỘ SỐ PDH ỨNG DỤNG TRONG VÔ TUYẾN SỐ

SƠ ĐỒ KHỐI

HỆ THỐNG THU PHÁT VÔ TUYẾN SỐ

CHƯƠNG 2

GHÉP PHÂN KÊNH TÍN HIỆU SỐ PDH CẤP CAO

CHƯƠNG 4

GHÉP PHÂN KÊNH TÍN HIỆU SỐ CƠ

BẢNCHƯƠNG 3

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN

VÔ TUYẾN Đặc điểm của hệ thống truyền dẫn vô tuyến

Đặc điểm của hệ thống truyền dẫn vô tuyến1.1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN

• Ưu điểm: Ưu điểm quan trọng của truyền dẫn vô tuyến số là có tính linh hoạt rất cao, triển khai nhanh,

cho phép các nhà khai thác mạng viễn thông phát triển nhanh chóng cơ sở hạ tầng viễn thông, đặc biệt là phát triển hạ tầng viễn thông tới các khu vực khó khăn về truyền dẫn cáp, vốn đầu tư thấp nhất, có tính di động cao, đáp ứng được thông tin đến mọi nơi, mọi thời điểm, đáp ứng được nhu cầu gia tăng nhanh chóng của con người

• Nhược điểm: Nhược điểm của truyền dẫn vô tuyến số là môi trường truyền dẫn là môi truờng khí quyển,

băng tần hạn chế, chịu ảnh hưởng rất lớn vào đặc tính nguồn nhiễu ngẫu nhiên của môi trường truyền dẫn như thời tiết, đặc tính của địa hình về tính lồi lõm của mặt đất, vùng đồi núi có nhiều cây cối, vùng

đô thị có nhiều nhà cửa làm cản trở các tđường truyền sóng, suy hao trong không gian lớn và chịu ảnh hưởng của các nguồn nhiễu trong vũ trụ thiên nhiên, trong công nghiệp và dễ bị nghe trộm, cũng như các nguồn nhiểu khác do sử dụng trái phép băng tần số thông tin vô tuyến

Đặc điểm của hệ thống truyền dẫn vô tuyến1.1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN

• Đặc điểm chính của hệ thống truyền dẫn vô tuyến số là bị giới hạn bởi các yếu tố về tài nguyên vô tuyến, chất lượng và băng thông, trong khi đó sự phát triển mạng internet rất nhanh trên phạm vi toàn cầu, nhu cầu của người dùng cần sử dụng nhiều hơn các nguồn tài nguyên vô tuyến, băng thông kênh truyền rộng hơn, nhu cầu cung cấp dịch vụ có tính đa dạng, chất lượng dịch vụ ngày càng cao Vì vậy, vấn đề phát triển mạng lưới thông tin, sử dụng hiệu quả tài nguyên vô tuyến nhưng vẫn đảm bảo chất lượng truyền dữ liệu luôn là những chủ đề được quan tâm nghiên cứu triển khai ứng dụng không có giới hạn dừng trong thực tế

Cấu trúc cơ bản của kênh truyền vô tuyến1.2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN

• Một hệ thống truyền dẫn vô tuyến bao gồm

các linh kiện điện tử tích cực và thụ động kết

nối với nhau thành hệ thống truyền dẫn tín

hiệu để tạo ra một chức năng hữu ích Một

hệ thống vô tuyến chia thành hai khối chính,

khối phát tín hiệu vô tuyến và khối thu tín

hiệu vô tuyến; trường hợp thiết lập mô hình

kênh thông tin vô tuyến hai chiều thì tại mỗi

trạm cần có máy phát, máy thu và anten thu

phát

Thông số kỹ thuật của máy phát vô tuyến1.3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN

Máy phát vô tuyến số thông thường chỉ quan tâm đến 3 thông số chính là: tần số, công suất, và độ rộng dải

phổ điều chế tín hiệu hay băng thông kênh tần tín hiệu phát

• Tần số hoạt động: là một tần số tín hiệu cao tần phát, ký hiệu fRF-Tx(Hz) hoặc đôi khi viết gọn là tần

số sóng mang tín hiệu phát fTX(Hz), hay f0(Hz)

• Công suất phát P0-Tx(w): là mức công suất cao tần RF tại ngõ ra của máy phát, truyền đến ngõ vào

anten phát, ký hiệu là P0(w); hoặc Pt(w), đơn vị đo là watt, hoặc miliwatt và có thể chuyển sang đơn vị

đo decibel dBw; dBm

• Độ rộng băng thông tần số tín hiệu phát: là độ rộng dãy phổ tín hiệu điều chế phát, ký hiệu B(Hz)

Thông số kỹ thuật của máy thu vô tuyến1.4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN

Bốn tham số kỹ thuật quan trọng của máy thu vô tuyến là: Độ nhạy; độ chọn lựa tần số tín hiệu cao tần thu RX(Hz); độ loại bỏ tần số tín hiệu ảnh fA(Hz) và Độ rộng băng thông tần số tín hiệu thu B(Hz)

fRF-• Độ nhạy: Độ nhạy là mức công suất tín hiệu thu nhỏ nhất Pin-Min(W) nhưng để máy thu làm việc bình thường và đạt được các yêu cầu về chất lượng Yêu cầu chất lượng máy thu được xác định từ thông số về tỉ số công suất tín hiệu thu trên công suất nhiễu SNR (Signal to Noise Ratio); đối với máy thu vô tuyến số, yêu cầu về chất lượng là thông số về tỉ lệ lỗi bit BER (Bit Rrror Rate)

• Độ chọn lọc tần số thu: Độ chọn lọc tần số tín hiệu của máy thu là khả năng loại bỏ các tín hiệu không mong muốn trên các tần số kênh tần số gần kề với tần số tín hiệu thu Độ chọn lọc tần số tín hiệu của máy thu thể hiện theo thông số đo mức công suất tín hiệu thu mong muốn với công suất tín hiệu thu không mong muốn là khoảng 70 đến

90 dB Trong thực tế, hầu hết các hệ thống thông tin vô tuyến đều không cho phép các kênh tần số kề nhau hoạt động đồng thời trong cùng hệ thống vô tuyến hoặc cùng vùng phủ sóng

Thông số kỹ thuật của máy thu vô tuyến1.4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN

• Độ loại bỏ tín hiệu tần số ảnh thể hiện theo thông số về độ chênh lệch mức công suất từ 100 đến 140 dB Tần số ảnh ký hiệu là fA(Hz) là tần số đối xứng với tần số tín hiệu thu qua tần số dao động nội của máy thu

• Độ rộng băng tần số tín hiệu thu: Là độ rộng của dải phổ tín hiệu điều chế cần thu, ký hiệu B(Hz)

Hình 1.4 Mô hình các điểm đo chất lượng của kênh

truyền dẫn vô tuyến số

Tài nguyên vô tuyến và giải pháp sử dụng1.5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN

• Tài nguyên vô tuyến:

Tài nguyên vô tuyến số là băng tần số sử dụng trong

thông tin vô tuyến

Băng tần số vô tuyến được chia thành các kênh vô

tuyến có tần số khác nhau Khoảng cách tần số vô

tuyến giữa hai kênh liền kề nhau được gọi là độ rộng

kênh tần số vô tuyến, ký hiệu là Δfc; Khoảng cách tần

số phát và tần số thu trong một kênh truyền vô tuyến

hai chiều được gọi là độ rộng tần số thu phát,

(duplex), ký hiệu Δfd Biểu đồ phân chia kênh tần số

trong băng tần số vô tuyến như hình 1.2 Hình 1.2.a Biểu đồ phân chia kênh tần số

trong băng tần số vô tuyến.

Tài nguyên vô tuyến và giải pháp sử dụng1.5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN

• Giải pháp sử dụng:

- Tổ chức phân chia băng tần số vô tuyến

- Thiết kế các kỹ thuật truy nhập vô tuyến

- Xây dựng các cấu hình thu phát vô tuyến phân

tập dự phòng

- Sử dụng các công nghệ xử lý tín hiệu số thông

minh

- Hoàn thiện phần cứng thiết bị vô tuyến số

Hình 1.5 Cấu trúc của máy thu phát vô tuyến số thông minh SDR (Software Defined Radio)

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THU PHÁT VÔ

TUYẾN SỐ

Cấu hình hệ thống truyền dẫn vô tuyến số

2.1

NỘI DUNG

Cấu hình các mô hình mạng cơ bản của hệ thống truyền dẫn vô tuyến số

2.2

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THU PHÁT VÔ

Hình 1.3 Sơ đồ cấu trúc truyền dẫn vô tuyến số hai chiều điểm tới điểm

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THU PHÁT VÔ

TUYẾN SỐ

Cấu hình hệ thống truyền dẫn vô tuyến số2.1

• Chức năng nhiệm vụ các khối trong hệ thống thu phát vô tuyến số:

- Xử lý tín hiệu theo hướng phát gồm các khối: Khối xử lý tín hiệu số băng gốc phát; Khối điều chế tín hiệu số; Khối điều chế nâng tần; Khối khuếch đại công suất

- Xử lý tín hiệu theo hướng thu gồm các khối: Khối khuếch đại tạp âm nhỏ LNA; Khối trộn tần xuống D/C; Khối khuếch đại tín hiệu trung tần; Khối giải điều chế tín hiệu số; Khối xử lý tín hiệu số băng tần gốc thu

• Giao diện môi trường truyền dẫn sóng vô tuyến: Hệ thống anten, fider, bộ phân hướng anten và các thiết bị siêu cao tần cho phép các máy thu và máy phát giao tiếp với môi trường truyền dẫn vô tuyến Giao diện môi trường truyền dẫn

vô tuyến là không gian tự do trong tầng khí quyển cho phép sóng điện từ siêu cao tần lan truyền từ anten phát đến anten thu

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THU PHÁT VÔ

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THU PHÁT VÔ

TUYẾN SỐ

Cấu hình các mô hình mạng ứng dụng bản của hệ thống truyền dẫn

vô tuyến số trong mạng viễn thông2.2

• Mạng truyền dẫn vi ba số: Hệ thống truyền dẫn viba số là hệ thống truyền vô tuyến theo tầm nhìn thẳng ký hiệu LOS (Line of Sight), trên băng tần siêu cao, cung cấp các đường kết nối vô tuyến băng thông rộng, trên các tuyến truyền dẫn nội hạt hay trên tuyến truyền dẫn đường trục; cự ly của một chặn tuyến truyền dẫn viba

số khoảng 50 km; trên các tuyến truyền dẫn có cự ly dài thì có nhiều trạm chuyển tiếp Hệ thống Viba số thích hợp với các địa hình không thuận lợi cho việc thi công cáp như đồi núi, đầm lầy, vượt sông, liên kết với các đảo gần, điều kiện để triển khai hệ thống truyền dẫn Viba là hai anten thu phát có độ cao phải nằm trong tầm nhìn thẳng

• Mạng thông tin vệ tinh số: Hệ thống được chia thành hai hệ thống là hệ thống thu phát đáp trên vệ tinh và hệ thống các trạm vệ tinh mặt đất Hệ thống thu phát đáp trên vệ tinh là hệ thống thu phát chuyển tiếp tín hiệu đa kênh, mỗi kênh làm việc trên một tần số được phân chia trên các băng sóng theo quy định của tổ chức viễn thông quốc tế ITU-R, chiều truyền tín hiệu từ trạm mặt đất lên vệ tinh là đường lên (Up link), chiếm một nữa vùng tần số cao trong băng sóng và đường truyền tín hiệu từ trạm vệ tinh xuống các trạm mặt đất là đường

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THU PHÁT VÔ

TUYẾN SỐ

Cấu hình các mô hình mạng ứng dụng bản của hệ thống truyền dẫn

vô tuyến số trong mạng viễn thông2.2

Server

Anten

Máy thu, phát Trạm mặt đất B2 station

Trạm mặt đất Bn station

Đường xuống

Mạng VT khu vực

Mạng VT khu vực

Mạng VT khu vực

Trạm mặt đất A1 station

Anten Máy thu, phát

Anten Máy thu, phát

Anten Máy thu, phát Trạm mặt đất A2 station

Mạng VT khu vực

Mạng VT khu vực

Mạng VT khu vực

Trạm mặt đất An station

Trạm điều khiển

`

P C

`

P C

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THU PHÁT VÔ

TUYẾN SỐ

Cấu hình các mô hình mạng ứng dụng bản của hệ thống truyền dẫn

vô tuyến số trong mạng viễn thông2.2

• Mạng thông tin di động số: Hệ thống truyền dẫn tín hiệu trên kênh vô tuyến trong mạng di động số là kênh truyền giữa thuê bao di động MS với trạm gốc vô tuyến số BTS Kênh truyền vô tuyến được chia thành hai loại, kênh điều khiển và kênh lưu lượng Số lượng kênh lưu lượng của BTS sẽ được luân phiên thiết lập cho các thuê bao

MS hiện có trong vùng phủ sóng của BTS

• Hệ thống thông tin Radar: Nguyên lý cơ bản của Radar là bộ phát sóng bức xạ sóng điện từ định hướng trong

vùng không gian quan sát Nguồn năng lượng sóng điện từ gặp các mục tiêu (taget radar) sẽ phản xạ một phần năng lượng về hướng thiết bị thu sóng điện từ của trạm Radar Tín hiệu phản xạ thu sẽ được khuếch đại ở thiết bị thu, các tín hiệu phản xạ cần thiết sẽ được tách ra để đưa vào khối phân tích và xử lý tín hiệu Radar thu được Căn

cứ vào sự thay đổi thông số của hai tín hiệu phát và tín hiệu thu được, hệ thống Radar có thể xác định được vị trí của mục tiêu và các thông tin khác về mục tiêu như vận tốc, quỹ đạo chuyển động

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THU PHÁT VÔ

TUYẾN SỐ

Cấu hình các mô hình mạng ứng dụng bản của hệ thống truyền dẫn

vô tuyến số trong mạng viễn thông2.2

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THU PHÁT VÔ

TUYẾN SỐ

Cấu hình các mô hình mạng ứng dụng bản của hệ thống truyền dẫn

vô tuyến số trong mạng viễn thông2.2

Hệ thống cảm biến nhận dang vô tuyến RFIDMột thẻ nhận dạng RFID (Radio Frequency

Identification) là một thiết bị có thể lưu trữ và

truyền được dữ liệu tới đầu đọc không phải theo

cách tiếp xúc trực tiếp mà bằng cách sử dụng các

sóng vô tuyến Các thẻ RFID có thể được phân

loại theo hai cách khác nhau Dưới đây là cách

phân loại thứ nhất, dựa trên cơ sở thẻ đó có chứa

nguồn năng lượng ngay trên bảng mạch thẻ hay

không hoặc dựa trên cơ sở các chức năng đặc

biệt mà nó cung cấp

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THU PHÁT VÔ

TUYẾN SỐ

Cấu hình các mô hình mạng ứng dụng bản của hệ thống truyền dẫn

vô tuyến số trong mạng viễn thông2.2

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THU PHÁT VÔ

TUYẾN SỐ

Cấu hình các mô hình mạng ứng dụng bản của hệ thống truyền dẫn

vô tuyến số trong mạng viễn thông2.2

Hệ thống định vị vô tuyến vệ tinh GPS

Cấu Trúc Của GPS gồm 3 phân vùng: Phân vùng không gian (space segment), phân vùng điều khiển (control segment) và phân vùng

user (user segment) như hình 1.12

Phân vùng không gian: Phân vùng không gian bao gồm mạng

lưới 24 vệ tinh chuyển động trên 8 quỹ đạo kinh độ Mỗi vệ tinh GPS

sẽ truyền đi tín hiệu với các thành phần: 2 tần số sóng mang, 2 dạng

chuỗi giả ngẫu nhiên và một thông điệp dẫn đường (navigation

message) Chuỗi mã giả ngẫu nhiên và thông điệp dẫn đường sẽ được

đưa lên sóng mang bằng phương pháp điều chế BPSK Các sóng mang

và các chuỗi giả ngẫu nhiên được sử dụng chủ yếu để xác định khoảng

cách từ các user đến các vệ tinh GPS Thông điệp dẫn đường cùng với

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THU PHÁT VÔ

TUYẾN SỐ

Cấu hình các mô hình mạng ứng dụng bản của hệ thống truyền dẫn

vô tuyến số trong mạng viễn thông2.2

Phân vùng điều khiển: Phân vùng điều khiển của hệ thống GPS bao gồm một trạm điều khiển chủ MCS

(Master Control Station), một mạng lưới các trạm giám sát (monitor station) khắp thế giới và các trạm điều khiển mặt đất (ground control station) MCS có nhiệm vụ thu thập các dữ liệu giám sát vệ tinh từ các trạm giám sát để xử lý: lịch thiên văn, tính và hiệu chỉnh đồng hồ, hiệu chỉnh quỹ đạo điều khiển, thay thế các vệ tinh ngừng hoạt động bằng các vệ tinh dự phòng Kết quả của quá trình xử lý này là những dữ liệu dẫn đường vệ tinh được dự đoán trước bao gồm: vị trí vệ tinh (là một hàm thời gian), các thông số đồng hồ vệ tinh, thông tin khí quyển, dữ liệu vệ tinh và một số thông tin khác sẽ được gửi tới một trong các trạm giám sát mặt đất để upload lên các vệ tinh GPS thông qua dải tần băng S

Phân vùng user: Bao gồm các user trong lĩnh vực dân sự và quân sự Với một bộ thu GPS nối với anten GPS,

user có thể thu được các tín hiệu GPS, tín hiệu này được dùng để xác định vị trí của user ở bất kỳ nơi nào trên thế giới GPS hiện tại được cho phép sử dụng rộng rãi trên thế giới mà không tính phí

CHƯƠNG 3:HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ CẬN ĐỒNG BỘ

PDHKhái niệm

3.1

NỘI DUNG

3.2 Đặc điểm nổi bật của quá trình ghép kênh cận đồng bộ PDH

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ CẬN ĐỒNG BỘ

PDH

Khái niệm:

3.1

PDH – Plesiochronous Digital Hierarchy là kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu phân cáp số cận đồng bộ Trong cấu trúc

số cận đồng bộ (PDH) thì để ghép được một luồng số có tốc độ cao ta phải ghép 4 luồng số có tốc độ thấp hơn(Theo tiêu chuẩn CEPT) Mà các luồng số 2Mbit/s được tạo ra từ thiêt bị ghép kênh hoặc từ các tổng đài điện

tử số khác nhau, do đó có sự khác nhau về tần số xung đồng hồ dẫn đến tốc độ bit của các luồng khác nhau tốc

độ Do đó, trước khi các luồng này thành một luồng tốc độ cao hơn phải hiệu chỉnh cho tốc độ bit của chúng bằng nhau, tức là phải chèn thêm các bit giả (Justification Bit) Tức là chèn dương (Bit Insert) Kết hợp với việc chèn bit chứ không đồng bộ về pha khi ghép Khi tách luồng thì phải làm ngược lại Tức là tách các bit chèn và đồng bộ ra