CHƯƠNG 4 - THÔNG TIN VÔ TUYẾN potx

Chương 4  Giới thiệu  Các phương thức lan truyền sóng  Anten  Mô hình lan truyền sóng trong không gian tự do  Đa truy cập vô tuyến  Hệ thống điện thoại di động: GSM 2  Là hệ thống truyền tin dựa vào sự bức xạ của sóng điện từ.  Sóng điện từ có thể được dẫn qua ống dẫn sóng (như fide,) hay bức xạ và lan truyền trong khoảng không khi công suất đủ lớn.  Sóng điện từ đượ c tạo ra từ một trạm phát được cấu tạo bởi nguồn sóng điện từ nối với một anten.  Tuỳ thuộc vào loại sóng nào đư ợc sử dụng mà các anten đ ược chọn tương ứng. 3 s(t) = A t sin(2 π f t t + ϕ t ) 4  Quan hệ tần số và bước sóng   λ = c/f  λ: bước sóng  c ≅ 3x10 8 m/s,  Tần số: f 5  VLF = Very Low Frequency  LF = Low Frequency  MF = Medium Frequency  HF = High Frequency  VHF = Very High Frequency  UHF = Ultra High Frequency  SHF = Super High Frequency  EHF = Extra High Frequency  UV = Ultraviolet Light 1 Mm 300 Hz 10 km 30 kHz 100 m 3 MHz 1 m 300 MHz 10 mm 30 GHz 100 µm 3 THz 1 µm 300 THz visible light VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF infrared UV optical transmission coax cabletwisted pair 6 • Sóng điện từ giống làn truyền trong không gian giống như ánh sáng (lan truyền theo đường thẳng) • Công suất tại đầu thu tỷ lệ nghịch với khoảng cách (1/d 2 ) • Điểm phát và thu có phải nhìn thấy nhau không? 7  Có 3 phương pháp:  Lan truyền sóng đất  Lan truyền sóng trời  Lan truyền sóng tầm nhìn thẳng 8  Bề mặt trái đất và tầng khí quyển thấp đóng vài trò như các ống dẫn sóng và cho phép sóng có thể lan truyền đi xa vòng quanh trái đất.  Áp dụng cho các sóng dài  Băng tần: ELF, VLF dùng cho thông tin trên biển  Băng tần: MF dùng cho phát thanh 9  Ưu điểm:  Khoảng cách truyền dẫn lớn  Nhược điểm:  Yêu cầu công suất phát lớn  Anten có kích thước lớn  Tổn hao đáng kể theo kiểu đất 10 [...]... : phát thanh, truyền hình, thông tin di động, thông tin vệ tinh, …  13  Tín hiệu tại đầu thu là tổng của các tín hiệu sau: hiệu tại đầu phát đến tại những thời điểm khác khác nhau  Tín hiệu đến từ các hướng khác nhau  Tín  Cường độ tín hiệu tại đầu thu là khác nhau tại các vị trí khác nhau 14 Bản thân sóng vô tuyến không mang thông tin  Nó được sử dụng để mang thông tin đi xa nhờ các phương pháp... hệ thống thông tin vệ tinh, viba  Ưu điểm: có thể điều khiển hướng phát, khoảng cách của hệ thống dễ dàng, ít bị ảnh hưởng nhiễu giao thao từ các hệ thống khác  20 Mô hình lan truyền sóng LOS  Mục đích: Tính toán công suất tín hiệu nhận được trong 2 trường hợp: Anten phát và thu nhìn thấy nhau  Sóng điện từ truyền thẳng xuyên qua tầng điện ly   Khi tính toán cho hệ thống thông tin vệ tinh và viba... Đặc tính bức xạ hay thu sóng điên từ của anten được thể hiện thông qua giản đồ phương hướng  Giản đồ phương hướng biểu thị mối quan hệ về công suất bức xạ của anten theo một hướng xác định  17 Anten đẳng hướng  Anten đơn hướng  18 lượng sóng điện từ được bức xạ mọi hướng với công suất bằng nhau  ứng dụng: Phát thanh, truyền hình, thông tin di động  Nhược điểm: phải sử dụng công suất phát lớn, dễ... d là kích thước vật lý của anten 24 Bài tập 1 Tính khoảng cách trường xa của một anten với kích thước tối đa là 1m và tần số hoạt động là f = 900Mhz 2 Anten phát có công suất 50W Hệ số tăng ích của của anten thu và phát =1 Tần số hoạt động của hệ thống là f =900Mhz Hãy tính công suất thu tại khoảng cách 10m và 1km theo đơn vị dBm 25 Các phương pháp đa truy nhập vô tuyến   Nhiều người dùng chia sẻ... băng thông của hệ thống Ứng dụng: radio, TV, điện thoại thế hệ 1G Ưu điểm:  Đơn giản trong thiết kế k k k k k hệ thống  Không cần đồng bộ c  Trễ ít do không cần phải xử lý nhiều 1 Nhược điểm:  Sử dụng băng tần không hiệu quả  Dung lượng thấp 2 3 4 5 k6 f t 28 Time Division Multiplexing (TDMA) Mỗi kênh sử dụng toàn bộ băng tần của hệ thống nhưng chỉ trong một phần nhỏ thời gian k1 c k2 k3 k4 k5... một phần nhỏ dải tần và một phần thời gian trong dải tần đó Ví dụ: GSM k1 k2 k3 k4 k5 k6 c f t 30 Code Division Multiplexing (CDMA)    Mỗi kênh sử dụng toàn bộ băng thông 1của k2 hệ k3 k thống và trong cùng thời điểm nhưng mỗi kênh sẽ phân biệt nhau bởi từ mã sử dụng để mã hoá số liệu Ưu điểm:  Sử dụng băng tần hiệu quả - không gian mã lớn  Không cần cơ chế đồng bộ sẽ các kênh khác nhau  Chống nhiễu... khác nhau  Chống nhiễu tốt  Dung lượng lớn (3X TDMA); công suất tiêu hao nhỏ ( 1/25 TDMA) Nhược điểm: t   k4 k5 k6 c f Yêu cầu băng tần truyền dẫn lớn Thực hiện nhờ kỹ thuật trải phổ 31 hệ thống điện thoại tổ ong  Nguyên lý 32 Nguyên lý Tới mạng PSTN MSC Kết nối số cơ sở (1.54Mbps, 2. 048 Mbps) Cell 33 Nguyên lý mạng tổ ong         Vùng phủ sóng được chia thành các ô nhỏ được gọi là Cell... liên tục vị trí của MS để chuyển cuộc gọi đến khi cần MS luôn luôn theo dõi một kênh chung của mạng để nhận cuộc gọi đến BS: cung cấp các chức năng giao tiếp vô tuyến với MS và kết nối với MSC MSC: Thực hiện các chức năng chuyển mạch và điều khiển 34 Cấu trúc ô (Cell) Các ô sử dụng cùng tập tần số 35 Cấu trúc ô (Cell) Kích thước các ô khác nhau phụ thuộc vào mật độ sử dụng, vùng địa lý, và công suất phát... tin vệ tinh và viba ta sử dụng mô hình lan truyền sóng này 21 Suy hao trong không gian tự do 22 Mô hình lan truyền sóng  Công suất thu tại khoảng cách D Pt Gt Gr λ2 EIRP.G r c 2 Pr ( D ) = = 2 2 (4 ) D (4 ) 2 f 2 D 2  Pt : Công suất tín hiệu phát (W) Pr(D) : Công suất tín hiệu thu tại anten thu cách anten phát D (Km)  c = 300.000 km/s  G , G : Là hệ số tăng ích của anten phát và t r thu  23 Mô... số tần số trong toàn bộ dải tần  Các ô cạnh nhau không sử dụng chung tập tần số  Trong mạng CDMA các ô cạnh nhau có thể dùng cùng tần số đó là do hệ thống sử dụng kỹ thuật trải mã thay vì tần số như thông thường  36 . hiệu tại đầu thu là khác nhau tại các vị trí khác nhau. 14  Bản thân sóng vô tuyến không mang thông tin  Nó được sử dụng để mang thông tin đi xa nhờ các phươ ng pháp điều chế: AM, FM, PM,. đất khi anten thu và phát nhìn thấy nhau  Ứng dụng : phát thanh, truyền hình, thông tin di động , thông tin vệ tinh, … 13  Tín hiệu tại đầu thu là tổng của các tín hiệu sau:  Tín hiệu tại. Chương 4  Giới thiệu  Các phương thức lan truyền sóng  Anten  Mô hình lan truyền sóng trong không gian tự do  Đa truy cập vô tuyến  Hệ thống điện thoại di