Bài giảng thông tin số

Vai trò và vị trí môn học:
Là môn học cơ sở

Cung cấp kiến thức cơ sở về các mạng thông tin số

Các thành phần cơ bản của mạng

Các kỹ thuật áp dụng tại mỗi thành phần mạng

Sự biến đổi của tín hiệu qua các khâu trong mạng
thông tin số

Đánh giá và xây dựng mạng số
Các Môn học tiên quyết

Xác suất thông kê

Lý thuyết thông tin
NỘI DUNG
Gồm 7 chương:
Chương I : Khái quát hệ thống thông tin số
Chương II : Một số kiến thức toán học bổ trợ
Chương III : Kỹ thuật mã hoá tín hiệu
Chương IV : Ghép kênh số
Chương V :Xử lý tín hiệu băng gốc
Chương VI : Kỹ thuật điều chế số
Chương VII : Đồng bộ hệ thống thông tin số
CHƯƠNG I
KHÁI QUÁT HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ
Nội dung trình bày:


Lịch sử và xu hướng phát triển của viễn thông

Các chuẩn của Viễn thông

Các dịch vụ Viễn thông

Các khái niệm cơ bản trong thông tin số

Mô hình hệ thống thông tin

Sơ đồ khối hệ thống thông tin số điển hình

Mạng thông tin số

Các phương thức liên lạc

Chuyển mạch số
LỊCH SỬ VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA VIỄN THÔNG
Năm Sự kiện Xuất xứ Kiểu thông
tin
1837 Hoàn thiện dạng điện báo bằng dây Morse Số
1875 Phát minh điện thoại Bell Tương tự
1897 Chuyển mạch tự động trao đổi theo từng nấc Strongger
1901 Điện báo không dây Marconi Số
1905 Giới thiệu về điện thoại không dây Fessenden Tương tự
1907 Truyền thanh vô tuyến dạng chuẩn đầu tiên USA Tương tự
1918 Phát minh ra máy thu vô tuyến đổi tần Amstrong Tương tự
1921 Xuất hiện di động cá nhân Detroit police Tương tự
1928 Giới thiệu dạng truyền hình điện tử Farnsworth Tương tự
1928 Lý thuyết truyền tín hiệu điện báo Nyquist Số

1928 Truyền dẫn thông tin Hartley Số
Home
Về đầu chương
LỊCH SỬ VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA VIỄN THÔNG
Năm Sự kiện Xuất xứ Kiểu thông tin
1931 Điện báo Số
1933 Giới thiệu điều chế tần số Amstrong Tương tự
1934 Giới thiêu Ra-đa (Vô tuyến định vị) Kuhnol
1937 Đưa ra PCM Reeves Số
1939 Thương mại hoá dịch vụ truyền hình quảng bá BBC Tương tự
1943 Phát minh ra bộ lọc thích ứng North Số
1945 Phát minh vệ tinh địa tĩnh Clarke
1946 Phát triển hệ thống ARQ Duuren Số
1948 Lý thuyết toán học cho thông tin Shannon
1955 Chuyển tiếp viba mặt đất RCA Tương tự
1960 Giới thiệu đầu tiên về Laze Maiman
Home
Về đầu chương
LỊCH SỬ VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA VIỄN THÔNG
Năm Sự kiện Xuất xứ Kiểu thông
tin
1962 Triển khai thông tin vệ tinh Telstar1 Tương tự
1963 Truyền thông vệ tinh địa tĩnh Syncom II Tương tự
1966 Phát minh cáp quang Kao& Hockman
1966 Chuyển mạch gói Số
1970 Mạng truyền dữ liệu cỡ trung bình ARPA/TYMNET Số
1970 LAN,MAN và WAN Số
1971 ISDN CCITT Số
1974 Internet Cerf & Kahn Số
1978 Vô tuyến tế bào Tương tự

Home
Về đầu chương
Năm Sự kiện Xuất xứ Kiểu thông
tin
1978 Bắt đầu nghiên cứu về GPS Navstar Global Số
1980 Mô hình tham chiếu 7 lớp OSI ISO Số
1981 Giới thiệu truyền hình độ phân giải cao NHK, Nhật Bản Số
1985 Truy nhập tốc độ cơ sở ở UK BT Số
1986 Giới thiệu SONET/SDH USA Số
1991 Hệ thống tế bào GSM Châu Âu Số
1993 Đưa ra khái niệm PCN Toàn cầu Số
1994 Phát minh ra CDMA-IS 95
LỊCH SỬ VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA VIỄN THÔNG
Home
Về đầu chương
MỘT SỐ CHUẨN QUỐC TẾ VỀ TRUYỀN THÔNG
Những đề nghị B3/4c Mỹ Châu Âu
Giao diện G703 G703
Thiết bị đầu cuối Nhóm thứ nhất G733 G732, 735
Nhóm thứ 2 G746 G744
Nối chuyển mạch Nhóm thứ nhất G705, Q502, 512 G705, Q503, 513
Nhóm thứ 2 G705, Q503, 513 G705, Q503, 513
Thiết bị ghép kênh Nhóm thứ nhất G734 G736
Nhóm thứ 2 G743 G742, 745
Nhóm thứ 3 G752 G751, 753
Nhóm thứ 4 G751, 754
Thiết bị truyền Nhóm thứ nhất G911, 951 G921, 952, 956
dẫn đường Nhóm thứ 2 G912, 951, 955 G921, 952, 954, 956
Nhóm thứ 3 G914, 953, 955 G921, 952, 954, 956
Nhóm thứ 4 G921, 954, 956

Hội nghị video H120, 130 H120, 130
Ghép kênh G 794 G 793
truyền dẫn
Mã truyền dẫn G 761
Home
Về đầu chương
CÁC DỊCH VỤ VIỄN THÔNG
Mạng thông tin số cung cấp các dịch vụ sau:
E-mail
Telephone
TV
Home
Về đầu chương
MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN
Thông tin
Viễn thông
Nguồn tin
Nguồn tin
Nhận tin
Nhận tin
Kênh thông tin
Kênh thông tin
Tín hiệu
Tín hiệu
Home
Về đầu chương
MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN
Thiết bị và hệ
thống nhận tin
Thiết bị và hệ

thống gửi tin
Tín hiệu
Tín
hiệu
Thiết bị viễn
thông
Tín hiệu
Đg truyền
Đg truyền
Đg truyền
Đg truyền
Thiết bị viễn
thông
Home
Về đầu chương
MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN
Nguồn tin và nhận tin
f
max
f
min
t
Quá trình ngẫu nhiên liên tục
f(t)
t
Quá trình ngẫu nhiên rời rạc
f7
f6
f5
f4

f3
f2
f1
f8
f9
t
0
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
t
6
t
7
t
8
t
9
t
10
t
11
t

12
Dãy ngẫu nhiên liên tục
f(t)
t
t
0
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
t
6
t
7
t
8
t
9
t
10
t
11
t
12

t
13
t
14
t
15
f
8
f
7
f
6
f
5
f
4
f
3
f
2
f
1
f
0
f
t
Dãy ngẫu nhiên rời rạc (tín hiệu số)
Home
Về đầu chương
MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN

Kªnh
S
v
(t)
S
r
(t)
N
c
(t)
N
n
(t)
Mô hình kênh tin
Kªnh tin:
S
r
(t) = S
v
(t).N
n
(t) + N
c
(t)
Xung vuông qua kênh nhiễu
Home
Về đầu chương
SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ
Lọc phổ
Tín

hiệu
Lấy mẫu
Lượng tử hoá
Mã mật
Mã
nguồn
Mã hoá
Kênh
Mã
đường
truyền
Bộ điều chế
GHÉP KÊNH
Khuếch
đại
Giải mã
nguồn
Giải mã
Mật
Giải mã
kênh
Mạch so
Sánh và
Quyết định
Giải điều
chế
GIẢI GHÉP KÊNH
Tái tạo
DAC
ADC

CODEC
MODEM
T.H ra
Kênh đa truy nhập
T.H vào
Home
Về đầu chương
SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ
Codec (Coder/Decoder)
-Chuyển đổi tín hiệu tương tự liên tục thành chuỗi các từ mã biểu
diễn bằng các xung điện áp nhị phân
-Chuyển đổỉ từ số sang tương tự (DAC) trong bộ thu
Điều xung mã (PCM)
Điều xung mã Logarit ( log(PCM))
Điều xung mã vi sai (DPCM)
Điều xung mã vi sai tự thích nghi (ADPCM
Điều chế Delta (DM)
Điều chế delta tự thích nghi (ADM)
-Thông thương phương pháp được sử dụng phổ biến là mã hoá
PCM.
Home
Về đầu chương
Mã hoá nguồn, mã hoá bảo mật và mã điều khiển lỗi:
CODEC có thể có 3 chức năng bổ sung
-Mã hoá nguồn (bên phát) làm giảm số bit nhị phân dư
thừa
-Mã bảo mật nhằm bảo vệ thông tin cá nhân của khách
hàng
-Mã hoá điểu khiển lỗi bổ sung bit dư thừa vào các luồng
bit để sửa sai

-Phần giải mã tiến hành ngược lại
SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ
Home
Về đầu chương
SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ
Bộ ghép kênh/giải ghép kênh
-Tập hợp các tín hiệu băng gốc số và phân chia tín hiệu
số từ tín hiệu băng gốc số.
-Hiện nay mạng viễn thông tồn tại nhiều hệ thống ghép
tách
Hệ thống ghép kênh theo thời gian (TDM)
(Time Division Multiplex)
Hệ thống ghép tách theo tần số (FDM)
(Frequency Division Multiplex)
Home
Về đầu chương
Modem
Điều biên:
Điều biên xung (PAM) ; Điều biên xung M mức (PAM M mức);
Khoá đóng mở (OOD) tách kết hợp; Khoá đóng mở tách đường
bao; Điều biên cầu phương M trạng thái (QAM M trạng thái)
Điều tần:
Khoá dịch pha tần số-tách không kết hợp (FSK tách kết hợp);
Pha liên tục-khoá dịch tần số-tách kết hợp (CP-FSK-CD); Pha
liên tục-khoá dịch tần số-tách không kết hợp (CP-FSK-NCD);
Khoá dịch cực tiểu (MSK)
Điều pha:
Khoá dịch pha nhị phân (BPSK)-tách kết hợp; Khoá dịch pha
nhị phân-mã hoá vi sai (DE-BPSK); Khoá dịch pha vi sai
(DPSK); khoá dịch pha cầu phương (QPSK); Khoá dịch pha M

trạng thái (M-PSK)
SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ
Home
Về đầu chương
MẠNG THÔNG TIN SỐ
Mạng thông tin điện thoại số
Điện thoại
người gọi
Tổng đài
nội hạt
công ty
Đường dây
bên trong văn
phòng
công ty
Tổng đài chuyển
mạch nội hạt
Đoạn dây
cuối
Đường dây
trung kế
Trung kế
đường dài
Tổng đài
chuyển mạch
đường
dài
Tổng đài
chuyển mạch
đường

dài
Tổng đài chuyển
mạch nội hạt
Tổng đài nội hạt
công ty
Điện thoại
người
nhận
Home
Về đầu chương
MẠNG THÔNG TIN SỐ
Máy tính của
người sử
dụng
Thiết bị liên lạc
máy tính
Modem
Nhà cung cấp
dịch vụ
Internet
Máy
chủ
Bộ định
tuyến
Bộ định
tuyến
Cơ sở dữ liệu
cộng tác và hệ
thống
máy tính

hỗ trợ cho sự
hoạt động của
trangWeb
Máy chủ
Web
Mạng thông tin máy tính
Home
Về đầu chương
MẠNG THÔNG TIN SỐ
Truyền tin
xa
Dịch vụ
Video
Dịch vụ
thoại
Dịch vụ
thư nhanh
và dữ liệu
Dịch vụ
thư nhanh
Dịch vụ
thông tin
Dịch vụ
bảo mật
Đo lường
từ xa
Mua sắm
từ xa
Truyền ảnh
tĩnh

Điện
thoại
Máy tính đa
phương tiện
Máy
tính
Video tốc độ
chậm
Điện thoại
Truyền
ảnh
tĩnh
Truy cập đa
dịch vụ sơ
cấp
Chuyển
mạch nội
hạt
Truy cập đa
dịch vụ cơ
sở
Mạng thông tin số hiện đại và
các dịch vụ tích hợp đang
được hỗ trợ
-Thoại
-Truyền số liệu
-Truyền ảnh tĩnh
-Truyền ảnh động
-Thư nhanh
-Bảo mật dữ liệu

-Đo lường từ xa
-Mua sắm từ xa
-Hội nghị truyền hình
-Học trực tuyến
Home
Về đầu chương
CÁC PHƯƠNG THỨC LIÊN LẠC
Đơn công:
Đơn công:


Thông tin chỉ được truyền theo
Thông tin chỉ được truyền theo
một hướng mà không được truyền theo
một hướng mà không được truyền theo
hướng ngược lại.
hướng ngược lại.
Ví dụ: Dịch vụ truyền hình
Ví dụ: Dịch vụ truyền hình
Bán song công:
Bán song công:


Thông tin được truyền đi theo
Thông tin được truyền đi theo
hai hướng nhưng tại một thời điểm chỉ
hai hướng nhưng tại một thời điểm chỉ
có một hướng truyền.
có một hướng truyền.
Ví dụ: Truyền điện thoại trước kia

Ví dụ: Truyền điện thoại trước kia
Song công:
Song công:


Thông tin được truyền đi theo
Thông tin được truyền đi theo
cả hai hướng trong cùng một thời điểm
cả hai hướng trong cùng một thời điểm
Ví dụ: Điện thoại ngày nay
Ví dụ: Điện thoại ngày nay
Home
Về đầu chương
CHUYỂN MẠCH SỐ
V
V
í dụ cho chuyển mạch điện thoại
í dụ cho chuyển mạch điện thoại
Chuyển mạch
Chuyển mạch
Bộ chọn được điều khiển
bởi số quay
Mô phỏng việc chuyển mạch
Mô phỏng việc chuyển mạch
cho 10 máy điện thoại nhằm
cho 10 máy điện thoại nhằm
Minh hoạ vai trò của chuyển mạch
Minh hoạ vai trò của chuyển mạch
trong mạng thông tin.
trong mạng thông tin.

Nếu một kết nối đang bị chiếm và
Nếu một kết nối đang bị chiếm và
một thuê bao muốn
một thuê bao muốn


sử dụng, sẽ có
sử dụng, sẽ có
Tín hiệu báo bận
Tín hiệu báo bận
Đường truyền bận
Đường truyền bận




t
t
ín hiệu bận
ín hiệu bận
Home
Về đầu chương
CHƯƠNG II
MỘT SỐ KIẾN THỨC TOÁN BỔ TRỢ
Nội dung trình bày:
-Lý thuyết xác suất thống kê sử dụng trong
thông tin số
-Phép biến đổi Fourier cho xác định phổ của một
tín hiệu bất kỳ
Home

Lí THUYT THNG Kấ S DNG TRONG THễNG TIN S
Hàm phân số xác suất tích lũy rời rạc (CPDF)
F(x) = P(X

x) O

F(x)

1
F(-) = 0 F(+)=1
F(x1)

F(x2) nu x1 < x2
P(x1

x

x2) = F(x1) - F(x2)
Hàm mật độ xác suất rời rạc (PDF)
P(x=xi) > 0
F(x) = P(X

x) =
F(x
q
) F(x
q-1
) = = P(X = xq)
Hàm mật độ xác suất duy nhất:
P(X = xi) = 1/Q, khi i = 1,2 ..., Q

Hàm mật độ xác suất nhị thức
P(X=r) = (n!)/ r! (n-r) ! p(1-p)n-r khi r = 0,1,2...n

=
==
n
i
xXP
1
1
1)(


=
xx
i
i
xXP )(


==
==
1
11
)()(
q
i
i
q
i

i
xXPxXP
Home
V u chng