Tài liệu Tổng quan các lĩnh vực trong viễn thông – Phần 1 docx

Tổng quan các lĩnh vực trong viễn thông – Phần 1
Nguồn : blogthongtin.info 
Mục đích của phần viết này là nhằm giới thiệu một cách tiếp cận các lĩnh vực khác nhau
trong viễn thông dựa vào mô hình viễn thông ở bài viết trước
.
a. Xử lý tín hiệu
Trước tiên, cốt lõi của viễn thông là truyền thông tin. Thông tin là một phần quan trọng
không thể thiếu. Thông tin trong viễn thông có nhiều dạng khác nhau, như tiếng nói, hình
ảnh, video…. Mỗi thông tin có các thuộc tính khác nhau. Thông tin có thể tồn tại dưới 2
dạng: analog (tính hiệu liên tục theo thời gian hay còn gọi là tín hiệu tương tự) hoặc
digital (tính hiệu số). Tín hiệu liên tục theo thời gian cũng được xử lý một cách hiệu quả
theo qui trình: biến đổi tín hiệ
u tương tự thành tín hiệu số (biến đổi A/D), xử lý tín hiệu
số (lọc, biến đổi, tách lấy thông tin, nén, lưu trử, truyền,…) và sau đó, nếu cần, phục hồi
lại thành tín hiệu tương tự (biến đổi D/A) để phục vụ cho các mục đích cụ thể.
Tất cả các xử lý thông tin như nén kích thước thông tin, chuyển đổi định dạng, giảm kích
thước thông tin, watermaking, xóa nhiễu, tái chế, phục h
ồi, nhận dạng … được gọi chung
là xử lý tín hiệu (Signal Processing). Thực chất xử lý tín hiệu là một môn cơ sở không thể
thiếu được cho nhiều ngành khoa học, kỹ thuật như: điện, điện tử, tự động hóa, tin học,
vật lý và viễn thông. Xứ lý tín hiệu có nội dung khá rộng dựa trên một cơ sở toán học
tương đối phức tạp. Nó có nhiều ứng dụng đ
a dạng, trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Rất
khó phân biệt rạch ròi đâu là xử lý tín hiệu trong viễn thông, đâu không phải là cho viễn
thông. Dưới đây mình xin giới thiệu một số khía cạnh của xử lý tín hiệu trong viễn thông:
- Nhu cầu truyền thông tin multimedia (hình ảnh, âm thanh, video) với thời gian thực
(real-time) ngày càng cao dẫn đến cần phải có các định dạng cho kích thước nhỏ và chất
lượng tốt. Đó chính là một trong những nhiệm vụ củ
a xử lý tín hiệu multimedia.
- Bài toán nhận dạng: nhận dạng tiếng nói, hình ảnh, chữ viết, chuẩn đoán bệnh qua
telemedicine (y học từ xa thông qua Internet), xác định vị trí, tốc độ, đường đi của các vật

thể liên lạc di động (mobile communicating object) , chuẩn đoán “bệnh” của một thiết bị
viễn thông trong hệ thống (dựa vào các thông tin xác suất)… cũng là một dạng xử lý tín
hiệu.
- Trong truyền thông, thông tin thường bị nhiễu noise, echo, b
ị các hiệu ứng fading, đa
đường, mixer (trộn lẫn thông tin từ nhiều nguồn)…. Thông tin thu được do đó cần phải
được xử lý để làm giảm các hiệu ứng này.
b. Truyền thông kỹ thuật số
Trước khi truyền đi, thông tin sẽ phải được mã hóa, nén, điều chế, v.v. được minh họa
bởi sơ đồ truyền thông tin ở hình dưới. Tất cả các quá trình diễn ra trong dây chuyền
truyền thông tin như điều chế, encoder, mã hóa, v.v. thì được gọi chung là truyền thông
kỹ thuật số (digital communication). Đôi khi người ta vẫn xem truyền thông kỹ thuật số
là một dạng xử lý tín hiệu. Tuy nhiên, mình muốn tách biệt nó ra khỏi phần xử lý tín hi
ệu
vì nó mang nhiều đặc thù riêng.
Kỹ thuật truyền thông số đã phát triển từ gần 60 năm qua, có thể tính từ khi ra đời lý
thuyết thông tin của Claude Shannon (1948). Nhưng phải đến những năm 70’s thì những
hệ thống đầu tiền sử dụng lý thuyết thông tin này mới ra đời vì đến lúc đấy thì tốc độ tính
tóan của phần cứng mới đủ khả năng thực hiện các thuật toán phức tạp c
ủa lý thuyết
truyền thông.

Sơ đồ truyền thông tin
Mỗi một block trên hình 2 là một vấn đề nghiên cứu của truyền thông kỹ thuật số. Truyền
thông kỹ thuật số xây dựng và phát triển các giao thức viễn thông ở lớp vật lý (physical)
và lớp kết nối thông tin (data-link) (trong mô hình 7 lớp của ISO mà sẽ được giới thiệu ở
phần sau). Cùng với sự ra đời và phát triển của nhiều công nghệ truyền thông m
ới, đặc
biệt là các công nghệ không dây, truyền thông kỹ thuật số cũng không ngừng phát triển
để đáp ứng nhu cầu truyền thông với tốc độ nhanh và hiệu quả cao (ít lỗi). Các nghiên

cứu nhằm tìm ra hoặc cải tiến các quá trình mã hóa, điều chế, các mã hóa sữa sai phối
hợp phức tạp, các cách thức “access” vào kênh truyền có chọn lọc, các kỹ thuật trãi phổ
mới vẫn đang tiếp diễn. Khuynh hướng thiết kế dây chuyề
n truyền thông có khả năng tự
thích ứng (adaptive), có khả năng nhận thức (cognitive), có thể tự cấu hình
(reconfigurable) để có thể truyền thông tin trên nhiều mạng truy cập khác nhau hay còn
gọi là software defined radio (SDR) vẫn đang được tập trung nghiên cứu phát triển. Các
kỹ thuật mới này đòi hỏi các thành phần RF (radio frequency) hoặc các bộ vi xử lý số
(digital processor), bộ nhớ (memory) phải ngày càng cung cấp nhiều tính năng hơn với
giá thành thấp hơn và năng lượng tiêu th
ụ thấp.
c. Truyền sóng điện từ/vô tuyến và điện tử RF
Thông tin sau khi được chuyển đổi thành tín hiệu tương tự sẽ được truyền đi giữa máy
phát và máy thu thông qua một môi trường hoặc dây dẫn (sóng điện từ) hoặc môi trường
không dây dẫn (sóng vô tuyến). Trong viễn thông không dây, ngày này mọi người đều
nói đến việc kết hợp nhiều angten để thu và phát sóng (MIMO) hoặc sử dụng angten
thông minh (smart antenna) để tăng hi
ệu quả truyền sóng. Bên cạnh đó, những có gắng
nhằm biến khả năng sử dụng đường dây tải điện kiêm đường dây tải thông tin cũng được
tiếp tục nghiên cứu.

Ví dụ mô hình đơn giản của máy thu kỹ thuật số
Để truyền sóng thông tin, chúng ta cần phải có máy phát và máy thu. Hình trên là ví dụ
của một máy thu bao gồm angten, các bộ lọc, bộ trộn (mixer), các chuyển đổi A/D hoặc
ngược lạ
i D/A… Khía cạnh này của viễn thông gắn liền với lĩnh vực điện tử (vi mạch xử
lý, FPGA, ASIC…)