Nguyên lý hoạt động và bảo mật mạng di động GSM

LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian hơn 4 năm học tập tại khoa Điện- Điện tử tàu biển
trường Đại học Hàng Hải Việt Nam, được sự phân công của khoa
và sự đồng ý hướng dẫn của thầy PGS.TS Lê Quốc Vượng em đã
hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Cho phép em được bày tỏ lời cảm ơn các thầy cô giáo trong
khoa đã tận tình dạy dỗ em trong thời gian học tập và rèn luyện
tại trường. Đồng thời em gửi lời cảm ơn đặc biệt về sự hướng
dẫn tận tình của thầy PGS.TS Lê Quốc Vượng đã hướng dẫn giúp
đỡ em trong suốt quá trình hoàn thành đồ án này. Cùng sự giúp
đỡ nhiệt tình, vô tư của các bạn trong tập thể lớp DTV52- DH1.
Tuy vậy, do thời gian có hạn, cũng như kiến thức còn hạn chế
của một sinh viên nên trong đồ án tốt nghiệp này sẽ không
tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế nhất định. Vì vậy, em rất
mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô
cùng toàn thể các bạn để em có điều kiện bổ sung, nâng cao
kiến thức của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!

1


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
Những nội dung trong đồ án tốt nghiệp này là do tôi thực hiện
dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy PGS.TS Lê Quốc Vượng.
Mọi tham khảo dùng trong đồ án đều được trích dẫn rõ ràng tên
tác giả, thời gian, địa điểm công bố. Mọi sao chép không hợp lệ,
vi phạm quy chế đào tạo hay gian trá, tôi xin chịu hoàn toàn
trách nhiệm.
Sinh viên,

Nguyễn Thị Nhung

2


MỤC LỤC
Trang
PHỤ LỤC

3


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU
PAM

Pulse Amplitude Modulation – Điều biên xung

PPM

Pulse Phase Modulation – Điều pha xung

PFM

Pulse Frequency Modulation – Điều tần xung

PCM

Pulse Code Modulation – Điều xung mã

DC/AC

Dòng một chiều/ xoay chiều

ESS

Electronic Switching System – Chuyển mạch điện tử

CO

Central Office – Trạm trung tâm

RT

Remote Terminal – Thiết bị đầu cuối từ xa

ISDN

Intergrated Service Digital Network – mạng số dịch vụ tổ hợp

ASL

Analog Subcriber Line – Đường dây thuê bao tương tự

DSL

Digital Subcriber Line – Đường dây thuê bao số

TDM

Time Devide Modulation – Ghép kênh phân chia theo thời gian

FCC

Federal Communication Committee

OIRT

Organization International Radio Television

NTSC

National Television System Committee

SECAM
PAL

Sequentiel Couleur A Memoire
Phase Alternative Line

4


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số bảng
1.1
1.2
3.1

Tên bảng
Các chuẩn điện thoại cho vòng thuê bao

Các hệ thống điện thoại di động đầu tiên tiêu
biểu
Biểu diễn độ méo(delta) của tín hiệu khi tần số
f_cutoff thay đổi

5

Trang
11
14
51


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số
hình
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8

2.9
2.10
2.11
2.12
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12

Tên hình

Trang

Sơ đồ khối chức năng hệ thống thông tin
Ví dụ về một tín hiệu nguyên thủy
Mô hình kênh với tín hiệu vào và ra
Mô hình một thiết bị mã hóa đơn giản
Hệ thống điện thoại có đầu cuối từ xa
Sơ đồ khối chức năng 1 số kênh trong CDMA
Mô tả các mức quy định điều chế biên độ
Phổ tín hiệu điều chế AM, DSB, SSB
Sơ đồ xung tín hiệu

Một số hình ảnh về tín hiệu trước sau điều
chế FM
Dạng phổ tín hiệu sau điều chế FM dải hẹp
Sơ đồ mạch điều chế FM
Phổ băng tần hẹp
Phổ tín hiệu sau điều chế WBFM
Tín hiệu sau điều chế PM
Sơ đồ khối điều chế AM mức thấp
Sơ đồ khối điều chế AM mức cao
Sơ đồ khối giải điều chế AM
Phổ tín hiệu bản tin và tín hiệu điều chế
DSB-AM
Giải điều chế các tín hiệu DSB-AM
Hình ảnh tín hiệu và phổ tín hiệu sau điều
chế và giải điều chế khi f_cutoff=150
Phổ tín hiệu sau giải điều chế f_cutoff=100
Phổ tín hiệu sau giải điều chế f_cutoff=120
Phổ tín hiệu sau giải điều chế f_cutoff=170
Phổ tín hiệu sau giải điều chế f_cutoff=200
Phổ tín hiệu sau giải điều chế f_cutoff=250
Phổ tín hiệu sau giải điều chế f_cutoff=350
Phổ tín hiệu sau giải điều chế f_cutoff=360
Phổ tín hiệu sau giải điều chế f_cutoff=400
Đường biểu diễn độ méo tín hiệu theo sự
biến thiên của tần số f_cutoff

3
5
6
10

12
15
21
23
24
26

6

27
27
28
28
29
31
31
34
36
37
43
45
46
46
47
47
48
48
49
51

MỞ ĐẦU
Các hệ thống thông tin liên lạc hiện đang phát triển hết sức
nhanh chóng. Ngay cả ở Việt Nam, trong hơn chục năm qua đã
cho thấy sự biến đổi của các hệ thống thông tin liên lạc một
cách ngoạn mục với việc đưa vào khai thác trên diện rộng cơ sở
hạ tầng viễn thông, phục vụ và cung cấp nhiều dịch vụ mới. Do
đó các hệ thống truyền tin hiện đang là mối quan tâm của nhiều
người đặc biệt là những sinh viên kĩ thuật điện tử viễn thông để
có một nền tảng vững chắc khi ra trường có công việc ổn định.
Trong các hệ thồng truyền tin có truyền tin liên tục và truyền tin
rời rạc. Đồ án này xin trình bày một khía cạnh nhỏ trong hệ
thống truyền tin liên tục:
“ Xây dựng chương trình khảo sát sự ảnh hưởng của tần
số cắt của bộ lọc thông thấp trong quá trình giải điều
chế tín hiệu DSB-AM”
Với đề tài này, em sẽ phân tích ảnh hưởng của tần số f_cutoff
trong bộ lọc thông thấp tới tín hiệu sau giải điều chế DSB-AM
qua hình ảnh bằng chương trình mô phỏng Matlab và xây dựng
chương trình con xác định độ méo tín hiệu.
Nội dung đồ án gồm 3 phần:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin
Chương 2: Điều chế và giải điều chế
Chương 3: Chương trình mô phỏng

7


CHƯƠNG 1
1.1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
Khái niệm cơ bản về hệ thống thông tin

- Tin tức: là phản ảnh của sự vật khách quan đối với sự nhận
biết của con người. Tin tức có tính chất là sự mới mẻ và độ tin
cậy.
- Thông tin: là sự phản ảnh mang tính hướng đích (sự quan
tâm của người nhận) của sự vật khách quan đối với sự nhận biết
của con người.
Một tin nếu được ai đó quan tâm thì đó chính là thông tin đối với
người đó.
Tin tức và thông tin gắn liền với sự giao lưu và trao đổi. Nếu
không có giao lưu trao đổi thì sẽ không thành tin tức hoặc thông
tin.
- Một hệ thống truyền tin tức, thông tin từ nguồn phát đến bộ
thu được gọi là hệ thống truyền tin hoặc hệ thống viễn thông.
Tin tức, thông tin truyền và xử lý trong các hệ thống viễn thông
điện tử được biểu thị dưới dạng các tín hiệu và sóng trong các
đoạn tin được gửi đi.
Trong bất kì một hệ thống thông tin nào, tại điểm thu, ngoài tín
hiệu thông tin hữu ích nhận được còn có tạp nhiễu kèm theo.
Tạp nhiễu do bản thân hệ thống tác động gây nên được gọi là
tạp âm và do tác động bên ngoài hệ thống gây nên được gọi là
can nhiễu.
- Tạp nhiễu giới hạn khả năng truyền tin của hệ thống. Nếu
không có tạp nhiễu chúng ta có thể truyền các đoạn tin bằng
8

các hệ thống truyền tin điện tử đến các ranh giới ngoài vũ trụ
mà chỉ cần một năng lượng vô cùng nhỏ. Tuy nhiên trong thực
tế phải tính đến các yếu tố suy hao năng lượng sóng của môi
trường truyền và các yếu tố can nhiễu gây nên.
Theo năng lượng mang tin:
+ Hệ thống điện tín dùng năng lượng điện một chiều
+ Hệ thống thông tin vô tuyến điện dùng năng lượng sóng điện
từ
+ Hệ thống thông tin quang năng (hệ thống báo hiệu, thông tin
hông ngoại, laser, cáp quang…)
+ Hệ thống thông tin dùng sóng âm, siêu âm,…
Theo nhu cầu kĩ thuật: giúp cán bộ kĩ thuật nhận thức các vấn
đề một cách cụ thể và tìm hiểu khai thác các loại hệ thống một
cách dễ dàng.
Theo đặc điểm của thông tin:
+ Hệ thống truyền tin rời rạc
+ Hệ thống truyền tin liên tục
Chúng ta có thể định nghĩa: Truyền tin là dịch chuyển thông tin
từ điểm này đến điểm khác trong một môi trường xác định. Hai
điểm này sẽ được gọi là điểm nguồn tin và điểm nhận tin. Môi
trường truyền tin được gọi là kênh tin.
Sơ đồ khối chức năng của một hệ thống truyền tin gồm 3 khâu
chính: nguồn tin, kênh tin và nhận tin.
Nguồn

Kênh tin

tin
9

Nhận tin


Hình 1.1 Sơ đồ khối chức năng hệ thống
thông tin
Trong sơ đồ này:
-Nguồn tin là nơi sản sinh ra hay chứa các tin cần truyền.
Khi một đường truyền tin được thiết lập để truyền tin từ nguồn
tin đến nhận tin, một dãy các phần tử cơ sở của nguồn tin sẽ
được truyền đi với một phân bố sác xuất nào đó. Dãy này được
gọi là một bản tin. Vậy nguồn tin là tập hợp các tin mà hệ thống
truyền tin dùng để lập các bản tin khác nhau để truyền tin.
-Kênh tin là môi trường lan truyền thông tin. Để có thể lan
truyền được thông tin trong một môi trường vật lý xác định,
thông tin phải được chuyển thành tín hiệu thích hợp với môi
trường truyền lan.
-Thu tin là cơ cấu khôi phục thông tin ban đầu từ tín hiệu lấy ở
đầu ra của kênh.
1.2

Những vấn đề cơ bản
1.2.1.Định nghĩa
-Một nguồn tin số tạo ra một tập hữu hạn các đoạn tin có thể
có.
Ví dụ: máy đánh chữ
-Một nguồn tin tương tự tạo ra các đoạn tin được xác định
trên một dãy liên tục.
Ví dụ: microphone
-Một hệ thống truyền tin số truyền tin tức từ một nguồn số
tới bộ thu

-Một hệ thống truyền tin tương tự truyền tin tức từ một
nguồn tương tự tới bộ thu.
-Ưu điểm của truyền tin số:
10


+ Các mạch số tương đối rẻ.
+ Bí mật được bảo đảm bằng cách mã hóa số liệu.
+ Khoảng động ( khoảng cách giữa giá trị lớn nhất và nhỏ
nhất) có thể lớn hơn.
+ Số liệu từ âm thanh và hình ảnh, các nguồn số liệu có thể
trộn được với nhau và truyền đi qua cùng một hệ thống
truyền dẫn số.
+ Trong các hệ thống đường dài, tạp âm không tích lũy từ bộ
lặp này tới bộ lặp khác.
+ Các lỗi trong số liệu lấy ra là nhỏ, ngay cả khi có một số
lượng lớn tạp nhiễu trên tín hiệu thu được.
+ Các lỗi có thể được khắc phục bằng cách mã hóa.
-Nhược điểm:
+ Yêu cầu dải thông lớn hơn các hệ thống tương tự.
+ Phải có đồng bộ.
Do hệ thống số có nhiều ưu điểm hơn nhược điểm nên
hiện nay nó được sử dụng rất phổ biến.
- Vấn đề cơ bản của hệ thống truyền tin gồm có:
(1) Hiệu suất truyền tin hay là tốc độ truyền tin của hệ
thống. Đó là lượng thông tin hệ thống cho phép truyền đi
trong một đơn vị thời gian.
(2) Độ chính xác truyền tin là khả năng chống nhiễu của hệ
thống.
Yêu cầu tối đa với bất kì hệ thống truyền tin nào là thực hiện

được sự truyền tin nhanh chóng và chính xác. Những khái
niệm về thông tin cho biết giới hạn tốc độ truyền tin trong
một kênh tin, nghĩa là khối lượng thông tin lớn nhất mà kênh
cho truyền qua với một độ sai nhầm nhỏ tùy ý.
1.2.2. Nguồn tin nguyên thủy
-Nguồn tin nguyên thủy là tập hợp những tin nguyên
thủy( chưa qua một phép biến đổi nào) ví dụ như tiếng nói,
âm nhạc, hình ảnh, các biến đổi khí tượng… Các tin nguyên
thủy phần lớn là ccs hầm liên tục theo theo thời gian f(t)
hoặc các hàm biến đổi theo thời gian và một hoặc nhiều
11


thông số khác như hình ảnh đen trắng h(x,y,t) trong đó x,y là
tọa độ không gian của hình, hoặc các thông tin khí tượng như
nhiệt độ độ ẩm, tốc độ gió…
-Thông thường các tin nguyên thủy mang tính chất liên tục
theo thời gian và mức. Nghĩa là có thể biểu diễn một thông
tin nào đó dưới dạng một hàm s(t) tồn tại trong quãng thời
gian T và lấy các giá trị bất kì trong khoảng (s min, smax)
s(t)
s max

smin
t
Hình 1.2 Ví dụ về một tín hiệu
nguyên thủy
-Những tin nguyên thủy có thể được đưa trực tiếp vào kênh
để truyền đi. Cũng có thể bằng những phép biến đổi nhân
tạo như rời rạc hóa theo thời gian và theo mức rồi đưa vào

kênh truyền. Lúc này tin trước khi vào kênh đã trở thành tin
rời rạc. Nguồn tin lúc này gọi là nguồn tin rời rạc và kênh
tin được gọi là kênh tin rời rạc để phân biệt với trường hợp
đưa tin liên tục vào kênh gọi là nguồn liên tục và kênh liên
tục.
-Mô hình hóa toán học nguồn tin bằng bốn quá trình:
+ Quá trình ngẫu nhiên liên tục: nguồn tiếng nói, âm nhạc,
hình ảnh là tiêu biểu cho quá trình này.
+ Quá trình ngẫu nhiên rời rạc: một quá trình ngẫu nhiên liên
tục sau khi lượng tử hóa theo mức sẽ trở thành quá trình này.

12


Một ngôn ngữ, tín hiệu điện tín, các lệnh điều khiển là nguồn
rời rạc loại này.
+ Dãy ngẫu nhiên liên tục: Là trường hợp một nguồn liên tục
đã được gián đoạn hóa theo thời gian, như thường gặp trong
các hệ thông tin cung điều biên xung (PAM), điều pha
xung(PPM),.. không bị lượng tử hóa.
+ Dãy ngẫu nhiên rời rạc: trong các hệ thống thông tin xung
có lượng tử hóa như điều biên( pha, tần) xung lượng tử hóa,
điều xung mã(PCM).
1.2.3 Kênh tin và nhận tin
Trong thực tế môi trường truyền lan rất khác nhau, chúng ta
vẫn có thể quy nạp về các dạng cơ bản sau:
+ Môi trường trong đó tác động nhiễu cộng là chủ yếu
+ Môi trường trong đó tác động nhiễu nhân là chủ yếu
+ Môi trường gồm cả nhiễu cộng và nhiễu nhân
Ngoài ra trong trường hợp sự truyền tin xảy ra giữa hai vật

di động so với nhau, tín hiệu sẽ bị điều tần phụ do hiệu ứng
Doppler gây nên, chúng ta xếp riêng một loại gọi là kênh có
hiệu ứng Doppler.
Để mô tả kênh ta dùng một mạng hai cửa và sự quan hệ
giữa tín hiệu đầu ra với tín hiệu đầu vào.
Sv(t)

S r(t)

Kênh

Hình 1.3 Mô hình kênh với tín hiệu vào và ra
Với giả thiết rằng mạng hai cửa này có hàm truyền đơn vị
bằng 1 trên mọi tần số và trên toàn miền thời gian, chúng ta
có:
Sr(t)= Nn(t)Sv(t) + Nc(t)
Trong đó: Nn(t) nhiễu nhân
Nc(t) nhiễu cộng
Nhiễu cộng sinh ra một tín hiệu ngẫu nhiên không mong
muốn và tác động cộng them vào tín hiệu ở đầu ra. Nhiễu
13


cộng là do các nguồn nhiễu công nghiệp và vũ trụ tạo ra,
luôn luôn tồn tại trong các môi trường truyền lan của tín
hiệu.
Nhiễu nhân, tác động nhân vào tín hiệu, gây ra do phương
thức truyền lan của tín hiệu, hay là sự thay đổi thông số vật
lý của bộ phận môi trường truyền lank hi tín hiệu đi qua.
Hiện tượng này thường gặp khi thu những tín hiệu vô tuyến ở

dải sóng ngắn, bằng nhiều con đường truyền khác nhau, tùy
theo sai trình dài ngắn khác nhau của các đường đó thay đổi
làm cho tổng cường độ điện trường ở đầu thu biến đổi, gây ra
biên độ tín hiệu thu khi lớn khi bé và đôi khi mất hẳn, chúng
ta gọi là hiện tượng Pha đing.
Các kênh tin trong thực tế không đảm bảo đặc tính xung
hoặc đặc tính tần số đơn vị nên công thức tính tín hiệu ra là:
Sr(t)= Nn(t)Sv(t)* H(t)+ Nc(t)
Trong đó: H (t) đặc tính xung của kênh
Với dao động liên tục, biểu thức tổng quát của tín hiệu có
dạng:
Sv(t) = a(t) cos[ w(t) – Ө(t) ]
Trong đó: biên độ a(t)
biến đổi theo quy luật của
thông tin
tần số w(t)
để mang tin và nhiễu tác
động sẽ
góc pha Ө(t) làm thay đổi các thông số làm
sai lạc thông tin
Nhận tin
Nhận tin là đầu cuối của hệ thống truyền tin. Nhận tin
thường gồm có bộ nhận biết thông tin được phát và xử lý
thông tin. Bộ xử lý thông tin có thể là người, cũng có thể là
thiết bị( thiết bị ghi giữ, máy tính điện tử). Nếu bộ phận xử lý

14


thông tin là thiết bị tự động thì ta sẽ có một hệ thống truyền

tin tự động.
1.2.4 Rời rạc hóa nguồn tin
Phép biến đổi nguồn tin liên tục thành rời rạc gồm hai khâu
cơ bản:
+ Khâu lấy mẫu: rời rạc hóa theo thời gian
+ Khâu lượng tử hóa theo mức
• Lấy mẫu
Lấy mẫu một hàm tin là trích từ hàm đó ra các mẫu tại
những thời điểm thời gian nhất định. Nói một cách khác
thay hàm tin liên tục bằng một hàm rời rạc là những mẫu
của hàm trên lấy tại những thời điểm gián đoạn.
Một hàm s(t) có phổ hữu hạn, không có thành phần tần
số lớn hơn wmax, có thể được thay thế bằng các mẫu của
nó lấy tại những thời điểm cách nhau một khoảng Δt ≤ π /
•

wmax.
Lượng tử hóa
Hàm s(t) là một thể hiện của một nguồn tin liên tục, có
biên độ biến đỏi liên tục trong phạm vi ( s, s ). Ta phân
chia phạm vi đó thành một số mức nhất định, đánh số các
mức từ smin = s0,s1,s2,… sn = smax. Việc gián đoạn hóa sự
biến đổi biên độ của s(t) là cho biên độ lấy mức s i nhất
định khi nó tang hoặc giảm gần đến mức đó. Như vậy s(t)
sẽ trở thành một hàm biến đổi theo bậc thang gọi là hàm
lượng tử hóa s’(t).
1.2.5 Mã hóa
Mã hóa là một phép biến đổi cấu trúc thống kê của
nguồn. Ví dụ ta có một nguồn tin có bốn tin đẳng xác suất
với sơ đồ thống kê như sau:

a 1 a2 a3 a4
A=
15


Lượng tin I(ai) chứa trong một tin của A bằng:
I(ai) = 1.(-log21/4) = 2 bit
Bằng một phép mã hóa như sau:
a1
b 1 b1
a2
b1 b 2
a3
b2 b 1
a4
b2 b 2
chúng ta đổi thành một nguồn tin mới gồm có hai kí hiệu
đẳng xác suất:
b 1 b2
B=
Lượng tin chứa trong một tin của B cũng vẫn bằng lượng
tin chứa trong tin tương ứng của A, ví dụ tin b 1b1 tương
ứng với tin a1 trong A:
I(b1 b1) = 2log2 2 = 2 (bit)
Nói chung khi mã hóa một tin x của nguồn A bằng một tin
y của nguồn B, chúng ta đã thay một dãy kí hiệu:
x = (x1, x2,… xn )
trong đó xj = ai bất kì, ai A, i= 1, 2, …, m, j= 1, 2,…., n
bằng một dãy kí hiệu:
y = (y1, y2…, y’n )

với yj = bj bất kì bi B, i= 1, 2, …, m’, j= 1, 2,…., n’
Đẳng thức này viết với giả thiết các kí hiệu trong nguồn A
cũng như các kí hiệu trong nguồn B đều đẳng xác suất.
I(y) = n’logm’ = I(x)
M’n’= m’I(x)/ logm
Tích m’n’ sẽ nhỏ nhất khi m’ = e = 2,7, điều này nói lên lí
do trong thực tế người ta thường chọn các loại mã hiệu cơ
số 2 hoặc 3 nhưng thông thường là loại mã hiệu cơ số 2
( m’ = 2), gọi là mã nhị phân.
n cột
y(1)

Bm’

Bm’
16

x(1)
Bm’

…….


Bm’-1

y(2)

B1

x(2)

Bm’-1

Bm’-1
……

B1

B1 …….

Hình 1.4 Mô hình một thiết bị mã hóa đơn
1.3

giản
Các hệ thống thông tin tương tự điển hình
Nội dung trong mục 1.3 được trích dẫn từ tài liệu “Hệ
thống viễn thông – Thái Hồng Nhị _Phạm Minh Việt”
“Các hệ thống viễn thông được thiết kế để truyền tiếng nói,
dữ liệu hoặc tin tức, hình ảnh qua một khoảng cách nào đó.
Các hệ thống viễn thông hiện tại được phát triển từ các hệ

thống điện báo và điện thoại từ những năm 1800.
1.3.1 Các hệ thống điện thoại
• Lịch sử phát triển
Các hệ thống điện thoại đã được phát triển từ mạch tương
tự tương đối đơn giản do Alexander Graham Bell phát
minh năm 1876. Hệ thống điện thoại 2 dây đơn giản có
ưu điểm:
+ Rẻ tiền
+ Không cần nguồn cung cấp tại nơi của thuê bao

+ Mạch điện song công: cho phép một người có thể vừa
nói và nghe với người kia.
Nhược điểm: không thể sử dụng bộ khuếch đại vì chúng

•

khuếch đại tín hiệu theo một hướng.
Mạch điện thoại có thể chia làm 2 loại chính:
+ Các mạch hai dây hay các mạch vòng cục bộ
+ Các mạch 4 dây
Hệ thống điện thoại hiện đại và thiết bị đầu cuối từ
xa
17


Bảng 1.1 Các chuẩn điện thoại cho vòng thuê bao
Mục
Cúp máy( trạng thái ngắt)
Nhấc máy
Điện áp ắc quy
Dòng điện làm việc
Điện trở vòng thuê bao
Tổn hao vòng
Điện áp rung chuông
Số tương đương bộ gọi
chuông(REN)
Quay số xung
Tốc độ phát xung
Chu kì làm việc
Thời gian giữa các chữ số

Mã xung
Quay bấm số

Mức của mỗi âm
Sự khác nhau cực đại giữa
các mức
Mức cực đại
Dung sai tần số
Độ rộng xung
Thời gian giữa các chữ số
Âm quay số
Tín hiệu báo bận
Âm rung chuông
ID của người gọi

Chuẩn
Hở mạch, điện trở DC cực tiểu 30kΩ
Đóng mạch, điện trở DC cực đại 200kΩ
48V
20-80mA, điển hình là 40mA
0-1300Ω , 3600Ω (cực đại)
8dB( điển hình), 17dB (cực đại)
90V hd, 20Hz (điển hình)
0,2 REN (cực tiểu); 5,0 REN (cực đại)
Vòng hở mạch tức thời
10 xung/s 10%
Ngắt 58- 64% (hở mạch)
Tối thiểu 600 ms
1 xung = 1, 2 xung = 2,… 10 xung = 0
Sử dụng hai âm: một âm tần thấp và một

âm tần cao để xác định từng chữ số
Âm cao(Hz)
Âm thấp 1209
1336
1477
697Hz
1
770
4
852
7
941
*
-6 tới -4 dBm
4dB

3
6
9
#

+2 dB
1.5%
50ms
Tối thiểu 45ms
350 cộng 440 Hz
480 cộng 620 Hz, có 60 ngắt trên một
phút
440 cộng 480 Hz, 2s có, 4s không
Tín hiệu FSK 1,2kbit/s giữa chuông thứ 1

và thứ 2

Các đường dây
Thiết bị đầu cuối
từ xa

2
5
8
0

T1 hoặc sợi quang

18


Các đường dây T1 hoặc
Sợi quang
Trạm trung
tâm

Thiết bị đầu
cuối từ xa

Các đường dây T1
Thiết bị đầu
hoặc sợi quang
cuối từ xa

Hình 1.5: Hệ thống điện thoại có các đầu cuối

từ xa
Việc cung cấp cho mỗi thuê bao một đôi dây riêng trên tất
cả các đường tới CO là rất tốn kém. Trong các ứng dụng
mà ở đó một số lượng lớn thuê bao tập trung cách CO một
khoảng cách nào đó thì giá thành của hệ thống có thể
giảm đi đáng kể bằng cách sử dụng các thiết bị đầu cuối
từ xa (H1.5).
Co hoặc RT cũng được xem như một đầu cuối của vòng
thuê bao và nó có những chức năng:
+ Kết thúc đường dây với một tải AC 900Ω (được cân
bằng so với đất).
+ Cung cấp dòng điện vòng DC từ ắc quy của nó qua các
điện trở 200Ω cân bằng
+ Kiểm tra dòng điện vòng để xác định điều kiện cúp
máy và nhấc máy.
+ Nhận thông tin quay số từ thuê bao qua điện thoại bấm
nút hoặc quay số.
+ Sử dụng điện áp rung chuông và báo hiệu tiến trình
gọi.
+ Chuyển đường hai dây sang bốn dây trong các CO và
RT số hoặc trên các cuộc gọi đường dài. Chuyển đổi hai
19


dây sang bốn dây thường không yêu cầu đối với các CO
1.3.2

tương tự chuyển mạch các cuộc gọi cục bộ.
Mạng số dịch vụ tổ hợp ( ISDN )
Ngành công nghiệp điện thoại đang phát triển từ tương tự

sang số, cung cấp một CO số và một mạng số tới tận RT.
Một cách tiếp cận mới gọi là mạng số dịch vụ tổ hợp
(ISDN) chuyển đường dây thuê bao tương tự (ASL) ở
chặng đường cuối cùng sang một đường dây thuê bao
số (DSL) để dữ liệu số có thể được phân phát trực tiếp tới
tận nhà của thuê bao.
Thuê bao ISDN có thể phân kênh dữ liệu để cung cấp một
hay đồng thời tất cả các ứng dụng sau:
+ Giải mã dữ liệu để tạo ra các tín hiệu VF cho các máy
điện thoại
+ Giải mã dữ liệu cho một màn hình video
+ Xử lý dữ liệu cho đo lường hoặc các ứng dụng máy tính
cá nhân PC.
Có hai loại ISDN:
(1) ISDN băng hẹp hoặc tốc độ cơ sở, kí hiệu là N-ISDN
(2) ISDN băng rộng hoặc tốc độ chính, kí hiệu là B-ISDN
Kĩ thuật B-ISDN đang trong giai đoạn phát triển nên có
nhiều giao thức và tốc độ dữ liệu được đề xuất. Một đề
xuất có tốc độ dữ liệu toàn bộ là 1,536Mbit/s gồm 23 kênh
B và một kênh D. Các kênh B mang dữ liệu của người sử
dụng, dữ liệu này có thể là PCM của âm thanh hoặc hình
ảnh đã mã hóa. Kênh D dùng cho báo hiệu để thiết lập các
cuộc gọi, hủy các cuộc gọi hoặc chọn dữ liệu cho 23 kênh
B.
Thuận lợi chính của ISDN là nó cung cấp các kênh dữ liệu
TDM trực tiếp tới thuê bao. Tuy nhiên nó cũng có bất lợi, ví
dụ như nó sẽ không hoạt động khi nguồn AC cục bộ bị
20

hỏng trừ khi người sử dụng có một nguồn dự trữ do thiết
bị của thuê bao ISDN không được DSL cấp điện.

1.3.3
•

Các hệ thống điện thoại di động
Hệ thống điện thoại di động chung kênh
Điện thoại di động ra đời tại Mỹ (1946), gồm 6 kênh,
chuyển mạch nhân công, có phân cách kênh (FDMA) là
60kHZ và ấn nút khi nói. Sau khi hệ thống này ra đời và
ứng dụng tại các thành phố lớn ở Mỹ, nhu cầu của người
sử dụng quá lớn, vượt quá dung lượng do số kênh có hạn
nên phân cách kênh được giảm xuống 30 KHz. Năm 1969,
hệ thống điện thoại di động cải tiến (IMTS) ra đời sử dụng
công nghệ mới, kết nối tự động quay số, song công và
truy nhập đa kênh. Sự phát triển công nghệ mạch tổ hợp
cho phép các thiết bị vô tuyến có thể thu nhỏ lại với các
hoạt động tương đối linh hoạt. Sự phát triển này cho phép
dùng chung một số kênh truyền vô tuyến theo yêu cầu
(FDMA) mà ở đó mỗi ênh cụ thể được gán cho một người
cụ thể chỉ khi cuộc gọi đang diễn ra. Đây gọi là vô tuyến
di động chung kênh.
Bảng 1.2: Các hệ thống điện thoại di động đầu tiên
tiêu biểu
Thông
Nước
Tên hệ thống

Mỹ

Anh

Pháp

Đức

Hà Lan

Nhật

IMTS

ILRP

Net-B

auto

Tần số (MHz)

150450
20
11
Auto

Nhân
công
150

150

150

Đt
di
động
Nhân
công
150

RAPID

Chuyển mạch

PariIV
Auto

25
36
Auto

25
36
auto

25
32
auto

25

10-15

25
12
Nhân
công
10-15

Phân cách kênh (KHz)
Số kênh
Chuyển mạch kênh
động
Bán kính tế bào

số

di

25
11
Nhân
công
20-40

20-65

21

Auto

Auto
450

10-20


Công suất phát của trạm
gốc
Công suất phát trạm di
động

•

100250
16-20

50

300

20

10-15

15

15

15

10

100/2
0
5

Hệ thống thông tin di động CDMA
Vào giữa thập kỉ 90 khi nhu cầu thông tin di động tế bào
gia tăng đòi hỏi cần có một kĩ thuật mới để có thể cung
cấp dung lượng cao hơn. Thời điểm đó kĩ thuật TDMA đã
được tiêu chuẩn hóa và cũng làm gia tăng đáng kể dung
lượng của hệ thống nhung vẫn không đáp ứng được nhu
cầu tăng vọt của thông tin hiện đại. Hiệp hội công nghệ
viễn thông TIA đã xây dựng một tiêu chuẩn khác áp dụng
cho hệ thống thông tin di động tế bào dựa trên kĩ thuật
đa truy nhập phân chia theo mã CDMA. Năm 1992, TIA
thành lập nhóm TR45.5 để nghiên cứu và đưa ra chuẩn tế
baofcho dịch vụ băng rộng. Dịch vụ tế bào ở Mỹ trong
thời gian này đang sử dụng hệ thống tương tự TDMA băng
tần 30kHz. TIA có ý định đưa ra dịch vụ băng rộng và
khuyến nghị nên dùng băng tần trên 1MHz, kết quả đưa
ra chuẩn TIA-IS95. Chuẩn này sử dụng kĩ thuật trải phổ
dãy trực tiếp, kĩ thuật TDMA băng tần 1,23 MHz, nó hỗ trợ
máy di động hoạt động ở cả 2 chế độ: CDMA và tương tự.
Các thành phần cấu thành nên hệ thống CDMA gồm: máy
di động, trạm gốc và trung tâm chuyển mạch di động.
+ Máy di động là thiết bị đầu cuối vô tuyến của thuê bao,
nhờ có thiết bị này mà người sử dụng có thể truy cập vào

mạng.
+ Trạm gốc (BS) là thiết bị kết nối máy di động với tổng
đài di động, thường trạm gốc được chia thành: trạm thu
phát gốc (BTS) và khối điều khiển trạm gốc (BSC)
Bit đkhiển
đến bộ
Ghép kênh

22


Công suất
điều chế
Mã
hóa
xoắn
Mã trực giao

Lập
mã

Bộ
phát
mã dài

Tạo mã
giả ngẫu
nhiên
Tạo
chùm

ngẫu

Tạo chùm
ngẫu
nhiên

Hình 1.6: Sơ đồ khối chức năng một số kênh
1.3.4
•

trong CDMA
Hệ thống truyền hình
Truyền hình đen trắng
Hoàn tất vào năm 1954 với sự ra đời của ống thu hình
Vidicon dựa trên đặc tính quang điện trở của chất bán
dẫn. Trong truyền hình quảng bá người ta thực hiện bằng
cách quét dòng để truyền đi từng điểm một từ trái sang
phải và từ trên xuống dưới. Các ảnh chuyển động có thể
được truyền đi bằng cách gửi chuỗi ảnh tĩnh và nó có tác
dụng như một bức ảnh chuyển động. Khi cảnh tượng được
quét cường độ sáng của nó được biểu thị bằng biên độ
của tín hiệu hình. Một xung đồng bộ được chèn vào cuối
mỗi dòng quét bằng chuyển mạch điện tử để báo cho
máy thu TV nhận biết bắt đầu một dòng quét khác.
Các chuẩn hiện đang được sử dụng là: FCC của Mỹ và
chuẩn OIRT của Hiệp hội quốc tế về phát hành và truyền
hình (châu Âu).

Số dòng quét cho một hình

FCC
525 dòng

Số hình trong một giây

30 hình

OIRT
625
dòng
25 hình

Như vậy tần số quét ngang hay số dòng quét trong một
giây của FCC:
fh = 525 30 = 15.750 Hz
23


Của OIRT là:

•

fh = 625 25 = 15.625 Hz
Tần số quét dọc (mành) hay số lần tia điện tử quét ngược
từ dưới lên trên trong một giây của FCC là:
fv = 30 2 = 60 Hz
Của OIRT là:
fv = 25 2 = 50 Hz
Truyền hình màu
Tất cả các nguyên tắc của truyền hình đen trắng đều

được tận dụng ở truyền hình màu. Chỉ khác biệt ở chỗ:
thay vì chỉ quan tâm đến cường độ sáng tối của từng
điểm trên cảnh tượng thì bây giờ truyền hình màu phải
quan tâm tới tính chất màu sắc của từng điểm trên một
cảnh. Tất cả các tính chất của điểm màu sẽ được xác định
nếu ta biết được tỉ lệ pha trộn 3 màu cơ bản: đỏ (R), xanh
lá (G), xanh dương (B) để tạo thành màu ấy.
Để có tin tức về sáng tối của từng điểm, truyền hình màu
dùng một ống đèn hình màu CRT có 3 kiểu photpho: một
kiểu phát ra ánh sáng đỏ, một kiểu phát ra ánh sáng xanh
lá cây, một kiểu phát ra ánh sáng xanh lơ khi các tia điện

•

tử đập vào chúng.
Truyền hình màu NTSC, SECAM, PAL
+ Hệ NTSC: ra đời tại Mỹ, chính thức đưa vào sử dụng
năm 1954 trên kênh sóng FCC (4,5MHz) và được thực
hiện theo phương pháp:
- Truyền đồng thời 2 tín hiệu sắc EI và EQ
- Điều biên nén vuông góc tín hiệu E và E vào sóng
-

mang con f = 3,58 MHz
Tín hiệu màu NTSC có chứa 7 tin tức: 4 tin tức có sẵn ở
truyền hình đen trắng (EY), hai tín hiệu sắc (EI và EQ)
và tín hiệu lóe màu.

24

-

Tin tức thứ 7 (lóe màu) là tin tức về pha góc của sóng
mang con cần thiết phải truyền đi để tách sóng điều

biên có nén.
+ Hệ SECAM: ra đời tại Pháp, phát sóng năm 1965 trên
kênh sóng OIRT (6,5 MHz) và được thực hiện theo phương
pháp:
- Truyền lần lượt từng dòng một hai tín hiệu sắc D R và
DB. Cứ một dòng truyền đi DR, tiếp đó dòng DB rồi lại
-

DR, DB theo tuần tự.
Điều tần DR và DB vào hai sóng mang con riêng f scR =
4,40625 MHz và fscB = 4,2500 MHz. Khoảng tần số

-

chứa tin tức của DR và DB là từ 4,02 MHz đến 4,68 MHz.
Tín hiệu màu SECAM có 8 tin tức: 4 tin tức có sẵn của
tín hiệu đen trắng, tin tức thứ 5 và thứ 6 là f mR và fmB
chỉ xuất hiện tín hiệu này tín hiệu kia tại mỗi thời
điểm. Tin tức thứ 7 và tin tức thứ 8 chỉ được sử dụng
một trong hai tại máy thu. Tin tức thứ 8, lóe màu là tin

tức nhận dạng ngang hay còn gọi là nhận dạng dòng.
+ Hệ PAL: ra đời tại Tây Đức, chính thức phát sóng năm
1996 trên kênh sóng OIRT (5,5 MHz) và được thức hiện

theo phương thức:
- Truyền vừa đồng thời vừa lần lượt hai tín hiệu sắc u và
-

v.
Điều biên nén vuông góc tín hiệu sắc u và v vào sóng
mang con được chọn là bội số lẻ của f/2. Tần số được

-

chọn fsc = 4,43 MHz.
Máy thu tự động hiệu chỉnh về pha của tín hiệu sắc
bằng cách đem nhập chung cả hai tín hiệu sắc của
dòng bên trên xuống dùng chung với hai tín hiệu sắc
của dòng bên dưới.

25