tổng quan về các thiết bị đầu cuối viễn thông và các thiết bị đa truy nhập trong viễn thông

Đề tài: Thiết bị viễn thông- Các phương pháp đa truy nhập trong viễn thông Các công nghệ đa truy nhập là nền tảng của các hệ thống thông tin đa truy nhập vô tuyến nói chung và thông tin

Đề tài: Thiết bị viễn thông

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC HÌNH 3

LỜI NÓI ĐẦU 5

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ VIỄN THÔNG 9

1.1 Sự phát triển của nghành viễn thông 9

1.2 Thiết bị đầu cuối bưu điện 9

1.2.1 Điện báo truyền dẫn 9

1.2.2 Truyền ảnh tĩnh (Fax) 11

1.2.3 Máy điện thoại ấn phím 13

1.3 Thiết bị đâu cuối âm thanh 16

1.3.1 Tín hiệu điện thanh 20

1.3.2 Micro 21

1.3.3 Loa 22

1.4 Thiết bị đầu cuối Audio- Máy ghi âm 24

1.4.1 Tổng quát máy ghi âm 24

1.4.2 Sơ đồ khối máy ghi âm 25

1.4.3 Các chỉ tiêu kỹ thuật của máy ghi âm 26

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐA TRUY NHẬP TRONG VIỄN THÔNG 28

2.1 Giới thiệu chung 28

2.2 Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) 32

2.2.1 Nguyên lý FDMA 33

2.2.2 Nhiễu giao thoa kênh lân cận 36

2.3 Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) 37

2.3.1 Nguyên lý TDMA 38

2.3.2 Tạo cụm 40

Đề tài: Thiết bị viễn thông

2.3.3 Thu cụm 41

2.3.4 Đồng bộ 42

2.4 Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA) 42

2.4.1 Các hệ thống thông tin trải phổ 45

2.4.2 Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp, DSSS 49

2.4.3 Phổ của tín hiệu 51

2.4.4 CDMA/TDD 53

2.5 Đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA) 54

2.6 So sánh dung lượng hệ thống FDMA, TDMA, CDMA 56

Đề tài: Thiết bị viễn thông

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 - Sơ đồ khối phát và thu 10

Hình 1.2 - Mô hình một máy Fax (cơ điện) 11

Hình 1.3 - Sơ đồ khối của máy Fax 13

Hình 1.4 - Sơ đồ khối điện thoại 15

Hình 1.5 - Một số loại micro 21

Hình 1.6 - Sơ đồ cấu tạo loa 22

Hình 1.7 - Cấu tạo loa điện động 23

Hình 1.8 - Cấu tạo đĩa phát âm 24

Hình 1 9 - Sơ đồ khối máy ghi âm 25

Hình 2.1 - Các hệ thống đa truy nhập 28

Hình 2.2 - Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) 31

Hình 2.3 - Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) 31

Hình 2.4 - Đa truy nhập phân cha theo mã (CDMA) 31

Hình 2.5 - Kết hợp ba dạng đa truy nhập cơ sở thành các dạng đa truy nhập lai ghép.32 Hình 2.6 - FDMA và nhiễu giao thoa kênh lân cận 34

Hình 2.7 - Phân bố tần số và phương pháp FDMA/FDD 35

Hình 2.8 - Phân bố tần số và phương pháp FDMA/TDD 36

Hình 2.9 - Nguyên lý TDMA 39

Hình 2.10 - Các phương pháp đa truy nhập 40

Hình 2.11 - Sơ đồ khối của một hệ thống thông tin số điển hình với trải phổ (cấu hình hệ thống mặt đất và vê tinh) 46

Hình 2.12 - Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) 47

Hình 2.13 - Trải phổ nhẩy tần (FHSS) 47

Hình 2.14 - Mô hình đơn giản của một hệ thống DSSS gồm K người sử dụng chung một bằng tần với cùng một sóng mang fc và điều chế BPSK 49

Đề tài: Thiết bị viễn thông

Hình 2.15 - Mật độ phổ công suất của luồng bit lưỡng cực Φd(f) và luồng số sau trảid(f) và luồng số sau trảiphổ Φd(f) và luồng số sau trảidc(f) khi Tb=5Tc 51Hình 2.16 - Mật độ phổ công suất thu từ máy phát k: Φd(f) và luồng số sau trảik(f) và từ tất cả các máy pháttrừ máy k: Φd(f) và luồng số sau trải∑-k(f) 52Hình 2.17 - Phổ tín hiệu nhận được sau bộ lọc băng thông 52Hình 2.18 - TDD-CDMA 53Hình 2.19 - Vùng phủ sóng của trạm gốc ở vô tuyến tổ ong: a) phủ sóng vô hướng; b)phủ sóng có hướng: mỗi ô được chia thành ba đoạn ô lệch nhau 1200 55Hình 2.20 - Anten thông minh 56

Đề tài: Thiết bị viễn thông

LỜI NÓI ĐẦU

Sự phát triển của hạ tầng và cơ sở thông tin là yếu tố quan trọng thúc đẩy nềnkinh tế phát triển và góp phần nâng cao đời sống xã hội của con người Thừa kế nhữngthành tựu của ngành công nghiệp điện tử, bán dẫn, quang học, tin học, công nghệthông tin…, nền công nghiệp viễn thông trên thế giới đã có những bước tiến nhảy vọt

kỳ diệu đã đưa xã hội loài người bước sang một kỷ nguyên văn minh mới: Kỷ nguyênthông tin

Phát triển và hiện đại hoá thông tin đang là nhu cầu bức xúc của nước ta đểtiến tới phát triển thông tin đa dạng, phong phú, nổi bật là mạng đa số dịch vụ ISDN(Intergrated Service Digita Network) Thông tin số đóng vai trò quan trọng trong mạngviễn thông hiện nay Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của ngành viễnthông trên thế giới, ngành bưu chính viễn thông Việt Nam cũng đã đạt được nhiềuthành quả lớn trong công cuộc hiện đại hóa mạng viễn thông Việt Nam Hòa chung vớinhịp điệu phát triển của thế giới, cùng trên bước xa lộ thông tin, Việt Nam đã đưađược mật độ sử dụng điện thoại 90máy/100 dân Trong đó thiết bị viễn thông và hệthống chuyển mạch số, tổng đài số đóng vai trò quan trọng trong mạng viễn thông

Hệ thống tổng đài là thiết bị làm việc kết nối phục vụ các loại dịch vụ thôngtin khác nhau Tổng đài cung cấp một đường truyền dẫn tạm thời để truyền thôngtin đồng thời theo hai hướng giữa các loại đường dây truyền dẫn Nó được các thiết

bị chuyển mạch của tổng đài thực hiện thông qua trao đổi báo hiệu với mạngbên ngoài

Từ khi con người đưa tổng đài điện thoại đầu tiên vào sử dụng cho tới nay,

kỹ thuật tổng đài có ngững bước tiến vô cùng to lớn Đầu tiên là ngững tổng đàinhân công mà các chức năng chung đều do nhân công thực hiện Sau đó là những tổngđài điện cơ bán tự động, nó được xây dựng trên cơ sở nguyên lý chuyển mạch từngnấc, chuyển mạch ngang dọc Tiếp theo đó là những tổng đài điều khiển theochương trình ghi sẵn cho tín hiệu số đã được xử dụng rộng rãi trên phạm vi toàn thếgiới với số lượng và chủng loại ngày càng đa dạng, phong phú

Trên cơ sở đó, khóa luận tốt nghiệp của em xin đề cập đến những nội dung như sau:

- Tổng quan về thiết bị đầu cuối viễn thông

Đề tài: Thiết bị viễn thông

- Các phương pháp đa truy nhập trong viễn thông

Các công nghệ đa truy nhập là nền tảng của các hệ thống thông tin đa truy nhập

vô tuyến nói chung và thông tin di động nói riêng Các công nghệ này cho phép các hệthống đa truy nhập vô tuyến phân bổ tài nguyên vô tuyến một cách hiệu suất cho cácngười sử dụng Tuỳ thuộc vào việc sử dụng tài nguyên vô tuyến để phân bổ cho cácngười sử dụng mà các công nghệ này được phân chia thành: đa truy nhập phân chiatheo tần số (FDMA), đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA), đa truy nhậpphân chia theo mà (CDMA) và đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA) Các

hệ thống thông tin di động mới đều sử dụng kết hợp cả bốn công nghệ đa truy nhậpnày để phân bổ hiệu quả nhất tài nguyên cho các người sử dụng Công nghệ đa truynhập phân chia theo mã với nhiều ưu việt so với các công nghệ khác nên ngày càng trởthành công nghệ đa truy nhập chính

Công nghệ đa truy nhập CDMA được xây dựng trên cơ sở kỹ thuật trải phổ Kỹthuật trải phổ đã được nghiên cứu và áp dụng trong quân sự từ những năm 1930, tuynhiên gần đây các kỹ thuật này mới được nghiên cứu và áp dụng thành công trong các

hệ thống tin vô tuyến tổ ong Các phần tử cơ bản của mọi hệ thống trải phổ là cácchuỗi giả ngẫu nhiên Có thể coi rằng Sol Golomb là người đã dành nhiều nghiên cứutoán học cho vấn đề này trong các công trình của ông vào những năm 1950 Ý niệmđầu tiên về đa truy nhập trải phổ phân chia theo mã (SSCDMA: Spread SpectrumCode Division Multiple Access) đã được R.Price và P.E.Green trình bầy trong bài báocủa mình năm 1958 Vào đầu những năm 1970 rất nhiều bài báo đã chỉ ra rằng các hệthống thông tin CDMA có thể đạt được dung lượng cao hơn các hệ thống thông tin đatruy nhập phân chia theo thời gian (TDMA: Time Division Multiple Access).Các hệthống trải phổ chuỗi trực tiếp đã được xây dựng vào những năm 1950 Thí dụ về các

hệ thống đầu tiên là: ARC-50 của Magnavox và các hệ thống thông tin vô tuyến vệtinh OM-55, USC-28 Trong các bài báo của mình (năm 1966) các tác giảJ.W.Schwartz, W.J.M.Aein và J Kaiser là những người đầu tiên so sánh các kỹ thuật

đa truy nhập FDMA, TDMA và CDMA Các thí dụ khác về các hệ thống quân sự sửdụng công nghệ CDMA là vệ tinh thông tin chiến thuật TATS và hệ thống định vị toàncầu GPS Ở Mỹ các vấn đề về cạn kiệt dung lượng thông tin di động đã nẩy sinh từnhững năm 1980 Tình trạng này đã tạo cơ hội cho các nhà nghiên cứu ở Mỹ tìm ra

Đề tài: Thiết bị viễn thông

một phương án thông tin di động số mớí Để tìm kiếm hệ thống thống tin di động sốmới người ta nghiên cứu công nghệ đa thâm nhập phân chia theo mã trên cơ sở trảiphổ (CDMA) Được thành lập vào năm 1985, Qualcom, sau đó được gọi là "Thông tinQualcom" (Qualcom Communications) đã phát triển công nghệ CDMA cho thông tin

di động và đã nhận được nhiều bằng phát minh trong lĩnh vực này Lúc đầu công nghệnày được đón nhận một cách dè dặt do quan niệm truyền thống về vô tuyến là mỗicuộc thọai đòi hỏi một kênh vô tuyến riêng Đến nay công nghệ này đã trở thành côngnghệ thống trị ở Bắc Mỹ và nền tảng của thông tin di động thế hệ ba Qualcom đã đưa

ra phiên bản CDMA đầu tiên được gọi là IS-95A Hiện nay phiên bản mới IS-2000 vàW-CDMA đã được đưa ra cho hệ thống thông tin di động thứ 3

Trong lĩnh vực thông tin di động vệ tinh càng ngày càng nhiều hệ thống tiếpnhận sử dụng công nghệ CDMA Các thí dụ điển hình về việc sử dụng công nghệ nàycho thông tin vệ tinh là: Hệ thống thông tin di động vệ tinh quỹ đạo thấp (LEO: LowEarth Orbit) Loral/Qualcom Global Star sử dụng 48 vệ tinh, Hệ thống thông tin diđộng vệ tinh quỹ đạo trung bình (MEO: Medium Earth Orbit) TRW sử dụng 12 vệtinh

Một trong các hạn chế chính của các hệ thống CDMA hiện này là hiệu năngcủa chúng phụ thuộc vào nhiễu của các người sử dụng cùng tần số, MUI (Multi userInterference) Đây là lý do dẫn đến giảm dung lượng và đòi hỏi phải điều khiển côngsuất nhanh Các máy thu liên kết đa người sử dụng (MUD: Multi User Detector) sẽcho phép các hệ thống CDMA mới dần khắc phục được các nhược điểm này và chophép CDMA tỏ rõ được ưu điểm vượt trội của nó

Gần đây một số công nghệ đa truy nhập mới như: đa truy nhập phân chia theotần số trực giao (OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) vàCDMA đa sóng mang (MC CDMA: Multicarrier CDMA) cũng trở thành đề tài nghiêncứu của nhiều trường đại học và các phòng thí nghiệm trên thế giới Đây là cácphương pháp đa truy nhập mới đầy triển vọng Điều chế OFDM là cơ sở để xây dựngOFDMA đã được công nhận là tiêu chuẩn cho WLAN 802.11 và HIPERLAN Trongtương lai hai công nghệ đa truy nhập này rất có thể sẽ tìm được các ứng dụng mớitrong các hệ thống thông tin đa truy nhập vô tuyến băng rộng đa phương tiện và diđộng thế hệ sau

Đề tài: Thiết bị viễn thông Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Xuân Trường và các thầy, cô

trong bộ môn, và sự nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành tốt báo cáo thực tập tốtnghiệp đúng thời hạn

Nhưng do điều kiện thu thập tài liệu và quỹ thời gian có hạn, khóa luận tốtnghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự chỉ bào, đóng góp

ý kiến của các bạn và các thầy cô

Em xin bày tỏ lòng biết ơn đối với thầy Nguyễn Xuân Trường cùng các thầy, côtrong khoa Điện Tử Viễn Thông đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hoàn thành khóaluận tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn

Hà Nam, tháng 11 năm 2014

Sinh viên

Lê Tuấn Anh

Đề tài: Thiết bị viễn thông

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ VIỄN THÔNG

1.1 Sự phát triển của nghành viễn thông

Ngành bưu chính viễn thông Việt Nam cũng như các nước khác trên thế giớiđược phân chia ra làm hai thời kỳ: trước năm 1954 và sau năm 1954 Trong nhữngnăm 1954 mạng viễn thông nói chung đổi thay một cách cơ bản hơn thời kỳ trước năm

1954, trong khoảng thập kỷ 60,79 và giữa thập niên 80 Trong khoảng thời gian 25năm này đã chứng kiến một cuộc cách mạng thực sự của ngành viễn thông đó là sựphát triển vượt bậc về công nghệ truyền dẫn Số lượng đường dây thuê bao tăng gấp 4lần so với trước 1960 Trong khoảng năm 1980 đã chuyển sang thời kỳ tự động hóavới mạng lưới được mở rộng ra các quốc gia trên thế giới, với tốc độ phát triển ở mứccao từ 20% đến 25% mỗi năm vượt xa hơn tất cả xảy ra trong 70 năm trước, kết quả lànhững năm 60 công việc chuyển mạch phải có chuyên môn lâu năm phần lớn dùng cơkhí Ngày nay, kỹ thuật chuyển mạch phải có chuyển mạch đòi hỏi có kiến thức sâurộng về cả điện tử và môn tin học Sự phát triển của nghành viễn thông có bước ngoặt

rõ ràng Vào thập kỷ 60 xóa bỏ khoảng cách điện thoại gọi được khắp nơi trên thế giới

Cho đến nay ngày nay, ngành viễn thông đã có một bộ mặt mới hoàn toàn (kỹthuật tự động hóa và số hóa) chuyển từ A/D và ngược lại nhờ bộ chuyển đổi PCM vớitốc độ cao

1.2 Thiết bị đầu cuối bưu điện

Thiết bị đầu cuối giao tiếp giữa một mạng và người hay máy móc, bao gồm cảcác máy tính, thiết bị đầu cuối chuyển đổi thông tin sang tín hiệu điện và trao đổi tínhiệu điều khiển với mạng lưới

1.2.1 Điện báo truyền dẫn

Nguyên lí điện báo truyền chữ:

Điện báo truyền chữ thực hiện việc truyền một văn bản đến địa chỉ nhận tinbằng sự biến đổi tin tức trong văn bản gốc thành tín hiệu điện dạng tín hiệu số ở phíaphát Tín hiệu này được truyền dẫn trong mạng thông tin, ở phần thu này xảy ra sựbiến đổi ngược lại để hoàn nguyên văn bản cho người sử dụng, sự đơn giản của tín

Đề tài: Thiết bị viễn thông

hiệu điện báo và băng tần rất nhỏ hẹp của kênh điện báo là đặc điểm của điện báotruyền chữ

Điện báo truyền chữ có lịch sử lâu dài,đã qua nhiều cải tiến nên có nhiều têngọi khác nhau Trong điện báo truyền chữ nguồn tin là bằng chữ cái, có 10 chữ số vàmột số dấu, tổng cộng có 60 ký tự Nếu dùng một từ mã tương ứng với một ký tự thìmỗi từ mã phải dùng 6 đơn vị từ mã (26 = 64 tổ hợp) Nhưng điện báo truyền chữ chỉdùng 5 đơn vị mã (25 = 32 tổ hợp), tương tự như máy chữ, mỗi từ mã bình thường đạidiện cho 2 ký tự số và dấu Người ta quy ước từ mã 11111 báo hiệu những từ mã tiếptheo thuộc nhóm ký tự chữ, từ mã 11011 báo hiệu những từ mã tiếp theo thuộc nhóm

ký tự số và dấu

Sơ đồ khối phát và thu :

Hình 1.1 - Sơ đồ khối phát và thu

Điện báo viên ấn một phím thì một từ mã được chọn và cơ cấu khởi động làmviệc ở đó xảy ra quá trình biến đổi 5 bit từ song song sang nối tiếp.Bộ hoặc gồm 5 bitvới đơn vị dừng để tạo ra từ mã đầy đủ Trong quá trình 5 bit tin chưa biến đổi hết từsong song sang nối tiếp thì bộ mã bị bộ khởi chốt giữ ở từ mã đã chọn Tín hiệu dùngđưa kết thúc sự làm việc đưa bộ khởi về trạng thái ban đầu, bộ mã được giải phóng đểsẵn sàng tiếp nhận một từ mã, từ tác động ấn phím tiếp theo Bộ định thời dùng đểchuẩn thời gian Bộ phân phối tạo ra thứ tự thời gian của 5 bit tin

Đề tài: Thiết bị viễn thông

tự thì đồng thời thu từ mã tiếp

1.2.2 Truyền ảnh tĩnh (Fax)

Nguyên lý: Truyền ảnh tĩnh là dịch vụ sao chép tài liệu từ xa với tốc độ cao nhờ

truyền tín hiệu trên mạng điện thoại Để các máy Fax do những hãng sản xuất khácnhau có thể liên lạc với nhau, các nhà sản xuất phải tuân thủ theo khuyến nghị củaCCITT để thuận tiện cho việc liên lạc

Sơ đồ khối và kỹ thuật máy Fax:

Hình 1.2 - Mô hình một máy Fax (cơ điện)

Mô hình một máy Fax hiển thị phần phát của Fax cơ điện Tấm ảnh gốc được

cố định trên mặt trống hình trụ Trống được môtơ ổn tốc quay nhanh, qua giảm tốc lànhờ vít, mô tơ làm cho bộ biến đổi quang điện chuyển động thẳng, đều, chậm

Bộ biến đổi quang điện bao gồm nguồn sáng ổn định với phổ sáng xác định.Ánh sáng được hệ thấu kính dẫn quang hội tụ thành vệt sáng có hình dạng và kíchthước nhất định chiếu rọi vào phần tử ảnh trên trống

Đề tài: Thiết bị viễn thông

Bức ảnh gốc cần truyền đi sẽ được chia thành những phần tử ảnh nhỏ, tập hợpthành dòng ảnh và mành ảnh Bên phát thực hiện sự biến đổi lần lượt độ sáng trungbình của mỗi phần tử ảnh gốc thành mức tương ứng tỷ lệ của tín hiệu điện Sự lần lượtvới quy định xác định của phần tử gọi là quét (quét dòng, quét mành) hệ thống quanghọc đặc biệt sẽ tạo ra vệt sáng quét Tín hiệu điện (tạo ra khi quét ảnh gốc bên máyphát) được truyền dẫn tới máy thu Bên thu thực hiện biến đổi ngược, tín hiệu điệnthành hình ảnh trên vật mang tin Do đặc tính của thị giác, chúng ta chấp nhận bức ảnhthu được có cảm giác thị giác tương tự Sự phân bố bậc sáng trên ảnh nhận phải tỷ lệvới sự phân bố bậc sáng trên ảnh gốc

Với loại văn bản cần truyền nét thì chỉ cần một bậc sáng của nét nổi lên trên bậcsáng của nền là đủ Các thiết bị truyền ảnh loại truyền nét là đơn giản nhất

Theo sự phát triển của kỹ thuật, máy Fax được phân loại theo 4 nhóm:

- GI: Truyền dẫn tương tự (FM),độ phân giải 96 dòng/in (truyền trang A4 mất 6phút)

- GII: Giống như GI nhưng tốc độ cao hơn gấp 2 lần (truyền trang A4 mất 3 phút)

- GIII: Truyền dẫn số PCM, dùng kỹ thuật PSK, QAM tốc độ đến 9600 baud, độphân giải 200 dòng/in (truyền trang A4 mất 1 phút)

- GIV: Được thiết kế cho ISDN, truyền dẫn số tốc độ 56 kbit/s Độ phân giải 400dòng/ in, thời gian 5s cho trang A4

Quy luật quét của các máy Fax khác nhau có thể là rất khác so với mô tả trên.Tuy nhiên, vì bức ảnh là không gian hai chiều nên quét phải theo hai tọa độ, một tọa

độ được quét nhanh là quét dòng, một tọa độ dược quét chậm là quét mành Sự phốihợp quét dòng và quét mành để quét kín bức ảnh gốc

Ghi chú:

CCD: Charge Coupled Devices (thiết bị ghép điện tích)

ADC: Biến đổi tương tự sang số

DDC: Digital Data Com peressio (ép số liệu số)

Modem Mo: Modu laton (điều chế để phát)

DEM: Demodulation (giải điều chhe để thu)

Đề tài: Thiết bị viễn thông

DE: Data Expansion (dẫn số liệu)

Sơ đồ khối của máy Fax :

Hình 1.3 - Sơ đồ khối của máy Fax

Nhờ kỹ thuật vi xử ký, máy Fax hiện đại có thể làm việc với modem tự độngphát, tự động thu Tự động phát 50 trang văn bản chuẩn bị sẵn, điều đó rất tiện sử dụngmáy Fax và thời gian ban đêm Bằng các phím cài đặt chương trình máy Fax có thể tựđộng phát một văn bản đến nhiều địa chỉ khác nhau hoặc phát nhiều văn bản đến mộtđịa chỉ nào đó Chế độ hỏi vòng (Rolling) cho phép máy tự động gọi hoặc tự thu thậpnhiều văn kiện từ nhiều địa chỉ đã xác định

Kỹ thuật mã khóa làm cho máy có thể bảo mật văn bản đối với người khác, máycòn tự động thống kê mọi thông tin về phát và thu, các văn bản phát và thu đều đượcchèn đoạn mở đầu ghi các thông tin giới thiệu, xác nhận địa chỉ, thời gian và đều đượclưu trữ Máy phát hiện đại thường có sẵn modem kết hợp với máy điện thoại, có thể tựđộng trả lời điện thoại, có màn hình hướng dẫn và bảo dưỡng máy

1.2.3 Máy điện thoại ấn phím

Máy điện thoại ấn phím là thiết bị đầu cuối phục vụ thông tin thoại qua mạngđiện thoại Đặc điểm kỹ thuật của máy điện thoại phụ thuộc kỹ thuật truyền dẫn tínhiệu thoại của mạng

Đề tài: Thiết bị viễn thông

Các phương thức gửi số đến tổng đài: Máy điện thoại ấn phím hiện nay thườngdùng 2 phương thức gửi đến tổng đài là:

 Phương thức 1: Gửi số dùng chế độ mã thập phân (chế độ PULSE)

Muốn gửi đi một số nào đó thì nó phát đi số xung tương ứng với phím đó Khidùng phương thức này thì chức năng phải ở chế độ P ( PULSE ) và lúc này điện thoạibàn phím có thể khai thác với tỏng đài cơ điện và tổng đài điện từ

* Nguyên tắc hoạt động: Khi ấn một phím nào đó thì có số xung tương ứng

với phím ấn như vậy Khi cần phát đi một địa chỉ thì ấn những phím tương ứng với địachỉ cần gửi Khi đó mỗi số sẽ được đưa lên đường dây dưới dạng một chuỗi xung thậpphân

Trong đó thời gian được phân bố như sau:

Thời gian không có dòng là 62ms

Thời gian có dòng là 38ms

Thời gian 1 xung là 100ms (tức là trong 1 giây máy có thể phát ra 10 xung)IDP (Internet Digit Pause): Là thời gian nghỉ giữa hai loạt xung (hai số ấn) vàIDP thường khoảng từ 100ms ÷ 1200ms

 Phương thức 2: Là phương thức gửi số bằng mã lưỡng âm đa tần DTMF (Dual

Tone Multiplex Frequency) – chế độ TONE

Nút chức năng phải ở chế độ T (Tone) và lúc này điện thoại ấn phím chỉ thíchhợp với tổng đài điện từ Chế độ T là chế độ gửi đến Tổng đài hai âm bằng hai tần số

và nằm trong băng tần của tiếng thoại (0,3 ÷ 3,4) khz

Nguyên tắc hoạt động: Khi ta ấn một phím nào đó sẽ phát đi một tổ hợp hai tần

số (hai tần số này có một tần số thấp bà một tần số cao) nhưng vẫn nằm trong tổ âmtần Ở tổng đài điện từ có bộ phận tổ hợp tần số này để biết con số thuê bao đã phát đi

Chức năng cơ bản của máy điện thoại:

Phát và tiếp nhận báo hiệu

Phát mã số thuê bao bị gọi

Phát và thu tín hiệu để nói chuyện

Đề tài: Thiết bị viễn thông

Khử trắc âm, chống các loại nhiễu và điều chỉnh âm lượng để âm thu được dễnghe nhất

Hiện nay kĩ thuật vi xử lý được dùng trong các máy điện thoại rất phong phú.Trong mạng thông tin điện thoại số chủ động và kết hợp với thiết bị đầu cuối tạo ranhiều dịch vụ chất lượng cao

 Máy điện thoại bao gồm những khối sau:

 Chuông

 Chuyển mạch nhấc – đặt

 Quay số

 Tổ hợp ( ống nói và tai nghe trên cấu trúc tay cầm )

 Mạch khử trắc âm, diệt tiếng “keng”, điều chỉnh âm lượng

Ngoài các khối cơ bản trên, máy điện thoại còn có thể có: hệ thống vi xử lý, hệthống ghi âm, màn hình và các hệ thống hỗ trợ truyền dẫn

Dưới đây là sơ đồ khối điện thoại:

Hình 1.4 - Sơ đồ khối điện thoại

- Mạch bảo vệ quá áp: Chống điện áp cao do đường dây điện thoại bị chập mạngđiện hoặc do bị sấm sét ảnh hưởng

- Mạch bảo vệ đảo cực: Để bảo vệ điện áp một chiều từ tổng đài đến các khối cấpcho ic có cực tính cố định

Đề tài: Thiết bị viễn thông

- Mạch chuông: Phản ứng với tín hiệu chuông do tổng đài gửi đến mạch chuông cótính chọn lọc đến từng số và tính phi tuyến sao cho nó chỉ làm việc với dòngchuông mà không kiên quan đến dòng một chiều, dòng đảo thoại tín hiệu quay số

- Chuyển mạch nhấc - đặt: Ở trạng thái nghỉ, tổ hợp đặt trên vị trí quy định, làm cho

nó chỉ mạch chuông được nối vào dây thuê bao, còn mạch phía sau được nối vàodây thuê bao

- Mạch phát xung số: Gửi địa chỉ thuê bao gọi đến tổng đài, tín hiệu này có thể dạngxung thập phân và lượng âm đa tần

- Mạch diệt tiếng keng (CLIC): Khi quay số thường tạo ra tiếng leng keng Muốndiệt được tiếng động này thì phải ngắt mạch chuông trong quá trình quay số Mặtkhác trong quá trình phát xung số, cảm ứng trong tai nghe xuất hiện tiếng CLIC

Do đó, trong mạch này có nhiệm vụ ngắt mạch đàm thoại

- Mạch sai động: Là mạch kết hợp với mạch cân bằng để khử hiện tượng trắc âm Vìvậy phải giảm nhỏ hiện tượng này

- Mạch nói: Là mạch gửi tín hiệu thoại

- Mạch nghe: Là mạch thu tín hiệu thoại

- Quay số bằng đĩa quay số hay bằng bàn phím: Đĩa quay số là một cấu kiện cơ khí.Khi quay một số, tay người làm cuộn lò xo dụng cụ quay số, khi nhả tay ra thì đĩaquay số trở về vị trí tĩnh nhờ lực giãn của lò xo Nhờ vai trò của một cơ cấu ổnđịnh tốc độ trong đĩa quay số mà tốc độ quay số này ổn định, bảo đảm những xungquay số có bề rộng chuẩn 38ms, cự ly chuẩn 62ms, số xung đúng bằng số đượcquay (riêng số 0 là một xung), từng số quay lại cách nhau một khoảng chuẩn đủlớn để tránh nhầm lẫn số Có thể tạo ra một số thuê bao bằng cách bấm trên bànphím, tuy nhiên công việc này vẫn được gọi là quay số kết quả ấn phím cũng cóthể tạo ta xung quay số như trên Nhờ các mạch tạo xung trong IC, nhưng bànphím được thiết kế hướng tới tín hiệu quay số mà đa tần lưỡng âm

1.3 Thiết bị đâu cuối âm thanh

Âm thanh:

 Nguồn gốc của âm thanh:

Đề tài: Thiết bị viễn thông

Âm thanh là do vật cơ học phát ra, âm thanh phát ra dưới dạng sóng âm Cuộcsống thường ngày có bao nhiêu dao động là có bấy nhiêu âm thanh có tần số nằmtrong giới hạn thu nhận của tai người

Dải tần tai người ta nhận biết được là từ ∆f : [16÷ 20000] hz

VD: Như là ta gẩy vào dây đàn mặt trống rung phát ra âm thanh hay ta sờ tayvào loa khi đang kêu ta thấy màng loa rung động

Sóng âm là sự biến đổi của môi trường đàn hồi khi có năng lượng âm truyềnqua.Âm thanh truyền đến tai người,nghe được âm thanh đó là do môi trường đó dẫnâm

Các chất sóng âm truyền tốt là chất dẫn âm như : Chất rắn, đất, nước, khôngkhí…Có một số chất khác dẫn âm truyền kém gọi là chất hút âm như: chì, sắt, len…Riêng trong chân không sóng âm không truyền qua được vì chân không không có phần

tử vật chất để truyền âm

Âm thanh khi lan truyền sẽ là các phần tử khí Như vậy, âm thanh cần có mộtnăng lượng, năng lượng đó được gọi là thanh năng Cũng chính vì vậy mà công cụphát ra âm thanh cần có một công suất thích đáng

Âm thanh truyền từ nơi này đến nơi khác cần mất một thời gian Ngoài ra âmthanh đi nhanh hay chậm phụ còn phụ thuộc vào nhiệt độ

VD: Loa truyền âm thanh ban đêm nghe rõ hơn ban ngày

Hiện tượng khúc xạ của âm thanh trên hướng truyền lan của âm thanh gặpngược gió, nó sẽ bị phản xạ lại âm thanh

 Các đại lượng đặc trưng của âm thanh:

- Tần số của âm thanh là tần số dao động của phần tử khí trong một giây, tần số được

ký hiệu là f đơn vị đo là Hz hoặc KHz, MHz Thời gian mà âm thanh thực hiện mộtdao động được gọi là chu kỳ của âm thanh Ký hiệu là T đơn vị là: T = 1/f đơn vịtính là (m/s)

- Tốc độ truyền âm là tốc độ truyền năng lượng từ nguồn âm tới nơi thu âm, đơn vị làm/s

- Cường độ âm thanh là năng lượng sóng âm truyền một đơn vị thời gian, qua mộtđơn vị diện tích, đặt vuông góc với phương truyền đon vị cm2/s

Đề tài: Thiết bị viễn thông

- Thanh áp là lực tác động vao tai người nghe hoặc tại một điểm của trường âm

- Âm sắc là một đặc tính của âm nhờ đó mà ta phân biệt được tiếng trầm bổng khácnhau, hay tiếng của nhạc cụ, tiếng nam, nữ…

- Âm lượng là mức độ to nhỏ tùy thuộc vào người nghe điều chỉnh nguồn âm đó

 Độ hưởng ứng âm thanh:

Là cảm giác chủ quan của tai người đối với âm thanh, không những liên quantới cường độ âm mà còn liên quan tới tần số nghe được và cảm giác và thời gian duytrì âm thanh

Tiếng nói:

Tiếng nói được cơ phát của người tạo nhằm mục đích thông tin Tiếng nói đượcphân loại thành âm thanh hữu thanh và âm vô thanh Cơ quan phát âm của người baogồm thanh đới, thanh quản,khoang miệng, mũi các tổ chức liên quan Khi ta nói làmthanh đới dao động phát ra âm thanh đưa ra thanh quản có tần số 70Hz ÷ 450Hz ( fo làtần số cơ bản ) được goi là âm hữu thanh

Đường phổ của xung âm cơ bản có độ dốc giảm dần về phía tần số, tần số trungbình của nam là 150Hz của nữ là 250Hz

Âm hữu thanh là nhờ cơ quan phát âm, một hệ thống lọc âm và hàng loạt cộnghưởng, tần số cộng hưởng thay đổi nhờ hoạt động môi, mũi, răng, lợi làm cho fo (tần

số cơ bản) biến đổi cả đường bao phủ Vậy ta xác định đặc điểm của phổ ngôn ngữ,trước hết ta nói về mẫu âm nguyên tố phoman, khi nói mỗi tiếng ứng với một hoặc haiphoman đường bao phủ phoman, nó được xác định như sau:

> Cực đại ( phoman )

> Cực tiểu ( anti phoman )

Phổ mang tin tức là hẹp so với toàn bộ tiếng nói chứa trong đường phổ và nhịpthời gian lóa âm

Tiếng nói của người la loại âm phức tạp nó gồm nhiều âm tạo nên, giới hạn80Hz ÷ 10000Hz Các giọng của nam và nữ được phát ra như sau:

> Giọng nam trầm 80 ÷ 320 Hz

> Giọng nam trung 100 ÷ 400 Hz

Đề tài: Thiết bị viễn thông

> Giọng nam cao 130 ÷ 480 Hz

âm Nếu thanh áp dao động điều hòa 1000 Hz bằng 2.105N/m2 là ngưỡng nghe đượctiêu chuẩn

Ngưỡng chói tai, mức giới hạn chịu đựng vượt quá sẽ gây ta thính giác tổnthương, phụ thuộc vào tần số ( ít hơn so với ngưỡng nghe được )

Thanh áp điều hòa 1000Hz bằng 20N/m2 ngưỡng chói tai tiêu chuẩn Nếu mỗikhoảng tăng gấp 10 lần cường độ âm thanh ( đơn ) tương ứng với bậc tăng âm lượng 1lần, cảm thụ về biên độ âm gần với quy luật lg10 ( theo âm lượng ) Ben là đơn vị sosánh tương ứng với chuẩn đề biểu thị mức âm lượng

M= 1g1/ Io (ben) Io là âm lượng chuẩn

0.1 Ben = 1dB

Đặc tính tai:

Cảm thụ nhận riêng từng âm mà nó thu nhận được các âm tổ hợp, phân biệtgiọng nói của từng người Khi cùng một lúc hai âm tác động đến tai thì âm thanh có

Đề tài: Thiết bị viễn thông

cường độ mạnh sẽ át âm thanh có cường độ yếu hơn Hai âm thanh đó, giảm độ rõ của

âm thanh chính là tiếng chèn trong thông tin thoại cần xử lí hiện tượng này

Nếu tai người luôn bị âm thanh tác động vào tùy thuộc vào thời gian chịu đựng,quá mức chịu đựng sẽ gây mệt mỏi của thính giác

1.3.1 Tín hiệu điện thanh

Tín hiệu điện thanh là tín hiệu biến đổi dao động điện thành tín hiệu âm thanh,trong quá trình truyền tín hiệu phải qua nhiều thiết bị và môi trường dẫn, chịu sự biếnđổi và gia công Để tin tức nhận được ở thiết bị sau đảm bảo trung thực thiết bị trước

phải đưa ra tỉ số tín hiệu/nhiễu (S/N) theo tiêu chuẩn làm việc của thiết bị sau Hai thiết

bị xét phải phối khéo với nhau tốt theo tiêu chuẩn nhất định để đảm bảo thiết bị sauthực sự tiếp nhận tín hiệu từ thiết bị trước chuyển đến Tương ứng với sụ cảm thụthính giác được xét về mặt tần số và biên độ Ở phần này ta xem xét tín hiệu điệnthanh trên hai mặt: dải tần va dải động

Mức động:

Mức động của tín hiệu điện thanh là cảm thụ thính giác có được nhờ tính bìnhquân trong khoảng thời gian xác định các giá trị tức thời đã san bằng của tín hiệu đó.Người ta đã làm ra những dụng cụ chỉ báo mức động E(t1) Dụng cụ này có bộ nắnđiện và mạch tích phân E( t1) và U(t) đều biến đổi theo thời gian

Độ rõ và độ hiểu:

Đề tài: Thiết bị viễn thông

Độ rõ là tỷ số giữa số phần tử tiếng nói nhận đúng ở đầu thu trên tổng số phần

tử tiếng nói truyền đạt ở phần phát

Độ hiểu: Tùy thuộc vào chủ quan của từng người mà độ hiểu khác nhau Nếu

độ rõ đạt 85% thì độ hiểu rõ tốt, độ rõ đạt 70% dưới 70% thì độ hiểu rõ kém Thường

Hình 1.5 - Một số loại micro

Độ nhạy hướng trục của micro là tỷ số điện áp đầu ra ký hiệu là U của ống nóivới âm thanh áp tác động khi hướng truyền âm (ký hiệu là P) của ống nói với thanh áptác động khi hướng truyền âm (ký hiệu là P) của ống nói

Đề tài: Thiết bị viễn thông

η0 = U/P (mv/(N/m2)) P: Đo được tại vị trí đặt ống nói

+ Độ nhạy của ống nói không thay đổi ở một góc tới cầu truyền âm, đó là ống nói

vô hướng

+ Đặc tuyến hướng là tỷ số giữa độ nhạy η0 với độ nhạy hướng trục η0

H(Ө)= )= ηө/ η0. (Ө)= là góc giữa hướng truyền âm với hướng trục âm của micro)+ Đặc tính tần số của micro là sự phụ thuộc của nhạy hướng trục vào tần số η0 (ω).+ Tạp âm nội bộ của micro:

N= 20lg (Uta/Uth) Uta: điện áp tạp âm nội bộ

Uth: điện áp tín hiệu đầu ra của micro

Tương ứng với thanh áp 1µbar như tác động vào

Ống nói có nhiều loại: ống nói điện động, ống nói tĩnh điện, ống nói áp điện vàống nói bột than…

1.3.3 Loa

Là thiết bị dùng để biến tín hiệu điện thành sóng âm thanh, quy luật biến đổisóng điện từ

Hình 1.6 - Sơ đồ cấu tạo loa

(1) Nam châm vĩnh cửu

(2) Hai cuộn dây có lõi sắt cuốn với sốvòng bằng nhau chất lượng cỡ dâynhư nhau

(3) Màng rung rất mỏng

(4) Vỏ bọc bằng kim loại hay nhựa cứng

Nguyên lý hoạt động của loa:

Khi loa chưa có dòng điện xoay chiều qua, từ lực của nam châm vĩnh cửu luônhút màng rung vào, màng có lực đàn hồi cân bằng với từ lực của nam châm nên màngkhông bị hút sát mà giữ ở vị trí cân bằng

Khi tín hiệu điện qua loa, dòng điện ấy chạy qua hai cuộn dây, trong lõi sinh ramột từ trường biến đổi, từ trường này lúc thì cùng chiều với từ trường của nam châmvĩnh cửu làm cho lực tăng lên, màng rất mỏng bị hút thêm vào, lúc nó lại ngược chiều

Đề tài: Thiết bị viễn thông

với từ trường của nam châm vĩnh cửu lúc này từ lực giảm đi màng mỏng bị đẩy ra xa,vậy màng mỏng luôn bị dao động theo quy luật của không khí trước màng rung daođộng thành sóng âm thanh tác động vào tai người nghe

a Loa điện động

Hình 1.7 - Cấu tạo loa điện động

(1) Nam châm vĩnh cửu(2) Tụ dẫn từ giữa(3) Tấm dẫn từ dưới(4) Tấm dẫn từ trên(5) Cuộn đay động(6) Mạch nhện đỡ bên trong(7) Mũi che bụi

(8) Màng loa(9) Nếp uốn đỡ bên trong(10) Đệm loa

(11) Khung lọc loa

Nguyên lý:

Khi có dòng điện âm tần chạy qua cuộn dây đồng của loa sẽ tạo ra từ trườngbiến đổi, cộng với từ trường nam châm vĩnh cửu sẽ sinh ra lực từ làm cho cuộn dây dađộng, rung màng loa, kích thích trường âm thanh phát ra âm thanh theo đúng quy địnhcủa dòng điện tiếng nói Loa điện động được dùng rộng rãi, kết cấu đơn giản, âm thanhtrung thực, hiệu suất thấp 0.5 - 4% Màng loa là loại giấy đặc biệt có hình dạng xácđịnh với khối lượng và điện tích tối ưu để tăng công suất bức xạ của âm thanh Loacông suất lớn vành loa phải to, công suất ký hiệu (w)

Đề tài: Thiết bị viễn thông

b Đĩa phát âm (Loa áp điện)

Cấu tạo: Được chế tạo từ một vật liệu có tính chất áp điện, Nếu đặt vào những

miếng tinh thể do bị co giãn rung động phát ra âm thanh là hiệu ứng điện áp ngược.Nếu nằm trên đĩa mỏng có khả năng uốn cong đĩa bằng lực cơ học thì bề mặt đĩa suấthiện điện áp Người ta thường dùng Ceramic để chế tạo đĩa mỏng sau đó dùng keoepoxy gián lên một đĩa than, đĩa lớn gắn thêm đĩa nhỏ lấy tín hiệu

Nguyên lý hoạt động:

Khi làm việc có điện áp tín hiệu ân tần đặt lên hai mặt của đĩa, chất ceramic sẽdãn theo sự biến thiên của điện áp làm đĩa bị uốn cong biến thiên theo quy luật điện ápvừa vào, dao động đó sẽ tạo ra âm thanh Khi đĩa lớn dao động đĩa con cũng dao độngtheo Lúc đó bề mặt biến đổi giống đĩa lớn, điện áp này thường lấy làm đàn hồi tiếptrong các mạch dao động

Hình 1.8 - Cấu tạo đĩa phát âm

1.4 Thiết bị đầu cuối Audio- Máy ghi âm

1.4.1 Tổng quát máy ghi âm

Chức năng máy ghi âm:

 Máy ghi âm dùng để ghi âm lấy tin tức của các phóng viên

Đề tài: Thiết bị viễn thông

 Dùng để biên tập chương trình phát thanh

 Dùng để ghi lại lời đối tượng phỏng vấn

 Dùng làm thiết bị lưu trữ dữ liệu Audio khi phát thanh

 Dùng để giải trí trong gia đình , cá nhân

Phân loại:

 Máy ghi âm chuyên dùng

 Máy ghi âm dân dụng

 Máy ghi âm trong thiết bị nghe trộm

1.4.2 Sơ đồ khối máy ghi âm

Hình 1 9 - Sơ đồ khối máy ghi âm

Phần lớn máy ghi âm Stereo hiện nay có cấu trúc theo sơ đồ khối tổng hợp

- Ghi stereo từ micro, radio, quay đĩa stereo

AMP POWER

Đề tài: Thiết bị viễn thông

- Ghi mono cho kênh trái

- Ghi mono cho kênh phải

- Phát mono cho kênh trái

- Phát mono cho kênh phải

- Ghi chuyển tiếp tín hiệu từ kênh trái sang kênh phải và ngược lại

1.4.3 Các chỉ tiêu kỹ thuật của máy ghi âm

* Tốc độ truyền băng danh định:

- Đó là vận tốc chạy băng danh định của băng từ chạy qua đầu từ(khe từ) Đơn

- Đánh giá mức sai điệu bằng hệ số sai điệu là trị số cực đại của độ sai lệch tần

số tín hiệu đo được khi đọc với tần số ghi Độ cảm thụ sai điệu của tai mọi ngườikhông giống nhau

* Dải tần công tác

- Là khoảng tần số mà máy ghi âm làm việc ghi/ đọc bình thường không méo

- Các máy ghi âm chất lượng cao bao giờ cũng có dải tần công tác rộng Ví dụ ởvận tốc 4,76 cm/s dải tần chỉ đạt 80÷8000Hz, vận tốc 9.53 cm/s dải tần đạt 60÷10Hz

Đề tài: Thiết bị viễn thông

- Độ méo không đường thẳng do các phần tử phi tuyến của hệ thống ghi, đọcgây ra (băng từ nhão, khe đầu từ quá rộng, biến áp, đền già, )

- Đánh giá độ méo không đường thẳng tính bằng hệ số sóng hài so với sóng cơbản (bậc 1) suy ra (%)

* Dải động tín hiệu

- Là khoảng cách giữa mức tín hiệu lớn nhất với tín hiệu nhỏ nhất mà máy vẫn

có khả năng làm việc tốt, với hệ hệ số méo nhỏ cho phép Đơn vị tính bằng dB

- Dải động của những máy ghi âm dân dụng khoảng 65dB

* Công suất danh định

- Công suất danh định là công suất dòng âm tần ra của bộ khuếch đại đọc ứngvới độ méo không đường thẳng cho phép

- Đơn vị đo công suất danh định là oát (W) hoặc mini (mW)

* Độ nhạy đầu vào:

- Là điện áp tối thiểu đưa tới đầu vào khuếch đại ghi để đảm bảo băng từ cómức ghi bình thường

- Đơn vị là mV

- Với máy thu (aux) với trở kháng 1KΩ tần số 400Hz thì độ nhạy khoảng0,4mV

- Với máy quay đĩa trở kháng 0,5MΩ thì độ nhạy khoảng 250mV

- Với đường ghi từ chương trình tiếp âm với trở kháng 10Kw điện áp vàokhoảng 250mV

Đề tài: Thiết bị viễn thông

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐA TRUY NHẬP TRONG

VIỄN THÔNG

2.1 Giới thiệu chung

Các phương thức đa truy nhập vô tuyến được sử dụng rộng rãi trong các mạngthông tin di động Trong chương này ta sẽ xét tổng quan các phương pháp đa truy nhậpđược sử dụng trong thông tin vô tuyến Ngoài ra ta cũng xét kỹ thuật trải phổ như là kỹthuật cơ sở cho các hệ thống thông tin di động CDMA Mô hình của một hệ thống đatruy nhập được cho ở hình 2.1

Hình 2.1 - Các hệ thống đa truy nhập

a) Các đầu cuối mặt đất và bộ phát đáp b) Các trạm di động và các trạm gốc.

Thông thường ở một hệ thống thông tin đa truy nhập vô tuyến có nhiều trạmđầu cuối và một số các trạm có nhiệm vụ kết nối các trạm đầu cuối này với mạng hoặcchuyển tiếp các tín hiệu từ các trạm đầu cuối đến một trạm khác Các trạm đầu cuối ở