Mô tả:
CHƯƠNG 2
MÔI TRƯỜNG TRUYỀN DẪN
Giảng viên: Trịnh Huy Hoàng
Nội dung
Khái niệm và thuật ngữ
Tín hiệu và nhiễu
Các môi trường truyền dẫn
CSE 501035 – Data Communication
2
Tín hiệu
CSE 501035 – Data Communication
3
Tín hiệu
CSE 501035 – Data Communication
4
Tần số của tín hiệu
Miền thời gian
Miền tần số
A
A
T
F
0
1 giây (s)
A
A
f
T
F
f
A
A
T
F
2f
CSE 501035 – Data Communication
5
Phổ của tín hiệu
F (Hz)
f = 300 Hz
300
F (Hz)
600 Hz
600
F (Hz)
700 Hz
700
F (Hz)
Phổ: Tầm tần số chứa trong tín hiệu
CSE 501035 – Data Communication
6
Băng thông
A
F
500
2500
Bandwidth = 2500 – 500 = 2000 Hz
Băng thông tuyệt đối
Độ rộng phổ (được đo bằng sự chênh lệch tần số cao nhất và thấp nhất
mà kênh hỗ trợ)
Băng thông càng lớn, tốc độ truyền càng cao
Băng thông hiệu dụng
Băng thông
Dải tầm tần số hẹp chứa hầu hết năng lượng của t/h
CSE 501035 – Data Communication
7
Phổ âm của thoại
CSE 501035 – Data Communication
8
Suy giảm tín hiệu
T/h nhận được khác với t/h truyền đi
Analog – suy giảm chất lượng t/h
Digital – lỗi trên bit
Nguyên nhân
Suy yếu và méo do suy yếu trên đường truyền
Méo do trễ truyền
Nhiễu
CSE 501035 – Data Communication
9
Độ suy giảm tín hiệu
Định nghĩa (signal attenuation)
Khi một tín hiệu lan truyền qua một môi trường truyền, cường độ (biên
độ) của tín hiệu bị suy giảm (theo khoảng cách)
Tùy thuộc vào môi trường truyền dẫn
Đối với môi trường vô tuyến, suy giảm cường độ t/h là một hàm phức tạp
theo khoảng cách và thành phần khí quyển
Cường độ t/h nhận phải
Đủ mạnh để thiết bị nhận nhận biết được
Đủ cao so với nhiễu để t/h không bị lỗi
Suy yếu là một hàm tăng theo tần số
Kỹ thuật cân bằng độ suy yếu trên dải tần số
Dùng bộ khuyếch đai (khuyếch đại ở tần số cao nhiều hơn)
Đo bằng đơn vị decibel (dB)
Cường độ t/h suy giảm theo hàm logarit
Độ lợi/độ hao hụt của các tầng nối tiếp có thể đượ c tính bằng phép toán đơn
giản (+/)
CSE 501035 – Data Communication
10
Độ suy giảm tín hiệu
Đo bằng đơn vị decibel (dB)
Cường độ t/h suy giảm theo hàm logarit
Độ lợi/độ hao hụt của các tầng nối tiếp có thể được tính
bằng phép toán đơn giản (+/)
Công thức
Attenuation = 10log10(P1/P2) (dB)
P1: công suất của tín hiệu nhận (W)
P2: công suất của tín hiệu truyền (W)
Decibel (dB) là giá trị sai biệt tương đối
Công suất suy giảm ½
độ hao hụt là 3dB
Công suất tăng gấp đôi độ lợi là 3dB
CSE 501035 – Data Communication
11
Trễ lan truyền tín hiệu
Méo trễ truyền
Chỉ xảy ra trong môi trường truyền dẫn hữu tuyến
Vận tốc lan truyền thay đổi theo tần số
Vận tốc cao nhất ở gần tần số trung tâm
Các thành phần tần số khác nhau sẽ đến đích ở các thời điểm khác nhau
Công thức
Transmission propagation delay
Tp = S/V
S
: khoảng cách vật lý (meter)
V
: vận tốc lan truyền tín hiệu trên môi trường truyền, vd: với sóng
điện từ: v = 2 x 106 (m/s)
Round trip delay
N
R
Tx = N/R
: khối lượng dữ liệu truyền (bit)
: tốc độ truyền bit trên đường truyền.
CSE 501035 – Data Communication
12
Nhiễu
Tín hiệu thêm vào giữa thiết bị phát và thiết bị thu
Các loại nhiễu
Nhiễu nhiệt
Nhiễu điều chế
Nhiễu xuyên kênh (cross talk)
Nhiễu xung
CSE 501035 – Data Communication
13
Nhiễu
CSE 501035 – Data Communication
14
Nhiễu nhiệt
Do dao động nhiệt của các điện tử trong chất dẫn
Hàm của nhiệt độ
Phân tán đồng nhất trên phổ tần số
Nhiễu trắng
Không thể loại bỏ giới hạn hiệu suất của hệ thống
Nhiễu trong băng thông 1Hz của bất kỳ chất dẫn nào
N0 = kT
N0: mật độ công suất nhiễu (watt/Hz)
k: hằng số Boltzmann (= 1.38 x 10 23 J/0K)
T: nhiệt độ (0K)
Nhiễu trong băng thông W Hz:
CSE 501035 – Data Communication
N = N0W = kTW
15
Nhiễu
Nhiễu điều chế
Nhiễu xuyên kênh (crosstalk)
T/h nhiễu có tần số là tổng hoặc hiệu tần số của các t/h dùng chung môi
trường truyền
Do tính phi tuyến của thiết bị thu/phát
T/h từ đường truyền này ảnh hưởng sang các đường truyền khác
Cùng độ lớn (hoặc nhỏ hơn) nhiễu nhiệt
Nhiễu xung
Xung bất thường (spike)
e.g. ảnh hưởng điện từ bên ngoài
Thời khoảng ngắn
Cường độ cao
Ảnh hưởng nhiều đến quá trình trao đổi dữ liệu số
Xung 0.01s làm mất 50 bit dữ liệu nếu truyền ở tốc độ 4800bps
CSE 501035 – Data Communication
16
Tốc độ kênh truyền (khả năng kênh)
Đặc điểm
Có thể truyền nhiều hơn một bit ứng với mỗi thay đổi của
tín hiệu trên đường truyền.
Tốc độ truyền thông tin cực đại bị giới hạn bởi băng thông
của kênh truyền
Công thức Nyquist
Nếu tốc độ truyền tín hiệu là 2W thì tín hiệu với tần số nhỏ
hơn (hoặc bằng) W là đủ; ngược lại nếu băng thông là W thì
tốc độ tín hiệu cao nhất là 2W
C = 2W x log2M
C
: tốc độ truyền t/h cực đại (bps) khi kênh truyền không có
nhiễu
W
: băng thông của kênh truyền (Hz)
M
: số mức thay đổi tín hiệu trên đường truyền
Độ hữu hiệu băng thông: B = R/W (bps HZ1)
CSE 501035 – Data Communication
17
Tốc độ kênh truyền
CSE 501035 – Data Communication
18
Tốc độ kênh truyền
CSE 501035 – Data Communication
19
Tốc độ dữ liệu
Baud rate (baud/s)
Bit rate (bps hoặc bit/s)
Nghịch đảo của phần tử dữ liệu ngắn nhất (số lần thay đổi tín hiệu
đường truyền mỗi giây)
Tín hiệu nhị phân tốc độ 20Hz: 20 baud (20 thay đổi mỗi giây)
Đặc trưng cho khả năng của kênh truyền
Tốc độ truyền dữ liệu cực đại trong trường hợp không có nhiễu
Bằng baud rate trong trường hợp tín hiệu nhị phân
Khi mỗi thay đổi đường truyền được biểu diễn bằng 2 hay nhiều bit, tốc
độ bit khác với tốc độ baud
Quan hệ giữa Baud rate và Bit rate
R = Rs x log2M = Rs x m
R
Rs
M
m
: tốc độ bit (bit/s)
: tốc độ baud (baud/s)
: số mức thay đổi tín hiệu trên đường truyền
: số bit mã hóa cho một tín hiệu
CSE 501035 – Data Communication
20
- Xem thêm -