Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống truyền dẫn số

Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.

Mục lục
Phần 1: tổng quan về hệ thống thông tin số...3
1. Lịch sử phát triển và các yêu cầu trong tơng lai ...3
2. Các đặc tính của truyền dẫn số....6
3. Sơ đồ khối của một hệ thống thông tin số...8
Phần 2: Các yếu tố ảnh hởng Tới hệ thống truyền
dẫn số....11
1. Các yếu tố ảnh hởng tới quá trình truyền dẫn sỗ.11
1.1. Xuyên nhiễu giữa các dấu (ISI: InterSymbol Interfrence)..12
1.2 Méo tín hiệu.13
1.2.1 Méo tuyến tính....13
1.2.2 Méo phi tuyến.17
1.3. Fading.23
1.4 ảnh hởng của sai lệch pha sóng mang và sai lệch tín hiệu đồng hồ.29
1.4.1. ảnh hởng của sai lệch pha sóng mang29
1.4.2. ảnh hởng của sai lệch tín hiệu đồng hồ..31
1.5. Can nhiễu và các tác động khác của đờng truyền.....34
1.5.1. Can nhiễu và các nguồn nhiễu...34
1.5.2. Tác động khác của đờng truyền...35
Phần 3: mô phỏng bằng phần mềm ASTRAS.36

Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT



1

Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.

Lời nói đầu
Các hệ thống thông tin số hiện nay đang phát triển rất mạnh mẽ trên toàn thế
giới và đã thay thế hầu hết các hệ thống thông tin analog. ở nớc ta, có thể nói
rằng hiện nay gần nh tất cả các hệ thống chuyển mạch và truyền dẫn của ngành
bu điện đều đã đợc số hoá. Một hệ thống thông tin số có tốt hay không, phải
dựa vào những đặc điểm và khă năng truyền dẫn của nó. Khi truyền dẫn mà đảm
bảo đợc tính an toàn, tính chính xác của thông tin và phải đảm bảo tốc độ
truyền tin, thì mới đem lại hiệu quả và tinh khả dụng cao.
Vì vậy mục đích của đề tài là nghiên cứu các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống
truyền dẫn thông tin số. Khảo sát những yếu tố này, mà qua đó tìm ra cách khắc
phục và đảm bảo cho hệ thống thông tin số hoạt động tốt.
Để có tính thuyết phục cao, đề tài sử dụng gói chơng trình ASTRAS để mô
phỏng chất lợng của hệ thống thông tin số.
Sau một thời gian đợc sự hớng dẫn tận tình của cô: Đon Thanh Hải bộ
môn Điện tử Viễn thông, đồng thời vận dụng những kiến thức đã học ở lớp ,
thông qua bạn bè và tài liệu tham khảo đến nay đồ án này đã hoàn thành.
Do vấn đề nghiên cứu còn rộng và bản thân còn nhiều hạn chế nên trong đề
tài không tránh khỏi những thiếu sót hoặc thiếu chính xác. Rất mong nhận đợc
sự đóng góp của các thầy giáo, cô giáo và các bạn để đề tài thực sự có chất lợng
hơn.
Chúng em rất cảm ơn tới cô: Đoàn Thanh Hải bộ môn Điện tử viễn thông,
đã giảng dạy và hớng dẫn chúng em hoàn thành đề tài này.

Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng

Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT

2


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.

phần 1: Tổng quan về
hệ thống thông tin số
1. Lịch sử phát triển v các yêu cầu trong tơng lai .
Tín hiệu là dạng hiển thị thông tin đợc dùng để chuyển thông tin từ nơi
này( ngời gửi ) sang nơi khác ( nguời nhận ). Bất cứ tín hiệu nào ngời gửi
muốn gỉ đi thì ngời nhận phải hiểu đợc nội dung thông tin chứa trong nó.
Truyền thông là sự truyền đạt hoặc trao dổi thông tin. Viễn thông là
truyền thông tin trên một khoảng cách xa mà không cần có sự trợ giúp của con
ngời .
Trong suốt lịch sử phát triển của loài ngòi việc phát minh ra ngôn ngữ là
cuộc cách mạng truyền thông lớn nhất. Sau đó ít lâu việc phát minh ra tín hiệu bằng
lửa có khả năng truyền đạt thông tin có hiệu quả và nhanh chóng đến vùng xa.
- Cuộc phát minh lớn nữa là con ngời biết đợc làm thế nào để nghi lại
suy nghĩ và t tởng của mình bằng cách dùng chữ viết. Với khả năng này con
ngời có thể truyền thông tin mà không bị giới hạn bởi không gian và thời gian.
Đồng thời việc phát minh này đã đa ra các dịch vụ đa th và điện báo.
- Năm 1820, Georgo Ohm đã đa ra công thức phơng trình toán học để
giải thích các tín hiêu điện chạy qua một dây dẫn rất thành công.
- Năm 1830, Michall Faraday đã tìm ra định luật dẫn điện từ trờng.
- Năm 1850, đại số Boolean của George Boolers đã tạo ra nền móng cho
lôgic học và phát triển các rơ-le điện sau này phục vụ trong các chuyển mạch số.
- Năm 1870 James Clerk Maxwell đã đa ra học thuyết điện từ trờng
bằng các công thức toán học.

Tổng đài điện thoại đầu tiên đợc thiết lập đâu tiên năm 1876 ngay sau khi
Alexander Graham Bell phát minh ra điện thoại 5 năm sau. Bell bắt đầu dịch
vụgọi điện thoại đờng dài giữa New York và Chicago và Guglieno Mareconi
của Italia đã bắt đầu đặt một trạm phát sóng vô tuyến để phát các tín hiệu điện
tín.
Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT



3


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.
-Năm 1900, Einstein một nhà vật lý nổi tiếng về học thuyết tơng đối, đã
viết rất nhiều tài liệu quan trọng về chất rắn, thống kê học, điện từ trờng, và cơ
học lợng tử.
- Năm 1910, Erwin Schrodinger đã thiết lập nền tảng cho cơ học lợng tử
thông qua công bố của ông ta về cân bằng sóng để giải thích cấu tạo nguyên tử
và các đặc điểm của nguyên tử và R.H Goddard đã chế tạo thành công tên lửa
bay bằng phản lực chất lỏng, và máy tê-lê-tip đã đợc phát minh.
- Năm 1920, Ha rold S. Black của phòng thí nghiệm nghiên cứu Bell đã
phát minh ra một máy khuếch đại phản hồi âm tần mà ngày nay vẫn còn dùng
trong mọi lĩnh vực viễn thông và công nghệ điện toán. V.K. Zworykin của RCA,
Mỹ đã phát minh ra đèn hình bằng điện cho vô tuyến truyền hình, và các cáp
đồng trục, phơng tiện truyền dẫn có hiệu quả hơn các loại dây đồng trục bình
thờng đã đợc sản xuất.
- Năm 1930, Claude Schannon của phòng thí nghiệm Bell, bằng cách sử
dụng các công thức toàn học tiên tiến đã thành công trong việc đặt ra học thuyết
thông tin dùng để xác định lợng thông tin tối đa mà một hệ thống viễn thông có

thể xử lý vào một thời điểm đã định. Học thuyết này đã đợc phát triển thành
học thuyết truyền thông số.
- Năm 1939, dịch vụ phát sóng truyền hình thờng xuyên đợc bắt đầu lần
đầu tiên trong lịch sử.
- Năm 1940, phòng thí nghiệm Bell đã đặt nền móng cho các chất bán dẫn
có độ tích hợp ngày càng cao qua việc phát minh ra đèn ba cực và Howard Aiken
của đại học Harvrd, cùng cộng tác với IBM, đã thành công trong việc lắp đặt
một máy điện đầu tiên có kích thớc là 50 feet và 8 feet .
- Vào những năm 60, các loại LSIs, các máy điện toán mini có bộ nhớ
kiểu bong bóng, cáp quang, và máy phân chia thời gian đợc phát triển và
thơng mại hoá một cách thành công vào các năm 70, các loại CATs hai hớng,
đĩa Video, máy điện toán đồ hoạ, truyền ảnh qua vệ tinh, và các hệ thống tổng
đài điện tử hoá đợc đa ra. Cũng trong những năm 70 này, các mạng truyền đữ
liệu lớn, dùng chung đầu tiên (ARPNET và TYMNET) đã đợc phát triển , tạo ra
mối quan tâm đặc biệt của chuyển mạch gói.
Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT



4


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.
Bảng 1.1 Các sự kiện quan trọng trong lịch sử thông tin điện tử

1837 Hoàn thiện bằng đờng dây

Morse

Kiểu
thông tin
Số

1875 Phát minh điện thoại

Bell

Tơng tự

1897 Chuyển mạch tự động trao đổi theo từng nấc

Strongger

1901 Điện báo không dây

Marconi

1905 Giới thiiêụ về điện thoại không dây

Fessenden

Tơng tự

1907 Truyền thanh vô tuyến dạng chuẩn đầu tiên

USA

Tơng tự

1918 Phát minh ra máy thu vô tuyến đổi tần

Amstrong

Tơng tự

Detroit police

Tơng tự

1928 Giới thiệu dạng truyền hình điện tử

Farnsworth

Tơng tự

1928 Lý thuyết truyền tín hiệu điện báo

Nyquist

Số

1928 Truyền dẫn thông tin

Hartley

Số

Năm

Sự kiện

Xuất xứ

1921 Xuất hiện di động cá nhân

Số

1931 Điện báo

Số

1933 Giới thiệu điều chế tần số

Amstrong

1934 Giới thiệu Ra đa (Vô tuyến định vị)

Kuhnol

1937 Đa ra PCM

Reeves

1939 Thơng mại hoá dịch vụ truyền hìnhquảng bá

BBC

1943 Phát minh ra bộ lọc thích ứng

North

1945 Phát minh ra vệ tinh địa tĩnh

Clarke

1946 Phát triển hệ thống ARQ

Duuren

1948 Lý thuyết toán học cho thông tin

Số
Tơng tự
Số

Số

Shannon

1955 Chuyển tiếp vi ba mặt đất

RCA

1960 Giới thiệu đầu tiên về laze

Maiman

Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT

Tơng tự

Tơng tự



5


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.
1962 Triển khai thông tin vệ tinh
1963 Truyền thông vệ tinh địa tĩnh
1966 Phát minh cáp quang

Telstar1

Tơng tự

Syncom II

Tơng tự

Kao&Hockman

1966 Chuyển mạch gói

Số

1970 Mạng truyền dữ liệu cỡ trung bình

Số

ARPA/TYMNET

1970 LAN,MAN và WAN

Số

1971 ISDN
1974 Internet

CCITT

Số

Cerf & Kahn

Số

1978 Vô tuyến tế bào

Tơng tự

1978 Bắt đầu nghiên cứu về GPS Navstar
1980 Mô hình tham chiếu 7 lớp OSI
1981 Giới thiệu truyền hình độ phân giải cao

Global

Số

ISO

Số

NHK, Nhật Bản

1985 Truy nhập tốc độ cơ sở ở UK

Số

BT

Số

USA

Số

1991 Hệ thống tế bào GSM

Châu âu

Số

1993 Đa ra khái niệm PCM

Toàn cầu

Số

1986 Giới thiệu SONET/SDH

1994 Phát minh ra DMA-IS 95

Ngày nay với việc phát triển nh vũ bão của điện tử và viễn thông sẽ tạo
tiền đề cho bớc phát triển mới trong kỹ thuật viễn thông để đáp ứng những dịch
vụ và yêu cầu ngày càng cao của con ngời
2. Các đặc tính của truyền dẫn số .
Hệ thống truyền dẫn số có những u điểm sau khi so sánh cùng với hệ thống
tơng tự tơng ứng.
A. Về kinh tế
Các thành phần trong hệ thống truyền dẫn đợc chia làm 2 phần: Phần xử lý
trong nhà và phần lặp.
Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT



6


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.
-Phần xử lý trong nhà :
+ Sau khi phát minh ra các vi mạch thì việc ứng dụng mạch logic cho phần
xử lý cũng nh hệ thống máy tính và thiết lập trên hệ LSI (Large scale
intergration) của hệ thống truyền dẫn số trở nên kinh tế và nhất là độ tin cậy hơn
so với hệ thống tơng tự. Việc truyền đạt đợc dễ dàng và giảm nhẹ đợc kích
thớc thiết bị .

+ Do sử dụng tín hiệu số tơng thích với các hệ thống điều khiển và sử lý hiện
đại, nên có khả năng khai thác quản trị và bảo trì hệ thống một cách tự động cao.
-Đối với phần lặp:
Trong khi bộ lặp tơng tự rất đơn giản chỉ gồm một vài transistor thì bộ
lặp số đợc chế tạo phức tạp hơn gồm nhiều phần tử hơn vì mục đích tái tạo
xung. Vì vậy, giá thành của bộ lặp số cao hơn rất nhiều so với bộ lặp tơng tự.
Tuy nhiên , sau khi phát minh và đa vào ứng dụng cáp sợi quang thì khoảng
cách lặp trong hệ thống số tăng lên khoảng 10 lần dẫn đến số lợng bộ lặp giảm
đi đáng kể và lúc này tổng chi phí cho toàn hệ thống thấp hơn rất nhiều so với hệ
thống tơng tự.
B. Chất lợng truyền dẫn.
Chất lợng truyền dẫn là thớc đo đánh giá độ chính xác của một lợng
thông tin nào đó đợc truyền đi trong quá trình truyền dẫn. Ví dụ: lợng tạp âm
trong tín hiệu thoại , tỉ lệ lỗi trong truyền số liệu .
- Các hệ thống truyền dẫn số thờng sử dụng các tuyến truyền dẫn số đợc
thiết kế chuẩn, do đó trờng hợp xảy ra lỗi bít là không đáng kể trong quá trình
tái tạo và lặp các xung truyền. Khi đó chất lợng truyền dẫn chỉ phụ thuộc vào
nhiễu lợng tử mà không phụ thuộc vào khoảng cách.
- Trong hệ thống tơng tự, nhiệt độ biến đổi trực tiếp gây ra sự biến đổi mức
tín hiệu trong khi đó ở các hệ thống số rất khó làm thay đổi mức tín hiệu vì các
xung là các mức rời rạc và chỉ đợc tái tạo tại các bộ lặp.
- Trong hệ thống truyền dẫn số ta không cần quan tâm đến đặc tính của tín
hiệu nguyên thuỷ và nó có thể thích hợp cho mọi đờng truyền trong mạng
thông tin liên kết. Khác hẳn với việc truyền dẫn tơng tự, việc lựa chọn một
phơng pháp phù hợp với đặc tính tín hiệu nguyên thuỷ để đảm bảo đặc tính tín
hiệu trong quá trình truyền dẫn là một vấn đề cần thiết.
Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT

7


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.
C. Tính mềm dẻo cho nhiều dịch vụ
Hệ thống truyền dẫn số biểu diễn tất cả các loại thông tin bằng sự có mặt
hoặc không có mặt xung và truyền nó đi. Trong hệ thống này chỉ có phần mã
hoá là riêng biệt với từng loại tín hiệu, các phần còn lại ( phần xử lý trong nhà và
phần lặp ) đều có thể dùng chung và truyền mọi loại tín hiệu. Nh vậy các thành
phần trong hệ thống số trừ phần mã hoá đều không phụ thuộc vào phần thông tin
truyền đi .
Nghĩa là, có thể truyền nhiều loại thông tin trên cùng một đờng truyền mà
dung lợng truyền chỉ phụ thuộc vào khả năng của bộ mã hoá.
ý tởng trên đợc đa ra và phát triển thành một mạng mới gọi là mạng số
đa dịch vụ ISDN. ISDN kết hợp hệ thống truyền dẫn số và thiết bị chuyển mạch
tạo ra các mạch số giữa thuê bao và thuê bao, cố gắng cung cấp đa dạng tất cả
các dịch vụ cho thuê bao .


Nhợc điểm của hệ thống thông tin số:

Nhợc điểm căn bản của một hệ thống thông tin số so với các hệ thống
thông tin tơng tự là phổ chiếm của tín hiệu số khi truyền các bản tin liên tục
tơng đối lớn hơn so với phổ của tín hiệu tơng tự. Tuy nhiên trong tơng lai khi
các kỹ thuật số hoá tín hiệu liên tục tiên tiến hơn đợc áp dụng thì phổ của tín
hiệu số có thể so sánh với phổ của tín hiệu liên tục.
3. Sơ đồ khối của một hệ thống thông tin số .
A. Sơ đồ khối .
Nguồn tin

Tạo
dạng

Mãhoá
nguồn

Mãhoá
mật

Mãhoá
kênh

Ghép
kênh

Điều
chế

Trải
phổ

Đatruy
nhập

Máy
phát

Đồng
bộ

Bộ nhận tin

Tạo
khuôn

Giảimã
nguồn

Giảimã
mật

Giảimã
kênh

Phân
kênh

Giải
điềuchế

Kênh
truyền

Giải
trảiphổ

Đatruy
nhập

Máy
thu

H1.Sơ đồ khối hệ thống thông tin số
Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT



8


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.
B. Chức năng cơ bản của từng khối:


Nguồn tin: thoại, audio, video, dữ liệu và loại dữ liệu theo dịch vụ.



Tạo dạng số: thực hiện bién đổi tin tức cần truyền thể hiện ở dạng tín

hiệu liên tục hay số thành chuỗi các bít nhị phân


Mã hoá nguồn và giải mã nguồn : thực hiện nén và giải nén tin nhằm

giảm tốc độ bít để giảm phổ của tín hiệu số .

Mã hoá mật và giải mã mật: thực hiên mã và giải mã chuỗi bít theo một

khoá nhất định nhằm bảo mật tin tức.


Mã hoá kênh và giải mã kênh: nhằm chống nhiễu và các tác động xấu

khác của đờng truyền dẫn.


Ghép_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 đờng truyền dẫn.


Điều chế và giải điều chế số ( thờng gọi là MODEM): Chuyển tín hiệu

số sang tín hiệu tơng tự với tần số cao để truyền đi xa.
Có các phơng pháp điều chế số sau:
Điều biên:
-Điều biên xung (PAM); Điều biên xung M mức (PAM M mức); Khoá-đóng
mở (ODD) tách-kết hợp; Khoá đóng mở tách đờng bao; Điều biên cầu phơng
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:

Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT



9


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.
- 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 phơng (BPSK); Khoá dịch pha M trang thái (M-PSK);


Trải và giải trải phổ: nhằm chống nhiễu và bảo mật tin tức.



Đa truy nhập: cho phép nhiều đối tợng có thể truy nhập mạng thông tin
để sử dụng hệ thống truyền dẫn theo nhu cầu.



Đầu cuối phát: gồm có 4 chức năng chính:
- Lọc để hạn phổ: Lọc bỏ năng lợng thấp để chống nhiễu cho hệ
thống bên cạnh và lọc thích nghi nhằm sửa méo tín hiệu gây bởi
đờng truyền.
- Trộn để đa tin hiệu nên tần số công tác.
- Khuếch đại công suất đẻ bù đắp tổn hao của môi trờng.
- Bức xạ ra môi trờng.

Đồng bộ: Bao gồm dồng bộ nhịp và đồng bộ pha sóng mang đối với các

hệ thống thông tin liên kết ( coherent).
Đối với một hệ thống tin số thì MODEM đóng vai trò nh một bộ não của
con ngời. Các khối chức năng còn lại không phải là bắt buộc đối với tất cả mọi
hệ thống thông tin số ( Chúng đợc biểu diễn bằng nét đứt trên hình 1).

Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT



10


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.

Phần 2: Các yếu tố ảnh hởng
Tới hệ thống truyền dẫn số.
I. CáC YếU Tố ảNH HƯởNG TớI QUá TRìNH TRUYềN DẫN Số.
Đối với hệ thống truyền dẫn số, cho tới ngày nay ngời ta cha tìm ra
đợc một phơng thức hữu hiệu nào để truyền trực tiếp các tín hiệu băng gốc
trên một cự ly lớn và do các hệ thống tín hiệu trớc dây vốn là hệ thống analog
nên việc sử dụng các đờng truyền analog để truyền các tín hiệu số là một vấn
đề có tính nguyên tắc và sự kế thừa có tính hợp lý.
Do vậy, kênh số sẽ bao hàm trong nó một kênh có đặc tính liên tục với tín
hiệu nối vào là một kênh có dạng sóng liên tục chứ không phải là tín hiệu là các

con số thuần tuý, mặc dầu các tín hiệu nh vậy vẫn là các tín hiệu số do độ dài
thời gian của từng tín hiệu là hữa hạn và số các dạng sóng có thể đợc phát đi
cũng là hữa hạn. Kênh truyền các tín hiệu liên tục nh vậy gọi là kênh liên tục.
Tuy nhiên có hai hạn chế trong viễn thông khi truyền thông tin theo
phơng pháp điện : đó là hạn chế về mặt dải thông và hạn chế về tạp âm. Phải có
một dải thông đủ rộng để truyền đợc 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 và có 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 trờng truyền ) là
luôn xảy ra nh: xuyên nhiễu giữa các dấu (ISI), méo tín hiệu, sai pha đồng hồ,
sai pha sóng mang, can nhiễu, hiệu ứng doppler 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 lợng cơ bản của hệ thống là
xác suất bít lỗi (BER) và jitter (rung pha hay trôi pha). Tuỳ thuộc vào từng loại
hình dịch vụ mà các hệ thống vi ba có những đòi hỏi khác nhau về BER và jitter.
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
Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT



11


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.
dụng điều xung mã thờng PCM thì BER đòi hỏi cũng nh đối với tín hiệu thoại
song cần lu ý là 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 còn yêu cầu
tới BER <10-12. Nói chung các tín hiệu truyền hình rất nhạy cảm với jitter. Khi
BER>10-3 thì hệ thống đợc xem nh là gián đoạn liên lạc vì khi đó ngay cả dịch
vụ telex là loại dịch vụ cho phép chất lợng truyền dẫn tồi nhất cũng không thể
truyền đợc. Jitter đợc xem là lớn nếu lớn hơn 0.05T (giá trị đỉnh đỉnh - peak to
peak).
Trên thực tế ngời ta còn sử dụng một số thông số nh là các chỉ tiêu về
xác suất gián đoạn thông tin, các chỉ tiêu tỷ số lỗi thấp, chỉ số lỗi cao, các chỉ
tiêu các giây không lỗi trong một thời gian dài, các chỉ tiêu đột biến, tính khả
dụng của hệ thống... để đánh chất lợng của hệ thống.
1.1.Xuyên nhiễu giữa các dấu (ISI: InterSymbol Interfrence).
Nh ta đã biết, mỗi một symbol đợc hình thành từ K bít và có thời gian
tồn tại bằng K lần thời gian tồn tại của một bít. Do vậy các dạng sóng điều chế
dùng để truyền chúng cũng có độ dài hữu hạn bằng độ dài của K bít : Ts =k.Tb.
Với Ts và Tb lần lợt là độ dài của một symbol và độ dài của một bit. Do các
dạng sóng có độ dài là hữu hạn nên phổ của chúng (nhận đợc thông qua phép
biến đổi Fourrier) sẽ trải ra vô hạn trên miền tần số. Do băng tần truyền dẫn là
hữu hạn, để hạn chế phổ tần và làm tăng số hệ thống có thể cùng công tác trên
một băng sóng cho trớc ngời ta sử dụng mạch lọc. Do vậy hàm truyền tổng
cộng của một hệ thống truyền dẫn số sẽ có đặc tính nh của một mạch lọc. ở
đầu ra, phổ tín hiệu thu đợc bị hạn chế bởi đặc tính lọc của hệ thống nên tín
hiệu thu đợc của một symbol (cha kể đến tạp âm) sẽ trải ra vô hạn về thời gian.
Điều đó dẫn đến tại đầu thu các symbol đợc truyền kế tiếp nhau sẽ chồng lấn
nên nhau về thời gian và gây nhiễu lẫn nhau. Hiện tợng này đợc gọi là : xuyên
nhiễu giữa các dấu (ISI) . Sự tồn tại của ISI dẫn đến tín hiệu thu bị méo rất lớn
và tin tức sẽ bị nhận sai: tại thời điểm t=kTs giá trị của tín hiệu thu đợc ở lối ra
mạch lấy mẫu của máy thu có thể vợt ngỡng quyết định và tín hiệu sẽ bị quyết
định nhầm.
Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng

Lớp : K40ĐVT



12


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.
1.2 Méo tín hiệu.
Méo tín hiệu phát sinh do sai lệch giữa đặc tính biên độ-tần số và/ hoặc đặc
tính pha-tần (hay đặc tính giữ chậm) của hàm truyền tổng cộng của hệ thống so
với đặc tính đợc thiết kế nhằm triệt tiêu ISI trong quá trình truyền dẫn tín hiệu số.
1.2.1 Méo tuyến tính.
a. Các nguồn gây méo tuyến tính.
Méo tuyến tính có đặc tính không phụ thuộc biên độ tín hiệu đợc truyền
và đợc đánh giá thông qua độ sai lệch giữa đặc tính biên độ-tần số và/hoặc đặc
tính pha tần của hàm truyền tổng cộng của hệ thống so với đặc tính đợc thiết kế
nhằm triệt tiêu ISI trong quá trình truyền dẫn tín hiệu số. Méo tuyến tính có các
nguyên nhân chính sau:


Chế tạo không hoàn hảo các mạch lọc.



Đặc tính tần số (bao gồm đặc tính biên độ và đặc tính giữ chậm) của

môi trờng truyền không bằng phẳng trên suốt độ rộng băng tín hiệu do các hiện
tợng nh:
+ Pha đinh đa đờng chọn lọc theo tần số trong hệ thống vô

tuyến băng rộng.
+ Tiêu hao phụ thuộc tần số khí quyển do sự hấp thụ
của không khí và hơi nớc đối với các hệ thống vô tuyến.
+ Tiêu hao phụ thuộc tần số của đờng dây.
Ta có đặc tính lọc tổng cộng của hệ thống đợc thiết kế nhằm thoả mãn
tiêu chuẩn Nyquist thứ nhất để triệt tiêu ISI. Trong tính toán thiết kế, đặc tính lọc
này đợc thiết kế theo đặc tính lọc căn bậc hai cosine nâng và đợc phân chia
cho các mạch lọc phát và mạch thu với hàm truyền của hai mạch lọc này có dạng
căn bậc hai cosine nâng (square root cosine filter). Nhng trong quá trình chế
tạo, ta không thể tạo đợc một cách lý tởng cho nên có sai lệch về đặc tính biên
độ và đặc tính trễ nhóm giữa đặc tính thực tế của các bộ lọc và đặc tính thiết kế.
Mặt khác, sự truyền dẫn nhiều tia trong hệ thống thông tin số dung lợng cao
cũng gây nên hiện tợng pha đinh chọn lọc đa đờng theo tần số. Do đó hàm
truyền tổng cộng của hệ thống dới tác động của pha-đinh lựa chọn theo tần số
cũng bị sai lệch so với hàm truyền lý tởng, tức là bị méo tuyến tính. Méo tuyến
tính gây bởi pha đinh đa đờng chọn lọc theo tần số là rất trầm trọng, thậm chí
nó có thể gây gián đoạn liên lạc.
Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT



13


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.
b. Đặc điểm nhận dạng méo tuyến tính.
Để nhạn dạng ISI gây ra do méo tuyến tính hay không ngời ta dựa vào biểu
đồ chòm sao tín hiệu thu. Ta lấy ví dụ đối với hệ thống 64QAM truyền tai
140Mb/s.

H2. Constellation của một hệ thống 64QAM
truyền tải 140Mb/s khi có méo tuyến tính.
Do ảnh hởng của méo tuyến tính, constellation của các tín hiệu thu không
còn là M điểm nữa là một tập hợp các cụm điểm nằm tơng đối đối xứng xung
quanh điểm lý tởng. Với việc tồn tại các cụm điểm tín hiệu trên constellation
của các tín hiệu thu là một dấu hiệu để nhận biết là có méo tuyến tính tác động.
Diện tích các cụm điểm càng lớn nếu méo càng lớn, nhng diện tích các cụm
điểm này không phụ thuộc vào biên độ của tín hiệu.
c. ảnh hởng của méo tuyến tính.
Ta có hàm truyền tổng cộng của hệ thống khi có méo tuyến tính sẽ có dạng:
H(f)=C(f).M(f).

(2.1)

Trong đó C(f) là tích của các hàm truyền của bộ lọc phát và bộ lọc thu và
M(f) là hàm truyền của môi trờng.
Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT



14


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.
Nh ta đã biết,do thiết kế bộ lọc không hoàn hảo nên C(f) không còn thoả
mãn tiêu chuẩn Nyquist thứ nhất nữa, nữa
Ta lấy ví dụ méo tuyến tính đối với hệ thống M-QAM :
Nếu không xét đến tạp âm, thì tín hiệu thu đợc tại đầu vào mạch quyết định

có thể biểu diễn nh sau:
(t ) =

+

(a

k =

k

+ jbk ) ( t kT ) h ( t )

= ( a0 + jb0 ) h ( t ) +

+

(a

k = ( k 0 )

k

+ jbk ) h ( t kT )

(2.2)

Ta có thể biểu diễn h(t) dới dạng:
h(t)=hc(t)+jhs(t)

(2.3)

Tại thời điểm lấy mẫu với symbol thứ 0 (t=0), ta có:
( t ) = ( a0 + jb0 ) hc ( 0 ) + jhs ( 0 ) +

+

(a

k = ( k 0 )

k

+ jbk ) hc ( kT ) + jhs ( kT )

(2.4)

Nh vậy, ngoài thành phần tín hiệu hữu ích là a0 hc ( 0 ) + jb0 hc (0 ) , thì tín hiệu
sau lấy mẫu còn có các thành phần nhiễu khác từ các symbol (ak, bk) trong chuỗi.
Các thành phần tác động này chính là ISI và điều này làm cho việc quyết định
nhầm tín hiệu ngay cả khi không có tạp âm. Và do vậy, làm tăng xác suất lỗi thu
các symbol, làm tăng tỉ lệ BER (H3). Chỉ riêng tác động của pha đinh đa đờng
chọn lọc theo tần số cũng đã có thể làm cho hệ thống bị gián đoạn liên lạc ngay
cả khi không tính đến tạp âm nhiệt.

H3. BER của hệ thống 64-QAM khi có méo tuyến tính
Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT

15


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.
Hình 3 là đờng cong BER theo Eb/No của một số hệ thống 64-QAM dới
tác động của pha đinh đa đờng chọn lọc theo tần số có độ sâu khe pha đinh B
khác nhau, tần số khe pha đinh trùng với tần số khe sóng mang. Eb là năng lợng
của một bit, No là mật độ phổ một phía của tạp âm Gao-xơ trắng chuẩn.


Xác suất lỗi của hệ thống.

Lợng méo tuyến tính đợc xác định qua sự sai lệch giữa đặc tính thực tế của
hệ thống so với đặc tính đợc thiết kế. Sai lệch này gồm có sai lệch về đặc tính
biên độ-tần số và đặc tính trễ nhóm, thờng đợc mô tả thông qua các hệ số méo
bậc một, bậc hai và các tham số mô tả sai số gợn sóng trong băng tần Nyquist.
Việc đánh giá xác suất thu lỗi của hệ thống dới tác động đồng thời của méo
tuyến tính và tạp âm là hết sức phức tạp. Nó thờng đợc đánh giá qua sự phụ
thuộc giữa lợng thiệt hại tỷ số tín trên tạp âm (SNRDSignal to Noise Ratio
Degradation) gây bởi méo tuyến tính tại một giá trị xác định của BER (thờng là
10-6) và các tham số của méo.
Trong trờng hợp hệ thống có phần thu gồm toàn các khối hoàn toàn tuyến
tính, xác suất lỗi thu PE của hệ thống tính trung bình trên toàn bộ tập tín hiệu có
thể đợc tính theo:
M

PE = 1 PC = 1 p ( si ) p ( r si + g ). p ( g ) dv
i =1

(2.5)

Vi

Trong đó p(si) là xác suất tiên nghiệm của tín hiệu si, Vi là miền quyết định
của tín hiệu si còn p ( r si + g ) là hàm mật độ xác suất điều kiện của tín hiệu thu
đợc, Pc là xác suất thu đúng trung bình của hệ thống. Trong trờng hợp tạp âm
trắng chuẩn cộng tính thì p ( r si + g ) là hàm mật độ xác suất Gao-xơ, kỳ vọng là
si+g và phơng sai No.
Một trong những tác động của méo tuyến tính tổng cộng là gây gián đoạn
liên lạc, nguyên nhân chủ yếu là do pha đinh nhiều tia chọn lọc theo tần số. ISI
gây bởi đơn thuần méo tuyến tính có thể gần đúng rất tốt đợc bằng một biến
ngẫu nhiên Gauss hoặc đều, tuỳ theo giá trị của M. Nếu M càng lớn thì phân bố
Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT



16


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.
của ISI càng có xu hớng tiến đến gần phân bố chuẩn hơn. Có thể dễ dàng thấy
đợc rằng kỳ vọng của các biến ISI ứng với từng giá trị của symbol đều bằng
không (giả thiết là chuỗi các symbol đợc truyền đi là chuỗi các biến ngẫu nhiên
độc lập, cùng phân bố). Do tính chất kỳ vọng bằng không nên trên không gian
tín hiệu thu, các cụm điểm có đặc tính là tơng đối đối xứng xung quanh giá trị
lý tởng của tín hiệu trên constellation. Việc tồn tại các cụm điểm trên
constellation của tín hiệu thu là dấu hiệu chắc chắn cho thấy có ISI gây bởi méo
tín hiệu. Cụm điểm càng rộng méo tuyến tính càng lớn, tức là phơng sai ISI

càng lớn. Vì vậy, ta có một mối liên hệ giữa lợng méo tuyến tính tổng cộng với
phơng sai ISI. Do méo tuyến tính khá phức tạp, nên việc xác định các tham số
liên quan tới méo tuyến tính tổng cộng của hệ thống là khó. Đặc biệt, là méo
tuyến tính đợc biểu thị qua nhiều tham số cùng có ảnh hởng và không thể bỏ
qua đối với phơng sai của ISI gây bởi méo tuyến tính. Do đó, việc biểu diễn tác
động của méo tuyến tính, chẳng hạn nh SNRD theo một tập nhiều tham số là
rất khó khăn và ít có ý nghĩa ứng dụng. Trên thực tế, ta chỉ có thể xác định mối
quan hệ này thông qua phơng pháp mô phỏng máy tính.
1.2.2 Méo phi tuyến.
a. Các nguồn gây méo phi tuyến.
Tính phi tuyến của kênh truyền có thể gây bởi các nguyên nhân sau:
- Các bộ khuếch đại công suất nhỏ và các mạch trộn tần
- Các mạch điện trong hệ thống truyền dẫn
- Các bộ khuếch đại công suất máy phát (KĐCS) có công xuất lớn.


Các mạch khuếch đại công suất nhỏ và các mạch trộn tần: nhìn chung

là có độ phi tuyến không đáng kể và có thể bỏ qua.


Các mạch điện trong hệ thống truyền dẫn: thờng gây ra hai tác động

cơ bản:
+ Làm thay đổi (mở rộng) phổ của tín hiệu: dẫn đến thay đổi can
nhiễu giữa các kênh vô tuyến lân cận trong một tuyến truyền dẫn tín hiệu số
Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT

17


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.
+ Làm thay đổi tỷ lệ lỗi của hệ thống: sự thay đổi này là không giống
nhau đối với các hệ thống. Đối với các hệ thống có đờng bao không đổi (nh
điều chế PSK) tác động của tính phi tuyến thực tế là không quá lớn. Đối với hệ
thống có đờng bao thay đổi( nh điều chế QAM) thì tỷ lệ của lỗi bit BER tăng
đáng kể dới tác động của méo phi tuyến trên kênh. Do vậy việc đảm bảo độ
tuyến tính cao đối với hệ thống điều chế M-QAM là hết sức quan trọng.


Méo phi tuyến gây bởi các bộ (KĐCS: khuếch đại công suất):

đợc thể hiện qua.
+ Công suất tín hiệu lối ra thể hiện không tuyến tính với công suất tín hiệu
lối vào và đợc gọi là: biến điệu biên độ-biên độ (AM/AM conversion), gọi tắt là
méo biên độ.
+ Lợng dịch pha của tín hiệu lối ra phụ thuộc biên độ tín hiệu lối vào
đợc gọi là biến điệu biên độ-pha (AM/PM conversion), gọi tắt là méo pha.
b. Đặc điểm nhận dạng méo phi tuyến.
Đối với hệ thống thông tin số, các bộ KĐCS là một nguồn gây méo phi
tuyến cơ bản nên ta sẽ tìm hiểu ảnh hởng của méo phi tuyến gây bởi bộ KĐCS.
Ta có thể nhận thấy méo phi tuyến một cách rõ rệt trên biểu đồ chòm sao
của tín hiệu thu (hình vẽ 4). Khi có méo phi tuyến, ISI xuất hiện trên chòm sao
tín hiệu thu nh M cụm điểm hình sao chổi với điểm trung bình dịch khỏi vị trí
lý tởng. Biên độ tín hiệu càng lớn thì diện tích cụm điểm càng tăng và dịch
chuyển khỏi vị trí lý tởng càng xa.

Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT



18


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.

H4. Chòm sao tín hiệu thu của hệ thống 64-QAM
truyền tải 140Mb/s khi có méo phi tuyến.
c. ảnh hởng của méo phi tuyến.
Trớc khi tín hiệu đợc phát đi qua hệ thống ăng-ten thì tín hiệu phải
đợc khuếch đại tới một lợng công suất nhất định nhờ các bộ khuếch đại công
suất. Bộ khuếch đại công suất phải có thể khuếch đại tuyến tính công suất tín
hiệu đỉnh, nó có thể là 6 tới 7dB trên công suất trung bình với hệ thống 16QAM
và 7 tới 8dB cho hệ thống 64QAM và 8 tới 9dB cho hệ thống 256QAM.
KĐCS

n(t)
Giải điều

Điều chế

Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT

Lọc giải

Chế



19


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.
Đặc tính vào-ra của bộ KĐCS:
Pout,
x(t)

Pout

G

y(t)




a,

b,

P in

H5. Ký hiệu bộ KĐCS và các đặc tính biên độ, pha
Việc đánh giá xác suất lỗi của hệ thống dới tác động của méo phi tuyến
gây bởi bộ KĐCS là hết sức phức tạp. Đặc biệt trong khi phải xét tới cả tính có

nhớ của mạch khuếch đại.


Bộ KĐCS có tính có nhớ của mạch khuếch đại.

Là bộ khuếch đại mà độ rộng băng của bộ lọc đới (zone-filter) trên bộ phát
đáp là >1/Ts , với Ts là thời gian của một symbol. Tính có nhớ của bộ khuếch đại
đợc phát sinh do các mạch lọc đặt trớc hoặc đặt sau bộ khuếch đại.
Tính có nhớ này thực sự đáng kể đối với bộ khuếch đại của bộ phát đáp trên
vệ tinh thông tin còn trong các hệ thống vô tuyến chuyển tiếp mặt đất các bộ
KĐCS có thể xem là không có nhớ.
Việc tính toán đến tác động của cả tạp âm đờng lên đến tạp âm đờng
xuống của một tuyến vệ tinh là hết sức phức tạp. Đặc biệt là tính đến tác động
đồng thời của méo lẫn tạp âm cho dù các tạp âm đờng lên và đờng xuống có
thể làm gần đúng bằng các tạp âm cộng trắng chuẩn (AWGN), song sau khuếch
đại phi tuyến của bộ phát đáp thì phân bố của tạp âm của đờng lên, tính tới đầu
ra của bộ khuếch đại không còn là phân bố chuẩn nữa. Việc tính toán có thể bỏ
qua tác động của tạp âm đờng lên, do công suất của trạm mặt đất thờng lớn
hơn công suất của bộ khuếch đại TWT ( Traveling wave tube: Bộ KĐCS dùng
đèn sóng chạy) trên bộ phát đáp tới 30-35 dB.
Bộ khuếch đại công xuất không có tính nhớ của mạch khuếch đại.
Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT



20


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.

Là bộ khuếch đại mà độ rộng băng của chúng < 1/ Ts , ví dụ đối với các
hệ thống vô tuyến mặt đất dung lợng lớn sử dụng điều chế M-QAM hoàn toàn
có thể xem đợc là phần tử phi tuyến không nhớ, tức là tín hiệu lối ra tại thời
điểm nào đó chỉ phụ thuộc vào tín hiệu lối vào tại chính thời điểm đó. Cũng có
nghĩa là các đặc tính biên độ và đặc tính pha của bộ KĐCS và có thể xem nh
không thay đổi theo tần số trong suốt cả băng tần của tín hiệu.
Đặc tính biên độ vào ra thờng mô tả quan hệ giữa công suất tín hiệu lối
ra Pout và công suất lối vào Pin, còn đặc tính pha mô tả quan hệ giữa lợng quay
pha của tín hiệu lối ra theo công suất tín hiệu lối vào. Nh vậy, méo phi tuyến
trong các hệ thống vô tuyến chuyển tiếp mặt đất sử dụng điều chế M-QAM sẽ
gồm có hai yếu tố: yếu tố biên độ và yếu tố pha. Tín hiệu có công suất lớn hơn
đợc khuếch đại với hệ số khuếch đại nhỏ hơn và bị quay pha nhiều hơn.
Tác động cơ bản mà méo phi tuyến gây ra do bộ KĐCS tới hệ thống vô
tuyến sử dụng điều chế M-QAM có thể tổng kết nh sau:


Tác động trải rộng phổ và tạp âm phi tuyến
Ta giả sử tín hiệu đầu vào của bộ KĐCS là x thì tín hiệu ra sau bộ KĐCS sẽ

là y. Do đặc tuyến biên độ có dạng nh hình vẽ (2.5b) cho nên ta có thể phân tích
tín hiệu ra theo tín hiệu vào theo công thức nh sau:

y = a1 x + a2 x 2 + a3 x3 + ...

(2.6)

Ta có thể nhận xét nh sau: các thành phần bậc chẵn trong tín hiệu ra sẽ sinh
ra các thành phần sản phẩm xuyên điều chế rơi ra xa ngoài băng tần tín hiệu. Do
vậy các thành phần bậc chẵn này không gây hại đến tín hiệu. Nh vậy trong
thành phần của tín hiệu ra chỉ còn có các thành phần bậc lẻ. Chính các thành

phần bậc lẻ này làm cho phổ tín hiệu bị mở rộng, và điều này sẽ làm tăng nhiễu
kênh lân cậnh đồng thời làm giảm tỷ số tín hiệu trên nhiễu S/N và làm tăng tỷ số
lỗi bít.
Trong đánh giá tác động của méo phi tuyến gây bởi bộ KĐCS, ngời ta đa
ra một thông số đó là tỷ số liên điều chế bậc ba IMR3 (third order Inter
Modulation Ratio), với IMR3 =10lg

P1
, trong đó P1, P3 tơng ứng là công suất
P3

Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT



21


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.
của các thành phần sản phẩm bậc 1 và bậc 3. Khi giá trị IMR3 = 40dB thì ta có
thể bỏ qua méo phi tuyến gây bởi bộ KĐCS.
.

H6. Sự mở rộng phổ tín hiệu do méo phi tuyến.
Phổ điều chế lẫn nhau giữa các thành phần tần số của tín hiệu khi đi qua một
bộ khuếch đại với méo phi tuyến tới bậc ba nh thế thì có thể mở rộng phổ tín
hiệu vào quãng ba lần phổ của tín hiệu ban đầu (hình vẽ 6). Sự mở rộng phổ nh
thế có thể gây nhiễu đối với các kênh lân cận. Để loại bỏ can nhiễu này đối với
các kênh lân cận, ở đầu ra của bộ KĐCS thờng có một mạch lọc phụ có nhiệm

vụ giữ cho phổ tín hiệu lối ra máy phát nằm dới một mặt nạ xác định.


Làm dịch chuyển vị trí các điểm tín hiệu trên mặt phẳng pha

Bộ KĐCS thờng đợc đặc trng bởi các biến điệu AM/AM và AM/PM. Các
biến điệu AM/AM và AM/PM dẫn đến các tín hiệu QAM với biên độ khác nhau
đợc khuếch đại với các hệ số khuếch đại khác nhau và bị quay pha với các góc
quay pha khác nhau, biên độ tín hiệu càng lớn thì hệ số khuếch đại càng nhỏ và
quay pha càng lớn. Do vậy vị trí trung bình của các điểm tín hiệu trên
constellation của tín hiệu thu sẽ bị dịch chuyển, không còn phân bố trên lới
vuông góc nữa. Tín hiệu có công suất càng lớn thì càng bị dịch chuyển khỏi vị trí
lý tởng nhiều hơn. Các điểm tín hiệu bị dịch chuyển gần lại biên quyết định hơn
và do đó xác suất lỗi của hệ thống có thể tăng một cách nghiêm trọng.
Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT



22


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.


Tác động gây ISI phi tuyến

Do hàm truyền tổng cộng của hệ thống đợc thiết kế để không có ISI. Nhng
khi bộ KĐCS, bản chất là phần tử phi tuyến, đợc đặt giữa các bộ lọc phát và lọc
thu nh trên hình vẽ (2.6) thì hàm truyền tổng cộng của hệ thống sẽ không có

dạng cosine nâng nữa. Nh vậy sẽ xuất hiện ISI, và ISI gây ra do bộ KĐCS này
sẽ đợc gọi là ISI phi tuyến (tạo ra do méo phi tuyến) để phân biệt với ISI gây
bởi các méo tuyến tính gây bởi các phần tử tuyến tính trong hệ thống nh các
mạch lọc hay pha-đinh nhiều tia chọn lọc theo tần số.
Dới tác động của bộ KĐCS, thay vì M điểm tín hiệu phân bố trên lới
vuông góc, các tín hiệu thu xuất hiện dới dạng M cụm điểm trên mặt phẳng
pha. Tín hiệu QAM có công suất càng lớn thì cụm điểm tơng ứng càng rộng
(ISI đối với nó càng lớn). Vị trí trung bình của từng cụm điểm bị dịch chuyển
khỏi vị trí nguyên gốc dới tác động của các méo AM/AM và AM/PM.
1.3. Fading
Fading là hiện tợng sai lạc tín hiệu thu một cách bất thờng xảy ra đối
với các hệ thống vô tuyến do tác động của môi trờng truyền dẫn.
Các yếu tố gây ra Fading đối với các hệ thống vô tuyến mặt đất nh:
- Sự thăng giáng của tầng điện ly đối với hệ thống sóng ngắn
- Sự hấp thụ gây bởi các phân tử khí, hơi nớc, ma, tuyết, sơng mùsự
hấp thụ này phụ thuộc vào dải tần số công tác đặc biệt là dải tần cao (>10Ghz).
- Sự khúc xạ gây bởi sự không đồng đều của mật độ không khí.
- Sự phản xạ sóng từ bề mặt trái đất, đặc biệt trong trờng hợp có bề mặt
nớc và sự phản xạ sóng từ các bất đồng nhất trong khí quyển. Đây cũng là một
yếu tố dẫn đến sự truyền lan đa đờng.
- Sự phản xạ, tán xạ và nhiễu xạ từ các chớng ngại trên đờng truyền lan
sóng điện từ, gây nên hiện tợng trải trễ và giao thoa sóng tại điểm thu do tín
hiệu nhận đợc là tổng của rất nhiều tín hiệu truyền theo nhiều đờng. Hiện
tợng này đặc biệt quan trọng trong thông tin di động.
Hệ số suy hao đặc trng cho quá trình truyền sóng có thể biểu diễn dới
dạng:
Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT

23


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.
a(t,f) = fs.A(t,f).

(2.7)

Với a(t,f) là hệ số suy hao sóng vô tuyến trong khí quyển, A(t,f) đặc trng
cho sự phụ thuộc của suy hao năng lợng sóng điện từ vào các hiện tợng khí
quyển và đợc gọi là hệ số suy hao do pha đinh, fs là hệ số suy hao trong
không gian tự do.
Phân loại Fading: Có 2 loại :
- Fading phẳng ( flat fade ).
- Fading lựa chọn tần số ( Selective fade ) .
a. Fading phẳng.
Là Fading mà suy hao phụ thuộc vào tần số là không đáng kể và hầu nh
là hằng số với toàn bộ băng tần hiệu dụng của tín hiệu.
Fading phẳng thờng xảy ra đối với các hệ thống vô tuyến có dung lợng
nhỏ và vừa, do độ rộng băng tín hiệu khá nhỏ nên fading do truyền dẫn đa đờng
và do ma gần nh là xem không có chọn lọc theo tần số.


Fading phẳng do truyền dẫn đa đờng: hình thành do phản xạ tại các

chớng ngại cũng nh sự thay đổi của độ khúc xạ của khí quyển cờng độ
trờng thu đợc ở đầu thu bị suy giảm và di chuyển trong quá trình truyền dẫn.
Trong các hệ thống chuyển tiếp số LOS (Line-Of-Sight), sự biến thiên của
đọ khúc xạ là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến hiện tợng truyền dẫn đa đờng mà

kết quả của nó là tổn hao Fading thay đổi theo tần số. Tuy nhiên, hệ thống có
băng tín hiệu nhỏ nên tín hiệu suy hao fading đa đờng là nhỏ nên có thể bỏ qua
và fading đa đờng đợc xem là fading phẳng.
Đối với fading đa đờng, việc thực hiện đợc đánh giá bằng đo công suất
tín hiệu thu đợc tại một tần số trong băng tín hiệu. Đặc trng thống kê của
fading phẳng đa đờng là phân bố thời gian fading vợt quá một mức nào đó.
Fading phẳng do hấp thụ: Là hiện tợng sóng điện từ bị hấp thụ và bị tán
xạ do ma, tuyết, song mùhay các phần tử khác tồn tại trong môi trờng
truyền dẫn nên các tín hiệu vào đầu thu bị suy giảm. Nói chung hiện tợng
fading này thay đổi phụ thuộc vào thời gian.
Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT



24


Các yếu tố ảnh hởng tới hệ thống truyền dẫn số.
Suy hao(dB/km) 100

Suy hao do ma
a:100mm/Hr
b:50mm/Hr
c:10mm/Hr
Suy hao do hấp thụ không
khí.
d:Phần tử khí quyển
Oxygen
e:Hơi nớc

Suy hao do sơng mù
f:2,3g/m
g:0,32g/m.

a

10
g

b
1

c

f

c

0.1
0.01
0.001
3

e

6

12 18 24 30 60
Tần số(GHz)

120180300

H7. Suy hao sóng điện từ trong khí quyển

b. Fading đa đờng lựa chọn theo tần số.
Là hiện tợng khi mà sóng vô tuyến thu đợc hơn 2 tia khác nhau trên
cùng một đờng truyền dẫn, sự truyền dẫn theo nhiều tia (đờng) nh thế sẽ gây
nên một lợng tổn hao tín hiệu phụ thuộc vào tần số trong suốt độ rộng băng tín
hiệu.
Tầng khúc xạ

Tia khúc xạ

Máy phát

Máy thu
Tầng tán xạ
Tia trực tiếp

Tia phản
xạ

H8. Fadinh kết hợp
Đặc tính biên độ và pha của sóng thu đợc là tổng hợp của các sóng tới đầu
thu.

Sinh viên: Lơng Xuân Trờng_Bùi Xuân Thờng
Lớp : K40ĐVT

25