BÀI DỊCH TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG

CHƯƠNG 1

GIỚI THIÊU
•
TÓM TẮT CHƯƠNG
1.1 Những phần tử và giới hạn của hệ thống
truyền thông
Các yếu tố nền tảng của một hệ thống truyền
thông cơ bản: thông tin, tin nhắn, và tín hiệu 1.2 Điều
chế và mã hoá
Phương pháp điều chế. Ứng dụng phương pháp
mã hóa và lợi ích
1.3 Lịch sử phát triển và những tác động xã hội
đến sự phát triển
•
1.4 Prospectus
•
“ By kingdoms, right wheel!” Đây là những cụm từ đầu
tiên đại diện cho các tin nhắn điện báo đầu tiên được ghi nhận.
Samuel F. B Morse gửi nó trên một quãng đường 16 km năm
1838. Vì vậy, một kỷ nguyên mới đã được sinh ra: thời đại của
điện truyền thông. Bây giờ, hơn một thế kỷ rưỡi sau đó, thông
tin liên lạc kỹ thuật đã tiến đến điểm mà khán giả truyền hình
ở Trái đất có thể xem các phi hành gia làm việc trong không
gian. Điện thoại, đài phát thanh và truyền hình là một phần
không thể tách rời của cuộc sống hiện đại.Hệ thống giờ đã
mở rộng toàn cầu mang văn bản, dữ liệu, thoại, và hình ảnh.
•
Máy tính kết nối với máy tính thông qua mạng lưới liên
lục địa, và kiểm soát hầu như tất cả các thiết bị điện trong nhà
của chúng ta. Thiết bị không dây thông tin liên lạc cá nhân tiếp

tục được kết nối ở bất cứ nơi nào chúng tôi đi. Chắc chắn
những bước tiến lớn đã được thực hiện kể từ những ngày của
Morse. Tương tự, nhất định thập kỷ tới sẽ mở ra được nhiều
thành tựu mới của kỹ thuật truyền thông.
•
Giáo trình này giới thiệu hệ thống thông tin liên lạc điện,
bao gồm các phương pháp phân tích, nguyên tắc thiết kế, và về
phần cứng. Chúng tôi bắt đầu với một cách nhìn,mô tả tổng
quan để thiết lập những quan điểm cho các chương tiếp theo.
1.1 YẾU TỐ VÀ HẠN CHẾ CỦA HỆ
THỐNG TRUYỀN THÔNG
•
Một hệ thống thông tin liên lạc truyền tải thông tin từ
nguồn của nó đến một địa điểm cách đó không xa. Hiện có rất
nhiều ứng dụng khác nhau của hệ thống thông tin liên lạc mà
chúng ta không thể đề cập được hết tất cả các loại.
•
Chúng ta cũng không thể thảo luận chi tiết tất cả các
bộ phận riêng lẻ tạo nên một hệ thống cụ thể. Một hệ
thống điển hình liên quan đến nhiều thành phần chạy âm
giai của mạch kỹ thuật điện, điện tử, xử lý tín hiệu, vi xử
lý, và các mạng lưới truyền thông và đến một vài các lĩnh
vực có liên quan. Hơn nữa, việc thảo về từng phần sẽ làm
mờ đi đặc điểm cần thiết của một hệ thống thông tin liên
lạc là một bộ tích hợp của các bộ phận của nó.
•
Do đó, chúng tôi tiếp cận chủ đề từ một quan điểm tổng
quát hơn.Thừa nhận rằng tất cả các hệ thống thông tin liên lạc
có cùng chức năng cơ bản chuyển giao thông tin, chúng tôi sẽ
tìm ra và thiết lập các nguyên tắc và các vấn đề về truyền đạt

thông tin dưới dạng điện. Điều này sẽ được phân tích ở chiều
sâu đủ để phát triển các phương pháp phân tích và thiết kế phù
hợp với một phạm vi rộng các ứng dụng.Trong thời gian
ngắn, giáo trình này là có liên quan với các hệ thống thông
tin liên lạc như các hệ thống.
Thông tin, tin nhắn, và tín hiệu
•
Rõ ràng, khái niệm của thông tin là trung tâm thông tin liên
lạc.Nhưng khái niệm thông tin là một từ mang ngụ ý ngữ
nghĩa và triết học ,không được định nghĩa chính xác. Để tránh
những khó khăn này bằng cách thay vì có trong thông báo
được định nghĩa như là sự biểu hiện vật lý của thông tin được
tạo lập bởi nguồn.Bất cứ hình thức tin nhắn nào, mục tiêu của
một hệ thống thông tin liên lạc là để tái lập tại điểm đến một
bản sao chấp nhận được của các thông báo nguồn
•
Có nhiều nguồn thông tin, bao gồm máy móc cũng như con
người, và các tin nhắn xuất hiện trong các hình thức khác
nhau. Tuy nhiên, chúng ta có thể xác định hai loại tín hiệu
riêng biệt:tương tự và số. Sự phân biệt giữa 2 tín hiệu này
dữa vào cách thức truyền tính hiệu.
•
Một tín hiệu tương tự là một đại lượng vật lý mà thay đổi
theo thời gian, thường là một cách trơn tru và liên tục.Ví dụ
các tín hiệu tương tự như :công suất âm hình thành khi bạn
nói, vị trí góc của một con quay hồi chuyển của máy bay, hoặc
cường độ ánh sáng tại một số điểm trong một màn ảnh truyền
hình. Kể từ khi thông tin tồn tại trong một dạng sóng thời gian
khác nhau, một hệ thống thông tin liên lạc tín hiệu tương tự

nên cung cấp dạng sóng này với một mức độ quy định của âm
thanh có độ chính xác.
•
Một tín hiệu số là một chuỗi các lệnh của các kí tự được
lựa chọn từ một tập hữu hạn các yếu tố rời rạc. Ví dụ tín hiệu
số là các chữ in trên trang này, một danh sách các bài đọc
nhiệt độ theo giờ, hoặc các phím bạn bấm vào bàn phím máy
tính.Kể từ khi thông tin nằm trong các kí tự rời rạc, một hệ
thống truyền thông kỹ thuật số cung cấp các kí tự này với một
mức độ quy định cụ thể chính xác trong một khoảng thời gian
đã định.
•
Cho dù là tín hiệu tương tự hoặc tín hiệu số, các nguồn tin
số vốn điện.Do đó, hầu hết các hệ thống thông tin liên lạc có
đầu vào và đầu ra như thể hiện trong hình. 1,1-1.Đầu vào
chuyển đổi các tín hiệu thành một tín hiệu điện,điện áp rồi qua
hệ thống thông tin và tới một bộ chuyển đổi khác tại điểm đến
chuyển đổi tín hiệu đầu ra dưới hình thức tín hiệu mong muốn.
Ví dụ, các đầu dò trong một hệ thống thông tin liên lạc bằng
giọng nói có thể là một microphone ở đầu vào và một loa ở
đầu ra. Chúng tôi sẽ giả định sau đây rằng các đầu dò thích
hợp tồn tại, và chúng tôi sẽ tập trung chủ yếu vào nhiệm vụ
truyền dẫn tín hiệu.Trong bối cảnh này, các tín hiệu điều kiện
và thông tin sẽ được sử dụng thay thế cho nhau .Tín hiệu, như
là một phương án vật lý của thông tin.
Các yếu tố của một hệ thống truyền thông
•
Hình 1,1-2 mô tả các yếu tố của một hệ thống thông tin liên
lạc, trong đó bỏ qua những nhiễu không mong muốn.Có ba
phần thiết yếu của bất kỳ hệ thống thông tin liên lạc, máy phát,

thiết bị truyền dẫn và thiết bị nhận. Mỗi phần đóng một vai
trò đặc biệt trong việc truyền tín hiệu, như sau.
•
Máy phát xử lý tín hiệu đầu vào để phát đi một tín hiệu
truyền phù hợp với đặc điểm của kênh truyền dẫn.Cần phải
xử lý tín hiệu trước khi truyền dẫn, đó là các công đoạn
điều chế và mã hóa tín hiệu.
•
Các kênh truyền dẫn là cầu nối đưa tín hiệu từ nguồn tới
đích. Nó có thể là một cặp dây, cáp đồng trục, sóng vô tuyến
hoặc chùm tia laser.Mỗi kênh truyền dẫn thì đều có sự suy
giảm tín hiệu khi truyền tải, do đó,độ lớn tín hiệu giảm dần
khi khoảng cách ngày càng tăng.
•
Máy thu có chức năng nhận các tín hiệu đầu ra từ các
kênh truyền dẫn để chuẩn bị cung cấp tín hiệu tới điểm
đến.Máy thu thực hiện khuếch đại tín hiệu để bù đắp cho tổn
thất do truyền tải, và giải điều chế và giải mã để khôi phục tín
hiệu ở máy phát. Lọc tín hiệu là một chức năng quan trọng
khác ở máy thu.
•
Có nhiều tác dụng không mong muốn khác nhau nảy sinh
trong quá trình truyền tín hiệu. Sự suy giảm là không mong
muốn vì nó làm giảm cường độ tín hiệu tại máy thu.Nghiêm
trọng hơn là sự bóp méo, nhiễu, và tiếng ồn do chúng xuất
hiện làm thay đổi của hình dạng tín hiệu. Mặc dù nhiễu tín
hiệu có thể xảy ra tại bất kỳ điểm nào,nhưng quy định là
hoàn toàn chỉ xảy ra trên kênh truyền dẫn.
•

Tình trạng méo dạng sóng là do những nhiễu không
mong muốn của hệ thống tín hiệu. Không giống như tiếng ồn
và nhiễu, méo biến mất khi tín hiệu được tắt. Nếu kênh bị
méo tín hiệu, méo tín hiệu có thể được sửa chữa, hoặc ít
nhất là giảm, với sự giúp đỡ của các bộ lọc đặc biệt gọi là bộ
cân bằng.
•
Nhiễu là do tác động của các tín hiệu không liên quan từ
các thiết bị phát khác,vi dụ: đường dây điện và máy móc,
mạch chuyển đổi. Nhiễu sóng thường xuyên xảy ra nhất trong
các hệ thống vô tuyến do ăng-ten thường thu nhận một số tín
hiệu khác nhau cùng một lúc. Nhiễu tần số vô tuyến (RFI)
cũng xuất hiện trong hệ thống cáp dây truyền hoặc mạch nhận
tín hiệu bức xạ từ các nguồn lân cận.Các bộ giúp lọc loại bỏ
các tín hiệu can thiệp ,chúng chiếm dải tần số khá so với tín
hiệu mong muốn.
•
Bộ lọc làm giảm bớt ô nhiễm tiếng ồn, nhưng có chắc chắn
vẫn còn một số lượng tiếng ồn mà không thể được loại
bỏ.những tiếng ồn này là một trong những hạn chế hệ thống
cơ bản.
•
Tiếng ồn là ngẫu nhiên và không thể đoán trước các tín hiệu
điện có bị nhiễm truyền hay không
•
Truyền dẫn theo cả hai chiều, tất nhiên, đòi hỏi một máy
phát và nhận ở cuối mỗi. Full-duplex (FDX) hệ thống có một
kênh cho phép đồng thời-
neous truyền theo cả hai hướng.
Những hạn chế cơ bản

•
Một kỹ sư phải đối mặt với hai yêu cầu ràng buộc khi thiết
kế một hệ thống thông tin liên lạc.Một mặt là những vấn đề
công nghệ, bao gồm những cân nhắc khác nhau như phần cứng
có sẵn, các yếu tố kinh tế, quy định của nhà nước. Đây là
những vấn đề về tính khả thi có thể được giải quyết trong lý
thuyết, mặc dù giải pháp đó không được hoàn hảo trong thực
tế.Mặt khác tồn tại những hạn chế vật lý cơ bản, các quy luật
tự nhiên khi liên quan đến yêu cầu trong công việc. Những
hạn chế cơ bản của truyền tải thông tin bằng phương tiện điện
là băng thông và tiếng ồn.