Truyền dẫn số - Presentation1

TRƯƠNG ĐAI HOC GIAO THÔNG VÂN TAI – CƠ SƠ IIBÔ MÔN : ĐIÊN – ĐIÊN TƯ

LƠP KY THUÂT VIÊN THÔNG – K53

BAO CAOMÔN : THÔNG TIN VÊ TINH

Bài thảo luận: Kỹ thuật truyễn dẫn số

GVHD : Võ Trường Sơn

NHOM 3 : 1. Nguyễn Ngọc Dự 2. Phan Thanh Ngọc

3. Thái Văn Viên 4. Nguyễn Hoàng Sâm

THÔNG TIN VỆ TINH NHÓM 2

BÀI THẢO LUẬN KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN SỐ

Tài liệu tham khảo:

Digital and analog communication system.

G.Maral, M.Bousquet, Satellite Communications

Systems,… (P261-301).

Các nguồn trên mạng khác.

2


NỘI DUNG CHÍNH

A. Tổng quan về hệ thống thông tin số.

B. Các phương pháp điều chế sử dụng trong truyền dẫn số.

C. Kết luận.

3


A. Tổng quan về hệ thống thông tin sốI. Khái quát về hệ thống thông tin.

Tùy theo dạng của các tín hiệu được sử dụng để truyền tải tin

tức trong các hệ thống truyền tin là các tín hiệu tương tự

(analog) hay tín hiệu số (digital) và tương ứng sẽ có các hệ

thống thông tin tương tự hay hệ thống thông tin số.

4


A. Tổng quan về hệ thống thông tin số

I. Khái quát về hệ thống thông tin.

Truyền tin số có nhiều ưu điểm hơn kỹ thuật tương tự trong đó chỉ sử

dụng một số hữu hạn dạng sóng (ký hiệu truyền tách biệt nhau) để

truyền tin.

Tín hiệu được truyền đi dưới dạng các mã nhị phân.

5


I. Khái quát về hệ thống thông tin

6

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).

Tín hiệu Ưu điểm của HTTT Số

HTTT số

-Biểu diễn vật lý của một bản tin

-Tiết kiệm năng lượng-Có khả năng tái sinh tín hiệu nếu vượt qua ngưỡngTín hiệu số khỏe hơn tín hiệu tương tự

Bản tin

Dạng hình thức chứa đựng một lượng thông tin


III. Sơ đồ tổng quát của truyền dẫn

7

Nguồn tin Nhận tinKênh tin

Tạp âm, nhiễu, méo

Là nơi sản sinh hay chứa các tin cần chuyền đi

Là tập hợp các tin mà hệ thống thông tin dùng để lập các bản tin khác nhau để

truyền đi

Là cơ cấu khôi phục lại thông tin ban đầu từ tín hiệu

lấy ở đầu ra của kênh tin

Là môi trường truyền lan thông tin. Trong thực tế, kênh tin có nhiều dạng khác nhau như: cáp xoắn

đôi, cáp đồng trục, cáp quang, sóng vô tuyến


III. Sơ đồ tổng quát của truyền dẫn

Sơ đồ khối tổng quát của 1 hệ thống thông tin.

8


Ưu điểm

Truyền tin số có tính kháng nhiễu tốt hơn.

Tín hiệu số thuận lợi và dễ dàng hơn trong quá trình xử lí và ghép kênh.

Lỗi truyền trong tín hiệu số được phát hiện và sữa lỗi 1 cách dễ dàng.

Có khả năng chính xác nhiều hơn.

9


Nhược điểmKhi truyền tín hiệu tương tự được số hóa phải cần có độ rộng dải tần khá

lớn.

Các tín hiệu tương tự muốn truyền dẫn số,phải chuyển đổi thành tín hiệu

số,và tại đầu thu phải chuyển đổi ngược lại,là phải mất thêm 1 mạch mã

hóa và giải mã.

Cần có sự đồng bộ thời gian chính xác.

Không tương thích với các phương tiện tuyền dẫn tương tự cổ điển.

10


So sánh Analog and Digital

11


Kênh truyền tin

Kênh truyền tin ta nói đến ở đây là môi trường vật lý để truyền sóng

điện từ mang tin, là vấn đề trung tâm của một hệ thống truyền tin.

Các loại kênh truyền(đường điện thoại,cáp đồng trục,sợi

quang,kênh vi-ba,kênh vô tuyến di động và kênh vệ tinh.)

12


Kênh truyền tin

13


Kênh truyền tin

14


Số hóa các tín hiệu tương tự

Quá trình số sang tương tự có 3 giai đoạn:

Lấy mẫu

Lượng tử hóa

Mã hóa nguồn

15



16



17

Mã hóa kênhMật mãhóa

Ghép kênh

Mã hoá nguồn Điều chếĐịnh dạng Đa truy

cập

Giải mã kênhGiải mậtmã

Tách kênh

Giải mãnguồn

Giải điều chế

Giải địnhdạng

Giải truycập

Kênhthông

tin

Chuyển đổi tín hiệu từ tương tự ra dãy từ mã số.Việc chuyển đổi theo phương pháp điều xung mã PCM (Pulse Code Modulation)

Làm giảm số bit nhị phân yêu cầu để truyền bản tin

Thực hiện công việc ngược lại, chuyển đổi tín hiệu từ số sang tương tự

Mã hóa bản tin gốc nhằm mục đích an ninh

Làm nhiệm vụ đưa thêm các bit dư vào tín hiệu số theo một quy luật nào đấy, nhằm giúp bên thu có thể phát hiện và sửa lỗi xảy ra trên kênh truyền

Giúp cho tuyến thông tin có thể cùng chia sẻ một đường truyền vật lý chung như: cáp, đường truyền vô tuyến…Trong thông tin số, kiểu ghép kênh thường là ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM), sắp xếp các từ mã PCM nhánh vào trong một khung TDM

Giúp cho dòng tín hiệu số có thể truyền đi qua một phương tiện vật lý cụ thể theo một tốc độ cho trước, với mức độ méo chấp nhận được, yêu cầu một băng thông tần số cho phép

Cho phép nhiều cặp thu phát cùng chia sẻ một phương tiện vật lý chung như: sợi quang, bộ phát đáp của vệ tinh…

Bên thu chuyển dạng sóng thu được ngược lại thành tín hiệu băng gốc

Phân chia dòng bit thu thành các tín hiệu PCM nhánh


Ghép kênh tín hiệu số,TDM

Được hiểu là sắp xếp các bit cho tín hiệu khác nhau vào các khe

thời gian khác nhau của 1 khung thời gian.

Truyền tín hiệu từ nhiều nguồn khác nhau xuất hiện trên cùng 1

đường truyền nhưng không cùng thời gian.

Dạng phổ biến nhất của điều chế được sử dụng cho các hệ thống

ghép kênh TDM là điều chế xung mã PCM18



Ghép kênh số và phân bậc theo chuẩn Châu Âu

19



Ghép kênh số và phân bậc theo chuẩn Mỹ

20


Xử lý tín hiệu số trong các kênh thông tin vệ tinh

Xử lý tín hiệu số trong các kênh thông tin vệ tinh gồm có:

Dồn kênh.

Đồng bộ giữa các mạng.

Bảo mật thông tin.

Mã hóa kênh.

21



Dồn kênh là kỹ thuật dồn kênh trong TTVT nhằm giảm bớt số

kênh vệ tinh so với mặt đất truyền qua vệ tinh.

22



Đồng bộ giữa các mạng

Các vệ tinh trên quỹ đạo không hoàn toàn đứng yên,nó có sự chuyễn động nhẹ trên quỹ đạo của nó.

Sự chuyễn động đó tạo ra hiệu ứng Doppler làm cho tốc độ bịt thu được và phát đi có sự khác biệt.

Để khắc phục ta phải đồng bộ nghiêm khắc khi truyền tín hiệu số từ vệ tinh,sử dụng bộ nhớ đệm đặt ở các giao diện trạm mặt đất/mạng.

23



Bảo mật thông tin là nhằm ngăn chặn các xâm nhập bất hợp pháp,nghe trộm và phá hoại.

Phương pháp sử dụng là dùng mật mã có khóa hoặc khóa công khai.

24



Bảo mật thông tin có 2 hướng:

Sử dụng mã hóa mật để tránh việc khai thác thông tin của những

người bất hợp pháp.

Xác thực đoạn tin,đảm bảo tin toàn vẹn của đoạn tin không bị

thay đổi.

25



Bảo mật thông tin có 2 kỹ thuật thường được sử dụng:

Mật mã trực tuyến là dạng mật mã luồng,tức là một bit của dãy nhị

phân nguyên thủy được hỗn hợp bằng cách sử dụng phép toán( cộng 2

mudul).

Mã theo khối tức là biến đổi luồng nhị phân nguyên thủy thành 1 dãy

được mã hóa theo từng khối một phù hợp với khóa được đưa vào.

26



Mã hóa kênh làm việc bằng cách thêm vào các bit thông tin

một số bit dư thừa để làm nhiệm vụ kiểm tra lỗi or sữa lỗi trong

quá trinh hoạt động

27


B. Phương pháp điều chế sốI. Khái niệm điều chế số Điều chế số là kĩ thuật gắn thông tin số vào dao động hình sin (sóng

mang), làm cho sóng mang có thể mang thông tin cần truyền đi.

Ta cũng có thể hiểu: điều chế số là sử dụng thông tin số tác động lên các thông số của sóng mang, làm cho các thông số của sóng mang biến đổi theo quy luật của thông tin.

28


B. Phương pháp điều chế sốI. Khái niệm điều chế số Sóng mang hình Sin có dạng : Có ba thông số của sóng mang có thể mang tin: là biên độ A,

tần số f(c) và góc pha ( ɸ ). Do đó ta có thể tác động lên một trong ba thông số của sóng

mang để có các phương pháp điều chế tương ứng. Ngoài ra, ta cũng có thể tác động một lúc lên 2 thông số của

sóng mang để có phương pháp điều chế kết hợp.

29


B. Phương pháp điều chế sốI. Khái niệm điều chế số Hình ảnh quá trình điều chế :

30


B. Phương pháp điều chế sốI. Khái niệm điều chế số Có các phương pháp điều chế số sau : Amplitude-Shift Keying (ASK): điều chế khóa – dịch biên độ Frequency-Shift Keying (FSK): điều chế khóa – dịch tần số. Phase-Shift Keying (PSK): điều chế khóa – dịch pha. Quadrature Amplitude Modulation (QAM): điều chế biên độ cầu

phương, đây là phương pháp kết hợp giữa ASK và PSK.

31


B. Phương pháp điều chế sốI. Khái niệm điều chế số Có các phương pháp điều chế số sau:

32


B. Phương pháp điều chế sốII. Điều chế khóa dịch biên độ ASK Mức thấp nhất là ASK hai mức (2-ASK). Bit 1 nhị phân được biểu diễn bằng một sóng mang có biên độ là hằng

số. Bit 0 nhị phân: không xuất hiện sóng mang.

33


B. Phương pháp điều chế sốII. Điều chế khóa dịch biên độ ASK Sơ đồ và dạng song điều chế ASK nhị phân:

34


B. Phương pháp điều chế sốII. Điều chế khóa dịch biên độ ASKSơ đồ và dạng sóng điều chế ASK nhị phân:

Ngoài ra có thể tạo ra được 4ASK, 16ASK… Tuy nhiên các loại điều chế này có khả năng chống nhiễu kém.

35


B. Phương pháp điều chế sốII. Điều chế khóa dịch biên độ ASK Sơ đồ và dạng sóng tín hiệu ASK nhị phân:

36


B. Phương pháp điều chế sốIII. Điều chế khóa dịch tần số FSK Mức thấp nhất là FSK hai mức (2FSK hay BFSK). Cả hai bit nhị phân 0 và 1 được biểu diễn ở 2 tần số sóng mang khác

nhau. Sử dụng 2 tần số khác nhau f1 và f2, trong đó f2 = f1 + ∆f, để truyền 1

chuỗi thông tin nhị phân.

37


B. Phương pháp điều chế sốIII. Điều chế khóa dịch tần số FSK Sơ đồ và dạng sóng điều chế FSK nhị phân:

38


B. Phương pháp điều chế sốIV. Điều chế khóa dịch pha PSK Trong điều chế pha sóng mang, thông tin truyền qua kênh thông tin được mang đi trên pha của sóng mang.

Các pha của sóng mang được sử dụng để truyền thông tin số thông qua điều chế pha số là:ɸ(m) = 2πm/M,với m= 0,1,2,..M-1.

Và mỗi trạng thái pha hay dạng sóng đều có mức năng lượng bằng nhau.

39


B. Phương pháp điều chế sốIV. Điều chế khóa dịch pha PSK Mức thấp nhất là PSK 2 mức (2-PSK). Sử dụng 2 góc pha biểu diễn cho hai bit nhị phân.

40


B. Phương pháp điều chế sốIV. Điều chế khóa dịch pha PSK Mức thấp nhất là PSK 2 mức (2-PSK).

41


B. Phương pháp điều chế sốIV. Điều chế khóa dịch pha PSKDạng sóng tín hiệu BPSK hay 2-PSK.

42


B. Phương pháp điều chế sốV. Điều chế biên độ cầu phương QAM QAM là sự kết hợp của ASK và PSK. Về bản chất đây là 2 tín hiệu được phát đi trên cùng 1 tần số sóng mang. Nhằm làm tăng tối đa sự khác nhau giữa các tín hiệu.

43


B. Phương pháp điều chế sốV. Điều chế biên độ cầu phương QAMCác trạng thái điều chế của 4-QAM và 8-QAM.

44


B. Phương pháp điều chế sốV. Điều chế biên độ cầu phương QAM Các biểu đồ sao tín hiệu 16-QAM.

45


C. KẾT LUẬN

I. Truyền tin số

Ưu điểm :

• Linh hoạt.

• Di động.

• Chống nhiễu trên đường truyền tốt.

46


C. KẾT LUẬN

I. Truyền tin số

Nhược điểm :

• Tài nguyên tần số bị hạn chế.

• Ảnh hưởng bởi môi trường truyền dẫn: khí hậu, thời tiết.

• Ảnh hưởng bởi địa hình,suy hao lớn.

• Dễ bị nghe trộm và sử dụng trái phép đường truyền thông tin.

47


Bài Thảo Luận

Cảm ơn thầy và các bạn lắng nghe!

48


DIGITAL MODULATION

49


DIGITAL MODULATION

50


DIGITAL MODULATION

51


DIGITAL MODULATION

52


DIGITAL MODULATION

53


B. Phương pháp điều chế số

I. Tổng quan

Tín hiệu bị điều chế là tín hiệu số còn tín hiệu song mang vẫn là

tín hiệu tương tự.

Điều chế số trong các kênh truyền tin TTVT cũng hoàn toàn giống

như trong lý thuyết về radio số.

54


Điều chế số

II. Sơ đồ nguyên lý một bộ điều chế số M mức,gồm các khối:

Bộ tạo ký hiệu(symbol).Bộ mã hóa.Bộ tạo tín hiệu sóng mang tần số vô tuyến.

55


Điều chế số

III.Hai dạng mã hóa thường gặp

Mã hóa trực tiếp,tức là một trạng thái của kí hiệu xác định một

trạng thái của sóng mang.

Mã hóa chuyễn tiếp,tức là một trạng thái của ký hiệu xác định

một sự chuyển tiếp giữa hai trạng thái liên tiếp nhau của sóng

mang.56


Điều chế số

IV. So sánh chọn lọc:

TTVT phổ biến nhất là sử dụng kỹ thuật điều chế khóa dịch pha

PSK(Phase Shift Keying) bởi vi nó có ưu điểm là đường bao sóng

mang là hằng số so vơi kỷ thuật điều chế khóa dịch tần

FSK(Frequency Shift Keying) thì PSK có hiệu suất phổ tốt hơn

57


Điều chế số

V. Các bộ điều chế PSK thường gặp:

Loại điều chế hai trạng thái(M=2)Khóa dịch pha nhị phân BPSK và khóa dịch pha nhị phân mã hóa vi phân DE-BPSK.

Loại điều chế 4 trạng thái(M=4) Khóa dịch pha cầu Phương QPSK và khóa dịch pha cầu phương mã hóa vi phân DE-QPSK.

Ngoài ra còn có các loại điều chế 8-PSK,16-PSK,32-PSK

58


Điều chế số

1. Điều chế số hai trạng thái

59


DIGITAL MODULATION

60

Technology

Truyền dẫn số - Presentation1