Bai giang KT truyen dan so 2

Bai giang KT truyen dan so 2

09/19/13 KT Truyền dẫn số - TS Đỗ Công Hùng 1 Tháng 5 - 2012 KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN SỐ TS: Đỗ Công Hùng ĐẠI HỌC THÀNH ĐÔ BÀI GIẢNG 09/19/13 2KT Truyền dẫn số - TS Đỗ Công Hùng Mục tiêu chương trình Mục tiêu chương trình - Nắm chắc các nội dung của Kỹ thuật truyền dẫn số - Làm cơ sở nghiên cứu ứng dụng trong các môn học chuyên ngành như TT Di động, TT vệ tinh, TT quang…. Nội dung Nội dung • Các khái niệm cơ bản và nguyên lý làm việc của HT TT số (5 Tiết) • Kênh thông tin và pha đinh đa đường (5 Tiết) • Lý thuyết Điều chế đa mức (5 Tiết) • Kỹ thuật OFDM (5 Tiết) • Nguyên lý thích nghi và OF DM thích nghi (10 Tiết) • Lý thuyết cơ bản về Mã hoá (Mã xoắn, mã Turbo và BICM-ID) (15 Tiết) • Nguyên lý trải phô (5 Tiết) 09/19/13 3KT Truyền dẫn số - TS Đỗ Công Hùng Chương 1 Các khái niệm cơ bản và nguyên lý làm việc của HTTT số I. Các khái niệm cơ bản - HTTT: Hệ thống các kỹ thuật và thiết bị dùng để truyền tin tức từ nguồn tin (nơi sinh ra tin tức) đến bộ nhận tin (đích). - Bản tin: Dạng hình thức chứa đựng một lượng thông tin - Tín hiệu: Biểu diễn vật lý của một bản tin. - HTTT tương tự hay HTTT số ứng với Tín hiệu tương tự hay Tín hiệu số. - Tín hiệu tương tự: Đại lượng vật lý được sử dụng làm tín hiệu có quy luật biến thiên tương tự với bản tin được sinh ra từ nguồn tin. Tín hiệu tương tự có thể là liên tục (VD tín hiệu thoại ở lối ra Micro) hoặc tín hiệu rời rạc (Tính hiệu điều biên xung PCM- Pulse Amplitude Modulation). 09/19/13 4KT Truyền dẫn số - TS Đỗ Công Hùng - Tín hiệu số: biểu diễn các con số tương ứng với bản tin và có các đặc trưng: - Chỉ nhận một số hữu hạn các giá trị (M=2: HTTT số nhị phân, M>2: HTTT số đa mức). - Có thời gian tồn tại xác định: Ts (Time interval simbol). - Ưu điểm của HTTT Số: - Tiết kiệm năng lượng - Có khả năng tái sinh tín hiệu nếu vượt qua ngưỡng -> có khả năng loại trừ tạp âm tích lũy sau từng cự ly nhất định. ( Tín hiệu số khỏe hơn tín hiệu tương tự). - Có khả năng Điều khiển, xử lý, khai thác, quản trị và bảo trì (OA&M). - Nhược điểm: Phổ rộng hơn HTTT tương tự. - 09/19/13 5KT Truyền dẫn số - TS Đỗ Công Hùng II. Sơ đồ khối của HTTT số Mã nguồn Tạo dạng Mã mật Mã kênh Ghép kênh Đồng bộ Trải phổ Đa truy nhập Phát Giải mã nguồn Tạo dạng Giải mã mật Giải mã kênh Phân kênh Giải điều chế Giải trải phổ Giải Đa truy nhập Thu Kênh TT Đích Nhận tin Nguồn tin Đích Khác Nguồn khác Điều chế 09/19/13 6KT Truyền dẫn số - TS Đỗ Công Hùng 1. Khối tạo dạng: Tạo dạng tín hiệu, biến đổi tin tức cần truyền thể hiện ở dạng tín hiệu liên tục hay số có dạng chuỗi bit nhị phân 2. Mã hóa-giải mã nguồn: Nén và giải nén tin nhằm giảm tốc độ bít, giảm phổ chiếm của tín hiệu số 3. Mã hóa-giải mã mật: Mã hóa-giải mã chuỗi bít theo 1 khóa nhằm bảo mật tin tức 4. Mã hóa-giải mã kênh: sửa lỗi hướng đi FEC,chống nhiễu và các tác động xấu khác của kênh truyền 5. Ghép-Phân kênh: Thực hiện việc truyền tin từ nhiều nguồn tin khác nhau tới các đích khác nhau trên cùng một hệ thống truyền dẫn 6. Điều chế-Giải điều chế số (MODEM): Biến đổi chuỗi tín hiệu số thành các tín hiệu liên tục phù hợp (điều chế băng gốc) và điều chế RF ( Trộn tần, lọc, Khuếch đại và phát xạ vào môi trường). 7. Trải- Giải trải phổ: Chống nhiễu cố ý và bảo mật tin tức 8. Đa truy nhập: Cho phép nhiều đối tượng có thể truy nhập mạng thông tin để sử dụng hệ thống truyền dẫn theo yêu cầu 9. Đồng bộ: Đồng bộ nhịp và đồng bộ pha sóng mang đối với HT thông tin liên kết 10. Lọc: Tại máy thu phát đầu cuối, bao gồm lọc cố định nhằm hạn chế phổ tần, chống tạp nhiễu và lọc thích nghi nhằm sửa méo tín hiệu gây bởi đường truyền. 09/19/13 7KT Truyền dẫn số - TS Đỗ Công Hùng - Tín hiệu từ đầu ra bộ tạo dạng tới đầu ra bộ ghép kênh có dạng chuỗi bít - Tín hiệu từ đầu ra bộ điều chế tới đầu ra máy phát có dạng chuỗi dạng sóng - Các thuật toán từ bộ tạo dạng tới điều chế số: Thuật toán xử lý băng gốc (Baseband) - Các thuật toán đa truy nhập, trải phổ và trộn tần, thu phát: Thuật toán xử lý tín hiệu cao tần băng dải ( Bandpass) III. HTTT số và các tham số đánh giá chất lượng - HTTT số: Tập hợp các thiết bị và giải pháp kỹ thuật được thực hiện để truyền dẫn tín hiệu từ khối tạo dạng tín hiệu từ đầu phát tới khối tái tạo tín hiệu tại đầu thu. - Yêu cầu HTTT số: Độ chính xác và tốc độ truyền tin (mâu thuẫn nhau) - Tham số đánh giá độ chính xác truyền tin : BER, SER - Tham số đánh giá tốc độ truyền tin: Dung lượng tổng cộng của HT với một độ chính xác yêu cầu. - B (tốc độ truyền thông tin-bps) , L: Độ lặp cần thiết - Hiện tại B.L có giá trị từ vài trăm Mb/s-Km với các HT chuyển tiếp số hay cáp đồng trục, tới hàng ngàn Gb/s-Km với các hệ thống cáp quang 09/19/13 8KT Truyền dẫn số - TS Đỗ Công Hùng - Trong HT truyền dẫn số: Các tín hiệu số nhận giá trị trọng một tập hợp hữu hạn và trong một thời gian tồn tại hữu hạn - Khi tập giá trị bao gồm giá trị 0 và 1: HT nhị phân, tín hiệu được gọi là bít - Khi tập giá trị lớn hơn 2 ( giả sử M giá trị): Hệ thống M mức, tín hiệu gọi là Symbol. - Gọi giá trị của Simbol thứ k là D k và thời gian tồn tại của nó là T k . - Tại đầu thu tín hiệu được khôi phục là D’ k và có độ rộng T’ k. - Nếu D’ k khác D k : Symbol bị lỗi - Nếu T’ k khác T’ k : T’ k =T k +δT k thì / δ/ được gọi là Jitter ( yêu cầu ≤ 5 %),các tín hiệu truyền hình yêu cầu jitter ≤ 500 µs, nhạy cảm với jitter do mất đồng bộ khung hình. - HT nhị phân: đặc trưng bởi Tỉ lệ lỗi bít BER hay xác suất lỗi bít ( yêu cầu thấp nhất ≤ 10 -3, - đối với dịch vụ điện báo truyền chữ) - Hệ thống đa mức: Đặc trưng bởi Tỷ lệ lỗi Symbol SER. - Độ giữ chậm tuyệt đối ( Độ trễ tín hiệu): yêu cầu ≤ 400ms 09/19/13 9KT Truyền dẫn số - TS Đỗ Công Hùng Chương 2 Kênh thông tin và Pha đinh đa đường Bài 1: Kênh thông tin I. Đặt vấn đề - Các cơ chế gây ra pha-đinh trong truyền dẫn vô tuyến điện được nghiên cứu từ những năm 1950, Lý thuyết và các mô hình về kênh pha-đinh không ngừng được phát triển và hoàn thiện. - Kiến thức cơ sở về kênh thông tin là tối cần thiết cho mọi quá trình nghiên cứu và thiết kế các hệ thống thông tin vô tuyến. - Các nội dung phân tích sau này luôn gắn kết chặt chẽ với các tính chất của kênh pha-đinh. Do đó, trước khi phân tích về các kỹ thuật truyền dẫn, mục này trình bày các kiến thức cơ bản về kênh thông tin và hiện tượng pha-đinh đa đường trên băng tần UHF, ảnh hưởng trực tiếp tới các hệ thống thông tin vô tuyến trong mạng tế bào và mạng LAN. 09/19/13 10KT Truyền dẫn số - TS Đỗ Công Hùng - Kênh thông tin là thuật ngữ chỉ môi trường truyền sóng từ máy phát tới máy thu. Khi nghiên cứu thiết kế các hệ thống thông tin, trước tiên người ta thường khảo sát chất lượng của hệ thống trên kênh tạp âm Gauss trắng cộng tính (AWGN). - Đây là kênh bao gồm các mẫu tạp âm có phân bố độc lập thống kê làm sai lạc các dữ liệu không kể đến ISI. Tạp âm này được coi là có phổ rộng vô hạn với mật độ phổ công suất bằng phẳng trên mọi dải tần . - Môi trường truyền sóng vô tuyến được coi là môi trường tự do, đồng đều và không hấp thụ. Khoảng cách từ đường truyền dẫn tới mặt đất được xem là xa vô cùng và sự phản xạ từ mặt đất coi như không đáng kể. - Trong mẫu không gian tự do lý tưởng đó, công suất tín hiệu nhận được có thể ước lượng trước và hệ số suy giảm công suất phát được xác định theo công thức: - d là khoảng cách từ máy phát tới máy thu, λ là bước sóng tín hiệu ( ) )1.1( 4 2       = λ π d dL s . 09/19/13 KT Truyền dẫn số - TS Đỗ Công Hùng 1 Tháng 5 - 20 12 KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN SỐ TS: Đỗ Công Hùng ĐẠI HỌC THÀNH ĐÔ BÀI GIẢNG 09/19/13 2KT Truyền dẫn. 2 / (2 2 ) - 2 : công suất trung bình trước tách sóng của tín hiệu đa đường. - A: biên độ đỉnh của thành phần tín hiệu không bị pha-đinh 09/19/13 17KT