Bài giảng Truyền dẫn vô tuyến số

TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 1 MÔN HỌC MẠNG SỐ LiỆU TRYỀN DẪN VÔ TUYẾN SỐ TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 2 NỘI DUNG MÔN HỌC
Chương 1: Giới thiệu chung
Chương 2: Môi trường truyền sóng và các yếu tố ảnh hưởng
Chương 3: Kỹ thuật cơ bản trong truyền dẫn vô tuyến số
Chương 4: Thiết bị và hệ thống truyền dẫn vô tuyến số
Chương 5: Phân tích, ñánh giá chất lượng ñường truyền dẫn số TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 3 Tài liệu tham khảo (1)
Nguyễn Phạm Anh Dũng, Cơ sở truyền dẫn vô tuyến số, Nhà xuất bản Bưu ðiện, 2000.
Towsend, Digital Light of Sight radio links, AAR Prentice Hall, 1988.
Sergio Benedetto, Ezio Biglieri, Principles of Digital Transmission: With Wireless Applications, 1st Edition, Springer, 1999.
John B. Anderson, Digital Transmission Engineering, Second Edition, Wiley-intersience, A John Wiley & Sons Inc. Publication, 2005. TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 4 Tài liệu tham khảo (2)
Nguyễn Viết ðảm, Truyền dẫn Vô tuyến số, Bài giảng, Học viện Công nghệ BCVT
Hồ Văn Quân, Lý thuyết thông tin, Bài giảng, Trường ðH Bách khoa TP.HCM
Robert G.Winch, Telecommunication Tránmission Systems, Mc.Graw Hill, Inc, 1993. TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 5 CHƯƠNG 1 Giới thiệu chung (3 tiết) TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 6 Nội dung chương 1 (3 tiết) 0.5 Sơ ñồ khối chung của một hệ thống truyền dẫn số1.4 1 Băng tần và cách phân bố băng tần trong hệ thống1.3 1 ðặc ñiểm truyền dẫn và phân loại 1.2 0.5 Vai trò truyền dẫn số trong mạng viễn thông1.1 TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 7 Nội dung chương 1 (3 tiết) 0.5 Sơ ñồ khối chung của một hệ thống truyền dẫn số1.4 1 Băng tần và cách phân bố băng tần trong hệ thống1.3 1 ðặc ñiểm truyền dẫn và phân loại 1.2 0.5 Vai trò truyền dẫn số trong mạng viễn thông1.1 TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 8 Vai trò truyền dẫn số trong mạng viễn thông Các ñường trung kế số nối giữa các tổng ñài số. Các ñường truyền dẫn nối tổng ñài chính với các tổng ñài vệ tinh (tầng tập trung thuê bao ñặt xa) Các ñường truyền dẫn nối các thuê bao với tổng ñài chính hoặc tổng ñài vệ tinh. Các bộ tập trung thuê bao vô tuyến. Kết nối các máy di ñộng với mạng viễn thông (hệ thống TTDð). Kết máy cầm tay vô tuyến với tổng ñài nội hạt (hệ thống ñiện thoại không dây số). TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 9 Vai trò truyền dẫn số trong mạng viễn thông TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 10 Vai trò truyền dẫn số trong mạng viễn thông
Các ký hiệu:
LS: tổng ñài nội hạt
TS: tổng ñài quá giang
BS: trạm vô tuyến gốc
H: thiết bị ñầu cuối cầm tay
RSC: bộ tập trung thuê bao xa
TE: thiết bị ñầu cuối TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 11 Nội dung chương 1 (3 tiết) 0.5 Sơ ñồ khối chung của một hệ thống truyền dẫn số1.4 1 Băng tần và cách phân bố băng tần trong hệ thống1.3 1 ðặc ñiểm truyền dẫn và phân loại 1.2 0.5 Vai trò truyền dẫn số trong mạng viễn thông1.1 TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 12 ðặc ñiểm truyền dẫn và phân loại
Ưu ñiểm:
Linh hoạt
Di ñộng TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 13 ðặc ñiểm truyền dẫn và phân loại
Nhược ñiểm:
Tài nguyên tần số bị hạn chế
Ảnh hưởng bởi môi trường truyền dẫn: khí hậu, thời tiết.
Ảnh hưởng bởi ñịa hình: mặt ñất, ñồi núi, nhà cửa cây cối...
Suy hao lớn.
Nhiều nguồn nhiễu: phóng ñiện trong khí quyển, phát xạ của các hành tinh khác (thông tin vệ tinh)...
Nhiễu công nghiệp:
Nhiễu từ các thiết bị vô tuyến khác (MAI, nhiễu phá,.).
Dễ bị nghe trộm và sử dụng trái phép ñường truyền thông tin TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 14 ðặc ñiểm truyền dẫn và phân loại
Tài nguyên tần số bị hạn chế:
Băng tần sử dụng của một hệ thống không thể quá rộng so với tần số trung tâm
Giả sử
băng tần truyền dẫn: 5% tần số trung tâm
Tần số trung tâm: 10 GHZ
Băng tần: 10 GHz x 5% = 500 MHz
So với truyền dẫn quang:
Giả sử bước sóng: λ=15 nm ->
Tần số f = c/ λ = 2 x 105 GHz
Băng tần: 2 x 105 GHz x 5% = 104 GHz
ðộ rộng băng tần trong truyền dẫn quang lớn hơn rất nhiều TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 15 ðặc ñiểm truyền dẫn và phân loại
Phân loại: có nhiều các phân loại truyền dẫn vô tuyến số
Một các phân loại phổ biến:
Hệ thông thông tin vô tuyến tầm nhìn thẳng (LOS)
Hệ thống thông tin chuyển tiếp vệ tinh
Hệ thống thông tin chuyển tiếp vi ba số
Hệ thông thông tin vô tuyến không tầm nhìn thẳng (NLOS)
Các hệ thống truy nhập:
Di ñộng mặt ñất
Wimax
WLAN TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 16 Thông tin vệ tinh TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 17 Thông tin vi ba số TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 18 Thông tin di ñộng PSTN / MSC khác TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 19 Mạng số liệu (WLAN) TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 20 Nội dung chương 1 (3 tiết) 0.5 Sơ ñồ khối chung của một hệ thống truyền dẫn số1.4 1 Băng tần và cách phân bố băng tần trong hệ thống1.3 1 ðặc ñiểm truyền dẫn và phân loại 1.2 0.5 Vai trò truyền dẫn số trong mạng viễn thông1.1 TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 21 Các tần số truyền dẫn
Phổ tần số ñiện từ hữu ích kéo dài từ khoảng 10 KHz ñến hàng GHz .
Các tần số thấp nhất chỉ ñược sử dụng cho các ứng dụng như truyền thông trong nước . TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 22 Phổ của sóng ñiện từ
ðược chia thành các băng tần với biên giới và tên khác nhau.
Liên minh viễn thông quốc tế (ITU) là một cơ quan quốc tế kiểm soát sự phân bổ tần số và dịch vụ trong toàn bộ phổ tần số.
Tại Việt nam, Cục tần số Vô tuyến ñiện thuộc Bộ thông tin và truyền thông là cơ quan quản lý nhà nước về tần tố vô tuyến ñiện.
Ví dụ: băng tần từ 3GHz ñến 30GHz ñược dành cho các hệ thống vệ tinh và vi ba. TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 23 Phổ của sóng ñiện từ TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 24 Phổ của sóng ñiện từ TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 25 Phổ của sóng ñiện từ TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 26 Băng thông (Bandwidth)
Băng thông của một tín hiện thông tin là mức ñộ sai khác giữa các tần số mang tin cao nhất và thấp nhất.
Băng thông của một kênh thông tin là mức ñộ sai khác giữa các tần số cao nhất và thấp nhất mà kênh cho phép ñi qua TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 27 Băng thông của kênh truyền thông
Phải ñủ lớn ñể cho qua tất cả các tần số thông tin quan trọng.
Phải bằng hoặc lớn hơn băng thông của thông tin.
Một kênh truyền thông không thể truyền một tín hiệu có chứa một tần số thay ñổi với tốc ñộ lớn hơn so với băng thông của kênh. TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 28 Nội dung chương 1 (3 tiết) 0.5 Sơ ñồ khối chung của một hệ thống truyền dẫn số1.4 1 Băng tần và cách phân bố băng tần trong hệ thống1.3 1 ðặc ñiểm truyền dẫn và phân loại 1.2 0.5 Vai trò truyền dẫn số trong mạng viễn thông1.1 TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 29 Sơ ñồ khối chung của một hệ thống truyền dẫn số TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 30 Sơ ñồ khối chung của một hệ thống truyền dẫn số
Các ký hiệu:
Kð GD: Khuyếch ñại và giao diện (giao tiếp) ñường số
ðC BðNT: ðiều chế và biến ñổi nâng tần (trộn nâng tần)
SM: Sóng mang
BðHT: Biến ñổi hạ tần (trộn hạ tầng)
KðTT: khuyếch ñại trung tần
GðC: Giải ñiều chế
KðCS: Khuyếch ñại công suất
KTD: Kênh truyền dẫn
KðTÂN: Khuyếch ñại tạp âm thấp (Kð tạp âm thấp)
GDMTTD: Giao diện (Giao tiếp) môi trường truyền dẫn TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 31
Khối Kð và giao diện ñường số có các chức năng sau:
Phối hợp kháng với ñường số
Khuyếch ñại và cân bằng cáp ñường truyền số
Biến ñổi mã ñường thành mã nhị phân
Tái tạo dạng tín hiệu số
Khôi phục xung ñồng hồ Sơ ñồ khối chung của một hệ thống truyền dẫn số: Phía phát TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 32
Khối xử lý số băng gốc phát:
Ghép thêm các thông tin ñiều khiển và quản lý ñường truyền
Mã hoá các thông tin quan trọng
Mã hoá kênh chống lỗi
Ngẫu nhiên hoá tín hiệu số trước khi ñưa lên ñiều chế Sơ ñồ khối chung của một hệ thống truyền dẫn số: Phía phát TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 33
Khối ñiều chế và biến ñổi nâng tần:
ðiều chế số ñể phù hợp với truyền dẫn trong môi trường vô tuyến
Chuyển ñổi tín về vùng tần số cao thuận tiện cho việc truyền dẫn
ðối với các máy phát ñổi tần:
Có thể thực hiện ñiều chế ở trung tần
Sau khối biến ñổi nâng tần sẽ chuyển tín hiệu từ trung tần lên tần số cao tần. Sơ ñồ khối chung của một hệ thống truyền dẫn số: Phía phát TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 34
Khối khuyếch ñại công suất:
Khuyếch ñại công suất phát ñến mức cần thiết trước khi ñưa phát vào không trung. Sơ ñồ khối chung của một hệ thống truyền dẫn số: Phía phát TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 35
Khuyếch ñại tạp âm thấp:
Công suất tín hiệu thu ñược tại ñầu vào các máy thu vô tuyến thường rất bé
Cần khuyếch ñại với mức tạp âm xuất hiện rất thấp nhằm ñảm bảo tỷ số S/N Sơ ñồ khối chung của một hệ thống truyền dẫn số: phía thu TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 36
Biến ñổi hạ tần, khuyếch ñại trung tần và giải ñiều chế :
Với máy thu ñổi tần trước khi giải ñiều chế tín hiệu thu ñược biến ñổi vào trung tần thu (do suất hiện tần số ảnh nên khối biến ñổi hạ tần thường làm thêm nhiệm vụ triệt tần số ảnh).
Với máy thu ñổi tần sau biến ñổi hạ tần là khuyếch ñại trung tần nhằm khuyếch ñại, lọc nhiễu kênh lân cận và cân bằng thích ứng ở vùng tần số cũng như cân bằng trễ nhóm ở các phần tử của kênh truyền dẫn .
Giải ñiều chế tín hiệu thu ñể phục hồi tín hiệu số Sơ ñồ khối chung của một hệ thống truyền dẫn số: phía thu TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 37
Khuyếch ñại và giao tiếp ñường truyền:
Khuyếch tín hiệu số ñến mức cần thiết trước khi ñưa ra ñường truyền
Biến ñổi mã nhị phân thành mã ñường truyền
Phối hợp trở kháng với ñường truyền Sơ ñồ khối chung của một hệ thống truyền dẫn số: phía thu TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 38
Xử lý tín hiệu số băng tần gốc thu:
Giải ghép xen
Giải mã kênh
Giải ngẫu nhiên
Phân kênh cho luồng số chính và các kênh ñiều khiển, quản lý ñường truyền
Cân bằng thích ứng ở vùng thời gian ñể giảm thiểu ảnh hửơng của fading Sơ ñồ khối chung của một hệ thống truyền dẫn số: phía thu TS.Võ Trường Sơn Bài giảng môn Truyền dẫn vô tuyến số 39
Giao diện môi trường truyền dẫn:
Hệ thống anten fide và các thiết bị siêu cao tần cho phép các máy thu và máy phát giao tiếp với môi trường truyền dẫn vô tuyến. Sơ ñồ khối chung của một hệ thống truyền dẫn số