Xác định dung lợng kênh và tốc độ truyền tối u cho một kênh đo tự động nhiều thông số

II. Cấu trúc của thiết bị đo lờng số 1 Sơ đồ khố

Xác định dung lợng kênh và tốc độ truyền tối u cho một kênh đo tự động nhiều thông số

cho một kênh đo tự động nhiều thông số

Kênh - Những khái niệm chung

Trong kênh diễn ra sự truyền lan của tín hiệu mang tin và chịu tác động của tạp nhiễu. Để mô tả kênh chúng ta chỉ cần dựa vào đặc điểm tín hiệu trong kênh và tạp nhiễu tiêu biểu cho môi trờng truyền lan của kênh đó. Môi trờng truyền lan tín hiệu rất khác nhau vấn đề đặt ra từ các dạng khác đó tìm ra đợc những điểm chung để có thể tổng quát hoá kênh đợc. tín hiệu có thể truyền lan:

- Trong các thiết bị định hớng nh dây song hành, cáp đồng trục ống dẫn sóng. - Theo phơng thức phản xạ hoặc tán xạ trong các tầng điện ly.

- Theo phơng thức truyền lan trực tiếp hay phản xạ trong tầng đối lu. - Chuyển tiếp qua các vệ tinh nhân tạo.

- Qua các lớp platina khí ion...

Khi tín hiệu đi qua các môi trờng nh vậy ngoài sự biến đổi về năng lợng, đang cũng bị thay đổi do tác động của tạp nhiễu tồn tại trong các môi trờng vật lý đó hoặc do phơng thức truyền lan, sự biến đổi các thông số vật lý của môi trờng gây ra sự điều chế tín hiệu không cần thiết. Rõ ràng tác động của nhiễu lên tín hiệu tiêu biểu cho môi trờng truyền lan của tín hiệu. Vậy có thể lấy tạp nhiễu làm tính chung của môi trờng truyền lan, và lấy sự phân tích, phân loại tạp nhiễu để phân tích và phân

loại môi trờng. Tuy rằng trong thực tế môi trờng truyền lan rất khác nhau, chúng ta vẫn có thể quy nạp theo các dáng cơ bản sau:

- Môi trờng trong đó tác động nhiễu công là chủ yếu. - Môi trờng trong đó tác động nhiễu nhân là chủ yếu. - Môi trờng gồm cả nhiễu cộng và nhiễu nhân.

Ngoài ra trong trờng hợp sự truyền tin xảy ra giữa hai vật di động so với nhau, tín hiệu sẽ bị điều tần phụ do hiệu ứng Đôpơle (Doppler) gây nên chúng ta xếp riêng một loại gọi là kênh có hiệu ứng Đôpơle.

tóm lại để mô tả kênh chúng ta dùng một mạng hai của và sự quan hệ giữa tín hiệu đầu ra với tín hiệu đầu vào (H.III-1).

sr(t) = Na(t)s.(t) Nc(t)

Trong đó Na(t) đại biểu cho nhiễu nhân và Nc(t) đại biểu cho nhiễu cộng. Nhiễu cộng do các nguồn nhiễu công nghiệp và vũ trụ tạo ra, luôn luôn tồn tại trong các môi trờng truyền lan của tín hiệu. Dải phổ của nhiễu cộng rất rộng cho nên với bất kỳ tín hiệu có phổ ở đoạn tần số nào, chúng cũng tạo thành một cái nền trùm lên tín hiệu. Hình dới đây vẽ phỏng một dao động đồ trên mặt huỳnh quang máy hiện hình của một tín hiệu xung ở đầu ra kênh có nhiễu cộng.

Nhiễu nhân là do phơng thức truyền lan của tín hiệu: Hay là sự thay đổi thông số vật lý của bộ phận môi trờng truyền lan khi tín hiệu đi qua, trong trờng hợp đầu nhiễu sẽ tác động nhanh lên tín hiệu, và tác động chậm trong trờng hợp thứ hai vì các biến động của môi trờng thờng xảy ra với những chu kỳ vài phút đến vài giờ hoặc hơn nữa. Hiện tợng này thờng gặp trong khi thu các tín hiệu vô tuyến điện ở dải sóng ngắn, bằng nhiễu con đờng truyền lan khác nhau, tuỳ theo sai trinh (dài ngắn khác nhau) của các đờng đo thay đổi làm cho tổng cờng độ điện trờng ở đầu thu biến đổi, gây ra biên độ tín hiệu thu khi lớn khi bé và đôi khi mất hẳn, chúng ta gọi là hiện tợng phađing (fading).

Tín hiệu đầu vào là những dao động cao tần với những thông số biến đổi theo quy luật của tín tức. Các thống số đó có thể là biên độ, tần số, hoặc góc pha. Dao động có thể là liên tục hoặc gián đoạn, nếu là gián đoạn sẽ có những dãy xung cao tần với các thông số xung thay đổi theo tin tức nh biên độ xung tần có lặp lại thời điểm xuất hiện.

Trờng hợp dao động liên tục biểu thức tổng quát của tín hiệu có dạng sau: Sr(t) = a(t) cos [∞(t)-θ(t)]

Nhận tin.

Là đầu cuối của hệ thống truyền tin gồm có bộ khai mã và xử lý tin tức, xử lý tin tức có thể là thiết bị (thiết bị ghi giữ, máy tính điện tử). Nếu bộ phận xử lý tin tức là thiết bị chúng ta có một hệ thống truyền tin tự động.

Những vấn đề cơ bản của hệ thống truyền tin.

Nh trong phần trên chúng ta đã phân các hệ thống truyền tin làm hai nhóm chính một là nhóm các hệ thống truyền tin rời rạc và hai là nhóm các hệ thống

Kênh

• •

Sr Sv

t Hình III.1: Mô tả đơn giản một kênh truyền

truyền tin liên tục. Khi nói đến sơ đồ khối chức năng của hệ thống truyền tin có đề cập đến biểu thức (1-19) tổng quát mô tả kênh tin. Trong biểu thức đó tuỳ theo dạng của Sv(t) chúng ta có kênh tin rời rạc hoặc liên tục, dùng năng lợng điện một chiều hay sóng điện từ để mang tin. Biểu thức (1-20) biểu diễn một tín hiệu vô tuyến điện liên tục tổng quát. Trong sự trình bày về sau, sẽ dựa trên sự phân loại nh vậy để phân tích các vấn đề cơ bản của hệ thống truyền tin.

Các vấn đề cơ bản của hệ thống truyền tin gồm có:

(1) Vấn đề hiệu suất, nói cách khác là tốc độ truyền tin của hệ thống. đó là l- ợng tin tức hệ thống cho phép truyền đi trong một đơn vị thời gian.

(2) Vấn đề độ chính xác, nói cách khác là khả năng chống nhiễu của hệ thống . Yêu cầu tối đa với bất kỳ một hệ thống truyền tin nào, là thực hiện đợc sự truyền tin nhanh chóng và chính xác. Những cơ sở lý thuyết nói ở trong các phần sau giải đáp những vấn đề trên. Những khái niệm về lý thuyết tin tức cho biết giới hạn của tốc độ truyền tin trong một kênh tin. Nghĩa là khái niệm tin tức lớn nhất mà kênh cho truyền qua với một sai lầm nhỏ tuỳ ý. Khi sự truyền tin tiến hành trên những cự ly rất lớn , thờng dùng năng lợng mang tin là sóng điện tử: Trong trờng hợp này nếu công suất máy bị hạn chế năng lợng tín hiệu và tạp nhiễu ở phần đầu thu sẽ xấp xỉ bằng nhau, một vấn đề lý thuyết đặt ra là xác định cấu trúc của thiết bị thu tín hiệu lý tởng, nghĩa là có thể phát hiện và tách tín hiệu trong nền tạp âm lớn. Đó là nội dung của lý thuyết chống nhiễu. Trong những mục sau sẽ giới thiệu chức năng của các khối trong nguồn tin và kênh tin: Khối mã hoá của nguồn, khối điều chế và giải điều chế của kênh.

Trong trờng hợp nguồn tin nguyên thuỷ là liên tục, nhng dùng kênh rời rạc để truyền tin. Vậy nguồn tin liên tục trớc khi mã hoá phải đợc rời rạc hoá. Để xác minh phép biến đổi nguồn liên tục thành nguồn rời rạc là một phép biến đổi tơng đơng một đối một, trớc tiên chúng ta khảo sát cơ sở lý thuyết của phép rời rạc hoá gồm các định lý lấy mẫu và quy luật lợng tử hoá.

Sự xác minh đúng về phơng diện lý thuyết phép rời rạc hoá là một phép biến đổi tơng đơng không những có một ý nghĩa to lớn về thực nghiệm, mà về mặt lý thuyết cũng có một ý nghia rõ rệt. Vì nhờ đó mà các điều đã đợc khảo sát và kết luận trong các hệ thống rời rạc có thể mở rộng cho các hệ thống liên tục mà sự khảo sát trực tiếp sẽ xảy ra nhiều vấn đề khó khăn về phơng pháp.