5 truyền dữ liệu chương 5 ghép kênh và trải phổ

Giảng viên: Lê Văn Dũng  Tổng quan  Ghép kênh phân chia theo tần số  Ghép kênh phân chia theo bước sóng  Ghép kênh phân chia theo thời gian  Trải phổ nhảy tần  Trải phổ chuỗi trực tiếp Tổng quan + Trong thực tế, có kênh với băng thơng hữu hạn Việc sử dụng hợp lý thách thức truyền thông liệu Sử dụng hợp lý băng thông tuỳ vào ứng dụng cụ thể mà chia làm hai phần  Ghép kênh (Multiplexing): Nhằm kết hợp nhiều kênh băng thông hẹp thành kênh băng thông rộng nhằm tối ưu hoá hiệu suất sử dụng kênh  Trải phổ (Spreading): Là trải rộng băng thông kênh nhằm mục đích bảo mật thơng tin, chống lừa đảo Ghép kênh (Multiplexing) + Khi băng thông liên kết hai thiết bị lớn băng thông cần sử dụng hai thiết bị băng thơng chia sẻ + Ghép kênh: Là tập hợp kỹ thuật cho phép truyền nhiều tín hiệu liên kết Ghép kênh (Multiplexing)  Phân loại: + FDM (Frequency Division Multiplexing); + TDM (Time Division Multiplexing): Đồng không đồng + WDM (Wavelength Division Multiplexing) a FDM – Ghép kênh phân chia theo tần số  Khái niệm: Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM) kỹ thuật tương tự áp dụng băng thơng liên kết (tính hertz) lớn băng thơng kết hợp tín hiệu truyền  Đặc điểm + Mỗi tín hiệu điều chế sóng mang có tần số khác (Dùng điều chế AM FM) + Các tín hiệu sau điều chế tổ hợp thành tín hiệu hỗn hợp để truyền qua kết nối + Tần số sóng mang phân chia thành băng thơng thích hợp với kênh truyền + Các tín hiệu sau điều chế phân cách dải tần bảo vệ (băng bảo vệ: dải bảo vệ), bảo đảm tín hiệu khơng bị trùng tần số, không gây nhiễu a FDM – Ghép kênh phân chia theo tần số  Quá trình ghép kênh FDM  Băng thông hệ thống FDM: B FDM  n.B i  (n  1)B G Trong đó: BFDM băng thông hệ thống FDM; Bi băng thông ngõ vào; BG băng thông bảo vệ; n số ngõ vào a FDM – Ghép kênh phân chia theo tần số  Quá trình tách kênh FDM + Bộ tách kênh lọc nhằm tách tín hiệu ghép kênh thành kênh phân biệt Các tín hiệu tiếp tục giải điều chế đưa xuống thiết bị thu tương ứng a FDM – Ghép kênh phân chia theo tần số  Ví dụ 1: Giả sử kênh tín hiệu thoại có băng thơng kHz Chúng ta cần ghép kênh vào liên kết có băng thơng 12 kHz, từ 20 đến 32 kHz Mơ tả phổ tín hiệu ghép kênh, giả sử khơng có băng tần bảo vệ + Ta điều chế kênh sang băng thông khác Ta sử dụng băng thông 20  24 kHz cho kênh đầu tiên, băng thông 24 đến 28 kHz cho kênh thứ hai băng thông 28 đến 32 kHz cho kênh thứ ba Sau đó, kết hợp chúng lại để truyền Tại máy thu, kênh nhận tồn tín hiệu, sử dụng lọc để tách tín hiệu riêng Kênh sử dụng lọc chuyển tần số từ 20 đến 24 kHz lọc (loại bỏ) tần số khác Kênh thứ hai sử dụng lọc chuyển tần số từ 24 đến 28 kHz kênh thứ ba sử dụng lọc chuyển tần số từ 28 đến 32 kHz Sau đó, kênh thay đổi tần số để a FDM – Ghép kênh phân chia theo tần số  Ví dụ 1: c TDM – Ghép kênh phân chia theo thời gian  TDM không đồng - TDM thống kê + Phương pháp ghép kênh TDM không đồng hay TDM thống kê, thiết kế để tránh lãng phí Từ khơng đồng thường có nhiều nghĩa khác dùng kỹ thuật ghép kênh truyền dẫn, trường hợp này, từ hiểu mềm dẻo không cố định + Tương tự TDM đồng bộ, cho phép số ngõ vào có tốc độ thấp ghép kênh đường truyền tốc độ cao Tuy nhiên, khác với TDM đồng bộ, cho phép tổng số tốc độ đường vào lớn khả đường truyền + Trong TDM không đồng bộ, ta có n đường vào frame khơng chứa nhiều n khe (slot) Số lượng khe dựa phân tích thống kê số ngõ vào truyền dẫn đơn vị thời gian c TDM – Ghép kênh phân chia theo thời gian  TDM không đồng - TDM thống kê + Trong TDM không đồng bộ, slot không phân trước mà phục vụ cho ngõ vào có liệu cần truyền Bộ ghép kênh quét ngõ vào, chấp nhận phần liệu frame lấp đầy gửi frame đường truyền + Nếu không đủ liệu để lấp đầy, frame chuyển phần đầy Như kênh không sử dụng hết 100% khả + Tuy nhiên, khả cho phép thiết lập slot động giảm thiểu lãng phí đường truyền  TDM không đồng - TDM thống kê + Ví dụ: Hệ thống máy tính chia sẻ đường truyền dùng TDM khơng đồng + TH1: Có máy có liệu truyền Cho phép chọn slot frame + TH2: Có máy có liệu truyền Nhiều slot frame  Ưu nhược điểm TDM không đồng + Ưu điểm: TDM không đồng thực hiệu kích thước slot frame tương đối lớn + Khuyết điểm: Vì khe mang liệu địa trong, tỷ lệ kích thước liệu kích thước địa phải hợp lý để làm cho việc truyền tải hiệu Ví dụ, khơng hiệu gửi bit khe làm liệu địa bit Điều có nghĩa chi phí 300%  Trong TDM thống kê, khối liệu thường nhiều byte địa vài byte + Khi thêm bit địa vào slot làm giảm hiệu hệ thống Khắc phục việc truyền toàn địa phần đầu truyền dẫn, phần lại truyền địa rút gọn c TDM – Ghép kênh phân chia theo thời gian  TDM đồng TDM không đồng Trải phổ (Spread Spectrum) + Trong trải phổ, người ta kết hợp nhiều nguồn liệu vào liên kết có băng thơng lớn, mục đích để bảo mật + Trải phổ thường sử dụng ứng dụng vơ tuyến (wireless application), kênh vơ tuyến thường dùng chung + Mỗi nguồn tín hiệu có băng thơng B trải rộng phổ thành tín hiệu trải phổ có băng thơng Bss + Tín hiệu trải phổ với mã trải phổ (Spreading code) khác  Do phía thu giải mã Trải phổ (Spread Spectrum)  Nguyên tắc trải phổ + Băng thông phân bổ cho trạm phải lớn mức cần thiết Điều cho phép dự phịng + Việc mở rộng băng thơng gốc B thành băng thơng Bss phải thực q trình độc lập với tín hiệu ban đầu (q trình lan truyền xảy sau tín hiệu tạo nguồn)  Các kỹ thuật trải phổ + Trải phổ nhảy tần (Frequency Hoping Spread Spectrum: FHSS) + Trải phổ dãy trực tiếp (Direct Sequence Spread Spectrum: DSSS) Trải phổ (Spread Spectrum) a Trải phổ nhảy tần (FHSS) + Tại thời điểm, tín hiệu điều chế sóng mang Tồn tín hiệu điều chế nhiều sóng mang có tần số khác Do đó, băng thơng trải phổ Bss >> B + Tần số sóng mang gán cho tín hiệu khoảng thời gian Th điều khiển tạo Mã giả ngẫu nhiên (Pseudonoise code: PN code) + Chỉ phía phát phía thu biết mã PN code, với người thứ ba coi ngẫu nhiên Điều giúp cho việc bảo mật tín hiệu truyền Trải phổ (Spread Spectrum) a Trải phổ nhảy tần (FHSS) a Trải phổ nhảy tần (FHSS) Bảng PN code lựa chọn tần số sóng mang a Trải phổ nhảy tần (FHSS) a Trải phổ nhảy tần (FHSS)  Chia sẻ băng thông liên kết b Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) + Trong DSSS, người ta thay bit liệu n bit mã trải phổ (gọi chip)  băng thơng tăng n lần + Chỉ phía phát phía thu biết mã trải phổ, người thứ ba khó phát mã trải phổ  bảo mật b Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) + Ví dụ: DSSS sử dụng Wireless LAN người ta sử dụng mã trải phổ 11 bit (Mã Barker) ... quan  Ghép kênh phân chia theo tần số  Ghép kênh phân chia theo bước sóng  Ghép kênh phân chia theo thời gian  Trải phổ nhảy tần  Trải phổ chuỗi trực tiếp Tổng quan + Trong thực tế, có kênh. .. mật tín hiệu truyền 3 Trải phổ (Spread Spectrum) a Trải phổ nhảy tần (FHSS) a Trải phổ nhảy tần (FHSS) Bảng PN code lựa chọn tần số sóng mang a Trải phổ nhảy tần (FHSS) a Trải phổ nhảy tần (FHSS)... lượng kênh truyền  TDM đồng + Ghép kênh nhiều mức (Multilevel Multiplexing) + Ghép kênh đa mức kỹ thuật sử dụng tốc độ liệu dòng đầu vào bội số dịng khác Ví dụ, có hai đầu vào 20 kbps ba đầu vào