Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ thống truyền dẫn số.
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
Môc lôc
PhÇn 1: tæng quan vÒ hÖ thèng th«ng tin sè…………………...3
1. LÞch sö ph¸t triÓn vµ c¸c yªu cÇu trong t−¬ng lai ……….………………..3
2. C¸c ®Æc tÝnh cña truyÒn dÉn sè…………………………………..………..6
3. S¬ ®å khèi cña mét hÖ thèng th«ng tin sè………………….…….……….8
PhÇn 2: C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng Tíi hÖ thèng truyÒn
dÉn sè………………….……...……………………………………11
1. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi qu¸ tr×nh truyÒn dÉn sç……………………….11
1.1. Xuyªn nhiÔu gi÷a c¸c dÊu (ISI: InterSymbol Interfrence)…………..12
1.2 MÐo tÝn hiÖu………………………………………………………….13
1.2.1 MÐo tuyÕn tÝnh……………………….………………………...13
1.2.2 MÐo phi tuyÕn……………………….…………………………17
1.3. Fading……………………………………………………………….23
1.4 ¶nh h−ëng cña sai lÖch pha sãng mang vµ sai lÖch tÝn hiÖu ®ång hå.29
1.4.1. ¶nh h−ëng cña sai lÖch pha sãng mang………………………29
1.4.2. ¶nh h−ëng cña sai lÖch tÝn hiÖu ®ång hå……………………..31
1.5. Can nhiÔu vµ c¸c t¸c ®éng kh¸c cña ®−êng truyÒn…………...……..34
1.5.1. Can nhiÔu vµ c¸c nguån nhiÔu………………….……………..34
1.5.2. T¸c ®éng kh¸c cña ®−êng truyÒn……………………………...35
PhÇn 3: m« pháng b»ng phÇn mÒm ASTRAS……………………….36
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
http://www.ebook.edu.vn
1
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
Lêi nãi ®Çu
C¸c hÖ thèng th«ng tin sè hiÖn nay ®ang ph¸t triÓn rÊt m¹nh mÏ trªn toµn thÕ
giíi vµ ®· thay thÕ hÇu hÕt c¸c hÖ thèng th«ng tin analog. ë n−íc ta, cã thÓ nãi
r»ng hiÖn nay gÇn nh− tÊt c¶ c¸c hÖ thèng chuyÓn m¹ch vµ truyÒn dÉn cña ngµnh
b−u ®iÖn ®Òu ®· ®−îc sè ho¸. Mét hÖ thèng th«ng tin sè cã tèt hay kh«ng, ph¶i
dùa vµo nh÷ng ®Æc ®iÓm vµ kh¨ n¨ng truyÒn dÉn cña nã. Khi truyÒn dÉn mµ ®¶m
b¶o ®−îc tÝnh an toµn, tÝnh chÝnh x¸c cña th«ng tin vµ ph¶i ®¶m b¶o tèc ®é
truyÒn tin, th× míi ®em l¹i hiÖu qu¶ vµ tinh kh¶ dông cao.
V× vËy môc ®Ých cña ®Ò tµi lµ nghiªn cøu c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng
truyÒn dÉn th«ng tin sè. Kh¶o s¸t nh÷ng yÕu tè nµy, mµ qua ®ã t×m ra c¸ch kh¾c
phôc vµ ®¶m b¶o cho hÖ thèng th«ng tin sè ho¹t ®éng tèt.
§Ó cã tÝnh thuyÕt phôc cao, ®Ò tµi sö dông gãi ch−¬ng tr×nh ASTRAS ®Ó m«
pháng chÊt l−îng cña hÖ thèng th«ng tin sè.
Sau mét thêi gian ®−îc sù h−íng dÉn tËn t×nh cña c«: §oμn Thanh H¶i bé
m«n §iÖn tö ViÔn th«ng, ®ång thêi vËn dông nh÷ng kiÕn thøc ®· häc ë líp ,
th«ng qua b¹n bÌ vµ tµi liÖu tham kh¶o ®Õn nay ®å ¸n nµy ®· hoµn thµnh.
Do vÊn ®Ò nghiªn cøu cßn réng vµ b¶n th©n cßn nhiÒu h¹n chÕ nªn trong ®Ò
tµi kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt hoÆc thiÕu chÝnh x¸c. RÊt mong nhËn ®−îc
sù ®ãng gãp cña c¸c thÇy gi¸o, c« gi¸o vµ c¸c b¹n ®Ó ®Ò tµi thùc sù cã chÊt l−îng
h¬n.
Chóng em rÊt c¶m ¬n tíi c«: §oµn Thanh H¶i bé m«n §iÖn tö viÔn th«ng,
®· gi¶ng d¹y vµ h−íng dÉn chóng em hoµn thµnh ®Ò tµi nµy.
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
http://www.ebook.edu.vn
2
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
phÇn 1: Tæng quan vÒ
hÖ thèng th«ng tin sè
1. LÞch sö ph¸t triÓn vμ c¸c yªu cÇu trong t−¬ng lai .
TÝn hiÖu lµ d¹ng hiÓn thÞ th«ng tin ®−îc dïng ®Ó chuyÓn th«ng tin tõ n¬i
nµy( ng−êi göi ) sang n¬i kh¸c ( nguêi nhËn ). BÊt cø tÝn hiÖu nµo ng−êi göi
muèn g−Ø ®i th× ng−êi nhËn ph¶i hiÓu ®−îc néi dung th«ng tin chøa trong nã.
TruyÒn th«ng lµ sù truyÒn ®¹t hoÆc trao dæi th«ng tin. ViÔn th«ng lµ
truyÒn th«ng tin trªn mét kho¶ng c¸ch xa mµ kh«ng cÇn cã sù trî gióp cña con
ng−êi .
Trong suèt lÞch sö ph¸t triÓn cña loµi ng−ßi viÖc ph¸t minh ra ng«n ng÷ lµ
cuéc c¸ch m¹ng truyÒn th«ng lín nhÊt. Sau ®ã Ýt l©u viÖc ph¸t minh ra tÝn hiÖu b»ng
löa cã kh¶ n¨ng truyÒn ®¹t th«ng tin cã hiÖu qu¶ vµ nhanh chãng ®Õn vïng xa.
- Cuéc ph¸t minh lín n÷a lµ con ng−êi biÕt ®−îc lµm thÕ nµo ®Ó nghi l¹i
suy nghÜ vµ t− t−ëng cña m×nh b»ng c¸ch dïng ch÷ viÕt. Víi kh¶ n¨ng nµy con
ng−êi cã thÓ truyÒn th«ng tin mµ kh«ng bÞ giíi h¹n bëi kh«ng gian vµ thêi gian.
§ång thêi viÖc ph¸t minh nµy ®· ®−a ra c¸c dÞch vô ®−a th− vµ ®iÖn b¸o.
- N¨m 1820, Georgo Ohm ®· ®−a ra c«ng thøc ph−¬ng tr×nh to¸n häc ®Ó
gi¶i thÝch c¸c tÝn hiªu ®iÖn ch¹y qua mét d©y dÉn rÊt thµnh c«ng.
- N¨m 1830, Michall Faraday ®· t×m ra ®Þnh luËt dÉn ®iÖn tõ tr−êng.
- N¨m 1850, ®¹i sè Boolean cña George Boolers ®· t¹o ra nÒn mãng cho
l«gic häc vµ ph¸t triÓn c¸c r¬-le ®iÖn sau nµy phôc vô trong c¸c chuyÓn m¹ch sè.
- N¨m 1870 James Clerk Maxwell ®· ®−a ra häc thuyÕt ®iÖn tõ tr−êng
b»ng c¸c c«ng thøc to¸n häc.
Tæng ®µi ®iÖn tho¹i ®Çu tiªn ®−îc thiÕt lËp ®©u tiªn n¨m 1876 ngay sau khi
Alexander Graham Bell ph¸t minh ra ®iÖn tho¹i 5 n¨m sau. Bell b¾t ®Çu dÞch
vôgäi ®iÖn tho¹i ®−êng dµi gi÷a New York vµ Chicago vµ Guglieno Mareconi
cña Italia ®· b¾t ®Çu ®Æt mét tr¹m ph¸t sãng v« tuyÕn ®Ó ph¸t c¸c tÝn hiÖu ®iÖn
tÝn.
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
http://www.ebook.edu.vn
3
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
-N¨m 1900, Einstein mét nhµ vËt lý næi tiÕng vÒ häc thuyÕt t−¬ng ®èi, ®·
viÕt rÊt nhiÒu tµi liÖu quan träng vÒ chÊt r¾n, thèng kª häc, ®iÖn tõ tr−êng, vµ c¬
häc l−îng tö.
- N¨m 1910, Erwin Schrodinger ®· thiÕt lËp nÒn t¶ng cho c¬ häc l−îng tö
th«ng qua c«ng bè cña «ng ta vÒ c©n b»ng sãng ®Ó gi¶i thÝch cÊu t¹o nguyªn tö
vµ c¸c ®Æc ®iÓm cña nguyªn tö vµ R.H Goddard ®· chÕ t¹o thµnh c«ng tªn löa
bay b»ng ph¶n lùc chÊt láng, vµ m¸y tª-lª-tip ®· ®−îc ph¸t minh.
- N¨m 1920, Ha rold S. Black cña phßng thÝ nghiÖm nghiªn cøu Bell ®·
ph¸t minh ra mét m¸y khuÕch ®¹i ph¶n håi ©m tÇn mµ ngµy nay vÉn cßn dïng
trong mäi lÜnh vùc viÔn th«ng vµ c«ng nghÖ ®iÖn to¸n. V.K. Zworykin cña RCA,
Mü ®· ph¸t minh ra ®Ìn h×nh b»ng ®iÖn cho v« tuyÕn truyÒn h×nh, vµ c¸c c¸p
®ång trôc, ph−¬ng tiÖn truyÒn dÉn cã hiÖu qu¶ h¬n c¸c lo¹i d©y ®ång trôc b×nh
th−êng ®· ®−îc s¶n xuÊt.
- N¨m 1930, Claude Schannon cña phßng thÝ nghiÖm Bell, b»ng c¸ch sö
dông c¸c c«ng thøc toµn häc tiªn tiÕn ®· thµnh c«ng trong viÖc ®Æt ra häc thuyÕt
th«ng tin dïng ®Ó x¸c ®Þnh l−îng th«ng tin tèi ®a mµ mét hÖ thèng viÔn th«ng cã
thÓ xö lý vµo mét thêi ®iÓm ®· ®Þnh. Häc thuyÕt nµy ®· ®−îc ph¸t triÓn thµnh
häc thuyÕt truyÒn th«ng sè.
- N¨m 1939, dÞch vô ph¸t sãng truyÒn h×nh th−êng xuyªn ®−îc b¾t ®Çu lÇn
®Çu tiªn trong lÞch sö.
- N¨m 1940, phßng thÝ nghiÖm Bell ®· ®Æt nÒn mãng cho c¸c chÊt b¸n dÉn
cã ®é tÝch hîp ngµy cµng cao qua viÖc ph¸t minh ra ®Ìn ba cùc vµ Howard Aiken
cña ®¹i häc Harvrd, cïng céng t¸c víi IBM, ®· thµnh c«ng trong viÖc l¾p ®Æt
mét m¸y ®iÖn ®Çu tiªn cã kÝch th−íc lµ 50 feet vµ 8 feet .
- Vµo nh÷ng n¨m 60, c¸c lo¹i LSIs, c¸c m¸y ®iÖn to¸n mini cã bé nhí
kiÓu bong bãng, c¸p quang, vµ m¸y ph©n chia thêi gian ®−îc ph¸t triÓn vµ
th−¬ng m¹i ho¸ mét c¸ch thµnh c«ng vµo c¸c n¨m 70, c¸c lo¹i CATs hai h−íng,
®Üa Video, m¸y ®iÖn to¸n ®å ho¹, truyÒn ¶nh qua vÖ tinh, vµ c¸c hÖ thèng tæng
®µi ®iÖn tö ho¸ ®−îc ®−a ra. Còng trong nh÷ng n¨m 70 nµy, c¸c m¹ng truyÒn ®÷
liÖu lín, dïng chung ®Çu tiªn (ARPNET vµ TYMNET) ®· ®−îc ph¸t triÓn , t¹o ra
mèi quan t©m ®Æc biÖt cña chuyÓn m¹ch gãi.
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
http://www.ebook.edu.vn
4
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
B¶ng 1.1 C¸c sù kiÖn quan träng trong lÞch sö th«ng tin ®iÖn tö
1837 Hoµn thiÖn b»ng ®−êng d©y
Morse
KiÓu
th«ng tin
Sè
1875 Ph¸t minh ®iÖn tho¹i
Bell
T−¬ng tù
1897 ChuyÓn m¹ch tù ®éng trao ®æi theo tõng nÊc
Strongger
1901 §iÖn b¸o kh«ng d©y
Marconi
1905 Giíi thiiªô vÒ ®iÖn tho¹i kh«ng d©y
Fessenden
T−¬ng tù
1907 TruyÒn thanh v« tuyÕn d¹ng chuÈn ®Çu tiªn
USA
T−¬ng tù
1918 Ph¸t minh ra m¸y thu v« tuyÕn ®æi tÇn
Amstrong
T−¬ng tù
Detroit police
T−¬ng tù
1928 Giíi thiÖu d¹ng truyÒn h×nh ®iÖn tö
Farnsworth
T−¬ng tù
1928 Lý thuyÕt truyÒn tÝn hiÖu ®iÖn b¸o
Nyquist
Sè
1928 TruyÒn dÉn th«ng tin
Hartley
Sè
N¨m
Sù kiÖn
XuÊt xø
1921 XuÊt hiÖn di ®éng c¸ nh©n
Sè
1931 §iÖn b¸o
Sè
1933 Giíi thiÖu ®iÒu chÕ tÇn sè
Amstrong
1934 Giíi thiÖu Ra ®a (V« tuyÕn ®Þnh vÞ)
Kuhnol
1937 §−a ra PCM
Reeves
1939 Th−¬ng m¹i ho¸ dÞch vô truyÒn h×nhqu¶ng b¸
BBC
1943 Ph¸t minh ra bé läc thÝch øng
North
1945 Ph¸t minh ra vÖ tinh ®Þa tÜnh
Clarke
1946 Ph¸t triÓn hÖ thèng ARQ
Duuren
1948 Lý thuyÕt to¸n häc cho th«ng tin
Sè
T−¬ng tù
Sè
Sè
Shannon
1955 ChuyÓn tiÕp vi ba mÆt ®Êt
RCA
1960 Giíi thiÖu ®Çu tiªn vÒ laze
Maiman
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
T−¬ng tù
T−¬ng tù
http://www.ebook.edu.vn
5
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
1962 TriÓn khai th«ng tin vÖ tinh
1963 TruyÒn th«ng vÖ tinh ®Þa tÜnh
1966 Ph¸t minh c¸p quang
Telstar1
T−¬ng tù
Syncom II
T−¬ng tù
Kao&Hockman
1966 ChuyÓn m¹ch gãi
Sè
1970 M¹ng truyÒn d÷ liÖu cì trung b×nh
Sè
ARPA/TYMNET
1970 LAN,MAN vµ WAN
Sè
1971 ISDN
1974 Internet
CCITT
Sè
Cerf & Kahn
Sè
1978 V« tuyÕn tÕ bµo
T−¬ng tù
1978 B¾t ®Çu nghiªn cøu vÒ GPS Navstar
1980 M« h×nh tham chiÕu 7 líp OSI
1981 Giíi thiÖu truyÒn h×nh ®é ph©n gi¶i cao
Global
Sè
ISO
Sè
NHK, NhËt B¶n
1985 Truy nhËp tèc ®é c¬ së ë UK
Sè
BT
Sè
USA
Sè
1991 HÖ thèng tÕ bµo GSM
Ch©u ©u
Sè
1993 §−a ra kh¸i niÖm PCM
Toµn cÇu
Sè
1986 Giíi thiÖu SONET/SDH
1994 Ph¸t minh ra DMA-IS 95
Ngµy nay víi viÖc ph¸t triÓn nh− vò b·o cña ®iÖn tö vµ viÔn th«ng sÏ t¹o
tiÒn ®Ò cho b−íc ph¸t triÓn míi trong kü thuËt viÔn th«ng ®Ó ®¸p øng nh÷ng dÞch
vô vµ yªu cÇu ngµy cµng cao cña con ng−êi
2. C¸c ®Æc tÝnh cña truyÒn dÉn sè .
HÖ thèng truyÒn dÉn sè cã nh÷ng −u ®iÓm sau khi so s¸nh cïng víi hÖ thèng
t−¬ng tù t−¬ng øng.
A. VÒ kinh tÕ
C¸c thµnh phÇn trong hÖ thèng truyÒn dÉn ®−îc chia lµm 2 phÇn: PhÇn xö lý
trong nhµ vµ phÇn lÆp.
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
http://www.ebook.edu.vn
6
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
-PhÇn xö lý trong nhµ :
+ Sau khi ph¸t minh ra c¸c vi m¹ch th× viÖc øng dông m¹ch logic cho phÇn
xö lý còng nh− hÖ thèng m¸y tÝnh vµ thiÕt lËp trªn hÖ LSI (Large scale
intergration) cña hÖ thèng truyÒn dÉn sè trë nªn kinh tÕ vµ nhÊt lµ ®é tin cËy h¬n
so víi hÖ thèng t−¬ng tù. ViÖc truyÒn ®¹t ®−îc dÔ dµng vµ gi¶m nhÑ ®−îc kÝch
th−íc thiÕt bÞ .
+ Do sö dông tÝn hiÖu sè t−¬ng thÝch víi c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn vµ sö lý hiÖn
®¹i, nªn cã kh¶ n¨ng khai th¸c qu¶n trÞ vµ b¶o tr× hÖ thèng mét c¸ch tù ®éng cao.
-§èi víi phÇn lÆp:
Trong khi bé lÆp t−¬ng tù rÊt ®¬n gi¶n chØ gåm mét vµi transistor th× bé
lÆp sè ®−îc chÕ t¹o phøc t¹p h¬n gåm nhiÒu phÇn tö h¬n v× môc ®Ých t¸i t¹o
xung. V× vËy, gi¸ thµnh cña bé lÆp sè cao h¬n rÊt nhiÒu so víi bé lÆp t−¬ng tù.
Tuy nhiªn , sau khi ph¸t minh vµ ®−a vµo øng dông c¸p sîi quang th× kho¶ng
c¸ch lÆp trong hÖ thèng sè t¨ng lªn kho¶ng 10 lÇn dÉn ®Õn sè l−îng bé lÆp gi¶m
®i ®¸ng kÓ vµ lóc nµy tæng chi phÝ cho toµn hÖ thèng thÊp h¬n rÊt nhiÒu so víi hÖ
thèng t−¬ng tù.
B. ChÊt l−îng truyÒn dÉn.
ChÊt l−îng truyÒn dÉn lµ th−íc ®o ®¸nh gi¸ ®é chÝnh x¸c cña mét l−îng
th«ng tin nµo ®ã ®−îc truyÒn ®i trong qu¸ tr×nh truyÒn dÉn. VÝ dô: l−îng t¹p ©m
trong tÝn hiÖu tho¹i , tØ lÖ lçi trong truyÒn sè liÖu .
- C¸c hÖ thèng truyÒn dÉn sè th−êng sö dông c¸c tuyÕn truyÒn dÉn sè ®−îc
thiÕt kÕ chuÈn, do ®ã tr−êng hîp x¶y ra lçi bÝt lµ kh«ng ®¸ng kÓ trong qu¸ tr×nh
t¸i t¹o vµ lÆp c¸c xung truyÒn. Khi ®ã chÊt l−îng truyÒn dÉn chØ phô thuéc vµo
nhiÔu l−îng tö mµ kh«ng phô thuéc vµo kho¶ng c¸ch.
- Trong hÖ thèng t−¬ng tù, nhiÖt ®é biÕn ®æi trùc tiÕp g©y ra sù biÕn ®æi møc
tÝn hiÖu trong khi ®ã ë c¸c hÖ thèng sè rÊt khã lµm thay ®æi møc tÝn hiÖu v× c¸c
xung lµ c¸c møc rêi r¹c vµ chØ ®−îc t¸i t¹o t¹i c¸c bé lÆp.
- Trong hÖ thèng truyÒn dÉn sè ta kh«ng cÇn quan t©m ®Õn ®Æc tÝnh cña tÝn
hiÖu nguyªn thuû vµ nã cã thÓ thÝch hîp cho mäi ®−êng truyÒn trong m¹ng
th«ng tin liªn kÕt. Kh¸c h¼n víi viÖc truyÒn dÉn t−¬ng tù, viÖc lùa chän mét
ph−¬ng ph¸p phï hîp víi ®Æc tÝnh tÝn hiÖu nguyªn thuû ®Ó ®¶m b¶o ®Æc tÝnh tÝn
hiÖu trong qu¸ tr×nh truyÒn dÉn lµ mét vÊn ®Ò cÇn thiÕt.
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
http://www.ebook.edu.vn
7
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
C. TÝnh mÒm dÎo cho nhiÒu dÞch vô
HÖ thèng truyÒn dÉn sè biÓu diÔn tÊt c¶ c¸c lo¹i th«ng tin b»ng sù cã mÆt
hoÆc kh«ng cã mÆt xung vµ truyÒn nã ®i. Trong hÖ thèng nµy chØ cã phÇn m·
ho¸ lµ riªng biÖt víi tõng lo¹i tÝn hiÖu, c¸c phÇn cßn l¹i ( phÇn xö lý trong nhµ vµ
phÇn lÆp ) ®Òu cã thÓ dïng chung vµ truyÒn mäi lo¹i tÝn hiÖu. Nh− vËy c¸c thµnh
phÇn trong hÖ thèng sè trõ phÇn m· ho¸ ®Òu kh«ng phô thuéc vµo phÇn th«ng tin
truyÒn ®i .
NghÜa lµ, cã thÓ truyÒn nhiÒu lo¹i th«ng tin trªn cïng mét ®−êng truyÒn mµ
dung l−îng truyÒn chØ phô thuéc vµo kh¶ n¨ng cña bé m· ho¸.
ý t−ëng trªn ®−îc ®−a ra vµ ph¸t triÓn thµnh mét m¹ng míi gäi lµ m¹ng sè
®a dÞch vô ISDN. ISDN kÕt hîp hÖ thèng truyÒn dÉn sè vµ thiÕt bÞ chuyÓn m¹ch
t¹o ra c¸c m¹ch sè gi÷a thuª bao vµ thuª bao, cè g¾ng cung cÊp ®a d¹ng tÊt c¶
c¸c dÞch vô cho thuª bao .
Nh−îc ®iÓm cña hÖ thèng th«ng tin sè:
Nh−îc ®iÓm c¨n b¶n cña mét hÖ thèng th«ng tin sè so víi c¸c hÖ thèng
th«ng tin t−¬ng tù lµ phæ chiÕm cña tÝn hiÖu sè khi truyÒn c¸c b¶n tin liªn tôc
t−¬ng ®èi lín h¬n so víi phæ cña tÝn hiÖu t−¬ng tù. Tuy nhiªn trong t−¬ng lai khi
c¸c kü thuËt sè ho¸ tÝn hiÖu liªn tôc tiªn tiÕn h¬n ®−îc ¸p dông th× phæ cña tÝn
hiÖu sè cã thÓ so s¸nh víi phæ cña tÝn hiÖu liªn tôc.
3. S¬ ®å khèi cña mét hÖ thèng th«ng tin sè .
A. S¬ ®å khèi .
Nguån tin
T¹o
d¹ng
M·ho¸
nguån
M·ho¸
mËt
M·ho¸
kªnh
GhÐp
kªnh
§iÒu
chÕ
Tr¶i
phæ
§atruy
nhËp
M¸y
ph¸t
§ång
bé
Bé nhËn tin
T¹o
khu«n
Gi¶im·
nguån
Gi¶im·
mËt
Gi¶im·
kªnh
Ph©n
kªnh
Gi¶i
®iÒuchÕ
Kªnh
truyÒn
Gi¶i
tr¶iphæ
§atruy
nhËp
M¸y
thu
H1.S¬ ®å khèi hÖ thèng th«ng tin sè
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
http://www.ebook.edu.vn
8
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
B. Chøc n¨ng c¬ b¶n cña tõng khèi:
•
Nguån tin: tho¹i, audio, video, d÷ liÖu vµ lo¹i d÷ liÖu theo dÞch vô.
•
T¹o d¹ng sè: thùc hiÖn biÐn ®æi tin tøc cÇn truyÒn thÓ hiÖn ë d¹ng tÝn
hiÖu liªn tôc hay sè thµnh chuçi c¸c bÝt nhÞ ph©n
•
M· ho¸ nguån vµ gi¶i m· nguån : thùc hiÖn nÐn vµ gi¶i nÐn tin nh»m
gi¶m tèc ®é bÝt ®Ó gi¶m phæ cña tÝn hiÖu sè .
•
M· ho¸ mËt vµ gi¶i m· mËt: thùc hiªn m· vµ gi¶i m· chuçi bÝt theo mét
kho¸ nhÊt ®Þnh nh»m b¶o mËt tin tøc.
•
M· ho¸ kªnh vµ gi¶i m· kªnh: nh»m chèng nhiÔu vµ c¸c t¸c ®éng xÊu
kh¸c cña ®−êng truyÒn dÉn.
•
GhÐp_ph©n kªnh: TËp hîp c¸c tÝn hiÖu tõ b¨ng gèc sè vµ ph©n chia tÝn
hiÖu sè tõ tÝn hiÖu b¨ng gèc sè. Thùc hiÖn viÖc truyÒn tin tõ nhiÒu nguån tin kh¸c
nhau tíi c¸c ®Ých nhËn tin kh¸c nhau trªn cïng mét ®−êng truyÒn dÉn.
•
§iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ sè ( th−êng gäi lµ MODEM): ChuyÓn tÝn hiÖu
sè sang tÝn hiÖu t−¬ng tù víi tÇn sè cao ®Ó truyÒn ®i xa.
Cã c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ sè sau:
§iÒu biªn:
-§iÒu biªn xung (PAM); §iÒu biªn xung M møc (PAM M møc); Kho¸-®ãng
më (ODD) t¸ch-kÕt hîp; Kho¸ ®ãng më t¸ch ®−êng bao; §iÒu biªn cÇu ph−¬ng
M tr¹ng th¸i (QAM M tr¹ng th¸i).
§iÒu tÇn:
- Kho¸ dÞch pha tÇn sè-t¸ch kh«ng kÕt hîp (FSK t¸ch kÕt hîp);
Pha liªn tôc_kho¸ dÞch tÇn sè-t¸ch kÕt hîp(CP-FSK-CD);
Pha liªn tôc_kho¸ dÞch tÇn sè-t¸ch kh«ng kÕt hîp(CP-FSK-NCD);
Kho¸ dÞch cùc tiÓu (MSK).
§iÒu pha:
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
http://www.ebook.edu.vn
9
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
- Kho¸ dÞch pha nhÞ ph©n (BPSK)-t¸ch kÕt hîp; Kho¸ dÞch pha nhÞ
ph©n-M· ho¸ vi sai(DE_BPSK); Kho¸ dÞch pha vi sai (DPSK);
Kho¸ dÞch pha cÇu ph−¬ng (BPSK); Kho¸ dÞch pha M trang th¸i (M-PSK);
•
Tr¶i vµ gi¶i tr¶i phæ: nh»m chèng nhiÔu vµ b¶o mËt tin tøc.
•
§a truy nhËp: cho phÐp nhiÒu ®èi t−îng cã thÓ truy nhËp m¹ng th«ng tin
®Ó sö dông hÖ thèng truyÒn dÉn theo nhu cÇu.
•
§Çu cuèi ph¸t: gåm cã 4 chøc n¨ng chÝnh:
- Läc ®Ó h¹n phæ: Läc bá n¨ng l−îng thÊp ®Ó chèng nhiÔu cho hÖ
thèng bªn c¹nh vµ läc thÝch nghi nh»m söa mÐo tÝn hiÖu g©y bëi
®−êng truyÒn.
- Trén ®Ó ®−a tin hiÖu nªn tÇn sè c«ng t¸c.
- KhuÕch ®¹i c«ng suÊt ®Î bï ®¾p tæn hao cña m«i tr−êng.
- Bøc x¹ ra m«i tr−êng.
•
§ång bé: Bao gåm dång bé nhÞp vµ ®ång bé pha sãng mang ®èi víi c¸c
hÖ thèng th«ng tin liªn kÕt ( coherent).
§èi víi mét hÖ thèng tin sè th× MODEM ®ãng vai trß nh− mét bé n·o cña
con ng−êi. C¸c khèi chøc n¨ng cßn l¹i kh«ng ph¶i lµ b¾t buéc ®èi víi tÊt c¶ mäi
hÖ thèng th«ng tin sè ( Chóng ®−îc biÓu diÔn b»ng nÐt ®øt trªn h×nh 1).
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
http://www.ebook.edu.vn
10
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
PhÇn 2: C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng
Tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
I. C¸C YÕU Tè ¶NH H¦ëNG TíI QU¸ TR×NH TRUYÒN DÉN Sè.
§èi víi hÖ thèng truyÒn dÉn sè, cho tíi ngµy nay ng−êi ta ch−a t×m ra
®−îc mét ph−¬ng thøc h÷u hiÖu nµo ®Ó truyÒn trùc tiÕp c¸c tÝn hiÖu b¨ng gèc
trªn mét cù ly lín vµ do c¸c hÖ thèng tÝn hiÖu tr−íc d©y vèn lµ hÖ thèng analog
nªn viÖc sö dông c¸c ®−êng truyÒn analog ®Ó truyÒn c¸c tÝn hiÖu sè lµ mét vÊn
®Ò cã tÝnh nguyªn t¾c vµ sù kÕ thõa cã tÝnh hîp lý.
Do vËy, kªnh sè sÏ bao hµm trong nã mét kªnh cã ®Æc tÝnh liªn tôc víi tÝn
hiÖu nèi vµo lµ mét kªnh cã d¹ng sãng liªn tôc chø kh«ng ph¶i lµ tÝn hiÖu lµ c¸c
con sè thuÇn tuý, mÆc dÇu c¸c tÝn hiÖu nh− vËy vÉn lµ c¸c tÝn hiÖu sè do ®é dµi
thêi gian cña tõng tÝn hiÖu lµ h÷a h¹n vµ sè c¸c d¹ng sãng cã thÓ ®−îc ph¸t ®i
còng lµ h÷a h¹n. Kªnh truyÒn c¸c tÝn hiÖu liªn tôc nh− vËy gäi lµ kªnh liªn tôc.
Tuy nhiªn cã hai h¹n chÕ trong viÔn th«ng khi truyÒn th«ng tin theo
ph−¬ng ph¸p ®iÖn : ®ã lµ h¹n chÕ vÒ mÆt d¶i th«ng vµ h¹n chÕ vÒ t¹p ©m. Ph¶i cã
mét d¶i th«ng ®ñ réng ®Ó truyÒn ®−îc th«ng tin trong thêi gian ng¾n, ®Æc biÖt lµ
c¸c hÖ thèng th«ng tin trong thêi gian thùc. Tuy nhiªn, nÕu d¶i th«ng qu¸ lín sÏ
g©y l·ng phÝ b¨ng tÇn mµ b¨ng tÇn lµ mét nguån tµi nguyªn quý vµ cã h¹n. MÆt
kh¸c c¸c yÕu tè c¬ b¶n t¸c ®éng tíi qu¸ tr×nh truyÒn dÉn tÝn hiÖu sè trªn c¸c lo¹i
kªnh truyÒn dÉn ( bao gåm c¶ m¸y thu ph¸t ®Çu cuèi vµ m«i tr−êng truyÒn ) lµ
lu«n x¶y ra nh−: xuyªn nhiÔu gi÷a c¸c dÊu (ISI), mÐo tÝn hiÖu, sai pha ®ång hå,
sai pha sãng mang, can nhiÔu, hiÖu øng doppler do c¸c m¸y ®Çu cuèi thu, ph¸t di
®éng so víi nhau vµ sù biÕn ®æi theo thêi gian cña kªnh truyÒn, nhiÔu kªnh l©n
cËn……
§èi víi hÖ thèng th«ng tin sè, chØ tiªu chÊt l−îng c¬ b¶n cña hÖ thèng lµ
x¸c suÊt bÝt lçi (BER) vµ jitter (rung pha hay tr«i pha). Tuú thuéc vµo tõng lo¹i
h×nh dÞch vô mµ c¸c hÖ thèng vi ba cã nh÷ng ®ßi hái kh¸c nhau vÒ BER vµ jitter.
§èi víi c¸c hÖ thèng truyÒn tÝn hiÖu tho¹i, yªu cÇu BER<10-6 vµ do tho¹i Ýt nh¹y
víi jitter nªn cã thÓ cho phÐp jitter kh¸ cao. §èi víi tÝn hiÖu truyÒn h×nh, nÕu sö
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
http://www.ebook.edu.vn
11
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
dông ®iÒu xung m· th−êng PCM th× BER ®ßi hái còng nh− ®èi víi tÝn hiÖu tho¹i
song cÇn l−u ý lµ tèc ®é cña truyÒn h×nh lµ kh¸ cao. Khi sö dông ADPCM
(Adaptive Differential Pulse Coded dulation: §iÒu chÕ xung m· vi sai tù thÝch
nghi) ®Ó truyÒn tÝn hiÖu truyÒn h×nh th× yªu cÇu BER<10-9, thËm chÝ cßn yªu cÇu
tíi BER <10-12. Nãi chung c¸c tÝn hiÖu truyÒn h×nh rÊt nh¹y c¶m víi jitter. Khi
BER>10-3 th× hÖ thèng ®−îc xem nh− lµ gi¸n ®o¹n liªn l¹c v× khi ®ã ngay c¶ dÞch
vô telex lµ lo¹i dÞch vô cho phÐp chÊt l−îng truyÒn dÉn tåi nhÊt còng kh«ng thÓ
truyÒn ®−îc. Jitter ®−îc xem lµ lín nÕu lín h¬n 0.05T (gi¸ trÞ ®Ønh ®Ønh - peak to
peak).
Trªn thùc tÕ ng−êi ta cßn sö dông mét sè th«ng sè nh− lµ c¸c chØ tiªu vÒ
x¸c suÊt gi¸n ®o¹n th«ng tin, c¸c chØ tiªu tû sè lçi thÊp, chØ sè lçi cao, c¸c chØ
tiªu c¸c gi©y kh«ng lçi trong mét thêi gian dµi, c¸c chØ tiªu ®ét biÕn, tÝnh kh¶
dông cña hÖ thèng... ®Ó ®¸nh chÊt l−îng cña hÖ thèng.
1.1.Xuyªn nhiÔu gi÷a c¸c dÊu (ISI: InterSymbol Interfrence).
Nh− ta ®· biÕt, mçi mét symbol ®−îc h×nh thµnh tõ K bÝt vµ cã thêi gian
tån t¹i b»ng K lÇn thêi gian tån t¹i cña mét bÝt. Do vËy c¸c d¹ng sãng ®iÒu chÕ
dïng ®Ó truyÒn chóng còng cã ®é dµi h÷u h¹n b»ng ®é dµi cña K bÝt : Ts =k.Tb.
Víi Ts vµ Tb lÇn l−ît lµ ®é dµi cña mét symbol vµ ®é dµi cña mét bit. Do c¸c
d¹ng sãng cã ®é dµi lµ h÷u h¹n nªn phæ cña chóng (nhËn ®−îc th«ng qua phÐp
biÕn ®æi Fourrier) sÏ tr¶i ra v« h¹n trªn miÒn tÇn sè. Do b¨ng tÇn truyÒn dÉn lµ
h÷u h¹n, ®Ó h¹n chÕ phæ tÇn vµ lµm t¨ng sè hÖ thèng cã thÓ cïng c«ng t¸c trªn
mét b¨ng sãng cho tr−íc ng−êi ta sö dông m¹ch läc. Do vËy hµm truyÒn tæng
céng cña mét hÖ thèng truyÒn dÉn sè sÏ cã ®Æc tÝnh nh− cña mét m¹ch läc. ë
®Çu ra, phæ tÝn hiÖu thu ®−îc bÞ h¹n chÕ bëi ®Æc tÝnh läc cña hÖ thèng nªn tÝn
hiÖu thu ®−îc cña mét symbol (ch−a kÓ ®Õn t¹p ©m) sÏ tr¶i ra v« h¹n vÒ thêi gian.
§iÒu ®ã dÉn ®Õn t¹i ®Çu thu c¸c symbol ®−îc truyÒn kÕ tiÕp nhau sÏ chång lÊn
nªn nhau vÒ thêi gian vµ g©y nhiÔu lÉn nhau. HiÖn t−îng nµy ®−îc gäi lµ : xuyªn
nhiÔu gi÷a c¸c dÊu (ISI) . Sù tån t¹i cña ISI dÉn ®Õn tÝn hiÖu thu bÞ mÐo rÊt lín
vµ tin tøc sÏ bÞ nhËn sai: t¹i thêi ®iÓm t=kTs gi¸ trÞ cña tÝn hiÖu thu ®−îc ë lèi ra
m¹ch lÊy mÉu cña m¸y thu cã thÓ v−ît ng−ìng quyÕt ®Þnh vµ tÝn hiÖu sÏ bÞ quyÕt
®Þnh nhÇm.
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
http://www.ebook.edu.vn
12
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
1.2 MÐo tÝn hiÖu.
MÐo tÝn hiÖu ph¸t sinh do sai lÖch gi÷a ®Æc tÝnh biªn ®é-tÇn sè vµ/ hoÆc ®Æc
tÝnh pha-tÇn (hay ®Æc tÝnh gi÷ chËm) cña hµm truyÒn tæng céng cña hÖ thèng so
víi ®Æc tÝnh ®−îc thiÕt kÕ nh»m triÖt tiªu ISI trong qu¸ tr×nh truyÒn dÉn tÝn hiÖu sè.
1.2.1 MÐo tuyÕn tÝnh.
a. C¸c nguån g©y mÐo tuyÕn tÝnh.
MÐo tuyÕn tÝnh cã ®Æc tÝnh kh«ng phô thuéc biªn ®é tÝn hiÖu ®−îc truyÒn
vµ ®−îc ®¸nh gi¸ th«ng qua ®é sai lÖch gi÷a ®Æc tÝnh biªn ®é-tÇn sè vµ/hoÆc ®Æc
tÝnh pha tÇn cña hµm truyÒn tæng céng cña hÖ thèng so víi ®Æc tÝnh ®−îc thiÕt kÕ
nh»m triÖt tiªu ISI trong qu¸ tr×nh truyÒn dÉn tÝn hiÖu sè. MÐo tuyÕn tÝnh cã c¸c
nguyªn nh©n chÝnh sau:
•
ChÕ t¹o kh«ng hoµn h¶o c¸c m¹ch läc.
•
§Æc tÝnh tÇn sè (bao gåm ®Æc tÝnh biªn ®é vµ ®Æc tÝnh gi÷ chËm) cña
m«i tr−êng truyÒn kh«ng b»ng ph¼ng trªn suèt ®é réng b¨ng tÝn hiÖu do c¸c hiÖn
t−îng nh−:
+ Pha ®inh ®a ®−êng chän läc theo tÇn sè trong hÖ thèng v«
tuyÕn b¨ng réng.
+ Tiªu hao phô thuéc tÇn sè khÝ quyÓn do sù hÊp thô
cña kh«ng khÝ vµ h¬i n−íc ®èi víi c¸c hÖ thèng v« tuyÕn.
+ Tiªu hao phô thuéc tÇn sè cña ®−êng d©y……….
Ta cã ®Æc tÝnh läc tæng céng cña hÖ thèng ®−îc thiÕt kÕ nh»m tho¶ m·n
tiªu chuÈn Nyquist thø nhÊt ®Ó triÖt tiªu ISI. Trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ, ®Æc tÝnh läc
nµy ®−îc thiÕt kÕ theo ®Æc tÝnh läc c¨n bËc hai cosine n©ng vµ ®−îc ph©n chia
cho c¸c m¹ch läc ph¸t vµ m¹ch thu víi hµm truyÒn cña hai m¹ch läc nµy cã d¹ng
c¨n bËc hai cosine n©ng (square root cosine filter). Nh−ng trong qu¸ tr×nh chÕ
t¹o, ta kh«ng thÓ t¹o ®−îc mét c¸ch lý t−ëng cho nªn cã sai lÖch vÒ ®Æc tÝnh biªn
®é vµ ®Æc tÝnh trÔ nhãm gi÷a ®Æc tÝnh thùc tÕ cña c¸c bé läc vµ ®Æc tÝnh thiÕt kÕ.
MÆt kh¸c, sù truyÒn dÉn nhiÒu tia trong hÖ thèng th«ng tin sè dung l−îng cao
còng g©y nªn hiÖn t−îng pha ®inh chän läc ®a ®−êng theo tÇn sè. Do ®ã hµm
truyÒn tæng céng cña hÖ thèng d−íi t¸c ®éng cña pha-®inh lùa chän theo tÇn sè
còng bÞ sai lÖch so víi hµm truyÒn lý t−ëng, tøc lµ bÞ mÐo tuyÕn tÝnh. MÐo tuyÕn
tÝnh g©y bëi pha ®inh ®a ®−êng chän läc theo tÇn sè lµ rÊt trÇm träng, thËm chÝ
nã cã thÓ g©y gi¸n ®o¹n liªn l¹c.
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
http://www.ebook.edu.vn
13
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
b. §Æc ®iÓm nhËn d¹ng mÐo tuyÕn tÝnh.
§Ó nh¹n d¹ng ISI g©y ra do mÐo tuyÕn tÝnh hay kh«ng ng−êi ta dùa vµo biÓu
®å chßm sao tÝn hiÖu thu. Ta lÊy vÝ dô ®èi víi hÖ thèng 64QAM truyÒn tai
140Mb/s.
H2. Constellation cña mét hÖ thèng 64QAM
truyÒn t¶i 140Mb/s khi cã mÐo tuyÕn tÝnh.
Do ¶nh h−ëng cña mÐo tuyÕn tÝnh, constellation cña c¸c tÝn hiÖu thu kh«ng
cßn lµ M ®iÓm n÷a lµ mét tËp hîp c¸c côm ®iÓm n»m t−¬ng ®èi ®èi xøng xung
quanh ®iÓm lý t−ëng. Víi viÖc tån t¹i c¸c côm ®iÓm tÝn hiÖu trªn constellation
cña c¸c tÝn hiÖu thu lµ mét dÊu hiÖu ®Ó nhËn biÕt lµ cã mÐo tuyÕn tÝnh t¸c ®éng.
DiÖn tÝch c¸c côm ®iÓm cµng lín nÕu mÐo cµng lín, nh−ng diÖn tÝch c¸c côm
®iÓm nµy kh«ng phô thuéc vµo biªn ®é cña tÝn hiÖu.
c. ¶nh h−ëng cña mÐo tuyÕn tÝnh.
Ta cã hµm truyÒn tæng céng cña hÖ thèng khi cã mÐo tuyÕn tÝnh sÏ cã d¹ng:
H(f)=C(f).M(f).
(2.1)
Trong ®ã C(f) lµ tÝch cña c¸c hµm truyÒn cña bé läc ph¸t vµ bé läc thu vµ
M(f) lµ hµm truyÒn cña m«i tr−êng.
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
http://www.ebook.edu.vn
14
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
Nh− ta ®· biÕt,do thiÕt kÕ bé läc kh«ng hoµn h¶o nªn C(f) kh«ng cßn tho¶
m·n tiªu chuÈn Nyquist thø nhÊt n÷a, n÷a
Ta lÊy vÝ dô mÐo tuyÕn tÝnh ®èi víi hÖ thèng M-QAM :
NÕu kh«ng xÐt ®Õn t¹p ©m, th× tÝn hiÖu thu ®−îc t¹i ®Çu vµo m¹ch quyÕt ®Þnh
cã thÓ biÓu diÔn nh− sau:
ω (t ) =
+∞
∑ (a
k = −∞
k
+ jbk ) δ ( t − kT ) ∗ h ( t )
= ( a0 + jb0 ) h ( t ) +
+∞
∑ (a
k = −∞ ( k ≠ 0 )
k
+ jbk ) h ( t − kT )
(2.2)
Ta cã thÓ biÓu diÔn h(t) d−íi d¹ng:
h(t)=hc(t)+jhs(t)
(2.3)
T¹i thêi ®iÓm lÊy mÉu víi symbol thø 0 (t=0), ta cã:
ω ( t ) = ( a0 + jb0 ) ⎡⎣ hc ( 0 ) + jhs ( 0 ) ⎤⎦ +
+∞
∑ (a
k =−∞ ( k ≠0 )
k
+ jbk ) ⎡⎣ hc ( kT ) + jhs ( kT )⎤⎦
(2.4)
Nh− vËy, ngoµi thµnh phÇn tÝn hiÖu h÷u Ých lµ a0 hc ( 0 ) + jb0 hc (0 ) , th× tÝn hiÖu
sau lÊy mÉu cßn cã c¸c thµnh phÇn nhiÔu kh¸c tõ c¸c symbol (ak, bk) trong chuçi.
C¸c thµnh phÇn t¸c ®éng nµy chÝnh lµ ISI vµ ®iÒu nµy lµm cho viÖc quyÕt ®Þnh
nhÇm tÝn hiÖu ngay c¶ khi kh«ng cã t¹p ©m. Vµ do vËy, lµm t¨ng x¸c suÊt lçi thu
c¸c symbol, lµm t¨ng tØ lÖ BER (H3). ChØ riªng t¸c ®éng cña pha ®inh ®a ®−êng
chän läc theo tÇn sè còng ®· cã thÓ lµm cho hÖ thèng bÞ gi¸n ®o¹n liªn l¹c ngay
c¶ khi kh«ng tÝnh ®Õn t¹p ©m nhiÖt.
H3. BER cña hÖ thèng 64-QAM khi cã mÐo tuyÕn tÝnh
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
http://www.ebook.edu.vn
15
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
H×nh 3 lµ ®−êng cong BER theo Eb/No cña mét sè hÖ thèng 64-QAM d−íi
t¸c ®éng cña pha ®inh ®a ®−êng chän läc theo tÇn sè cã ®é s©u khe pha ®inh B
kh¸c nhau, tÇn sè khe pha ®inh trïng víi tÇn sè khe sãng mang. Eb lµ n¨ng l−îng
cña mét bit, No lµ mËt ®é phæ mét phÝa cña t¹p ©m Gao-x¬ tr¾ng chuÈn.
X¸c suÊt lçi cña hÖ thèng.
L−îng mÐo tuyÕn tÝnh ®−îc x¸c ®Þnh qua sù sai lÖch gi÷a ®Æc tÝnh thùc tÕ cña
hÖ thèng so víi ®Æc tÝnh ®−îc thiÕt kÕ. Sai lÖch nµy gåm cã sai lÖch vÒ ®Æc tÝnh
biªn ®é-tÇn sè vµ ®Æc tÝnh trÔ nhãm, th−êng ®−îc m« t¶ th«ng qua c¸c hÖ sè mÐo
bËc mét, bËc hai vµ c¸c tham sè m« t¶ sai sè gîn sãng trong b¨ng tÇn Nyquist.
ViÖc ®¸nh gi¸ x¸c suÊt thu lçi cña hÖ thèng d−íi t¸c ®éng ®ång thêi cña mÐo
tuyÕn tÝnh vµ t¹p ©m lµ hÕt søc phøc t¹p. Nã th−êng ®−îc ®¸nh gi¸ qua sù phô
thuéc gi÷a l−îng thiÖt h¹i tû sè tÝn trªn t¹p ©m (SNRD–Signal to Noise Ratio
Degradation) g©y bëi mÐo tuyÕn tÝnh t¹i mét gi¸ trÞ x¸c ®Þnh cña BER (th−êng lµ
10-6) vµ c¸c tham sè cña mÐo.
Trong tr−êng hîp hÖ thèng cã phÇn thu gåm toµn c¸c khèi hoµn toµn tuyÕn
tÝnh, x¸c suÊt lçi thu PE cña hÖ thèng tÝnh trung b×nh trªn toµn bé tËp tÝn hiÖu cã
thÓ ®−îc tÝnh theo:
M
PE = 1 − PC = 1 − ∑ p ( si ) ∫ p ( r si + g ). p ( g ) dv
i =1
(2.5)
Vi
Trong ®ã p(si) lµ x¸c suÊt tiªn nghiÖm cña tÝn hiÖu si, Vi lµ miÒn quyÕt ®Þnh
cña tÝn hiÖu si cßn p ( r si + g ) lµ hµm mËt ®é x¸c suÊt ®iÒu kiÖn cña tÝn hiÖu thu
®−îc, Pc lµ x¸c suÊt thu ®óng trung b×nh cña hÖ thèng. Trong tr−êng hîp t¹p ©m
tr¾ng chuÈn céng tÝnh th× p ( r si + g ) lµ hµm mËt ®é x¸c suÊt Gao-x¬, kú väng lµ
si+g vµ ph−¬ng sai No.
Mét trong nh÷ng t¸c ®éng cña mÐo tuyÕn tÝnh tæng céng lµ g©y gi¸n ®o¹n
liªn l¹c, nguyªn nh©n chñ yÕu lµ do pha ®inh nhiÒu tia chän läc theo tÇn sè. ISI
g©y bëi ®¬n thuÇn mÐo tuyÕn tÝnh cã thÓ gÇn ®óng rÊt tèt ®−îc b»ng mét biÕn
ngÉu nhiªn Gauss hoÆc ®Òu, tuú theo gi¸ trÞ cña M. NÕu M cµng lín th× ph©n bè
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
http://www.ebook.edu.vn
16
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
cña ISI cµng cã xu h−íng tiÕn ®Õn gÇn ph©n bè chuÈn h¬n. Cã thÓ dÔ dµng thÊy
®−îc r»ng kú väng cña c¸c biÕn ISI øng víi tõng gi¸ trÞ cña symbol ®Òu b»ng
kh«ng (gi¶ thiÕt lµ chuçi c¸c symbol ®−îc truyÒn ®i lµ chuçi c¸c biÕn ngÉu nhiªn
®éc lËp, cïng ph©n bè). Do tÝnh chÊt kú väng b»ng kh«ng nªn trªn kh«ng gian
tÝn hiÖu thu, c¸c côm ®iÓm cã ®Æc tÝnh lµ t−¬ng ®èi ®èi xøng xung quanh gi¸ trÞ
lý t−ëng cña tÝn hiÖu trªn constellation. ViÖc tån t¹i c¸c côm ®iÓm trªn
constellation cña tÝn hiÖu thu lµ dÊu hiÖu ch¾c ch¾n cho thÊy cã ISI g©y bëi mÐo
tÝn hiÖu. Côm ®iÓm cµng réng mÐo tuyÕn tÝnh cµng lín, tøc lµ ph−¬ng sai ISI
cµng lín. V× vËy, ta cã mét mèi liªn hÖ gi÷a l−îng mÐo tuyÕn tÝnh tæng céng víi
ph−¬ng sai ISI. Do mÐo tuyÕn tÝnh kh¸ phøc t¹p, nªn viÖc x¸c ®Þnh c¸c tham sè
liªn quan tíi mÐo tuyÕn tÝnh tæng céng cña hÖ thèng lµ khã. §Æc biÖt, lµ mÐo
tuyÕn tÝnh ®−îc biÓu thÞ qua nhiÒu tham sè cïng cã ¶nh h−ëng vµ kh«ng thÓ bá
qua ®èi víi ph−¬ng sai cña ISI g©y bëi mÐo tuyÕn tÝnh. Do ®ã, viÖc biÓu diÔn t¸c
®éng cña mÐo tuyÕn tÝnh, ch¼ng h¹n nh− SNRD theo mét tËp nhiÒu tham sè lµ
rÊt khã kh¨n vµ Ýt cã ý nghÜa øng dông. Trªn thùc tÕ, ta chØ cã thÓ x¸c ®Þnh mèi
quan hÖ nµy th«ng qua ph−¬ng ph¸p m« pháng m¸y tÝnh.
1.2.2 MÐo phi tuyÕn.
a. C¸c nguån g©y mÐo phi tuyÕn.
TÝnh phi tuyÕn cña kªnh truyÒn cã thÓ g©y bëi c¸c nguyªn nh©n sau:
- C¸c bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt nhá vµ c¸c m¹ch trén tÇn
- C¸c m¹ch ®iÖn trong hÖ thèng truyÒn dÉn
- C¸c bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt m¸y ph¸t (K§CS) cã c«ng xuÊt lín.
C¸c m¹ch khuÕch ®¹i c«ng suÊt nhá vµ c¸c m¹ch trén tÇn: nh×n chung
lµ cã ®é phi tuyÕn kh«ng ®¸ng kÓ vµ cã thÓ bá qua.
C¸c m¹ch ®iÖn trong hÖ thèng truyÒn dÉn: th−êng g©y ra hai t¸c ®éng
c¬ b¶n:
+ Lµm thay ®æi (më réng) phæ cña tÝn hiÖu: dÉn ®Õn thay ®æi can
nhiÔu gi÷a c¸c kªnh v« tuyÕn l©n cËn trong mét tuyÕn truyÒn dÉn tÝn hiÖu sè
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
http://www.ebook.edu.vn
17
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
+ Lµm thay ®æi tû lÖ lçi cña hÖ thèng: sù thay ®æi nµy lµ kh«ng gièng
nhau ®èi víi c¸c hÖ thèng. §èi víi c¸c hÖ thèng cã ®−êng bao kh«ng ®æi (nh−
®iÒu chÕ PSK) t¸c ®éng cña tÝnh phi tuyÕn thùc tÕ lµ kh«ng qu¸ lín. §èi víi hÖ
thèng cã ®−êng bao thay ®æi( nh− ®iÒu chÕ QAM) th× tû lÖ cña lçi bit BER t¨ng
®¸ng kÓ d−íi t¸c ®éng cña mÐo phi tuyÕn trªn kªnh. Do vËy viÖc ®¶m b¶o ®é
tuyÕn tÝnh cao ®èi víi hÖ thèng ®iÒu chÕ M-QAM lµ hÕt søc quan träng.
MÐo phi tuyÕn g©y bëi c¸c bé (K§CS: khuÕch ®¹i c«ng suÊt):
®−îc thÓ hiÖn qua.
+ C«ng suÊt tÝn hiÖu lèi ra thÓ hiÖn kh«ng tuyÕn tÝnh víi c«ng suÊt tÝn hiÖu
lèi vµo vµ ®−îc gäi lµ: biÕn ®iÖu biªn ®é-biªn ®é (AM/AM conversion), gäi t¾t lµ
mÐo biªn ®é.
+ L−îng dÞch pha cña tÝn hiÖu lèi ra phô thuéc biªn ®é tÝn hiÖu lèi vµo
®−îc gäi lµ biÕn ®iÖu biªn ®é-pha (AM/PM conversion), gäi t¾t lµ mÐo pha.
b. §Æc ®iÓm nhËn d¹ng mÐo phi tuyÕn.
§èi víi hÖ thèng th«ng tin sè, c¸c bé K§CS lµ mét nguån g©y mÐo phi
tuyÕn c¬ b¶n nªn ta sÏ t×m hiÓu ¶nh h−ëng cña mÐo phi tuyÕn g©y bëi bé K§CS.
Ta cã thÓ nhËn thÊy mÐo phi tuyÕn mét c¸ch râ rÖt trªn biÓu ®å chßm sao
cña tÝn hiÖu thu (h×nh vÏ 4). Khi cã mÐo phi tuyÕn, ISI xuÊt hiÖn trªn chßm sao
tÝn hiÖu thu nh− M côm ®iÓm h×nh sao chæi víi ®iÓm trung b×nh dÞch khái vÞ trÝ
lý t−ëng. Biªn ®é tÝn hiÖu cµng lín th× diÖn tÝch côm ®iÓm cµng t¨ng vµ dÞch
chuyÓn khái vÞ trÝ lý t−ëng cµng xa.
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
http://www.ebook.edu.vn
18
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
H4. Chßm sao tÝn hiÖu thu cña hÖ thèng 64-QAM
truyÒn t¶i 140Mb/s khi cã mÐo phi tuyÕn.
c. ¶nh h−ëng cña mÐo phi tuyÕn.
Tr−íc khi tÝn hiÖu ®−îc ph¸t ®i qua hÖ thèng ¨ng-ten th× tÝn hiÖu ph¶i
®−îc khuÕch ®¹i tíi mét l−îng c«ng suÊt nhÊt ®Þnh nhê c¸c bé khuÕch ®¹i c«ng
suÊt. Bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt ph¶i cã thÓ khuÕch ®¹i tuyÕn tÝnh c«ng suÊt tÝn
hiÖu ®Ønh, nã cã thÓ lµ 6 tíi 7dB trªn c«ng suÊt trung b×nh víi hÖ thèng 16QAM
vµ 7 tíi 8dB cho hÖ thèng 64QAM vµ 8 tíi 9dB cho hÖ thèng 256QAM.
K§CS
n(t)
Gi¶i ®iÒu
§iÒu chÕ
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
Läc gi¶i
ChÕ
http://www.ebook.edu.vn
19
C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi hÖ thèng truyÒn dÉn sè.
§Æc tÝnh vµo-ra cña bé K§CS:
Pout, ϕ
x(t)
Pout
ΔG
y(t)
ϕ
ΔΦ
a,
b,
P in
H5. Ký hiÖu bé K§CS vµ c¸c ®Æc tÝnh biªn ®é, pha
ViÖc ®¸nh gi¸ x¸c suÊt lçi cña hÖ thèng d−íi t¸c ®éng cña mÐo phi tuyÕn
g©y bëi bé K§CS lµ hÕt søc phøc t¹p. §Æc biÖt trong khi ph¶i xÐt tíi c¶ tÝnh cã
nhí cña m¹ch khuÕch ®¹i.
Bé K§CS cã tÝnh cã nhí cña m¹ch khuÕch ®¹i.
Lµ bé khuÕch ®¹i mµ ®é réng b¨ng cña bé läc ®íi (zone-filter) trªn bé ph¸t
®¸p lµ >1/Ts , víi Ts lµ thêi gian cña mét symbol. TÝnh cã nhí cña bé khuÕch ®¹i
®−îc ph¸t sinh do c¸c m¹ch läc ®Æt tr−íc hoÆc ®Æt sau bé khuÕch ®¹i.
TÝnh cã nhí nµy thùc sù ®¸ng kÓ ®èi víi bé khuÕch ®¹i cña bé ph¸t ®¸p trªn
vÖ tinh th«ng tin cßn trong c¸c hÖ thèng v« tuyÕn chuyÓn tiÕp mÆt ®Êt c¸c bé
K§CS cã thÓ xem lµ kh«ng cã nhí.
ViÖc tÝnh to¸n ®Õn t¸c ®éng cña c¶ t¹p ©m ®−êng lªn ®Õn t¹p ©m ®−êng
xuèng cña mét tuyÕn vÖ tinh lµ hÕt søc phøc t¹p. §Æc biÖt lµ tÝnh ®Õn t¸c ®éng
®ång thêi cña mÐo lÉn t¹p ©m cho dï c¸c t¹p ©m ®−êng lªn vµ ®−êng xuèng cã
thÓ lµm gÇn ®óng b»ng c¸c t¹p ©m céng tr¾ng chuÈn (AWGN), song sau khuÕch
®¹i phi tuyÕn cña bé ph¸t ®¸p th× ph©n bè cña t¹p ©m cña ®−êng lªn, tÝnh tíi ®Çu
ra cña bé khuÕch ®¹i kh«ng cßn lµ ph©n bè chuÈn n÷a. ViÖc tÝnh to¸n cã thÓ bá
qua t¸c ®éng cña t¹p ©m ®−êng lªn, do c«ng suÊt cña tr¹m mÆt ®Êt th−êng lín
h¬n c«ng suÊt cña bé khuÕch ®¹i TWT ( Traveling wave tube: Bé K§CS dïng
®Ìn sãng ch¹y) trªn bé ph¸t ®¸p tíi 30-35 dB.
Bé khuÕch ®¹i c«ng xuÊt kh«ng cã tÝnh nhí cña m¹ch khuÕch ®¹i.
Sinh viªn: L−¬ng Xu©n Tr−êng_Bïi Xu©n Th−êng
Líp : K40§VT
http://www.ebook.edu.vn
20
- Xem thêm -