Tài liệu 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