Chương 1: Khái quát về hệ thống thông tin ppt

NGUYÊN LÝ TRUYỀN THÔNG Thạc sĩ VÕ KHIẾM TRUNG TÂM ỨNG DỤNG KHOA HỌC, CÔNG NGHỆ & TIN HỌC LÂM ĐỒNG Email: vokhiemkh@yahoo.com Phone: 063 501778 - 0913173367 Khái quát môn học Môn học liên quan:  Lý thuyết thông tin  Kỹ thuật thông tin  Thông tin tương tự  Thông tin số  Thông tin di động  Hệ thống viễn thông  Điện tử thông tin  Mạch điện tử  Toán cao cấp… Nguyên lý truyền thông: Gồm phần:  Khái quát hệ thống thơng tin  Điều chế, giải điều chế tín hiệu tương tự Hệ thống phát – thu tín hiệu Truyền thông tương tự-số Khái quát thông tin số  Kỹ thuật trải phổ TÀI LIỆU, GIÁO TRÌNH THAM KHẢO  Nguyên lý thông tin tương tự - số, Vũ Đình Thành, Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh;  Cơ sở lý thuyết truyền tin, Nguyễn Văn Hậu, Nguyễn Hiếu MInh, Nhà xuất KHKT, 2008;  Lý thuyết thông tin, Hồ văn Quân, Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh;  Mạch điện tử thơng tin, Hồng Đình Chiến, Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh;  Điện tử thơng tin, Phạm Hồng Liên, Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh;… Chương 1: KHÁI QT VỀ HỆ THỐNG THƠNG TIN Hệ thống thơng tin sử dụng nhiều lĩnh vực nhằm chuyển tải tin tức từ nguồn phát tin đến nơi nhận tin khoảng cách Hệ thống thơng tin chuyển hay nhiều nguồn phát tin đồng thời đến hay nhiều nơi nhận tin, Phương thức thông tin chiều, hai chiều nhiều chiều, Trong môi trường thông tin hữu tuyến vô tuyến Tin tức ? Tin tức, hay thơng tin trừu tượng, phi vật chất, khó định nghĩa xác Tin tức tồn phổ biến sống: A hỏi B trả lời: cung cấp thông tin ( chiều)  Hai người nói chuyện với nhau: trao đổi thông tin ( chiều)  Một người xem TV, nghe đài: nhận thông tin  HS lắng nghe GV giảng bài: nhận tri thức  Máy tính nối mạng: trao đổi liệu  Tàu vũ trụ, vệ tinh: nhận lệnh điều khiển, truyền hình ảnh  Hai kiến dùng râu để truyền tin cho  Những tương tự nhiên, cho thông tin môi trường, tai biến… Thông tin hay tin tức  Tồn trình truyền từ đối tượng đến đối tượng khác  Xuất phát từ đối tượng báo cho đối tượng khác biết điều  Có thể tồn nhiều dạng khác nhau: âm thanh, hình ảnh, cử chỉ… Có thể rút số định nghĩa thông tin:  Thông tin cảm nhận hiểu biết người giới xung quanh thơng qua tiếp xúc với  Thông tin hệ thống tin báo mệnh lệnh giúp loại trừ không chắn trạng thái nơi nhận tin Thông tin tượng vật lý, tồn tại, truyền dạng như: hình ảnh, âm thanh, dịng điện, sóng điện từ, sóng ánh sáng…  Tin tức Tín hiệu Dạng vật chất hay đại lượng vật lý dùng để mang thông tin, gọi tín hiệu Tín hiệu biểu vật lý tin tức, vật mang thông tin từ nơi đến nơi khác Nói cách khác: Tin tức: nội dung, phần hồn, dạng phi vật chất, có mục đích báo cho bên nhận biết điều (Lý thuyết thơng tin nghiên cứu sâu) Tín hiệu: vỏ bọc, phần xác, dạng vật chất: sóng điện từ, dịng điện, sóng ánh sáng… Lý thuyết tín hiệu nghiên cứu sâu , đối tượng môn học nguyên lý truyền thông Tin tức tương tự Các đại lượng vật lý biến thiên liên tục, đặn theo thời gian: tín hiệu âm thanh, hình ảnh, tín hiệu đo lường nhiệt độ, áp suất… Tiêu chí quan trọng thông tin tương tự trung thực tín hiệu nơi nhận tin so với nơi phát tin Tin tức dạng số Thể dạng chuỗi ký hiệu từ tập hợp hữu hạn ký hiệu rời rạc: chuỗi ký tự chữ số xuất văn bản, chuỗi bit luận lý đọc từ file liệu… Tiêu chí quan trọng thơng tin số xác chuỗi ký tự nhận (hoặc tỉ số lỗi bit nhận được) khoảng thời gian định qúa trình thơng tin Tin tức truyền thông  Tin tức yếu tố chính, hệ thống thơng tin có nhiệm vụ chuyển tải tái lập lại tin tức nơi nhận tin cho nội dung tin tức khơng đổi hiểu được, chấp nhận  Tín hiệu vật lý chuyển tải tín hiệu điện, cảm biến phát tạo xử lý khối mạch điện tử  Các cảm biến phát cảm biến thu, phần tử chuyển đổi dạng thức vật lý tin tức, ảnh hưởng đến độ trung thực độ tin cậy hệ thống thông tin Khối phát Xử lý tin tức, cung cấp vào môi trường thông tin tín hiệu có dạng thức phù hợp Nội dung tin tức truyền không thay đổi Khối phát gồm phần: Mã hóa điều chế tín hiệu Khuếch đại tín hiệu phát Môi trường thông tin Là môi trường vật lý cụ thể, cho phép chuyển tải tín hiệu từ nơi phát đến nơi thu Mơi trường thơng tin dạng hữu tuyến (dây dẫn điện song hành, dây cable tín hiệu, sợi quang…) Có thể dạng vơ tuyến (không gian tự do, chân không, môi trường chất lỏng…) Môi trường thông tin thường gây suy hao công suất tín hiệu gây trễ pha tín hiệu truyền tin Cự ly thơng tin lớn độ suy hao trễ pha nhiều  Khối thu Thu nhận tín hiệu tin tức từ mơi trường thơng tin, tái tạo lại tin tức để cung cấp đến nơi nhận tin Khối thu gồm phần:  Chọn lọc kênh thông tin (để chọn lựa tín hiệu từ nguồn tin mà ta muốn thu nhận, mơi trường thơng tin sử dụng truyền tin đồng thời cho nhiều nguồn tin khác nhau)  Khuếch đại tín hiệu điện (để bù trừ độ suy hao môi trường thông tin),  Giải điều chế giải mã hóa (để khơi phục lại tin tức gốc ban đầu nơi phát), Nhiễu Nhiễu tín hiệu khơng mong muốn, xuất ngẫu nhiên môi trường thông tin từ phần tử, linh kiện thiết bị  Nhiễu loại bỏ giảm thiểu nhờ lọc tần số, xử lý ngưỡng nơi thu  Can nhiễu gây tác nhân chủ quan: - Nhiễu tín hiệu từ nguồn phát khác, - Nhiễu nguồn cung cấp công suất, - Nhiễu thiết bị phụ trợ,… - Can nhiễu dải tần số khác với dải tần số muốn thu, loại bỏ dễ dàng nhờ phép lọc tần số thông thường - Can nhiễu dải tần tín hiệu khó loại trừ, người ta phải dùng phép mã hóa nguồn phù hợp Băng thông Băng thông đại lượng đo lường tốc độ truyền tin + Thông tin tương tự (analog), băng thông thể qua dải tần số tín hiệu dải tần số kênh + Thông tin số (digital), băng thông thể qua tốc độ bit tối đa chuỗi số truyền Kênh thơng tin có băng thơng nhỏ truyền tín hiệu có dải tần số rộng gây méo dạng tín hiệu nơi thu Băng thơng kênh truyền rộng tốc độ truyền tin cao, chất lượng truyền tin tức tốt lại gặp vấn đề sau: + Hao phí dải tần số kênh truyền, số lượng luồng thông tin truyền đồng thời kênh giảm, hiệu suất sử dụng kênh truyền thấp + Băng thông rộng kéo theo ảnh hưởng nhiễu môi trường can nhiễu từ kênh truyền lân cận lên kênh thông tin Giới hạn băng thông kênh cho phép tăng tỉ số S/N, nghĩa chất lượng thông tin kênh tăng băng thông bị hạn chế (nếu không gây méo dạng đến tín hiệu) Điều chế tín hiệu Sóng mang (carrier) thường tín hiệu hình sin tín hiệu xung tần, có tần số cố định cao nhiều lần so với tần số tín hiệu điều chế (modulating signal) Tín hiệu điều chế tín hiệu gốc từ nguồn tin, tín hiệu biến đổi từ tín hiệu gốc phép lọc, mã hóa, trộn kênh,… thường dải tần số thấp, gọi tín hiệu dải (baseband) Điều chế tín hiệu làm thay đổi thơng số sóng mang biên độ, pha, tần số,… theo biến thiên tín hiệu điều chế Để thu nhận trở lại tín hiệu điều chế từ sóng mang điều chế, cần phải giải điều chế (demodulating) Lợi điểm điều chế: Tăng hiệu suất thơng tin: sóng mang tần số cao, tín hiệu dễ truyền xa hơn, anten phát thu có kích thước nhỏ Tăng băng thơng: tần số sóng mang cao nên dải băng thơng rộng nhiều lần so với dải tần số tín hiệu điều chế Giảm nhiễu can nhiễu: tăng cơng suất phát tín hiệu tỉ số S/N chấp nhận Thực tế không cho phép tăng cơng suất phát lên q, điều chế sóng mang cho phép giảm thiểu ảnh hưởng nhiễu mà không tăng công suất phát Cho phép gán tần số phát: kênh thơng tin có nội dung sử dụng dải tần số phát khác nơi thu, tách biệt tín hiệu muốn thu số nhiều tín hiệu từ đài phát khác thông qua phép lọc tần số Cho phép ghép kênh (multiplexing): muốn truyền nhiều tín hiệu khác nhau, từ nhiều nguồn phát tin đến nhiều nơi nhận tin Ghép kênh dạng ghép tần số (FDM: Frequency – Division Multiplexing) ghép kênh thời gian (TDM: Time – Division Multiplexing) Mã hóa Mã hóa (coding), áp dụng cho nguồn tin tức số, biểu diễn ký hiệu rời rạc Mã hóa gồm hai q trình: - Mã hóa (encoding) chuyển tin tức số từ nguồn tin thành chuỗi ký hiệu theo quy luật - Giải mã (decoding) chuyển đổi ngược lại từ ký hiệu trở tin tức số theo quy luật ngược lại với quy luật mã hóa Nguồn tin tức số dạng nhị phân ( 1) ký hiệu mã hóa dạng nhị phân Mã hóa chuyển đổi từ chuỗi số nhị phân thành chuỗi số nhị phân khác Đối với nguồn tin liên tục muốn chuyển đổi sang dạng số (rời rạc) cần phải thực q trình rời rạc hóa Lấy mẫu Rời rạc hóa theo thời gian, hay lấy mẫu: Là trích từ hàm ban đầu thành mẫu lấy thời điểm xác định Việc lấy mẫu để thay hàm ban đầu mẫu tương đương mà mẫu lấy khôi phục hàm gốc ban đầu  Lượng tử hóa Rời rạc hóa theo biên độ, gọi lượng tử hóa: Phân chia biên độ tín hiệu mang tin miền liên tục thành mức định  Quy giá trị biên độ không trùng với mức mức nhỏ mà gần với Lợi điểm mã hóa  Mã hóa, cho phép xử lý tín hiệu mức rời rạc (hai mức cao thấp nhị phân), đó, mạch điện xử lý đơn giản độ tin cậy cao Mã hóa cho phép tăng khả chống nhiễu tín hiệu Tùy theo nguyên lý mã hóa ta có mã phát sai tự sửa sai có nhiễu kênh truyền làm sai lệch tin tức  Mã hóa cho phép nén số liệu phát từ nguồn, loại bỏ trạng thái dư thừa, tăng hiệu suất truyền tin Như truyền nhiều kênh môi trường truyền tin với tốc độ cao   Mã hóa) hóa cho phép bảo mật thơng tin (mật mã .. .Khái quát môn học Môn học liên quan:  Lý thuyết thông tin  Kỹ thuật thông tin  Thông tin tương tự  Thông tin số  Thông tin di động  Hệ thống viễn thông  Điện tử thơng tin  Mạch... thơng tin, Hồng Đình Chiến, Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh;  Điện tử thơng tin, Phạm Hồng Liên, Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh;… Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ? ?Hệ thống thông tin. .. nghĩa thông tin:  Thông tin cảm nhận hiểu biết người giới xung quanh thông qua tiếp xúc với  Thơng tin hệ thống tin báo mệnh lệnh giúp loại trừ không chắn trạng thái nơi nhận tin Thông tin tượng