ISI (Inter Symbol Interference) là hiện tượng các dạng sóng đại diện cho các tổ hợp bít khi gửi đi thì tách biệt lần lượt, song khi nhận được lại có phần chồng lấn lên nhau gây khó khăn cho việc nhận diện dạng sóng ở bên thu. Nguyên nhân: Dạng sóng số giới hạn trong miền thời gian thì cũng vô hạn trong miền phổ Kênh truyền thường có băng thông (bandwidth) giới hạn, nên khi dạng sóng truyền qua phổ của nó bị cắt còn giới hạn. Phổ giới hạn có nghĩa là dạng sóng xoải rộng ra vô hạn dẫn đến chồng lấn lên dạng sóng tiếp theo. Tác hại: ISI gắn liền với việc truyền tin số, gây nên hậu quả các dạng sóng có phần chồng lấn lên nhau ở bên thu, khiến cho giá trị lấy mẫu ở bên thu sai lệch, từ đó quyết định sai.
TRUYỀN THƠNG SỐ VÀ MÃ HỐ LÝ THUYẾT Câu 1: ISI gì? Nguyên nhân tác hại - ISI (Inter Symbol Interference) tượng dạng sóng đại diện cho tổ hợp bít gửi tách biệt lần lượt, song nhận lại có phần chồng lấn lên gây khó khăn cho việc nhận diện dạng sóng bên thu - Nguyên nhân: Dạng sóng số giới hạn miền thời gian vơ hạn miền phổ Kênh truyền thường có băng thơng (bandwidth) giới hạn, nên dạng sóng truyền qua phổ bị cắt cịn giới hạn Phổ giới hạn có nghĩa dạng sóng xoải rộng vơ hạn dẫn đến chồng lấn lên dạng sóng - Tác hại: ISI gắn liền với việc truyền tin số, gây nên hậu dạng sóng có phần chồng lấn lên bên thu, khiến cho giá trị lấy mẫu bên thu sai lệch, từ định sai Câu 2: Cách xây dựng tiêu chuẩn chống ISI theo quan điểm Nyquisst Do tính chất vật lý kênh truyền chất giới hạn dạng sóng số thời gian, nên tượng ISI tránh khỏi Tuy nhiên truyền tin số bên thu quan tâm đến tín hiệu nhận thời điểm lấy mẫu nên có cách tạo lại dạng tín hiệu trước lấy mẫu để thời điểm lấy mẫu không xảy ISI (còn gọi ISI zero) đạt yêu cầu, thời điểm khác chồng lấn khơng Giải tốn miền tần số dạng sóng mong muốn, Nyquist đến tiêu chuẩn tạo dạng miên tần số là: Công thức diễn tả: Chồng chập phiên dịch P(f), tức phổ dạng sóng mong muốn, số Có thể thấy tiêu chuẩn có nhiều nghiệm thỏa mãn Câu 3: Phân tích khác biệt nghiệm lý tưởng nghiệm cosin tăng theo tiêu chuẩn Nyquisst Nghiệm lý tưởng Phổ có dạng chữ nhật Nghiệm cosin tăng Phổ mở rộng theo đường cong cosin thêm tỉ lệ , với Dạng sóng miền thời gian tắt chậm Dạng sóng miền thời gian tắt nhanh Địi hỏi độ xác lấy mẫu lí tưởng, điều Khi lấy mẫu dù có xê dịch nhỏ số mà khơng đạt thực tế dạng sóng liền kề cộng thêm vào, dạng sóng xa khơng tác động đáng kể nên áp dụng thực tế Câu 3: Lọc phù hợp gì, tác dụng Bộ lọc phù hợp lọc nhằm cực đại tỷ số SNR thời điểm lấy mẫu bên thu, nhằm giảm ảnh hưởng tạp âm Tác dụng: giảm ảnh hưởng tạp âm [Vai trò lọc phù hợp tương tự lọc cộng hưởng truyền tin tương tự Khi dò đài Radio, ta thay đổi giá trị tụ C dẫn đến thay đổi tần số riêng cộng hưởng f Khi tần số riêng trùng với tần số đài cần thu cộng hưởng (hay phù hợp) với đài dẫn đến tăng SNR cịn tần số đài khác khơng cộng hưởng bị triệt nhỏ đi.] Câu 4: Cách suy tiêu chuẩn thiết kế lọc phù hợp Sử dụng bất đẳng thức Schwarz biểu diễn miền tần số sau chuyển sang miền thời gian, ta có đáp ứng xung lọc phù hợp có dạng h(t)=g(T-t) tức đáp ứng phải phù hợp với dạng tín hiệu Câu 5: Làm kết hợp lọc phù hợp lọc Nyquist đường truyền thực tế Do kênh truyền thực tế ln có băng tần giới hạn tạp âm, nên tạo sóng trước lấy mẫu phải thoả mãn đồng thời tiêu chuẩn lọc Nyquist tiêu chuẩn lọc phù hợp Đây vấn đề quan trọng thiết kế Từ cơng thức mơ tả tổng xích ma, thể hệ thống truyền thơng miền tần số, ta có đáp ứng tần số lọc phát thu kế phổ Nyquist lựa chọn cho kênh truyền có băng tần đủ rộng Câu 6: Tạp âm có tính chất Tạp âm sinh chuyển động nhiệt độ ngẫu nhiên tác động lên hạt tải điện nên làm cho tạp âm không Tạp âm nhiệt độ sinh tín hiệu ngẫu nhiên cộng thêm vào tín hiệu mong muốn, nên tạp âm có tính chất ngẫu nhiên Câu 7: Cách ước lượng lỗi truyền tin qua đường truyền có tạp âm Ước lượng bất đẳng thức: -> Ước lượng nhanh cận SNR BER (Bit error rate) tỉ lệ lỗi bit tạp âm Ví dụ: BER = 10 mũ -4 tức truyền 10 mũ bit có bit lỗi Do phân bố xác suất tạp âm trải dài từ âm vô đến dương vô nên định bit có tỷ lệ sai phổ dạng sóng lấn sang, nên xác định bit sai, bit bị lỗi Câu 8: Nêu cấu trúc khác biệt cấu trúc thu tín hiệu tương tự tín hiệu số Tại có khác biệt hiệu chúng Sự khác biệt cấu trúc thu tín hiệu tương tự tín hiệu số bên thu có lấy mẫu decision, ta biết trước giá trị nằm xung quanh giá trị nên truyền tin, dù có nhiễu, giá trị sau dính nhiễu vào nằm xung quanh giá trị đó, từ mà xác suất lựa chọn cao Nhờ mà thu tín hiệu số ảnh hưởng nhiễu thu tương tự Câu 9: So sánh truyền thông số truyền thơng tương tự Tiêu chí Giống Dạng sóng Truyền thơng tương tự Cùng để truyền tin Cùng cần sóng mang -khơng giới hạn thời gian dạng sóng -có vơ hạn dạng sóng -khơng có start stop nên khơng có nhiễu ký tự Truyền thơng số -cần tin số -thời gian dạng sóng hữu hạn -hữu hạn dạng sóng -có start stop nên có nhiễu ký tự Cấu trúc hệ thống -Đơn giản: cần đặt lên lấy Ưu điểm Nhược điểm -trễ -chỉ sử dụng phần nhỏ cho mục tiêu quân -không nhiều ưu điểm -Phức tạp -Cần Map Symbol (ánh xạ dạng sóng) Sampling (lấy mẫu) Decision Map Symbol: đặt bit lên dạng sóng Sampling: có hữu hạn dạng sóng nên cần biết mẫu xác định dạng sóng nào, chấp nhận tỉ lệ lỗi -rất nhiều ưu điểm -trễ nhiều so với tương tự Tổng quát Tương tự: đồng tần số bên phát bên thu Số: thêm đồng thời gian Câu 10: Tiêu chuẩn Nyquist cho lấy mẫu tín hiệu băng sở không bị méo là? [Giống Câu 2] Do tính chất vật lý kênh truyền chất giới hạn dạng sóng số thời gian, nên tượng ISI tránh khỏi Tuy nhiên truyền tin số bên thu quan tâm đến tín hiệu nhận thời điểm lấy mẫu Nên có cách tạo lại dạng tín hiệu trước lấy mẫu để thời điểm lấy mẫu khơng xảy ISI (cịn gọi ISI zero) đạt yêu cầu, thời điểm khác chồng lấn khơng Giải tốn miền tần số dạng sóng mong muốn, Nyquist đến tiêu chuẩn tạo dạng miên tần số là: Công thức diễn tả: Chồng chập phiên dịch P(f), tức phổ dạng sóng mong muốn, số Có thể thấy tiêu chuẩn có nhiều nghiệm thỏa mãn Câu 11 Một nguồn tín hiệu tương tự có tần số cực đại 4kHz Để truyền tin theo kỹ thuật truyền tin số phải làm nào? Mơ tả bước thực Đầu tiên tín hiệu phải lấy mẫu tín hiệu tương tự tần số Nyquist, tức tần số lấy mẫu tối thiểu lớn gấp đôi tần số tối đa, nên ta cần tần số lẫy mẫu tối thiểu Sau ta lượng tử hố tín hiệu cho tín hiệu qua PCM encoder, bước này, ta gần có tin số, nhiên ta cho tin qua mã hoá nguồn để loại bỏ phần dư thừa mã hoá kênh để giảm lỗi Câu 12: So sánh giản đồ chòm kỹ thuật BPSK BFSK Tại tỷ lệ lỗi kỹ thuật khác có lượng bit BPSK Kỹ thuật BPSK có dạng sóng, dạng sóng mang bit, pha mang thơng tin Hai dạng sóng giống ngược pha Ta trừu tượng hoá dạng sóng thành véc tơ Do có hàm sở nên ta biểu diễn trục đủ Hai dạng sóng s1 s2 vector biểu diễn điểm cuối trục chiều hàm sở Biểu diễn dạng sóng hàm sở ta có: BFSK Kỹ thuật BFSK có dạng sóng, dạng sóng mang bit, tần số mang thơng tin Hai dạng sóng biên độ khác tần số Ta trừu tượng hố dạng sóng thành vector Do có hàm sở nên ta biểu diễn trục hệ toạ độ Decac, tức giản đồ chịm khơng gian chiều Hai dạng sóng s1 s2 biểu diễn tổ hợp tuyến tính hàm sở trực chuẩn Ta tính tích phân dạng sóng hàm sở hệ số sau: Từ ta có khơng gian tín hiệu BPSK Từ ta có khơng gian tín hiệu BFSK với toạ độ hình với toạ độ hình Tỷ lệ lỗi phương pháp khác dù lượng bit khoảng cách (khoảng cách vector) phương pháp khác Trong phương pháp BPSK, khoảng cách Trong phương pháp BFSK, khoảng cách Khoảng cách phương pháp BPSK xa hơn, cụ thể lớn gấp lỗi bé hơn, cụ thể lần Do tỷ lệ Lỗi BFSK: Lỗi BPSK: Nếu muốn tỷ lệ lỗi, phương pháp BFSK cần truyền công suất lớn 3dB so với công suất truyền BPSK Câu 13 Từ khơng gian tín hiệu kỹ thuật BPSK, BFSK: a) Xây dựng sơ đồ phát thu kỹ thuật đánh giá tỷ lệ lỗi BER b) Nhận xét ưu nhược điểm kỹ thuật BPSK Sơ đồ phát BFSK Thêm ví dụ cần Thêm ví dụ cần Sơ đồ thu Thêm ví dụ cần Thêm ví dụ cần Lỗi bé dùng công suất Độ rộng phổ nhỏ với BFSK Đuôi phổ tắt nhanh Nhược Độ rộng phổ lớn Lỗi nhiều dùng công điểm Đuôi phổ tắt chậm suất với BPSK Câu 14: So sánh kỹ thuật BPSK, BFSK, QPSK So sánh ưu nhược điểm chúng Ưu điểm Dạng sóng BPSK BFSK QPSK dạng sóng, dạng sóng dạng sóng, dạng sóng dạng sóng, dạng sóng mang bit mang bit mang bit, thông tin mang pha hàm sở thông tin mang pha hàm sở i = 1,2 thông tin mang tần số hàm sở Chòm Thiết kế sơ đồ chiều Dùng hàm sở để biểu diễn ta vector cho dạng sóng Bên gửi: chiều Dùng hai hàm sở để biểu diễn ta vector cho dạng sóng chiều Dùng hai hàm sở để biểu diễn ta vector cho dạng sóng Bên gửi: Các dạng sóng gần khác bit Bên gửi: Bên nhận: thu đồng Bên nhận: thu đồng Do có hàm sở nên cần hệ số để biểu diễn dạng sóng, nửa định hệ số việc sử dụng bit truyền, gọi bit I Q Xung bit I kéo dài cho bit Q xung bit Q kéo dài cho bit I Và phải làm trễ dòng để I,Q đồng thời Bên nhận: Sau nhân với hàm sở, ta tích phân lấy mẫu nhằm xác định ln hệ số vector truyền đến Các hệ số dương âm từ kiện xác định dạng sóng Từ xác định bit truyền bit Xác suất sai bit: Tỷ lệ lỗi Xác suất sai bit: phương pháp BPSK Ưu điểm Xác suất lỗi thấp Độ rộng phổ nhỏ Đuôi phổ tắt nhanh Nhược điểm Truyền bit dạng sóng Truyền bit dạng sóng Xác suất lỗi cao Câu 15: So sánh MSK BFSK Giống Khác Cùng xác suất lỗi giống BPSK (thấp) mang bit dạng sóng nên có lợi hiệu suất phổ Tạo hài không tốt làm bên phát hiệu tạo vector qua tâm MSK BFSK Đều điều chế tần số, thông tin mang tần số, bit khác tần số khác dạng sóng, dạng sóng mang bit có hàm sở Khoảng cách tối thiểu Khoảng cách gấp đôi Dạng sóng tổng hợp biên độ, Dạng sóng tổng hợp biên độ, chuyển từ tần số sang tần số khác chuyển từ tần số sang tần số không mềm mại, pha liên tục mềm mại, pha không liên tục, chỗ nhảy pha tạo hài khơng liên tục Khơng gian tín hiệu gồm Khơng gian tín hiệu gồm hai pha đối diện tần số Có nhớ pha trước Biên độ hàm sở khơng phải Khơng có nhớ pha số Biên độ hàm sở số Tỷ lệ lỗi: giống BPSK Tỷ lệ lỗi: Câu 16: So sánh BPSK DPSK Giống Khác BPSK DPSK Đều điều chế pha Có dạng sóng, dạng sóng mang bit Thuộc nhóm kỹ thuật đồng bộ, dùng Thuộc nhóm kỹ thuật khơng đồng bộ, vịng bám pha khơng dùng vịng bám pha Thơng tin mang pha Thông tin mang hiệu hai dạng sóng Có hàm sở Có hàm sở Tỷ lệ lỗi: Tỷ lệ lỗi: Bên phát gồm thành phần BPSK Bên phát bao gồm: mã nhị phân thành phần phát BPSK thông thường Bên thu chờ sử dụng Bên thu phải chờ thời gian 2Tb để giải nhánh mã phải sử dụng nhánh Quyết định dựa giá trị nhánh Quyết định dựa tổng cuối nhánh Câu 17: Nêu khác kỹ thuật DPSK, MSK QAM Câu 18: Khái niệm mã giới hạn Shannon kênh AWGN [Câu nên chép vở] Các kỹ thuật mạch điện tử thông thường đạt tỷ lệ lỗi p e=10-3 truyền qua kênh nhị phân đối xứng (BSC) Tuy nhiên tỷ lệ không đáp ứng yêu cầu dịch vụ phổ biến cỡ 10-6- 10-7 Về phương diện lý thuyết, người quan tâm đến kỹ thuật truyền có khả đạt tỷ lệ lỗi nhỏ tùy ý (còn gọi truyền tin cậy), tức pe→0 Nếu áp dụng cách thức mã lặp lại dẫn đến tốc độ truyền tin →0, điều khơng có ý nghĩa thực tế Một phương pháp tự nhiên để vừa đạt việc giảm lỗi vừa không giảm tốc độ truyền sử dụng mã lặp lại kết hợp với kỹ thuật truyền hạng cao (tức ký hiệu, hay dạng sóng mang nhiều bít lúc) Điều kèm theo phải có nhiều dạng sóng: 2n dạng sóng phép dạng sóng mang n bít Câu hỏi với công suất phát hạn chế tối đa thiết kế dạng sóng dạng sóng (hay điểm khơng gian tín hiệu) phải cách khoảng vừa đủ để phân biệt tin cậy nơi thu kênh truyền có tạp âm Như khoảng cách phụ thuộc công suất tạp âm (cịn gọi bán kính tạp âm) Shannon giải hồn chỉnh tốn sử dụng mơ hình cầu cơng suất N chiều với bán kính chứa bên cầu tạp âm bán kính Tâm cầu tạp âm dạng sóng kỹ thuật truyền hạng M để đảm bảo bên thu phân biệt tin cậy Lấy thể tích cầu cơng suất chia cho thể tích cầu tạp âm ta số dạng sóng cực đại Lấy logarit số chia cho N chiều ta số bít tối đa lần truyền chiều khơng gian tín hiệu Kết có : ( ) P C= log 1+ /lần truyền σ Nhận xét: - Khi coi truyền tin cậy đạt dạng sóng cách k/c ≥ bán kính tạp âm số bít tối đa/lần truyền không lỗi giá trị C (gọi dung năng/lần truyền) Khi truyền số bít/lần truyền >C dẫn đến số dạng sóng nhiều hay cầu tạp âm với tâm dạng sóng giao (có phần chung) dẫn đến bên thu phân biệt không tin cậy hay tỷ lệ lỗi >0 Khi số bít/lần truyền ≤C cần số dạng sóng hơn, cầu bán kính tạp âm có tâm dạng sóng xếp xa dẫn đến bên thu phân biệt tin cậy Khi kết hợp với độ rộng băng tần kênh truyền, ta cần ý kênh có độ rộng băng tần B (Hz) có 2B lần truyền/s độc lập Dẫn đến công thức dung năng/giây lần truyền, độ tối đa tính theo bít/s đạt mà khơng lỗi Câu 19: Thuật tốn Viterbi ý nghĩa Như nói trên, bên giải mã tốn thời gian bên mã hóa phải dị tìm đường lưới có khoảng cách Hamming nhỏ với từ nhận Có tổng cộng k phép dị tìm Khi k lớn thời gian cho dị tìm lớn khơng đáp ứng việc truyền tin thời gian thực (real-time) Thuật tốn Viterbi rút ngắn tính tốn dị tìm biến ứng dụng mã chập khả thi thời gian thực Thuật toán dựa lập luận sau: - Đường từ A→B có khoảng cách với từ nhận ngắn tất phần đường tính từ A có khoảng cách với phần từ nhận tương ứng ngắn Do có đường vào nút lưới, đường có khoảng cách lớn chắn phần đường ngắn Tiến hành loại bỏ đường có khoảng cách lớn tất nút có lối vào lưới, để lại đường sống sót Cuối số đường sống sót số trạng thái ghi Tiến hành so sánh đường này, chọn đường có khoảng cách nhỏ Sau ngược lại đường cuối ngày ta tìm số bít thơng tin cần giải mã Câu 20: Lý thuyết khơng gian tín hiệu có vai trị truyền thơng số? Giản đồ chịm cho ta biết thơng tin hệ truyền tin Lý thuyết khơng gian tín hiệu có vai trị quan trọng truyền thơng số Vì coi tín hiệu vector cách biểu diễn tín hiệu thành tổ hợp tuyến tính N hàm sở trực chuẩn, điều vô cần thiết muốn dạng sóng mang nhiều bit Ví dụ muốn dạng sóng mang n bit, ta cần dạng sóng cơng thức sở bên phát dạng sóng, từ thiết kế thu phát phù hợp với Trong hệ số xác định M số dạng sóng, N số hàm sở với điều kiện hàm sở phải trực chuẩn Từ hệ số sinh hàm sở vector, ta vẽ nên giản đồ chịm sao, từ giản đồ chịm sao, ta xác định tỷ lệ lỗi, xây dựng sơ đồ thu, phát Decision, biết có dạng sóng số bit dạng sóng Câu 21: Phân tích sơ đồ phát QPSK