HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG đặng quang vinh

HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG (60 tiết=45+15) Lecturer: Đặng Quang Vinh E-mail: dg_vinh@yahoo.com •Đánh giá: • Seminar 20% • Bài tập:20% • Cuối kỳ: 60% (đề mở) • Textbook: •Electronic HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNGs CƠ BẢN through Advanced, 4th edition, Wayne Tomasi (excluded Chapter 2, 8, 9, 10, 11, 19) 12/09/15 •Communication Systems, Bruce Carlson, 4th Edition, 20011 GiỚI THIỆU HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG 12/09/15 ĐỊNH NGHĨA TRUYỀN THÔNG ĐiỆN TỬ LÀ: • TRUYỀN • NHẬN • XỬ LÝ THÔNG TIN SỬ DỤNG MẠCH ĐiỆN TỬ 12/09/15 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG: TRUYỀN THÔNG TƯƠNG TỰ - TRUYỀN THÔNG SỐ - DỮ LiỆU NGUỒN BỘ PHÁT MÔI TRƯỜNG TRUYỀN (GUIDED, UNGUIDED) DỮ LiỆU TƯƠNG TỰ: (LIÊN TỤC) • THỌAI • VIDEO • NHẠC BỘ NHÂN DỮ LiỆU ĐÍCH TƯƠNG TỰ SỐ DỮ LiỆU SỐ: ( RỜI RẠC) • ASCII FILE • DỮ LiỆU Mà HÓA (DIGITIZED VOICE, VIDEO) 12/09/15 VÍ DỤ HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG SỐ MODEM TƯƠNG TỰ MODEM SỐ WAN/LAN (DIGITAL) TƯƠNG TỰ 12/09/15 IP GATEWAY IP GATEWAY TƯƠNG TỰ VÍ DỤ HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG FREE SPACE AAAIR RADIO STATION TƯƠNG TỰ TƯƠNG TỰ TƯƠNG TỰ DS1 TƯƠNG TỰ 12/09/15 CODEC CODEC TƯƠNG TỰ MÔI TRƯỜNG TRUYỀN • MÔI TRƯỜNG TRUYỀN ĐƯỢC DẪN: NĂNG LƯỢNG SÓNG ĐiỆN TỪ(i.e THẾ, DÒNG, SÓNG ÁNH SÁNG) ĐƯỢC TRUYỀN DỌC O ĐƯỜNG TRUYỀN VẬT LÝ (CÁP XoẮN, CÁP ĐỒNG, CÁP QUANG, Ống dẫn sóng) MÔI TRƯỜNG TRUYỀN KHÔNG ĐƯỢC DẪN : NĂNG LƯỢNG SÓNG ĐiỆN TỪ ) KHÔNG ĐƯỢC TRUYỀN DỌC O ĐƯỜNG TRUYỀN VẬT LÝ (i.e KHÔNG KHÍ (FREE SPACE), CHÂN KHÔNG 12/09/15 TÍN HiỆU CHỨA THÔNG TIN 12/09/15 • TƯƠNG TỰ = LIÊN TỤC • SỐ = RỜI RẠC ĐiỀU CHẾ / GiẢI ĐiỀU CHẾ ĐiỀU CHẾ: CHỒNG TÍN HiỆU CHỨA THÔNG TIN TẦN SỐ THẤP (INTELLIGENCE TÍN HIỆU/INDẠNGATION) VỚI TÍN HiỆU SÓNG MANG TẦN SỐ CAO(TẦN SỐ TRANSLATION) ĐỂ TRUYỀN ĐI GiẢI ĐiỀU CHẾ: GiẢI Mà TÍN HiỆU CHỨA THÔNG TIN TẦN SỐ THẤP TỪ TÍN HiỆU SÓNG MANG TẦN SỐ CAO KHI NHẬN TẠI SAO ĐiỀU CHẾ? • TRÊN THỰC TẾ KHÔNG THỂ TRUYỀN SÓNG ĐiỆN TƯ TẦN SỐ THẤP( EMW) TRONG KHÔNG GIAN CHỒNG TÍN HiỆU CHỨA THÔNG TIN TẦN SỐ THẤP (MESSAGE BEARER) VỚI TÍN HiỆU TẦN SỐ CAO (CARRIER) – CHỨA THÔNG TIN 12/09/15 ĐiỀU CHẾ / GiẢI ĐiỀU CHẾ TẠI SAO SÓNG MANG TẦN SỐ CAO? • TRUYỀN ĐỒNG THỜI MÀ KHÔNG GIAO THOA (ĐA HỢP TÍN HiỆU KHÁC NHAU) • XÂY DỰNG CÁC ANTEN NHỎ (i.e 1/4 BƯỚC SÓNG) (Ở TẦN SỐ AUDIO, KÍCH THƯỚC ANTEN LÊN ĐẾN HÀNG DẶM) ĐiỀU CHẾ = THAY ĐỒI TÍNH CHẤT CỦA SÓNG MANG VỚI MỐI QUAN HỆ ĐỊNH TRƯỚC O THÔNG TIN TÍN HiỆU ĐiỀU CHẾ= TÍN HiỆU CHỨA THÔNG ĐiỆP TẦN SỐ THẤP( TÍN HiỆU DẢI GỐC) SÓNG MANG CHƯA ĐiỀU CHẾ= SÓNG MANG TẦN SỐ CAO SÓNG ĐƯỢC ĐiỀU CHẾ= TÍN HiỆU KẾT QuẢ(TÍN HiỆU DSB, SSB) 12/09/15 10 TRỘN PHI TUYẾN (NHIỀU TẦN SỐ ĐẦU VÀO ) BIẾN DẠNG HÀI (f —> nf) PHỔ OUTPUT TỪ BỘ KHUẾCH ĐẠI PHI TUYẾN VỚI TẦN SỐ INPUT BIẾN DẠNG GIAO ĐIỀU CHẾ (TÍCH CHÉO= m,n = 1,2,3,……) 12/09/15 mfa ± nfb 75 TRỘN PHI TUYẾN (NHIỀU TẦN SỐ ĐẦU VÀO ) VÍ DỤ: CHO BỘ KHUẾCH ĐẠI PHI TUYẾN VỚI TẦN SỐ, kHz VÀ kHz, • XÁC ĐỊNH HÀI ĐẦU TIÊN Ở OUTPUT CHO MỖI INPUT TẦN SỐ: kHz, 7kHz, 10kHz, 14 kHz, 15 kHz, 21 kHz XÁC ĐỊNH TÍCH CHÉO TẠO RA CHO m VÀ n GIÁ TRỊ CỦA VÀ m = 1, n = m = 1, n = m = 2, n = m = 2, n = 12/09/15 kHz +- kHz = kHz VÀ 12 kHz kHz +- 10 kHz = kHz VÀ 17 kHz 14 kHz +- kHz = kHz VÀ 19 kHz 14 kHz +- 10 kHz = kHz VÀ 24 kHz 76 NHIỄU PHÂN TÍCH 12/09/15 77 NHIỄU NHIỄU ĐIỆN ĐƯỢC ĐỊNH NGHĨA LÀ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN KO MONG MuỐN RƠI VÀO DẢI QUA CỦA TÍN HIỆU TÍN HIỆU KO CÓ NHIỄU 12/09/15 TÍN HIỆU VỚI NHIỄU 78 NHIỄU NHIỄU ĐIỆN ĐƯỢC ĐỊNH NGHĨA LÀ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN KO MONG MuỐN RƠI VÀO DẢI QUA CỦA TÍN HIỆU TÍN HIỆU KO CÓ NHIỄU 12/09/15 TÍN HIỆU VỚI NHIỄU 79 NHIỄU NHIỄU ĐƯỢC PHÂN LỌAI: • NHIỄU TƯƠNG QUAN: CÓ MỐI QUAN HỆ GiỮA TÍN HIỆU VÀ NHIỄU (NHIỄU CHỈ TỒN TẠI KHI TỒNT Ại TÍN HIỆU) NHIỄU KO TƯƠNG QUAN: NHIỄU TỒNT Ại TRONG SuỐT TOÀN BỘ THỜI GIAN TRONG KHI TÍN HIỆU CÓ HAY KO TỒN TẠI 12/09/15 80 NHIỄU KO TƯƠNG QUAN NHIỄU KO TƯƠNG QUAN ĐƯỢC PHÂN LỌAI: •NHIỄU NGỌAI : NHIỄU PÁHT SINH BÊN NGÒAI THIẾT BỊ HAY MẠCH •NHIỄU NỘI: GIAO THAO ĐiỆN PHÁT SINH THEO THIẾT BỊ HAY MẠCH 12/09/15 81 NHIỄU KO TƯƠNG QUAN NGÒAI NGUỒN CHÍNH CỦA NHIỄU KO TƯƠNG QUAN NGÀOI LÀ : •NHIỄU KO KHÍ : NHIỄU PHÁT SINH CÙNG VỚI KO KHÍ TRÁI ĐẤT (ĐiỆN TRƯỜNG TỈNH = LIGHTNING) •NHIỄU EXTRATERRESTRIAL : NHIỄU TRONG DEEP SPACE (NHIỄU THÁI DƯƠNG HỆ, NHIỄU VŨ TRỤ) •NHIỄU CON NGƯỜI TẠO RA : NHIỄU CÔNG NGHIỆP (HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG, MOTOR ĐiỆN, MÁY MÓC TẠO RA TIA HỒ QUANG) 12/09/15 82 NHIỄU KO TƯƠNG QUAN TRONG NGUỒN CHÍNH CỦA NHIỄU KO TƯƠNG QUAN TRONG LÀ: • NHIỄU HẠT : SÓNG MANG ĐẾN CÁCH NGẪU NHIÊN TÃI ĐẦU RA CỦA THIẾT BỊ ĐiỆN(Q) • TRANSIT TIME NOISE: KHI SÓNG MANG DI CHUYỂN TỪ ĐẦU VÀO ĐẾN ĐẦU RA CỦA THIẾT BỊ •NHIỄU NHIỆT: DAO ĐỘNG NHIỆT CỦA ELECTRONS TRONG CHẤT DẪN ĐiỆN 12/09/15 83 NHIỄU NHIỆT • NHIỄU NHIỆT: DAO ĐỘNG NHIỆT CỦA ELECTRONS TRONG CHẤT DẪN ĐiỆN  N ≡ NoisePower (W )  K ≡ Boltzmann' s constant  N = KTB  T ≡ Temperatur e ( K )   B ≡ Bandwith ( Hz ) 12/09/15 84 NHIỄU TƯƠNG QUAN NHIỄU TƯƠNG QUAN TẠO RA BỞI BỘ KHUẾCH ĐẠI PHI TUYẾN: • BIẾN DẠNG HÀI: HÀI KO MONG MuỐN CỦA TÍN HIỆU TẠO RA BỞI BỘ KHUẾCH ĐẠI PHI TUYẾN(TRỘN) • BIẾN DẠNG GIAO ĐIỀU CHẾ: TẠO RA TỔNG/ HiỆU TẦN SỐ KO MONG MuỐN,(TÍCH CHÉO), KHI HAY NHIỀU TÍN HiỆU KHUẾCH ĐẠI QUA THIẾT BỊ PHI TUYẾN • NHIỄU XUNG: TẠO RA CÁC XUNG BẤT THƯỜNG 12/09/15 85 BIẾN DẠNG HÀI •BIẾN DẠNG HÀI THỨ Nth LÀ TỈ LỆ CỦA BIÊN ĐỘ RMS “TẦN SỐ HÀI Nth “ SO VỚI BIÊN ĐỘ RMS CỦA TẦN SỐ CƠ BẢN • THD LÀ TỈ LỆ CỦA TỔNG BÌNH PHƯƠNG CỦA BIÊN ĐỘ RMS CỦA HÀI TẦN SỐ CAO HƠN SO VỚI BIÊN ĐỘ RMS CỦA TẦN SỐ CƠ BẢN 12/09/15 86 THD %THD = VHIGHER V x 100 FUNDAMENTAL VHIGHER ≡ V + V +  + Vn 2 TỔNG BÌNH PHƯƠNG CỦA ĐiỆN THẾ RMS CỦA CÁC HÀI TRÊN PHẦN CƠ BẢN VFUNDAMENTAL ≡ 12/09/15 THẾ RMS CỦA TẦN SỐ CƠ BẢN 87 BIẾN DẠNG GIAO ĐIỀU CHẾ ĐỂ GIAO ĐIỀU CHẾ XẢY RA, PHẢI CÓ HAY NHIỀU INPUT TÍN HIỆU (ĐỂ TRỘN) CROSS PRODUCTS ≡ mf ± nf • f1, f2 LÀ TẦN SỐ CƠ BẢN(f1 > f2) • m, n LÀ SỐ NGUYÊN DƯƠNG GiỮA VÀ VÔ CÙNG 12/09/15 88 TỈ LỆ S/N S/N LÀ TỈ LỆ CỦA CÔNG SuẤT TÍN HIỆU SO VỚI CÔNG SuẤT NHIỄU S PS = N PN WATTS WATTS S PS ( dB ) = 10 log N PN Input S / N F= Output S / N NHÂN TỐ NHIỄU (BEST = 1) 12/09/15 S/N INPUT (MONG MuỐN) CIRCUIT/ SYSTEM OUTPUT Input S / N NF (dB) = 10 log Output S / N HỆ SỐ NHIỄU (BEST = dB) 89 [...]... mang đều là tương tự Điều chế (i.e AM, FM, PM), Tín hiệu SSB/DSB được truyền trong FREE SPACE/ khí quyển trái đất (lan truyền RF) 12/09/15 14 HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG SỐ HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG SỐ • DIGITAL TRUYỀN TẢI – HỆ THỐNG SỐ THẬT SỰ: Xung số (i.e TTL, NRZ, PCM) được truyền trên cáp đồng/ cáp quang (không có sóng mang tương tự) Thông tin dạng tương tự/ số (cần chuyển đổi A/D VÀ D/A) • DIGITAL RADIO:... RADIO • AM, FM, PM (ĐiỀU CHẾ TƯƠNG TỰ) TRUYỀN THÔNG SỐ DIGITAL RADIO • ASK, PSK, FSK, QAM (ĐiỀU CHẾ SỐ) TRUYỀN TẢI SỐ • PWM, PPM, PAM, PCM/ADPCM/DPCM 12/09/15 13 HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG TƯƠNG TỰ HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG TƯƠNG TỰ: NĂNG LƯỢNG ĐƯỢC PHÁT/ NHẬN Ở DẠNG TƯƠNG TỰ • ANALOG TRUYỀN TẢI: tín hiệu mang thông tin là tương tự Không điều chế, tín hiệu dải gốc được truyền qua cáp đồng •ANALOG RADIO: tín... perDẠNGance Của hệ thống truyền thông : • BĂNG THÔNG • NHIỄU 12/09/15 22 BĂNG THÔNG PHỔ CỦA TÍN HiỆU LÀ DẢI TẦN SỐ CỦA TÍN HiỆU BĂNG THÔNG TUYỆT ĐỐI CỦA TÍN HiỆU LÀ ĐỘ RỘNG PHỔ (NHIỀU TÍN HiỆU CÓ BĂNG THÔNG VÔ HẠN)  HẦU HẾT NĂNG LƯỢNG CỦA TÍN HiỆU CHỨA TRONG 1 DẢI TẦN SỐ TƯƠNG ĐỐI HẸP GỌI LÀ BĂNG THÔNG HiỆU QuẢ , CÒN GỌI LÀ BĂNG THÔNG 3Db, ZERO CROSSING BĂNG THÔNG , HAY PURELY BĂNG THÔNG , B [Hz]:... BĂNG THÔNG( Bi ) COMMUNICATION S CHANNEL BĂNG THÔNG (i.e PASSBVÀ) CRITERIA: ( Bc ) Bc ≥ Bi KÊNH TRUYỀN TRUYỀN THÔNG KHÔNG THỂ LAN TRUYỀN TÍN HiỆU CHỨA DẢI TẦN SỐ LỚN HƠN BĂNG THÔNG CỦA KÊNH TRUYỀN ĐÓ 12/09/15 23 PHỔ TẦN SỐ, BĂNG THÔNG F (ω ) B 3dB F (ωo ) F (ωo ) 2 − ωo F f ( t ) ←→ F (ω ) 12/09/15 ωo ω Bzc BA 24 PHỔ TẦN SỐ, BĂNG THÔNG VÍ DỤ: CHO THỌAI (SPEECH, NOT HiFi): 300 Hz - 3000 Hz KÊNH TRUYỀN... THỌAI CẦN BĂNG THÔNG NHỎ NHẤT LÀ : 3000 Hz - 300 Hz = 2700 Hz 12/09/15 25 DUNG LƯỢNG KÊNH TRUYỀN ĐO LƯỜNG LƯỢNG THÔNG TIN CÓ THỂ TRUYỀN ĐI TRÊN KÊNH TRUYỀN TRONG MỘT KHỎANG THỜI GIAN HARTLEY’S LAW (BELL LABS) DUNG LƯỢNG KÊNH TRUYỀN LÀ HÀM TUYẾN TÍNH: C∝B xt 12/09/15 C: DUNG LƯỢNG KÊNH B: BĂNG THÔNG KÊNH (Hz) t: THỜI GIAN TRUYỀN TẢI(secs) 26 MỐI QUAN HỆ BĂNG THÔNG DỮ LiỆU SỐ & DUNG LƯỢNG KÊNH TRUYỀN TRONG... HiỆU ĐiỀU CHẾ (CHỨA THÔNG TIN, TẦN SỐ THẤP) BỘ ĐiỀU CHẾ (UP CONVERTER) SÓNG ĐƯỢC ĐiỀU CHẾ MÔI TRƯỜNG TRUYỀN (KÊNH TRUYỀN) DAO ĐỘNG TẠO SÓNG MANG (TẦN SỐ CAO) 12/09/15 11 GiẢI ĐiỀU CHẾ SÓNG ĐƯỢC ĐiỀU CHẾ MÔI TRƯỜNG TRUYỀN (KÊNH TRUYỀN) BỘ GiẢI ĐiỀU CHẾ (DOWN CONVERTER) TÌN HiỆU GiẢI ĐiỀU CHẾ (CHỨA THÔNG TIN, TẦN SỐ THẤP) LOCAL OSCILLATHAY (TẦN SỐ CAO) 12/09/15 12 LỌAI ĐiỀU CHẾ TRUYỀN THÔNG TƯƠNG TỰ ANALOG... ĐƯỢC GiỚI HẠN SHANNON TRUYỀN M THÀNH PHẦN TÍN HiỆU, MỖI THÀNH PHẦN N BITS M = 2N • VÍ DỤ: HỆ THỐNG 2-LEVEL BINARY : M = 2, N = 1 MỘT THÀNH PHẦN TÍN HiỆU = 1 BIT TRUYỀN MỘT THÀNH PHẦN TÍN HiỆU = TRUYỀN 1 BIT (BAUD RATE = BIT RATE) •VÍ DỤ: 16-QAM M = 16, N = 4 MỘT THÀNH PHẦN TÍN HiỆU = 4 BITS TRUYỀN MỘT THÀNH PHẦN TÍN HiỆU = TRUYỀN 4 BITS THUS, 9600 BPS = 2400 BAUDS 12/09/15 29 CHẾ ĐỘ TRUYỀN • ĐƠN CÔNG... CÔNG [SX]: CHỈ TRUYỀN O 1 HƯỚNG HỆ THỐNG CHỈ PHÁT-HoẶC CHỈ NHẬN VÍ DỤ: RADIO STATION, RADIO i X R • BÁN SONG CÔNG HALF DUPLEX [HDX]: TRUYỀN CẢ 2 HƯỚNG, KHÔNG ĐỒNG THỜI i X/R TWO-WAY ALTERNATE SYSTEMS VÍ DỤ: CB RADIO • TÒAN CÔNG FULL DUPLEX [FDX]: TRUYỀN CẢ 2 HƯỚNG, ĐỒNG THỜI (TRUYỀN THÔNG ĐiỂM ĐiỂM) TWO-WAY SIMULTANEOUS SYSTEMS i X/R VÍ DỤ: TELEPHONE SYSTEM • FULL/FULL DUPLEX [F/FDX]: TRUYỀN CẢ 2 HƯỚNG,... (TRUYỀN THÔNG ĐiỂM ĐiỂM) TWO-WAY SIMULTANEOUS SYSTEMS i X/R VÍ DỤ: TELEPHONE SYSTEM • FULL/FULL DUPLEX [F/FDX]: TRUYỀN CẢ 2 HƯỚNG, ĐỒNG THỜI (TRUYỀN THÔNG ĐA ĐiỂM) TWO-WAY SIMULTANEOUS SYSTEMS VÍ DỤ: DATA HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNGS 12/09/15 X/R X/R X/R X/R X/R i 30 TWO-WIRE TRUYỀN TẢI ĐƠN CÔNG, MẠCH THỤ ĐỘNG: TÍN HIỆU X R REFERENCE (RETURN PATH/GND) ĐƠN CÔNG, MẠCH CHỦ ĐỘNG(BỘ KHUẾCH ĐẠI ĐƯỢC SỬ DỤNG): VẤN ĐỀ:... ĐiỀU CHẾ QAM ĐiỀU CHẾ 17 PHỔ ĐiỆN TỪ INTELLIGENCE INDẠNGATION ĐƯỢC CHUYỂN ĐỔI SANG NĂNG LƯỢNG SÓNG ĐiỆN TỪ VÀ CÓ THỂ LAN TRUYỀN ĐI TRONG MỘT KHỎANG TẦN SỐ KHÔNG XÁC ĐỊNH: • THẾ HAY DÒNG DỌC O Ống đồng • SÓNG RADIO PHÁT TRONG FREE SPACE • SÓNG ÁNH SÁNG DỌC CÁP QUANG 12/09/15 18 TẦN SỐ TRUYỀN (FCC CẤP) 103 = Kilo, 10 6 = Mega, 109 = Giga 1012 = Tera, 1015 = Peta, 1018 = Exa 12/09/15 19 BƯỚC SÓNG [λ ] BƯỚC ... THIỆU HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG 12/09/15 ĐỊNH NGHĨA TRUYỀN THÔNG ĐiỆN TỬ LÀ: • TRUYỀN • NHẬN • XỬ LÝ THÔNG TIN SỬ DỤNG MẠCH ĐiỆN TỬ 12/09/15 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG: TRUYỀN THÔNG TƯƠNG TỰ - TRUYỀN... SSB/DSB truyền FREE SPACE/ khí trái đất (lan truyền RF) 12/09/15 14 HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG SỐ HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG SỐ • DIGITAL TRUYỀN TẢI – HỆ THỐNG SỐ THẬT SỰ: Xung số (i.e TTL, NRZ, PCM) truyền. .. TƯƠNG TỰ) TRUYỀN THÔNG SỐ DIGITAL RADIO • ASK, PSK, FSK, QAM (ĐiỀU CHẾ SỐ) TRUYỀN TẢI SỐ • PWM, PPM, PAM, PCM/ADPCM/DPCM 12/09/15 13 HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG TƯƠNG TỰ HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG TƯƠNG