ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG hệ THỐNG THÔNG TIN số sử DỤNG PHẦN mềm MATLAB

§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng
th«ng tin sè
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ 3
LỜI NÓI ĐẦU 5
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ 7
1.1. Tổng quan 7
1.1.1. Lịch sử phát triển của thông tin điện tử 8
1.1.2. Thông tin tương tự và thông tin số 9
1.1.3. Truyền tin số 10
1.1.4. Kênh truyền tin 12
1.2. Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống thông tin số 15
1.3. Các tham số đánh giá chất lượng hoạt động của hệ thống thông tin số 19
CHƯƠNG 2 - CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ SỬ DỤNG TRONG TRUYỀN
DẪN SỐ 22
2.1. Truyền dẫn tín hiệu số trên kênh thông dải thông qua điều chế sóng mang 22
2.2. Các khuôn dạng điều chế số 23
2.3. Điều chế biên độ sóng mang 26
2.3.1. Khóa dịch tần số ASK 27
2.3.2. Giải điều chế và tách tín hiệu ASK 30
2.4. Điều chế pha sóng mang PSK 37
2.4.1. Khóa dịch pha PSK 37
2.4.2. Khóa dịch pha vuông góc QPSK 41
2.4.3. Giải điều chế PSK 43
2.5. Điều chế biên độ vuông góc QAM 46
2.5.1. Điều chế 16-QAM 48
2.5.2. Giải điều chế và tách tín hiệu QAM 52
2.5.3. Xác suất lỗi đối với QAM trong một kênh AWGN 53
2.6. Điều chế tần số sóng mang 55

2.6.1. Khóa dịch pha tần số FSK 55
2.6.2. Giải điều chế và tách tín hiệu FSK 58
2.6.3. Xác suất lỗi đối với tách không kết hợp tín hiệu FSK 62
Ph¹m Thu H¬ng - 1 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng
th«ng tin sè
CHƯƠNG 3 - ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ SỬ
DỤNG PHẦN MỀM MATLAB 64
3.1. Vai trò của mô phỏng 64
3.2. Mô phỏng Monte-Carlo trong thông tin số 65
3.3. Đánh giá chất lượng hệ thống truyền dẫn số 66
3.3.1. Các tham số đánh giá chất lượng của hệ thống 66
3.3.2. Mô phỏng Monte-Carlo một số hệ thống vô tuyến điển hình qua kênh AWGN
66
3.3.2.1. Kênh tạp âm AWGN 66
3.3.2.2. Đánh giá lỗi bít của hệ thống QPSK 69
3.3.2.3. Đánh giá chất lượng hệ thống QAM 75
3.3.2.4. Đánh giá chất lượng hệ thống FSK 80
3.3.3. Kết luận 86
3.3.4. Mô phỏng Monte-Carlo các hệ thống truyền dẫn qua kênh pha-đinh 88
3.3.4.1. Kênh pha-đinh 88
3.3.4.2. Mô phỏng hệ thống truyền dẫn QPSK qua kênh pha-đinh Rayleigh 91
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 101
KẾT LUẬN CHUNG103
TÀI LIỆU THAM KHẢO 104
Ph¹m Thu H¬ng - 2 - 45K2-
§TVT

§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng
th«ng tin sè
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Sơ đồ khối tổng quát của một hệ thống thông tin nói chung 7
Hình 1.2 Kênh thông tin số gồm nhiều trạm lặp 10
Hình 1.3 Sơ đồ khối hệ thống truyền tin số 15
Hình 2.1 Mật độ phổ năng lượng của tín hiệu được truyền đi 26
Hình 2.2 Sơ đồ và dạng sóng tín hiệu điều chế ASK 27
Hình 2.3 Phổ của tín hiệu băng gốc (a) và phổ của tín hiệu đã điều chế (b) 29
Hình 2.4 Biểu đồ sao tín hiệu (Constellation) ASK 30
Hình 2.5 Giải điều chế và tách tín hiệu ASK 32
Hình 2.6 Các biểu đồ sao tín hiệu PSK 39
Hình 2.7 Sơ đồ điều chế và dạng sóng tín hiệu BPSK 40
Hình 2.8 Sơ đồ điều chế và dạng sóng tín hiệu QPSK 42
Hình 2.9 Sơ đồ khối giải điều chế tín hiệu M-PSK 43
Hình 2.10 Sơ đồ giải điều chế QPSK 45
Hình 2.11 Biểu đồ sao tín hiệu QAM 47
Hình 2.12 Sơ đồ khối chức năng một bộ điều chế QAM 48
Hình 2.13 Dạng tín hiệu điều chế 8QAM 48
Hình 2.14 Sơ đồ điều chế 16-QAM 49
Hình 2.15 Biểu đồ sao tín hiệu 16-QAM 50
Hình 2.16 Giải điều chế và tách tín hiệu QAM 52
Hình 2.17 Tín hiệu điều chế FSK 58
Hình 2.18 Giải điều chế kết hợp về pha đối với các tín hiệu FSK M mức 59
Hình 2.19 Giải điều chế FSK M mức đối với tách tín hiệu không kết hợp 61
Hình 3.1 Biểu diễn phương pháp mô phỏng Monte-Carlo 65
Hình 3.2 Sơ đồ mô phỏng Monte-Carlo của hệ thống QPSK 69
Hình 3.3 m.file DieucheQPSK viết cho mô phỏng Monte-Carlo 71

Hình 3.4a mfile Tinh_loiQPSK 72
Hình 3.4b mfile Tinh_loiQPSK 73
Ph¹m Thu H¬ng - 3 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng
th«ng tin sè
Hình 3.5 mfile gngauss 73
Hình 3.6 BER tại các giá trị khác nhau của SNR của hệ thống QPSK 74
Hình 3.7 Chất lượng hoạt động của hệ thống QPSK 75
Hình 3.8 Sơ đồ mô phỏng Monte-Carlo của hệ thống QAM 76
Hình 3.9 mfile Dieuche16QAM 77
Hình 3.10a mfile Tinh_loi16QAM 78
Hình 3.10b mfile Tinh_loi16QAM 79
Hình 3.11 BER tại các giá trị khác nhau của SNR của hệ thống 16QAM 80
Hình 3.12 Chất lượng hệ thống 16QAM 80
Hình 3.13 Sơ đồ mô phỏng Monte-Carlo của hệ thống 2-FSK 82
Hình 3.14 mfile Dieuche2FSK 83
Hình 3.15b mfile Tinh_loi2FSK 84
Hình 3.16 Tỷ lệ lỗi bít tại các giá trị khác nhau của SNR 85
Hình 3.17 Chất lượng hệ thống FSK nhị phân 86
Hình 3.18 Mô hình truyền sóng đa đường 89
Hình 3.19 Sơ đồ mô phỏng truyền dẫn QPSK qua kênh pha-đinh Rayleigh sử
dụng tách tín hiệu đồng bộ 91
Hình 3.20a mfile mô phỏng hệ thống QPSK qua kênh pha-đinh Rayleigh 92
Hình 3.20b mfile mô phỏng hệ thống QPSK qua kênh pha-đinh Rayleigh 93
Hình 3.20c mfile mô phỏng hệ thống QPSK qua kênh pha-đinh Rayleigh 94
Hình 3.20d mfile mô phỏng hệ thống QPSK qua kênh pha-đinh Rayleigh 95
Hình 3.21 QPSK constellation 95

Hình 3.22 Symbols QPSK 96
Hình 3.23a Đường bao tín hiệu qua tạp âm AWGN 96
Hình 3.23b Đường bao tín hiệu qua kênh pha-đinh Rayleigh 97
Hình 3.24a Tín hiệu đầu vào 97
Hình 3.24b Tín hiệu điều chế QPSK qua kênh AWGN 98
Hình 3.24c Tín hiệu điều chế QPSK qua kênh pha-đinh Rayleigh 98
Hình 3.25 Chất lượng hoạt động của hệ thống QPSK 99
Ph¹m Thu H¬ng - 4 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng
th«ng tin sè
LỜI NÓI ĐẦU
Như chúng ta đã biết, xu thế chung của viễn thông toàn cầu là sự thay thế toàn
bộ hệ thống thông tin tương tự bằng hệ thống thông tin số. Vì vậy, việc nghiên cứu các
hệ thống thông tin số nói chung đã trở thành nội dung quan trọng trong chương trình
đào tạo đối với sinh viên đang theo học ngành Điện tử-Viễn thông. Và có rất nhiều tài
liệu đề cập về những vấn đề liên, điều đó giúp chúng ta nắm bắt được từng phần kiến
thức và hình thành nên một cái nhìn tổng quan, từ đó chúng ta có thể đi sâu nghiên cứu
một vấn đề cụ thể, làm tăng tính chuyên môn của mình.
Là não bộ của hệ thống, điều chế và giải điều chế được hầu hết các giáo trình
thông tin số dành một thời lượng khá lớn, phản ánh mức độ ưu tiên cao của khối này
trong toàn bộ hệ thống. Tuy nhiên, ở phần lớn các giáo trình, lý thuyết căn bản vẫn
được chú trọng hơn. Dù rằng chuyển biến mới trong kế hoạch giáo dục đào tạo của
nước ta trong những năm gần đây cho thấy những cố gắng cải thiện nhằm nâng cao sự
tìm tòi, sáng tạo của sinh viên, lôi cuốn sinh viên học tập bằng chính niềm đam mê của
mình, cập nhập với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ mới. Với xu hướng đó,
tôi lựa chọn đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Đánh giá chất lượng hệ thống truyền dẫn
số thông qua mô phỏng Monte-Carlo ”, mô phỏng Monte-Carlo là một ứng dụng nằm

trong chương trình phần mềm Matlab, ứng dụng này làm công cụ khai thác thay thế
các hệ thống thực, cho phép người học có cái nhìn trực quan, sâu hơn về những vấn đề
kỹ thuật phức tạp. Hy vọng tính chuyên biệt của tài liệu, kết hợp dùng sự hỗ trợ của
máy tính trong việc nghiên cứu lý thuyết căn bản nói trên sẽ nâng cao hiệu quả tiếp thu
cho bản thân tôi và sinh viên khóa sau lượng kiến thức quan trọng này.
Bố cục của đề tài gồm ba chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin số
Chương 2: Các phương pháp điều chế sử dụng trong truyền dẫn số
Chương 3: Đánh giá chất lượng hệ thống thông tin số thông qua mô phỏng
Monte-Carlo
Chương 1 sẽ giới thiệu về cấu trúc của một hệ thống thông tin số điển hình.
Chương 2 là phần lý thuyết cơ bản về các phương pháp điều chế số, làm nền tảng để đi
vào chương 3- đánh giá một cách trực quan chất lượng truyền dẫn của các hệ thống số.
Ph¹m Thu H¬ng - 5 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng
th«ng tin sè
Để hoàn thành đồ án này, ngoài nỗ lực của bản thân, yêu cầu về thời gian và
năng lực là cần thiết. Bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, chắc chắn
không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi kính mong nhận được ý kiến đóng góp của các
thầy cô giáo, các anh chị và các bạn sinh viên để bổ sung kiến thức cho mình.
Xin trân trọng cảm ơn giảng viên Kỹ sư.Nguyễn Thị Kim Thu đã giới thiệu,
cung cấp tài liệu, tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành tốt đồ án này.
Xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ, trường Đại học
Vinh đã nhiệt tình giảng dạy, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và hoàn thành
chương trình đào tạo.
Xin chân trọng cảm ơn!
Vinh, tháng 05 năm 2009

Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện
KS.Nguyễn Thị Kim Thu Phạm Thu Hương
Ph¹m Thu H¬ng - 6 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng
th«ng tin sè
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ
1.1. Tổng quan
Các hệ thống thông tin được sử dụng để truyền đưa tin tức từ nơi này đến nơi
khác. Tin tức được truyền đưa từ nguồn tin (là nơi sinh ra tin tức) tới bộ nhận tin (là
đích mà tin tức cần chuyển tới) dưới dạng các văn bản. Bản tin là dạng hình thức chứa
đựng một lượng thông tin nào đó. Các bản tin được tạo ra từ nguồn có thể ở dạng liên
tục hay rời rạc, tương ứng chúng ta có nguồn tin liên tục hay rời rạc. Đối với nguồn tin
liên tục, tập các bản tin là một tập vô hạn, còn đối với nguồn tin rời rạc tập các bản tin
có thể có là một tập hữu hạn.
Biểu diễn vật lý của một bản tin gọi là tín hiệu. Có nhiều loại tín hiệu khác nhau
tùy theo đại lượng vật lý được sử dụng để biểu diễn tín hiệu, như cường độ dòng điện,
điện áp, cường độ ánh sáng 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.
Hình vẽ sau đây trình bày sơ đồ khối tổng quát của một hệ thống thông tin nói chung.
Hình 1.1 Sơ đồ khối tổng quát của một hệ thống thông tin nói chung
Thông tin vào được nhập vào hệ thống thông qua thiết bị vào, sau đó chúng
được đưa tới thiết bị phát để tạo thành tín hiệu phát thích hợp với môi trường truyền.
Như vậy trong sơ đồ hình 1.1, thông tin được hiểu là nội dung cần trao đổi, còn bản tin
là phương tiện để biểu diễn, mô tả thông tin ở một dạng thích hợp cho việc trao đổi, xử
lý, cảm nhận bởi con người hay máy móc.
Do ảnh hưởng của môi trường truyền như nhiễu tạp, suy hao nên ở đầu thu ta

nhân được tín hiệu thu có thể khác biệt so với tín hiệu phát. Sau khi được giải điều chế
ở thiết bị thu, dữ liệu hay tín hiệu ra sẽ được đưa tới thiết bị ra để lấy ra thông tin có
ích.
Ph¹m Thu H¬ng - 7 - 45K2-
§TVT
Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Tổng
quan về hệ
đại học thống
thông tin số
1.1.1. Lch s phỏt trin ca thụng tin in t
Trong sut lch s phỏt trin ca loi ngi vic phỏt minh ra ngụn ng l cuc
cỏch mng truyn thụng ln nht. Sau ú ớt lõu vic phỏt minh ra tớn hiu bng la cú
kh nng truyn t thụng tin v nhanh chúng n vựng xa.
Cuc phỏt minh ln nht na l con ngi bit c lm th no ghi li suy
ngh v t tng ca mỡnh bng cỏch dựng ch vit. Vi kh nng ny con ngi cú
th truyn thụng tin m khụng b gii hn bi khụng gian v thi gian. ng thi ó
a ra cỏc dch v a th v in bỏo. Bng 1.1 gii thiu v cỏc s kin quan trng
trong lch s phỏt trin ca thụng tin in t.
Bng 1.1 Cỏc s kin quan trng trong lch s ca thụng tin in t
Nm S kin Xut x
Kiu
thụng tin
1837 Hon thin dng in bỏo bng dõy Morse S
1875 Phỏt minh in thoi Bell Tng t
1897 Chuyn mch trao i t ng theo tng nc Stronger
1901 in bỏo khụng dõy Marconi S
1905 Gii thiu v in thoi khụng dõy Fessenden Tng t
1907 Truyn thanh vụ tuyn dng chun u tiờn USA Tng t
1918 Phỏt minh ra mỏy thu vụ tuyn i tn Amstrong Tng t
1921 Xut hin di ng cỏ nhõn Detroit police Tng t

1928 Gii thiu cỏc dng truyn hỡnh in t Farnsworth Tng t
1928 Lý thuyt truyn tin in bỏo Nyquist S
1928 Truyn dn thụng tin Harley S
1931 in bỏo S
1933 Gii thiu iu ch tn s Amstrong Tng t
1934 Gii thiu ra-a (vụ tuyn nh v) Kuhnold
1937 a ra PCM Reeves S
1939 Thng mi húa dch v truyn hỡnh qung bỏ BBC Tng t
1943 Phỏt minh ra b lc thớch ng North S
1945 Phỏt minh v tinh a tnh Clarke
1946 Phỏt trin cỏc h thng ARQ Duuren S
1948 Lý thuyt toỏn hc cho thụng tin Shannon
1955 Chuyn tip viba mt t RCA Tng t
1960 Gii thiu u tiờn v laze Maiman
1962 Trin khai thụng tin v tinh TELSTAR 1 Tng t
Phạm Thu Hơng - 8 - 45K2-
ĐTVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng
th«ng tin sè
Năm Sự kiện Xuất xứ
Kiểu
thông tin
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
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 CDMA IS-95 Quanlcom Số
1.1.2. Thông tin tương tự và thông tin số
Tín hiệu tương tự là tín hiệu có thể nhận vô số giá trị, có thời gian tồn tại không
xác định cụ thể, phụ thuộc vào thời gian tồn tại của bản tin do nguồn tin sinh ra. Tín
hiệu analog có thể là tín hiệu liên tục hay rời rạc tùy theo tín hiệu là một hàm liên tục
hay rời rạc của biến thời gian. Thí dụ: tín hiệu điện thoại ở lối ra của micro là tín hiệu
tương tự liên tục, tín hiệu điều chế xung PAM của chính tín hiệu lối ra micro nói trên là
tín hiệu analog rời rạc.
Tín hiệu số là tín hiệu được biểu diễn bằng các con số (các ký hiệu - gọi là các
symbol). Tín hiệu số chỉ nhận một số hữu hạn (M) các giá trị và có thời gian tồn tại xác
định, thường là một hằng số ký hiệu là T
s
.
Ph¹m Thu H¬ng - 9 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng
th«ng tin sè
So với các hệ thống thông tin tương tự, các hệ thống thông tin số có một số ưu
điểm cơ bản sau:
- Do có khả năng tái sinh tín hiệu theo ngưỡng qua sau từng cự ly nhất định

nên tạp âm tích lũy có thể loại trừ được, tức là các tín hiệu số khỏe hơn đối
với tạp âm so với tín hiệu tương tự.
Tái sinh là quá trình trong đó một tín hiệu bị méo và suy hao được tái tạo
lại thành biên độ và dạng sóng như ban đầu.Quá trình được thể hiện qua bộ
lặp số.
Hình 1.2 Kênh thông tin số gồm nhiều trạm lặp
- Do sử dụng tín hiệu số, tương thích với các hệ thống điều khiển và xử lý
hiện đại, nên có khả năng khai thác, quản trị và bảo trì một cách tự động
cao độ.
- Tín hiệu số có thể sử dụng được để truyền đưa khá dễ dàng một loại bản
tin, rời rạc hay liên tục, tạo tiền đề cho việc hợp nhất các mạng thông tin
truyền đưa các loại dịch vụ hay số liệu thành một mạng duy nhất.
Nhược điểm căn bản của hệ thống thông tin số so với hệ thống thông tin tương
tự trước là phổ chiếm của tín hiệu số khi truyền các bản tin liên tục tương đối lớn so
với phổ của tín hiệu analog. Tuy nhiên trong tương lai khi các kỹ thuật số hóa tín hiệu
liên tục tiên tiến hơn được áp dụng thì phổ của tìn hiệu số có thể so sánh được với phổ
của tìn hiệu liên tục.
1.1.3. Truyền tin số
Truyền tin số có nhiều ưu điểm hơn kỹ thuật tương tự, trong đó chỉ sử dung
một số hữu hạn dạng sóng (ký hiệu truyền tách biệt nhau) để truyền tin. Mỗi dạng
sóng truyền trong một khoảng thời gian xác định gọi là chu kỳ ký hiệu và là đại diện
truyền của một dữ liệu tin (hay một tổ hợp bit) còn gọi là báo hiệu (Signalings). Kỹ
Ph¹m Thu H¬ng - 10 - 45K2-
§TVT
nhiễu méo
bộ lặp
số
nhiễu méo
bộ lặp
số

nhiễuméo méo
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng
th«ng tin sè
thuật này có ưu điểm nổi bật là: chống nhiễu trên đường truyền tốt (vì nếu nhiễu
không đủ mạnh sẽ không thể làm méo dạng sóng này thành dạng sóng kia, gây nên
nhầm lẫn ở nơi thu), song đòi hỏi bản tin nguồn cũng phải được số hóa (biểu diễn
chỉ bằng một số hữu hạn ký hiệu). Ví dụ văn bản tiếng Việt dùng 24 chữ cái, bộ đếm
dùng 10 số, bản nhạc dùng 7 nốt và vài ký hiệu bổ sung…
Việc số hóa một bản tin tương tự phải trả giá bằng một sai số nào đó ( Gọi là
sai số lượng tử, tuy nhiên sai số này lại có thể điều khiển được). So sánh với kỹ thuật
truyền tin tương tự, ở đó bản tin không mắc sai số khi số hóa, song do dùng vô số
dạng sóng (tín hiệu liên tục) trên đường truyền nên can nhiễu sẽ làm thay đổi dạng
sóng, gây nên sai số khi quyết định tại nơi thu mà ở góc độ nào đó khó điều khiển
được. Ngoài ra, việc số hóa kỹ thuật truyền tin còn tạo nên những tiêu chuẩn có thể
thay đổi linh hoạt bằng chương trình phần mềm và tạo ra những dịch vụ chưa từng
có trong truyền tin tương tự. Nói như vậy ta cũng không quên rằng, kỹ thuật truyền
tin tương tự đã có những đỉnh cao vĩ đại như tạo ra truyền hình màu hay điều khiển
đưa người lên mặt trăng và hiện nay trong một số kỹ thuật điều khiển tốc độ cực
nhanh vẫn dùng đến kỹ thuật tương tự.
Khi vận dụng lý thuyết thông tin vào kỹ thuật truyền tin số thường có những
vấn
đề
sau đây đặt ra:
- Bản tin phải được biểu diễn (mã nguồn) với một số it ký hiệu nhất, theo
mã nhị phân thì tức là cần ít bit nhất. Lý thuyết thông tin cho một giới hạn
dưới về số bít tối thiểu cần để biểu diễn. Tức là nếu ít hơn số bít tối thiểu
không thể biểu diễn đầy đủ bản tin (làm méo bản tin).
- Khi truyền tin mã nguồn cần được bổ sung thêm các bit (dư thừa), mà

điều này làm tăng tốc độ bit, để có thể giảm được lỗi truyền bản tin (gọi là
kỹ thuật mã kênh điều khiển lỗi), song có một giới hạn trên về tốc độ
truyền mà vượt qua nó không thể điều khiển lỗi được, đó là dung năng kênh
qui định bởi độ rộng băng tần kênh truyền và tỷ số tín hiệu /tạp âm.

( )
2
log 1
S
C B
N
= +
(bit/s) (1.1)
Trong đó: B là độ rông băng tần kênh truyền
SNR là tỷ số công suất tín hiệu trên công
suất
ồn
Ph¹m Thu H¬ng - 11 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng
th«ng tin sè
C là giới hạn trên đối với tốc độ truyền tin cậy tính bằng b/s
Công thức (1.1) cho thấy có sự chuyển đổi giữa B và SNR. Đồng thời cả 3 yếu
tố: công suất, độ rộng băng tần và ồn kênh cùng tham gia qui định mức độ “nhanh”
của truyền tin. Công suất phát tin càng lớn, thì càng truyền tin đi xa. Băng tần truyền
dẫn càng rộng thì tốc độ thông tin càng nhanh và cuối cùng càng ít can nhiễu càng ít
lỗi truyền tin xảy ra.
Đây là công thức rất điển hình (do Shannon tổng kết từ năm 1948) đặc trưng

cho một hệ thống truyền tin số.
1.1.4. 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 truyền tin. Nó xác định dung lượng truyền
thông tin của hệ cũng như chất lượng dịch vụ truyền tin.
Có 6 loại kênh tiêu biểu trên thực tế: Đường điện thoại – Cáp đồng trục –
Sợi quang – Kênh viba – Kênh vô tuyến di động – Kênh vệ tinh.
1) Đường điện thoại: Là đường truyền tín hiệu điện, tuyến tính, băng giới
hạn, thích
hợp
cho truyền tiếng nói băng cơ sở hoặc thông dải (độ rộng từ
300-3100Hz) có tỷ số tín hiệu/ ồn cao ~30dB. Kênh truyền này có đáp ứng
độ lớn theo tần số bằng phẳng, không chú ý đến đáp pha theo tần số (do
tai người không nhạy với trễ pha), song khi truyền ảnh hay dữ liệu thì
phải chú ý đến điều này và cần dùng bộ cân bằng thích nghi kết hợp
phương pháp điều chế có hiệu suất phổ cao.
2) Cáp đồng trục: Có sợi dẫn ở trung tâm cách điện với vỏ xung quanh; vỏ
cũng là vật liệu dẫn điện. Cáp đồng trục có 2 ưu điểm lớn là độ rộng băng
tần lớn và chống được can nhiễu từ bên ngoài. Song cáp đồng trục cần
những bộ phát lặp gần nhau vì suy giảm nhanh (Ở tốc độ khoảng
274Mb/s thì khoảng cách phát lặp là 1km).
3) Sợi quang: Gồm lõi là thủy tinh, lớp vỏ xung quanh cũng là thủy tinh
đồng tâm có hệ số phản xạ nhỏ hơn 1 chút. Tính chất cơ bản của sợi
quang là khi tia sáng đi từ môi trường có hệ số phản xạ cao sang môi
trường có hệ số phản xạ thấp thì sẽ bị uốn về phía môi trường hệ số phản
Ph¹m Thu H¬ng - 12 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng

th«ng tin sè
xạ cao, nên xung ánh sáng được “dẫn đi” trong sợi quang.
Ph¹m Thu H¬ng - 13 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng
th«ng tin sè
Sợi quang là vật liệu cách điện, chỉ truyền dẫn ánh sáng. Dùng tần
số mang ánh sáng cỡ 2x10
14

Hz sẽ cho độ rộng băng tần cỡ 10%=2x10
13
Hz. Mất mát trong sợi quang nhỏ: 0.2dB/km và không chịu ảnh hưởng
của giao thoa sóng điện từ ( vì có bản chất ống dẫn tĩnh điện).
4) Kênh vi ba: Hoạt động ở dải tần 1-30GHz cho 2 anten nhìn thấy nhau.
Anten phải đặt trên tháp đủ cao, điều kiện kênh có thể coi là tĩnh, kênh
truyền này tin cậy. Tuy nhiên khi điều kiện khí tượng thay đổi có thể làm
giảm cấp chất lượng đường truyền
5) Kênh di động: Đây là kênh kết nối với người dùng di động. Kênh có tính
chất tuyến tính thay đổi theo thời gian cùng hiệu ứng đa đường gây nên
sự đồng pha, hoặc ngược pha của các tín hiệu thành phần làm tín hiệu
tổng cộng thăng giáng (pading). Đây là loại kênh phức tạp nhất trong
truyền thông vô tuyến
6) Kênh vệ tinh: Đô cao vệ tinh địa tĩnh 22 300 dặm (30 nghìn Km). Tần số
thường dùng cho phát lên là 6GHZ và cho phát xuống là 4 GHZ. Độ rộng
băng tần của kênh truyền lớn cỡ 500MHz chia thành các dải do 12 bộ phát
đáp trong vệ tinh đảm nhiệm, mỗi bộ phát đáp dùng 36MHz truyền được
ít nhất một chương trình truyền hình màu, 1200 mạch thoại, tốc độ dữ

liệu it nhất 50Mbit.
• Ngoài cách phân loại cụ thể trên có thể phân loại kênh truyền theo tính
chất như sau:
Kênh tuyến tính hay phi tuyến : Kênh điện thoại là tuyến tính trong khi
kênh vệ tinh thường là phi tuyến (nhưng không phải luôn luôn như vậy)
Kênh bất biến hay thay đổi theo thời gian : Sợi quang bất biến trong khi
kênh di động là thay đổi theo thời gian
Kênh băng tần giới hạn hay công suất giới hạn: Đường điện thoại là
kênh băng tần giới hạn trong khi cáp quang và vệ tinh là công suất giới
hạn.
Ph¹m Thu H¬ng - 14 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng
th«ng tin sè
1.2. Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống thông tin số
Trong thực tế có rất nhiều loại hệ thống thông tin số khác nhau, phân biệt theo
tần số công tác, môi trường truyền dẫn …Tùy theo loại hệ thống thông tin số thực tế,
hàng loạt các chức năng xử lý tín hiệu số khác nhau có thể được sử dụng nhằm truyền
đưa các tín hiệu số một cách có hiệu quả. Các chức năng xử lý tín hiệu như thế được
mô tả bởi các khối trong sơ đồ khối hệ thống. Mỗi một khối mô tả một thuật toán xử lý
tín hiệu. Sơ đồ khối tiêu biểu của một hệ thống thông tin số được mô tả trên hình 1.3,
trong đó thể hiện tất cả các chức năng xử lý tín hiệu chính nhất có thể có của hệ thống
thông tin số hiện nay.
Hình 1.3 Sơ đồ khối hệ thống truyền tin số
Ph¹m Thu H¬ng - 15 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ

®¹i häc thèng
th«ng tin sè
Chức năng các thành phần và các khối trong hệ thống:
1. Nguồn tin
Nguồn tin là nơi sản sinh ra tin:
- Nếu tin tức là hữu hạn thì nguồn sinh ra nó được gọi là nguồn rời rạc.
- Nếu tin tức là vô hạn thì nguồn sinh ra nó được gọi là nguồn liên tục.
Ví dụ: thoại, audio, video, dữ liệu …
2. Máy phát
- Là thiết bị biến đổi tin tức thành tập tín hiệu tương ứng.
- Chuyển phổ tìn hiệu từ trung tần lên cao tần.
- Lọc để loại bỏ nhiễu.
- Khuếch đại tín hiệu để bù trừ suy hao.
- Bức xạ tín hiệu vào môi trường truyền.
3. Đường truyền tin
Là môi trường vật lý, trong đó tín hiệu truyền đi từ máy phát sang máy thu. Trên
đường truyền có những tác động làm mất năng lượng, thông tin của tín hiệu.
4. Máy thu
- Máy thu thực hiện phép biến đổi ngược lại với máy phát, biến đổi tín hiệu
thu được thành tín hiệu tin tức tương ứng.
- Lọc để loại bỏ nhiễu.
- Khuếch đại tín hiệu.
5. Nhận tin
Có 3 chức năng:
- Ghi giữ tin (ví dụ như bộ nhớ máy tính, băng ghi âm, ghi hình…)
- Biếu thị tin: làm cho các giác quan của con người hoặc các bộ cảm biến của
máy thu cảm thụ được để xử lý tin (ví dụ băng ghi âm, chữ số, hình ảnh…).
- Xử lý tin: biến đổi tin để đưa nó về dạng dễ sử dụng. Chức năng này có thể
được thực hiện bởi con người hoặc máy.
Ph¹m Thu H¬ng - 16 - 45K2-

§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng
th«ng tin sè
6. Kênh truyền tin
Là tập hợp các thiết bị kỹ thuật phục vụ cho việc truyền tin từ nguồn đến nơi
nhận tin (mục 1.1.4).
7. Nhiễu
Là mọi yếu tố ngẫu nhiên có ảnh hưởng xấu đến việc thu tin. Những yếu tố này
tác động xấu đến tin truyền đi từ bên phát đến bên thu.
8. Định dạng số: thực hiện biến đổi tin tức cần truyền thể hiện ở dạng tín hiệu liên
tục hay số thành chuỗi các bít nhị phân.
9. Mã hóa nguồn và giải mã nguồn
Tin tức có thể được đưa trực tiếp vào kênh để truyền đi, nhưng trong thực
tế, tin này thường được biến đổi rồi đưa vào kênh truyền. Ví dụ như tin là văn
bản tiếng Anh, nguồn tin có khoảng 40 ký tự (symbol) khác nhau, gồm các mẫu
tự alphabet, con số, dấu chấm câu Về nguyên tắc ta có thể dùng 40 dạng sóng
điện áp khác nhau để biểu thị 40 ký tự này. Tuy nhiên, phương pháp này quá
khó thực hiện hay thậm chí không thể được, vì:
1- Kênh truyền không phù hợp về mặt vật lý để có thể mang nhiều ký tự
khác nhau như vậy.
2- Dải tần đòi hỏi sẽ rất rộng.
3- Việc lưu trữ hay xử lý tín hiệu trước khi truyền rất khó, trong khi nếu
chuyển sang nhị phân thì mọi việc sẽ dễ dàng hơn nhiều.
Vậy ta thấy cần phải thay đổi dạng của tin khác đi so với dạng ban đầu
do nguồn cung cấp. Công việc thay đổi dạng này được gọi là mã hóa
(encoding).
Mã hóa nguồn nhằm loại bỏ độ dư trong các ký tự dùng để mã hóa, làm
cho việc truyền và lưu trữ thông tin trở nên hiệu quả hơn.

10. Mã hóa mật và giải mã mật: thực hiện mã và giải mã chuỗi bít theo một khóa
xác định nhằm bảo mật tin tức.
11. Mã hóa kênh và giải mã kênh: nhằm chống nhiễu và các tác động xấu khác của
đường truyền dẫn.
Ph¹m Thu H¬ng - 17 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng
th«ng tin sè
12. Ghép kênh và phân kênh: tập hợp các tín hiệu từ băng gốc số và phân chia tín
hiệu số từ tín hiệu băng gốc số. Thực hiện việc truyền tin từ nhiều nguồn tin
khác nhau tới các đích nhận tin khác nhau trên cùng một hệ thống truyền dẫn.
Có hai kỹ thuật ghép kênh chính: FDM, TDM.
13. Điều chế và giải điều chế (thường gọi là MODEM): tác động lên các dòng xung
nhị phân để thông tin nó mang có thể truyền qua một thiết bị vật lý nào đó, ở
một tốc độ nào đó, với một độ méo có thể chấp nhận, trong dải tần xác định hay
được phân bổ.
Bộ điều chế có thể thay đổi các mức điện áp riêng lẻ, các bit, sửa dạng xung
tín hiệu hay lọc để giới hạn đọ rộng dải thông và cần thay đổi phù hợp với băng
tần cho phép. Vì vậy đầu vào của bộ điều chế là tín hiệu số ở dải gốc trong khi
đầu ra thường là dạng sóng thông dải.
Bộ giải điều chế bên thu chuyển đổi từ dạng sóng thu được thành tín hiệu ở
dải gốc.
14. Trải phổ
Cơ sở của kỹ thuật trải phổ cũng dựa trên định lý về thông lượng kênh của
Shannon- Hartley, theo công thức (1.1).
Khi phổ rất lớn với cùng một dung lượng kênh (C), người ta có thể truyền tín
hiệu với tỷ lệ lỗi rất thấp. Nhờ kỹ thuật trải phổ ta có thể phát tín hiệu với công suất
nhỏ nhằm mục đích che giấu tín hiệu vào trong nhiễu, nhờ đó đối phương không phát

hiện được khi nào thì truyền tin. Kỹ thuật này dùng mã ngẫu nhiên để trải phổ nên rất
khó để giải mã thông tin.
* Đặc điểm của hệ thống thông tin trải phổ:
- Phổ rộng.
- Độ bảo mật thông tin cao, có khả năng chống nhiễu.
- Cho phép chống padinh đa đường rất tốt.
15. Đa truy nhập: cho phép nhiều đối tượng có thể truy nhập mạng thông tin để sử
dụng hệ thống truyền dẫn theo nhu cầu.
Ph¹m Thu H¬ng - 18 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng
th«ng tin sè
16. Lọc để hạn phổ: loại bỏ năng lượng thấp để chống nhiễu cho hệ thống bên cạnh
và lọc thích nghi nhằm sửa méo tín hiệu gây bởi đường truyền.
• Trộn để đưa tín hiệu lên tần số công tác.
• Khuếch đại công suất để bù đắp tổn hao của môi trường.
• Bức xạ ra môi trường.
17. Đồng bộ: bao gồm đồng bộ nhịp và đồng bộ pha sóng mang đối với các hệ
thống thông tin liên kết (coherent).
Các khối tương ứng ở phía thu thực hiện ngược lại các khối ở phía phát.
Đối với hệ thống thông tin số thì MODEM đóng vai trò như một bộ não của con
người. Các khối chức năng còn lại không phải là bắt buộc đối với mọi hệ thống thông
tin .
1.3. Các tham số đánh giá chất lượng hoạt động của hệ thống thông tin số
Trong viễn thông, khi truyền thông tin theo phương pháp điện có hai hạn chế:
hạn chế về mặt dải thông và hạn chế về tạp âm. Phải có một dải thông đủ rộng để
truyền được thông tin trong thời gian ngắn, đặc biệt là các hệ thống thông tin trong thời
gian thực. Tuy nhiên nếu dải thông quá lớn sẽ gây lãng phí băng tần mà băng tần là

một nguồn tài nguyên quý giá và vô hạn. Mặt khác các yếu tố cơ bản tác động tới quá
trình truyền dẫn tín hiệu số trên các loại kênh truyền dẫn (bao gồm cả máy thu phát đầu
cuối và môi trường truyền) là luôn xảy ra như: xuyên nhiễu giữa các dấu (ISI), méo tín
hiệu, sai pha đồng hồ, sai pha sóng mang, can nhiễu, hiệu ứng poppler do các máy đầu
cuối thu, phát di động so với nhau và sự biến đổi theo thời gian của kênh truyền, nhiễu
kênh lân cận…
Đối với hệ thống thông tin số, chỉ tiêu chất lượng cơ bản của hệ thống là xác
suất lỗi bit (BER) và Jitter (rung pha hay trôi pha).Tùy thuộc và từng loại hình dịch vụ
mà các hệ thống viba có những đòi hỏi khác nhau về BER và Jitter.
BER (Bit Error Ratio) thường được hiểu là tỷ lệ giữa số bit nhận bị lỗi trên tổng
số bít đã truyền trong một khoang thời gian quan sát nào đó. Khi thời gian quan sát tiến
đến vô hạn thì tỷ lệ này tiến đến xác suất lỗi bít.
Ph¹m Thu H¬ng - 19 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng
th«ng tin sè
Trong thực tế, thời gian quan sát không phải là vô hạn nên tỷ lệ lỗi bit chỉ gần bằng với
xác suất lỗi bit, tuy nhiên trong nhiều trường hợp thực tế người ta cũng xem BER là
xác suất lỗi bit. Trong nhiều trường hợp, ứng với các loại dịch vụ nhất định, các tham
số phát sinh về độ chính xác truyền tin thường được xét đến là các giây bị lỗi trầm
trọng (SES: Severely Errored Seconds), các giây bị lỗi (ES: Errored Seconds), các
phút suy giảm chất lượng (DM: Degraded Minutes)…Trong một số hệ thống thông tin
số sử dụng các biện pháp mã hóa hiệu quả tiếng nói như đối với điện thoại di động, thì
độ chính xác truyền tin cũng được thể hiện qua tham số chất lượng tiếng nói xét về
khía cạnh chất lượng dịch vụ.
Khả năng truyền tin nhanh chóng của một hệ thống thông tin số thường được
đánh giá qua dung lượng tổng cộng B của hệ thống, là tốc độ truyền thông tin ( đơn vị
b/s) tổng cộng của cả hệ thống với một độ chính xác đã cho. Dung lượng của hệ thống

tùy thuộc vào băng tần truyền dẫn của hệ thống, sơ đồ điều chế số, mức độ tạp nhiễu…
Đối với các hệ thống truyền dẫn số hiện tại, các tín hiệu số nhận giá trị trong
một tập hữu hạn các giá trị có thể có và có thời gian tồn tại hữu hạn. Khi tập các giá trị
có thể có của tín hiệu gồm hai phần tử 0 và 1 thì hệ thống được gọi là nhị phân và tín
hiệu khi đó được gọi là bit. Khi số giá trị có thể có của tín hiệu là M (M ≠ 2) thì hệ
thống được gọi là hệ thống M mức và tín hiệu được gọi là ký hiệu (symbol).
Gọi giá trị của symbol thứ k là D
k
và thời gian tồn tại của nó là T
k
.
(đối với các hệ thống thông thường hiện nay T
k
= T = const với mọi k).
Ở đầu thu tín hiệu khôi phục lại là
∧
k
D
và có độ rộng là
∧
k
T
.
Nếu
∧
k
D
≠ D
k
thì tín hiệu thứ k được gọi là bị lỗi.

Nếu
∧
k
T
≠ T
k
thì tín hiệu thứ k được gọi là có Jitter.
Đối với hệ thống nhị phân, BER được định nghĩa là:
BER = P{
∧
k
D
≠ D
k
} với P{ } là xác suất (1.2)
Khi
∧
k
T
=T +
T
δ
thì
δ
được gọi là Jitter tình theo phần trăm. (1.3)
Ph¹m Thu H¬ng - 20 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1: Tæng
quan vÒ hÖ
®¹i häc thèng

th«ng tin sè
Trong trường hợp hệ thống truyền dẫn nhiều mức thì P{
∧
k
D
≠ D
k
} được gọi là tỷ
lệ lỗi symbol (SER: Symbol-Error Ratio) .
+ Đối với các hệ thống truyền tín hiệu thoại, yêu cầu BER < 10
-6
và do thoại ít
nhạy với Jitter nên có thể cho phép Jitter khá cao.
+ Đối với tín hiệu truyền hình, nếu sử dụng điều xung mã thường PCM thì BER
đòi hỏi cũng như tín hiệu thoại song cần lưu ý tốc độ của truyền hình là khá cao. Khi
sử dụng ADPCM (Adaptive Differential Pulse Coded dulation: điều chế xung mã vi sai
tự thích nghi) để truyền tín hiệu truyền hình thì yêu cầu BER < 10
-9
, thậm chí yêu cầu
BER < 10
-12
. Nói chung các tín hiệu truyền hình rất nhạy cảm với Jitter .
+ Đối với truyền số liệu thì BER từ 10
-11
÷ 10
-13
.
Khi BER >10
-3
thì hệ thống được xem như là gián đoạn vì khi đó ngay cả khi

dịch vụ telex là loại dịch vụ cho phép chất lượng truyền dẫn tồi nhất cũng không thể
truyền được. Jitter được xem là lớn nếu lớn hơn 0.05T (giá trị đỉnh đỉnh – peak to
peak).
Ta có:
SER
BER SER
k
≤ ≤
(1.4)
Trên thực tế người ta còn sử dụng một số thông số như các chỉ tiêu về xác suất
gián đoạn thông tin, các chi tiêu tỷ số lỗi thấp, chỉ số lỗi cao, các chi tiêu các giây
không lỗi trong một thời gian dài, các chi tiêu đột biến, tính khả dụng của hệ thống…
để đánh chất lượng của hệ thống.
Ph¹m Thu H¬ng - 21 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 2: C¸c ph¬ng ph¸p
®iÒu chÕ
®¹i häc sö dông trong truyÒn dÉn sè
CHƯƠNG 2 - CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ SỬ DỤNG
TRONG TRUYỀN DẪN SỐ
2.1. Truyền dẫn tín hiệu số trên kênh thông dải thông qua điều chế sóng
mang
Thuật ngữ băng cơ sở chỉ miền tần số của tín hiệu bản tin và thường đó là tín
hiệu băng thông thấp. Tín hiệu băng cơ sở có thể ở dạng số hay tương tự.
Ví dụ tín hiệu ở lối ra của máy tính có thể coi là tín hiệu số băng cơ sở.
Để truyền dẫn, tín hiệu bản tin phải được chuyển thành tín hiệu phát có tính
chất phù hợp với kênh truyền.
Trong truyền dẫn băng cơ sở: băng tần kênh hỗ trợ phù hợp với băng tần tín
hiệu bản tin, nên có thể truyền trực tiếp tín hiệu bản tin.
Trong truyền dẫn băng thông dải: băng tần của kênh có tần số trung tâm lớn

hơn nhiều tấn số cao nhất của tín hiệu bản tin. Khi đó tín hiệu được phát đi là tín hiệu
băng thông dải (phù hợp với kênh truyền) mang thông tin của tín hiệu bản tin. Việc tạo
ra tín hiệu băng thông dải gọi là điều chế.
Sóng mang với tần số thích hợp có thể truyền đi xa trong môi trường truyền dẫn
(như dây đồng, cáp đồng trục, khoảng không…). Dựa trên việc biến đổi các tham số
của sóng mang (biên độ,tần số hay pha) mà thông tin có thể truyền đi xa theo yêu cầu
truyền tin gọi là kỹ thuật điều chế sóng mang. Sau khi điều chế tín hiệu tin tức ở vùng
tần số thấp sẽ được truyền lên vùng tần số cao để truyền đi xa. Hình vẽ sau sẽ minh
họa cho điều này.
Ph¹m Thu H¬ng - 22 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 2: C¸c ph¬ng ph¸p
®iÒu chÕ
®¹i häc sö dông trong truyÒn dÉn sè
Khi truyền tín hiệu đi xa, do ảnh hưởng đường truyền và các tác động không
mong muốn tham gia vào quá trình xử lý và truyền dẫn tín hiệu nên cần phải tốn một
năng lượng nhất định. Để xây dựng một hệ thống số với xác suất nhất định cho trước
với dung lượng truyền dẫn theo yêu cầu nào đó thì cần lưu ý rằng độ rộng băng tần sử
dụng và công suất tín hiệu luôn luôn là hai tham số ngược nhau. Nếu sử dụng băng tần
nhỏ để tăng dung lượng của hệ thống thì phải tăng công suất tín hiệu, ngược lại nếu
công suất tín hiệu nhỏ thì băng tần truyền dẫn phải lớn. Công suất tín hiệu phải nhỏ
nhất là một trong những tiêu chí của hệ thống truyền dẫn. Mặt khác, băng tần truyền
dẫn lại là một tài nguyên quý hiếm cần phải chia sẻ cho nhiều người dùng cùng sử
dụng nên việc hạn chế băng tần tối thiểu cho mỗi hệ thống cũng là một tiêu chí tối ưu.
Bài toán tối ưu của hệ thống truyền dẫn số xác định những nguyên lý căn bản trong kỹ
thuật truyền dẫn số về cơ bản xoay quanh các bài toán xác định cấu trúc hệ thống.
Thực tế của bài toán là việc lựa chọn tập tín hiệu hay phương thức điều chế nhằm đạt
được hiệu quả sử dụng phổ theo yêu cầu với công suất tín hiệu nhỏ nhất mà vẫn đảm
bảo được xác suất thu lỗi đã cho.
Việc xử lý tín hiệu băng gốc số thành dạng thích hợp để truyền trên kênh thông

tin phụ thuộc vào môi trường truyền dẫn, do các loại kênh thông tin có các đặc tính và
hạn chế riêng. Muốn xác định sơ đồ điều chế thích hợp cần xem xét tỷ lệ tín hiệu trên
tạp âm ứng với tỷ lệ lỗi bít cho trước, hiệu suất sử dụng đo bằng b/s/Hz và tính phức
tạp của hệ thống cũng như giá thành thiết bị.
2.2. Các khuôn dạng điều chế số
Điều chế sóng mang là quá trình gắn tin tức lên một tải tin (sóng mang) có tần
số phù hợp với môi trường truyền. Tải tin là sóng mang hình sin với tham số có thể
thay đổi được theo quy luật của tín hiệu là biên độ, tần số và góc pha.
Biểu diễn tín hiệu điều chế:
( ) os(2 )
c t
u t Ac f t
π ϕ
= +
(2.2.1)
Trong đó: A: là biên độ sóng mang
c
f
: là tần số sóng mang
t
ϕ
: là pha sóng mang
Ph¹m Thu H¬ng - 23 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 2: C¸c ph¬ng ph¸p
®iÒu chÕ
®¹i häc sö dông trong truyÒn dÉn sè
Ph¹m Thu H¬ng - 24 - 45K2-
§TVT
§å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 2: C¸c ph¬ng ph¸p

®iÒu chÕ
®¹i häc sö dông trong truyÒn dÉn sè
Nếu tín hiệu đưa đến điều chế các thông số nói trên là tín hiệu liên tục thì ta có
điều chế tương tự. Nếu tín hiệu đưa đến điều chế các thông số nói trên là tín hiệu số thì
ta có điều chế số.
Trong thông tin số, tín hiệu đưa đến điều chế là tín hiệu nhị phân hay dạng mã
hóa M mức của luồng tín hiệu nhị phân này. Trong trường hợp điều chế số thì tín hiệu
điều chế cũng làm thay đổi biên độ, pha và tần số của sóng mang. Tương ứng ta có các
phương pháp điều chế khác nhau.
Các kỹ thuật điều chế sóng mang số được phân loại cơ bản như sau:
Điều chế đồng bộ gồm:
- Đồng bộ nhị phân: ASK, FSK, PSK
- Đồng bộ hạng M: ASK hạng M, PSK hạng M, FSK hạng M như QPSK,
QAM
Điều chế không đồng bộ gồm:
- Không đồng bộ nhi phân: ASK không đồng bộ, FSK không đồng bộ. Với
PSK không có không đồng bộ (vì không đồng bộ nghĩa là không có thông
tin về pha), nhưng thay vào đó có DPSK không đồng bộ.
- Không đồng bộ hạng M cũng có với ASK, FSK, DPSK nhưng phức tạp.
Trong máy phát, tín hiệu tin tức điều chế tín hiệu sóng mang. Tín hiệu sóng
mang sau khi được điều chế sẽ được gửi đến máy thu nơi giải điều chế sóng mang xảy
ra để khôi phục tin tức tín hiệu. Thực hiện giải điều chế ở máy thu có thể dùng tách
sóng kết hợp hoặc không kết hợp.Tồn tại nhiều sơ đồ tách sóng dành cho người thiết kế
hệ thống thông tin số để truyền trên kênh thông dải. Mỗi sơ đồ có những ưu nhược
điểm riêng nên việc chọn ưu tiên sơ đồ có tốc độ số liệu cực đại, xác suất lỗi symbol
cực tiểu, công suất phát cực tiểu, độ rộng kênh cực tiểu, khả năng chống nhiễu cực đại,
mức độ phức tạp ccủa thiết bị cực tiểu Tuy nhiên cần lưu ý là một số cá tiêu chuẩn
trên đối lập nhau, chẳng hạn tốc độ số liệu yêu cầu lựa chọn cực đại nhưng như vậy sơ
đồ sẽ có xác suất lỗi ký hiệu cực đại. Vì vậy phải lựa chọn một giải pháp dung hòa để
thỏa mãn càng nhiều các tiêu chí trên càng tốt.

Ph¹m Thu H¬ng - 25 - 45K2-
§TVT