Câu hỏi hệ thống viễn thông

Câu hỏi ôn tập hệ thống viễn thông viện điện tử viễn thông Đại học Bách Khoa Hà Nội

Lí Thuyết HTVT Câu 1: Sự khác nhau giữa thuật toán truy nhập mạng ALOHA và CSMA/CD? trả lời: a) CSMA/CD: +Là phương pháp đa truy nhập cảm nhận sóng mang carrier sense multiple access +Mỗi máy Ethernet, hay còn gọi là máy trạm , hoạt động độc lập với tất cả các trạm khác trên mạng , không có một trạm điều khiển trung tâm.Mọi trạm đều kết nối với Ethernet thông qua một đường truyền tín hiệu chung còn gọi là đuờng trung gian. Tín hiệu Ethernet được gửi theo chuỗi , từng bit một , qua đường trung gian tới tất cả các trạm thành viên. Để gửi dữ liệu trước tiên trạm cần lắng nghe xem kênh có rỗi không, nếu rỗi thì mới gửi đi các gói (data). +dò xung đột trong một khoảng thời gian ngắn (đủ lớn). +nếu phát hiện xung đột thì dừng truyền để tránh lãng phí. +Cơ hội để tham gia vào truyền là bằng nhau đối với mỗi trạm . +không có sự ưu tiên +Sự thâm nhập vào kênh chung được quyết dịnh bởi nhóm điều khiển truy nhập trung gian ( Medium Access Control-MAC) được đặt trong mỗi trạm . MAC thực thi dựa trên cơ sở sự phát hiện va chạm sóng mang ( CSMA/CD). +Thuật toán của truy nhập CSMA/CD(CSMA with colloise detect) • các adaptor sẽ nhận gói dữ liệu từ tầng trọng lượng và tạo thành các khung (frame) • nếu các adaptor cảm nhận kênh rỗi thì nó sẽ bắt đầu truyền khung,nếu nó cảm nhận được kênh truyền đang bận thì nó sẽ đợi đến khi nào kênh rỗi nó sẽ gửi. • Nếu các adaptor dò thấy có sự truyền nào khác thì quá trình truyền của nó sẽ bị dừng lại và gửi đi một tín hiệu giao thông (jam signal) • sau khi dừng phát thì adaptor sẽ tuân theo hàm mũ backoff(exponential backoff): sau va chạm thứ m ,adaptor sẽ chọn một số k bất kỳ từ tập hợp {0,1,2…2m-1},các adaptor sẽ đợi trong khoảng k*512 thời gian bit (bit time)và quay trở lại bước 2. +Hiệu suất của phương thức truy nhập này tốt hơn so với ALOHA tuy nhiên vẫn còn phân tán,đơn giản và giá rẻ. b) Slotted ALOHA: giả định: + tất cả các khung có kích thước bằng nhau + thời gian truyền một khung được chia nhỏ thành các khe +Các nút truyền một khung luôn luôn bắt đầu truyền từ khe thứ 1 +Các nút được đồng bộ với nhau. +nếu 2 nút hay nhiều hơn truyền cùng một khe thì tất cả các nút khác sẽ dò thấy va chạm. Hoạt động: +Các nút sẽ gửi đi khe tiếp theo nếu nó nhận được một khung mới. + nếu không có va chạm thì nó sẽ gửi đi khung mới bắt đầu từ slot tiếp theo. +Nếu có va chạm thì nó sẽ phát lại khung tại thời điểm slot tiếp theo với xác suất cho trước tới khi thành công thì thôi. Ưu điểm +Các nút hoạt động có thể sử dụng toàn bộ tốc độ kênh truyền +Tính phân bố cao: chỉ có các khe mới cần đồng bộ với nhau +đơn giản Nhược điểm: + dễ gây va chạm,phí phạm các khe thời gian +các nút cần phải dò va chạm trong khoảng thời gian it truyền dữ liệu +phải có xung đồng bộ c) Pure ALOHA: +Là phương thức đơn giản hơn slotted ALOHA,không cần đồng bộ +Khi một khung đầu tiên đến thì sẽ ngay lập tức truyền khung tiếp theo. +Khi có va chạm sẽ huỷ frame,và sẽ truyền lại frame đó trong trong một dịp random. +frame gửi tại thời điểm t0-1 sẽ va chạm với frame gửi trong khoảng (t0-1,t0+1)  phương thức này sẽ tăng xác suất va chạm. Hiệu suất thấp. d) CSMA: + lắng nghe trước khi truyền +Nếu kênh truyền rỗi thì truyền toàn bộ frame. +Nếu kênh truyền bận, tuỳ cơ ứng biến: -thử lại ngay lập tức với xác suất p cho tới khi kênh truyền rỗi. -thử lại sau một khoảng thời gian ngẫu nhiên. +Xung đột vẫn có thể xảy ra nếu trong khoảng thời gian t1-t0 tín hiệu chưa lan truyền được từ B tới D. + Không có cơ chế phát hiện xung đột, gây lãng phí. Câu 2: a) giải thích chức năng bộ điều chế I/Q b) giải thích chức năng bộ lọc thông thấp LPF trong bộ giải điều chế I/Q. trả lời: a) Chức năng bộ điều chế I/Q: là bộ chuyển đổi tín hiệu dạng phức ở băng tần gốc sang dạng tín hiệu thực ở tần số cao.(checked!) Trong điều chế th số thì điều chế cùng 1 lúc cả biên độ và pha rất khó thực hiện với 1 bộ điều chế biên độ và 1 bộ điều chế pha. Với bộ điều chế I/Q thì việc này được thực hiện dễ dàng. Trong bộ điều chế I/Q thì tín hiệu I và Q được cộgn với th LO và lệch pha 90. Sau đó t/h đc cộng lại và truyền đi. b) chức năng bộ lọc thông thấp LPF trong bộ giải điều chế I/Q: Câu 3: nêu sự khác nhau giữa cấp phát kênh tĩnh FCA và kênh động DCA? trả lời: Trong FCA các kênh được cấp phát cho một trạm gốc tương ứng với số lượng thuê bao nhất định và cấp phát kênh thường được thực hiện trước khi mạng đi vào hoạt động. Vì vậy các kênh trong FCA rất khó có thể thích nghi đowcj với sự thay đổi của nhiễu và điều kiện tải. Trong DCA, bất kì một kênh nào thuộc hệ thống đều có thể được cấp phát cho bất kì một trạm gốc nào khi cần thiết (trong quá trình mạng hoạt động) đựa trên tập hợp các điều kiện ( ví dụ như ma trận tương thích ) được thoả mãn. Không giống như FCA, trạm gốc trong DCA không được gán một nhóm kênh cố định cụ thể nào và một kênh sẽ được giải phóng, sẵn sàng cho tất cả các trạm gốc khi một cuộc gọi mà kênh đó phục vụ kết thúc. Và do đó cấp phát kênh được thực hiện trong suốt quá trình mạng hoạt động, DCA có thể thích nghi với sự thay đổi của nhiễu cũng như điều kiện lưu lượng. Trong một mạng chuyển mạch kênh, DCA có nhiều ưu điểm hơn so với FCA khi lưu lượng ở mức độ trung bình. Tuy nhiên, DCA lại không bằng FCA trong điều kiện lưu lượng lớn. (thêm) HCA là sự kết hợp của FCA và DCA trong đó một tập hợp các kênh được cấp phát cố định cho 1 trạm gốc như trong FCA, trong khi một tập hợp các kênh khác được đặt ở trung tâm và được cấp phát động giống như trong DCA. Với cách này HCA có thể thừa hưởng được ư điểm của cả DCA và FCA. Câu 4: a) tín hiệu khi qua bộ điều chế I/Q của máy phát tín hiệu trong hệ thống thông tin vô tuyến là dạng số hay dạng tương tự? Tín hiệu là tín hiệu ở băng cơ sở hay băng thông? b) Giải thích chức năng bộ lọc thông thấp LPF trong bộ giải điều chế I/Q? trả lời: a) Tín hiệu ở dạng thực tương tự,ở băng tần gốc. (checked!) b) lọc thành phần 1 chiều?? (not sure! nhớ ở đttt bộ LPF có 2 chức năng là lọc nhiễu hoặc lọc thành phần 1 chiều) Câu 5: vẽ sơ đồ và giải thích CN của từng khối của máy thu loại bỏ tần số ảnh? trả lời: sgk tập 4, tr129 Câu 6: Nêu sự khác nhau giữa 2 thuật toán đa truy cập TDMA và CDMA. Ưu điểm từng thuật toán? trả lời: a) TDMA: • Là phương pháp đa truy nhập phânchia theo thời gian • Người sử dụng dùng chung một sóng mang và trục thời gian được chia thành nhiều khoảng nhỏ(gọi là các khe thời gian_TS_time slot) • Một kênh thông tin sẽ chiếm toàn bộ dải thông W của đường truyền trong một khoảng thời gian nhất định trên tổng số thời gian cuộc gọi được thực hiện và lặp lại theo chu kỳ nhất định. * Có 2 phương pháp ghép kênh phân chia theo thời gian cơ bản : +ghép xen bit(bit -by- bit): lấy tất cả các bit cùng tên của các kênh nhánh ghép lại với nhau thành một nhóm. • tốc độ bit mỗi kênh nhánh là v = 8b/Tf ,ghép 4 kênh nhánh lại thành một kênh duy nhất thì tốc độ bit sẽ là v’ = 32b/Tf • ưu điểm của phương pháp này là cấu trúc khung độc lập,dung lượng bộ nhớ yêu cầu thấp,tuy nhiên bên thu sẽ tách kênh phức tạp và chậm . +ghép xen byte/ghép từ (word-by-word):dòng số đầu ra của bộ ghép kênh sẽ gồm một chuỗi các từ mã của các kênh nhánh được sắp xếp liên tiếp. • đặc điểm : dung lượng bộ nhớ yêu cầu cao,và bên thu phải đồng bộ chính xác. b) CDMA: +CDMA viết đầy đủ là Code Division Multiple Access nghĩa là Đa truy nhập (đa người dùng) phân chia theo mã +thuê bao của mạng CDMA chia sẻ cùng một giải tần chung. +Các kênh thuê bao được tách biệt bằng cách sử dụng mã giả ngẫu nhiên PN(Pseudo Noise) +Mã giả ngẫu nhiên:là loại tín hiệu mang tính chất của tín hiệu ngẫu nhiên nhưng hoàn toàn xác định để có thể tái tạo lại ở phía thu nên người ta gọi là mã giả ngẫu nhiên. +Mã giả ngẫu nhiên có các tính chất sau: • Tính cân bằng (balance): số bit 0 và 1 trong mã giả ngẫu nhiên chỉ khác nhau là 1 • - tính tương quan:hiệu số giữa các bit giống nhau và các bit khác nhau ở chuỗi giả ngẫu nhiên PN với chính nó quay đi 1 đơn vị không quá 1.  dễ dàng thu lại ở phía thu * Ưu điểm: – Tính bảo mật cao – Ghép được nhiều kênh – Dung lượng lớn – Giảm hiện tượng nghẽn mạng hiệu quả Nhược điểm: – Tốn kém – Vẫn còn nhiễu giữa các kênh trong cùng 1 tế bào và các tế bào lân cận. Câu 7: Vẽ và trình bày chi tiết chức năng của từng khối trong hệ thống máy phát vô tuyến? trả lời: sgk tr121 tap 4 Chức năng từng khối: +khối xử lí th số DSP: tín hiệu đầu vào đc mã hoá và sắp xếp để giảm tối thiểu giao thoa giữa các kí hiệu và hạn chế bề rộng băng thông. +khối chuyển đổi số tương tự DAC: chuyển th từ số -> tương tự +bộ lọc thông thấp LPF: lọc thành phần 1 chiều +bộ điều chế I/Q: thực hiện điều chế tín hiệu I và Q. + Bộ lọc thông dải BPF,ộ khuếch đại công suất: loại bỏ các hài bậc cao gây ra do sự phi tuyến của bộ khuếch đại công suất trước khi đưa tới hệ thống phối hợp trở kháng. + Match: phối hợp trở kháng trc khi đưa ra ăngten Câu 8: giải thích sự khác nhau giữa bộ lọc ZF và bộ lọc MMSE? trả lời: PP ZF không tính đến ảnh hưởng của nhiễu. Thêm vào đó bộ lọc FỈ chỉ có thể tối thiểu trường hợp IFI xấu nhất khi mà méo <100% độ mở của mắt. Các dạng khác của bộ cân bằng có thể tránh được vấn đề này là bộ cân bằng tối thiểu hoá lỗi trung bình bình phương MMSE. Trong bộ cân bằng MMSE, các hệ số của bộ cân bằng được chọn để tối thiểu hoá lỗi, nó chứa tổng bình phương của tất cả các giao thoa cộng thêm nhiễu ở đầu ra bộ cânbằng. Do vậy bộ cân bằng MMSE tối đa tỷ số S?N ở đầu ra của nó với sự ép buộc độ dài bộ cân bằng và trễ. (trong sách đã có) Câu 9: So sánh ưu và nhược điểm của hệ thống đa sóng mang so với hệ thống đơn sóng mang? Trả lời: a) đơn sóng mang:  ưu điểm:  nhược điểm: + ảnh hưởng của nhiễu lến tín hiệu IFI gây ra bởi hiệu ứng phân tập đa đường đối với tín hiệu thu là rất lớn. +ảnh hưởng của sự phụ thuộc của kênh theo tần só đối với chất lượng hệ thống rất lớn +hai lí do nêu trên làm cho bộ cân bằng kênh và lọc nhiễu ở máy thu phức tạp hơn nhiều so với trường hợp điều chế đa sóng mang. b) đa sóng mang:  ưu điểm: +Ảnh hưởng của nhiễu liên tín hiệu ISI đến chất lượng hệ thống giảm đáng kể. +ẢNh hưởng của hiệu ứng lựa chọn tần số của kênh đối với chất lượng hệ thống cũng giảm do kênh đc chia ra làm nhiều kênh phụ. + Độ phức tạp của bộ cân bằng kênh và lọc nhiễu cho hệ thống cũng giảm.  nhược điểm: + Hệ thống nhạy cảm với hiệu ứng phụ thuộc thời gian của kênh. Điều này là do độ dài của một mẫu tín hiệu tăng lên, nên sự biến đổi về thời gian của kênh vô tuyến có thể xảy ra trong một mẫu tín hiệu. Câu 10: a) trong hệ thống OFDM, khi nào nhiễu phân tập đa đường có thể được loại bỏ hoàn toàn? b) thế nào là fading chậm, nhanh, phẳng, lựa chọn tần số? trả lời: a) khi độ dài chuỗi bảo vệ lớn hơn trễ truyền dẫn lớn nhất của kênh.(checked) b) Khái niệm kênh truyền chọn lọc thời gian hay không chọn lọc thời gian chỉ mang tính tương đối, nếu kênh truyền không thay đổi trong khoảng thời gian truyền một kí tự symbol T thì kênh truyền đó được gọi là kênh truyền không chọn lọc thời gian (time nonselective fading channel) hay kênh truyền biến đổi chậm (slow fading channel), ngược lại nếu kênh truyền biến đổi trong khoảng thời gian Tsymbol , thì kênh truyền đó được gọi là kênh truyền chọn lọc thời gian (time selective fading channel), hay kênh truyền biến đổi nhanh (fast fading channel). Phân loại: * Nếu kênh truyền có (Δt )c nhỏ hơn nhiều so với chiều dài của một ký tự symbol T của tín hiệu được truyền, thì kênh truyền đó được gọi là kênh truyền chọn lọc thời gian (time selective channel) hay kênh truyền nhanh (fast channel). * Nếu kênh truyền có ( Δt)c lớn hơn nhiều so với chiều dài của một ký tự symbol T của tín hiệu được truyền, thì kênh truyền đó được gọi là kênh truyền không chọn lọc thời gian (time nonselective channel) hay kênh truyền chậm (slow channel). Flat fadding & selective fadding: Kênh truyền chọn lọc tần số là kênh truyền có đáp ứng tần số khác nhau trên một dải tần số, tức đáp ứng tần số không bằng phẳng trong toàn bộ dải tần đó, do đó tín hiệu tại các tần số khác nhau khi qua kênh truyền sẽ có sự suy hao và xoay pha khác nhau. Một kênh truyền có bị xem là chọn lọc tần số hay không còn tùy thuộc vào băng thông của tín hiệu truyền đi. Nếu trong toàn khoảng băng thông của tín hiệu đáp ứng tần số là bằng phẳng, ta nói kênh truyền không chọn lọc tần số (frequency nonselective fading channel), hay kênh truyền phẳng (flat fading channel), ngược lại nếu đáp ứng tần số của kênh truyền không phẳng, không giống nhau trong băng thông tín hiệu, ta nói kênh truyền là kênh truyền chọn lọc tần số (frequency selective fading channel). Mọi kênh truyền vô tuyến đều không thể có đáp ứng bằng phẳng trong cả dải tần vô tuyến, tuy nhiên kênh truyền có thể xem là phẳng trong một khoảng nhỏ tần số nào đó. Phân loại: * Nếu kênh truyền có ( Δf )c nhỏ hơn nhiều so với băng thông của tín hiệu được truyền, thì kênh truyền đó được gọi là kênh truyền chọn lọc tần số (frequency selective channel). Tín hiệu truyền qua kênh truyền này sẽ bị méo nghiêm trọng. * Nếu kênh truyền có (Δf )c lớn hơn nhiều so với băng thông của tín hiệu được truyền, thì kênh truyền đó được gọi là kênh truyền không chọn lọc tần số (frequency nonselective channel) hay kênh truyền phẳng (flat channel). Những kênh fading phẳng cũng được xem là kênh truyền thay đổi biên độ và đôi khi được đề cập như là những kênh băng hẹp (narrowband) vì băng thông tín hiệu -> hai thông số quan trọng thường được dùng khi xét kênh truyền có chọn lọc tần số hay không người ta thường xét tới thời gian trễ giới hạn trung bình AEX T (Average Excess delay) và thời gian trải trễ hiệu dụng RMS τ (RMS delay spread) của kênh truyền: ( CT trong phần paraport trong vở ở lớp nhé, thích thì thêm vào) . FCA. Câu 4: a) tín hiệu khi qua bộ điều chế I/Q của máy phát tín hiệu trong hệ thống thông tin vô tuyến là dạng số hay dạng tương tự? Tín hiệu là tín hiệu ở băng cơ sở hay băng thông? b). sự ép buộc độ dài bộ cân bằng và trễ. (trong sách đã có) Câu 9: So sánh ưu và nhược điểm của hệ thống đa sóng mang so với hệ thống đơn sóng mang? Trả lời: a) đơn sóng mang:  ưu điểm:. hưởng của nhiễu liên tín hiệu ISI đến chất lượng hệ thống giảm đáng kể. +ẢNh hưởng của hiệu ứng lựa chọn tần số của kênh đối với chất lượng hệ thống cũng giảm do kênh đc chia ra làm nhiều kênh