Giáo trình Kỹ thuật thông tin số - Chương 6: Ghép kênh và truyền dẫn tín hiệu số

Nội dung text: Giáo trình Kỹ thuật thông tin số - Chương 6: Ghép kênh và truyền dẫn tín hiệu số

1. - Chæång VI - Chæång 6 Gheïp kãnh vaì truyãön dáùn tên hiãûu säú Trong nhiãöu æïng duûng thäng tin, caïc tên hiãûu mang tin khaïc nhau phaíi âæåüc truyãön âi trãn mäüt kãnh váût lyï chung. Kãnh naìy coï thãø laì mäüt caïp âån, mäüt såüi quang hay trong træåìng håüp vä tuyãún laì khoaíng khäng tæû do giæîa hai antenna. Kyî thuáût chia seí kãnh váût lyï chung naìy âæåüc goüi laì gheïp kãnh (multiplexing) . Âãø coï thãø taïch laûi âæåüc caïc tên hiãûu sau khi gheïp kãnh, caïc tên hiãûu âoï phaíi "âuí phán biãût âæåüc våïi nhau" theo mäüt caïch naìo âoï, hay thæåìng âæåüc goüi laì træûc giao nhau. Pháön âáöu cuía chæång trçnh baìy hai phæång phaïp gheïp kãnh chênh laì gheïp kãnh phán chia theo táön säú FDM (Frequency Division Multiplexing) vaì gheïp kãnh phán chia theo thåìi gian TDM (Time Division Multiplexing). Trong pháön gheïp kãnh phán chia theo thåìi gian seî âi vaìo chi tiãút hai kiãøu phán cáúp hã û thäúng TDM laì phán cáúp cáûn âäöng bäü PDH (Plessiochronous Digital Hierarchy) va ì phán cáúp âäöng bäü SDH (Synchronous Digital Hierarchy). Mäüt kyî thuáût khaïc tæång tæû nhæ gheïp kãnh seî âæåüc trçnh baìy tiãúp theo. Âoï laì kyî thuáût âa truy cáûp (multiple accessing) - cho pheïp nhiãöu càûp thu - phaït cuìng chia seí mäüt âæåìng truyãön dáùn chung. Váún âãö thiãút yãúu cuía âa truy cáûp chênh laì chia seí taìi nguyãn haûn chãú mäüt caïch hiãûu quaí vaì håüp lyï. Trong näüi dung âa truy cáûp, seî baìn vãö ba kyî thuáût âa truy cáûp phäø biãún laì âa truy cáûp phán chia theo táön säú FDMA (Frequency Division Multiple Accessing), âa truy cáûp phán chia theo thåìi gian TDMA (Time Division Multiple Accessing) va ì âa truy cáûp phán chia theo maî CDMA (Code Division Multiple Accessing). Näü dung chênh cuäúi cuìng trong chæång laì truyãön dáùn tên hiãûu säú. Pháön naìy liãn quan âãún kyî thuáût khäi phuûc âäöng häö, khäi phuûc tên hiãûu säú vaì caïc váún âãö thæåìng naíy sinh khi truyãön thäng tin qua mäüt säú mäi træåìng truyãön. 6.1 Gheïp kãnh phán chia theo táön säú ( FDM ) FDM laì kyî thuáût gheïp kãnh truyãön thäúng âäúi våïi thoaûi vaì caïc æïng duûng quaíng baï. FDM thæûc hiãûn truyãön âäöng thåìi caïc tên hiãûu khaïc nhau qua cuìng mäüt kãnh bàng räüng bàòng caïch sæí duûng caïc soïng mang táön säú khaïc nhau. Sæû træûc giao giæîa caïc tên hiãûu åí âáy chênh laì træûc giao vãö táön säú. Phäø cuía caïc tên hiãûu naìy khäng bë chäöng lãn nhau. Do caïc tên hiãûu naìy lãûch táön våïi nhau nãn bàòng caïc bäü loüc bãn thu, ta coï thãø taïch riãng caïc tên hiãûu ra. 6.1.1 Nguyãn lyï gheïp vaì taïch kãnh FDM Hçnh 6.1 laì så âäö khäúi cuía bäü gheïp kãnh FDM bãn phaït. Træåïc tiãn, N tên hiãûu khaïc nhau âæåüc âiãöu chãú våïi N soïng mang phuû coï táön säú khaïc nhau, räöi cäüng táút caí caïc soïng mang phuû âaî âiãöu chãú laûi, taûo thaình tên hiãûu täøng håüp bàng cå såí. Coï thãø sau âoï tên hiãûu täøng håüp naìy âæåüc âiãöu chãú våïi mäüt soïng mang chênh, hçnh thaình tên hiãûu FDM âãø truyãön qua kãnh bàng räüng. Kiãøu âiãöu chãú duìng trong âiãöu chãú soïng mang phuû vaì âiãöu chãú soïng mang chênh coï - 127 -
2. - Chæång VI - fSC1 x1(t) Loüc Tên hiãûu FDM fSC2 x(t) x2(t) Loüc ∑ Âiãöu chãú chênh Tên hiãûu täøng håüp fSCN bàng cå såí xN(t) Loüc Âiãöu chãú soïng mang phuû Hçnh 6.1 Bäü phaït FDM |X(f)| f 0 BSC1 B SC2 BSCN B Hçnh 6.2 Phäø cuía tên hiãûu täøng håüp bàng cå såí fSC1 x (t) Loüc 1 Tên hiãûu FDM fSC2 x (t) Loüc 2 Giaíi âiãöu chãú chênh Tên hiãûu täøng håüp fSCN x (t) bàng cå såí Loüc N Giaíi âiãöu chãú soïng mang phuû Hçnh 6.3 Bäü thu FDM - 128 -
3. - Chæång VI - thãø khaïc nhau. Táút caí caïc kiãøu âiãöu chãú âãöu coï thãø duìng âæåüc, vê duû nhæ AM, DSB, SSB, PM, FM Hçnh 6.2 laì phäø cuía tên hiãûu FDM, bao gäöm táút caí caïc tên hiãûu âiãöu chãú khäng bë chäöng phäø, nãúu khäng thç xuyãn ám giæîa caïc tên hiãûu seî xuáút hiãûn taûi âáöu ra cuía bäü thu. Bãn thu, tên hiãûu FDM træåïc hãút âæåüc giaíi âiãöu chãú âãø taûo laûi tên hiãûu täøng håüp bàng cå såí, sau âoï qua caïc bäü loüc âãø phán chia caïc soïng mang phuû ra. Cuäúi cuìng, caïc soïng mang phuû âæåüc giaíi âiãöu chãú âãø taûo laûi caïc tên hiãûu ban âáöu. Hçnh 6.3 laì så âäö bäü taïch kãnh FDM bãn thu. 6.1.2 Phán cáúp hãû thäúng âiãûn thoaûi FDM âiãøn hçnh Hçnh 6.4 minh hoüa sæ û phán cáúp cuía hãû thäúng âiãûn thoaûi FDM theo Cäng ty âiãûn thoaûi vaì âiãûn baïo Hoa Kyì (AT&T). FDM mæïc 1 FDM mæïc 2 FDM mæïc 3 fSC = 108 fSC = 612 fSC = 3396 fSC = 104 fSC = 564 fSC = 3148 fSC = 100 fSC = 516 fSC = 2900 fSC = 96 fSC = 468 fSC = 2652 f = 92 f = 420 f = 2356 SC SC SC fSC = 88 fSC = 2108 Tên hiãûu FDM Tên siãu nhoïm hiãûu fSC = 84 fSC = 1860 Tên hiãûu FDM FDM nhoïm cå såí nhoïm fSC = 80 fSC = 1612 chuí fSC = 76 fSC = 1364 f = 72 f = 1116 SC SC fSC = 68 fSC = 64 Hçnh 6.4 Phán cáúp FDM theo AT&T (fSC tênh bàòng kHz) - 129 -
4. - Chæång VI - ÅÍ âáy, 12 tên hiãûu thoaûi tæång tæû (coìn goüi laì 12 kãnh thoaûi) âæåüc gheïp kãnh phán táön säú sæí duûng kiãøu âiãöu chãú SSB, taûo thaình FDM nhoïm cå baín (basic group). Bàng thäng cuía tên hiãûu FDM nhoïm cå baín laì 48 kHz, chiãøm daíi táön säú tæì 60 - 108 kHz. Váûy mäùi tên hiãûu FDM nhoïm cå baín coï thãø thay bàòng mäüt tên hiãûu coï bàng thäng räüng 48 kHz. Mäùi kãnh thoaûi tæång tæû coï bàng thäng tæì 0.3 - 3.4 kHz âæåüc sàõp xãúp cho chiãúm mäüt daíi táön säú 4 kHz. Khoaíng táön säú daình thãm naìy goüi laì daíi phoìng vãû (guard band). YÏ nghéa cuía chuïng laì daình mäüt khoaíng caïch giæîa caïc kãnh lán cáûn âãø bäü taïch kãnh FDM coï thãø taïch riãng caïc kãnh ra bàòng caïc bäü loüc thæûc tãú. Cáúp gheïp cao hån trong hãû thäúng âiãûn thoaûi FDM laì siãu nhoïm (super group), gheïp tæì 5 tên hiãûu FDM nhoïm cå baín, kiãøu âiãöu chãú laì SSB, bàng thäng laì 240 kHz, bao gäöm 60 kãnh thoaûi. Tæång tæû nhæ trãn, mäùi tên hiãûu FDM siãu nhoïm coï thãø xem tæång âæång våïi mäüt tên hiãûu coï bàng thäng räüng 240 kHz. Tiãúp theo, 10 tên hiãûu FDM siãu nhoïm coï thãø gheïp kãnh phán táön säú duìng kiãøu âiãöu chãú SSB âãø taûo thaình mäüt tên hiãûu FDM nhoïm chuí (master group) coï bàng thäng laì 2.52 MHz chæïa 600 kãnh thoaûi. Kyî thuáût FDM âáöu tiãn laì âæåüc duìng cho thäng tin tæång tæû vaì ngaìy nay âang âæåüc duìng laûi trong caïc hãû thäúng thäng tin såüi quang. ÅÍ âoï, caïc bæåïc soïng khaïc nhau âæåüc duìng âãø truyãön âäöng thåìi cacï tên hiãûu khaïc nhau trãn mäüt såüi quang. Luïc naìy, thuáût ngæî gheïp kãnh phán chia theo bæåïc soïng WDM (Wavelength Division Multiplexing) thæåìng âæåüc duìng nhiãöu hån thuáût ngæî FDM. 6.2 Gheïp kãnh phán chia theo thåìi gian ( TDM ) TDM laì kyî thuáût gheïp kãnh cho caí tên hiãûu tæång tæû vaì säú. Tuy nhiãn vãö nguyãn tàõc, tên hiãûu tæång tæû phaíi âæåüc säú hoïa træåïc khi gheïp. Cuîng coï thãø thæûc hiãûn láúy máùu kãút håüp våïi gheïp kãnh TDM nhæ âaî trçnh baìy trong chæång 3. TDM thæûc hiãûn truyãön caïc tên hiãûu khaïc nhau qua cuìng mäüt kãnh bàng räüng våïi cuìng táön säú nhæng vaìo caïc thåìi âiãøm khaïc nhau. Sæû træûc giao giæîa caïc tên hiãûu åí âáy chênh laì træûc giao vãö thåìi gian. Trong khäúi gheïp kãnh bãn phaït, thåìi gian âæåüc phán thaình caïc khe thåìi gian, áún âënh mäùi khe cho mäüt doìng säú âãún tæì mäüt kãnh khaïc nhau theo caïch xoay voìng. Viãûc taïch kãnh âæåüc thæûc hiãûn bãn thu bàòng caïch chuyãøn maûch tên hiãûu thu vaìo caïc thåìi âiãøm thêch håüp. Khaïc våïi FDM, trong hãû thäúng TDM, yãu cáöu táút caí caïc bäü phaït vaì thu phaíi tuán theo mäüt âäöng häö chung. 6.2.1 Nguyãn lyï gheïp vaì taïch kãnh TDM Âãø minh hoüa cho nguyãn lyï gheïp vaì taïch kãnh TDM, ta xeït vê duû âån giaín laì gheïp TDM cho 3 tên hiãûu tæång tæû x1(t), x2(t) vaì x3(t) , sau âoï truyãön qua hãû thäúng PCM nhæ hçnh 6.5. Bäü láúy máùu kãút håüp våïi gheïp kãnh coï thãø xem nhæ mäüt bäü chuyãøn maûch 3 âáöu vaìo, láön læåüt láúy máùu caïc tên hiãûu tæång tæû trong 3 kãnh. Nhæ váûy âáöu ra cuía bäü láúy máùu chênh laì daîy xung PAM âæåüc láúy máùu láön læåüt tæì ba tên hiãûu tæång tæû vaìo. Táön säú láúy máùu âæåüc xaïc âënh theo âënh lyï láúy máùu nhæ træåìng håüp khäng gheïp kãnh. Goüi táön säú láúy máùu laì fS, chu kyì láúy máùu laì - 130 -
5. - Chæång VI - TS = 1/ fS, khoaíng caïch giæîa hai xung PAM caûnh nhau trong daîy xung TDM-PAM laì TS/ 3. Bäü chuyãøn maûch bãn thu phaíi âäöng bäü hoaìn toaìn våïi bäü chuyãøn maûch bãn phaït âãø caïc xung PAM xuáút hiãûn chênh xaïc trong kãnh tæång æïng. Âiãöu naìy âæåüc goüi laì âäöng bäü khung (frame synchronization). Bäü loüc thäng tháúp (LPF) âæåüc sæí duûng âãø taïi taûo tên hiãûu tæång tæû tæì caïc xung PAM. Nãúu bàng thäng cuía kãnh truyãön khäng âuí räüng thç coï thãø xaíy ra giao thoa liãn kyï tæû ISI duì cho âäöng bäü trong hãû thäúng váùn âæåüc duy trç täút. Tên hiãûu trong kãnh naìy coï thãø xuáút hiãûn trong kãnh khaïc vaì goüi hiãûn tæåüng naìy laì xuyãn ám (crosstalk). Hçnh 6.6 minh hoüa daûng soïng tên hiãûu tæång tæû vaìo vaì daîy xung TDM-PAM cho hãû thäúng gheïp 3 kãnh trãn hçnh 6.5. Âãø âån giaín, giaí sæí bã ö räüng caïc xung PAM laì 0. x1(t) x1(t) TDM PCM LPF TDM PAM TDM PCM TDM PAM & nhiãùu x2(t) x2(t) ADC Kãnh DAC LPF x (t) 3 x3(t) LPF Âäöng bäü T/h tæång tæû vaìo T/h tæång tæû ra Hçnh 6.5 Hãû thäúng TDM - PCM 3 kãnh T /3 S x1(t) t x2(t) TS x3(t) Hçnh 6.6 Minh hoüa daûng soïng tên hiãûu tæång tæû vaìo vaì tên hiãûu TDM-PAM cuía hãû thäúng TDM-PCM 3 kãnh hçnh 6.5 6.2.2 Âäöng bäü khung (frame synchronisation) trong hãû thäúng TDM Tæì phán têch trãn vãö hoaût âäüng gheïp/ taïch kãnh TDM, ta tháúy âäöng bäü khung laì cáön thiãút âãø bãn thu coï thãø phán biãût chênh xaïc dæî liãûu trong kãnh naìy våïi dæî liãûu trong kãnh khaïc, tæì âoï dæî liãûu âæåüc âæa âãún kãnh âáöu ra thêch håüp. Coï thãø cung cáúp âäöng bäü khung cho maûch taïch kãnh bãn thu bàòng hai caïch: gåíi tên hiãûu âäöng bäü khung tæì bäü phaït trãn mäüt kãnh riãng hoàûc cheìn tên hiãûu âäöng bäü khung vaìo chênh tên hiãûu TDM. Caïch thæï hai kinh tãú hån do khäng cánö mäüt kãnh âäöng bäü riãng. Nhæ minh hoüa trãn hçnh 6.7, tên hiãûu âäöng bäü khung (coìn goüi laì tæì maî âäöng bäü khung) coï thãø âæåüc gheïp kãnh - 131 -
6. - Chæång VI - cuìng våïi caïc tæì maî mang tin trong hãû thäúng TDM-N kãnh bàòng caïch truyãön tæì maî âäöng bäü khung K bit vaìo âáöu cuía mäùi khung. Dæî liãûu kãnh N s1 s2 sK Dæî liãûu kãnh 1 Dæî liãûu kãnh 2 Dæî liãûu kãnh N s1 Âäöng bäü khung Tin Khung Hçnh 6.7 Khuän daûng cuía mäüt khung TDM Hçnh 6.8 laì maûch khäi phuûc âäöng bäü khung tæì doìng tên hiãûu TDM thu. Vãö nguyãn tàõc, maûch âäöng bäü khung tênh tæång quan cheïo giæîa tên hiãûu TDM khäi phuûc våïi tæì maî âäöng bäü khung S = (s ,s , ,s ) âæåüc xaïc âënh bàòng caïc hãû säú nhán cäú âënh laì (s ,s , ,s ) . Giaí sæí caïc 1 2 K 1 2 K bit âäöng bäü âæåüc âënh daûng laì s = ±1. Theo nhëp âäöìng häö thu, caïc bit trong tên hiãûu TDM i láön læåüt âæåüc dëch vaìo thanh ghi K ä. Näüi dung thanh ghi chênh laì K bit gáön nháút. Caïc bit naìy âæåüc nhán våïi caïc bit cuía tæì maî âäöng bäü khung (s ,s , ,s ) , sau âoï âæåüc cäüng laûi räöi âæa 1 2 K âãún âáöu vaìo dæång cuía maûch so saïnh. Khi K bit cuía tæì maî âäöng bäü khung xuáút hiãûn trong doìng tên hiãûu TDM vaì âæåüc âæa vaìo thanh ghi thç bit s1 åí trong ä s1, bit s2 åí trong ä s2, . . . Luïc naìy âiãûn aïp vaìo bäü so saïnh laì: 2 2 2 v = s + s + + s = K C 1 2 K K laì âiãûn aïp låïn nháút coï thãø coï âäúi våïi daîy dæî liãûu báút kyì trong thanh ghi. Âàût ngæåîng cuía bäü so saïnh nhoí hån K mäüt êt, laì v = K −1, thç âáöu ra cuía bäü so saïnh seî åí mæïc cao chè trong T khoaíng Tb giáy khi tæì maî âäöng bäü khung hoaìn toaìn sàõp xãúp trong thanh ghi. Nhæ váûy, tên hiãûu âäöng bäü khung âaî âæåüc khäi phuûc. TDM 1 2 3 K Clk s1 sK v C + Âäöng bäü khung vT _ Hçnh 6.8 Maûch âäöng bäü khung Khaí nàng khäi phuûc nháöm coï thãø xaíy ra khi caïc bit tin liãn tiãúp giäúng nhæ tæì maî âäöng bäü khung. Roî raìng xaïc suáút khäi phuûc nháöm seî giaím xuäúng nãúu ta tàng chiãöu daìi tæì maî âäöng bäü - 132 -
7. - Chæång VI - khung lãn. Cuîng coï thãø maî hoïa tæì maî âäöng bäü khung theo mäüt caïch riãng sao cho khoï truìng våïi doìng bit tin. Thæûc tãú thæåìng duìng daîy giaí ngáùu nhiãn PN (Pseudorandom Noise) âãø laìm tæì maî âäöng bäü. 6.2.3 Caïc phæång phaïp gheïp kãnh TDM Xeït vãö phæång diãûn truyãön dáùn, coï hai chãú âäü truyãön näúi tiãúp laì truyãön näúi tiãúp âäöng bäü vaì truyãön näúi tiãúp khäng âäöng bäü. Hãû thäúng säú phaíi âæåüc thiãút kãú âãø coï thãø hoaût âäüng âæåüc trong caí âæåìng truyãön näúi tiãúp âäöng bäü vaì khäng âäöng bäü. Trong hãû thäúng âäöng bäü (synchronous system), âäöng häö näüi cuía mäùi thiãút bë âæåüc thiãút kãú âãø hoaût âäüng äøn âënh láu daìi vaì âäöng bäü våïi âäöng häö chuí cuía hãû thäúng. Mäùi bit trong dæî liãûu âæåüc khoaï pha våïi âäöng häö chuí. Tên hiãûu âäöng bäü âæåüc phaït cho bãn thu trãn mäüt âæåìng âäöng häö riãng hoàûc "nhuïng" vaìo trong doìng dæî liãûu (nhæ maî âæåìng Manchester). Trong hãû thäúng khäng âäöng bäü (asynchronous system), âäöng häö näüi cuía thiãút bë thu chaûy tæû do, khäng cáön âäöng bäü våïi âäöng häö näüi cuía thiãút bë phaït, yãu cáöu chè cáön âaût âæåüc âäöng bäü bãn trong mäùi kyï tæû. Khåíi âáöu mäùi kyï tæû laì bit "start" âãø kêch khåíi âäöng häö thu vaì kãút thuïc laì mäüt hoàûc hai bit "stop" âãø kãút thucï âäöng häö thu. Thæåìng duìng hai bit "stop" âäúi våïi täúc âäü nhoí hån 300 bps vaì mäüt bit "stop" våïi täúc âäü trãn 300 bps. Hãû thäúng naìy thêch håüp trong træåìng håüp dæî liãûu xuáút hiãûn trãn âæåìng truyãön khäng thæåìng xuyãn. Trong hãû thäúng TDM khäng âäöng bäü, caïc nguäön khaïc nhau âæåüc gheïp kãnh våïi nhau theo nguyãn tàõc kyï tæû xen kyï tæû (character-by-character). Hãû thäúng TDM âäöng bäü hiãûu quaí hån do khäng cáön bit "start" vaì caïc bit "stop". Trong hãû thäúng TDM thäng minh (intelligent TDM), dæî liãûu tæì nhiãöu loaûi nguäön khaïc nhau coï thãø gheïp kãnh våïi nhau. Hãû thäúng naìy coï khaí nàng cung cáúp caïc chuyãøn âäøi vãö täúc âäü, vãö maî, vãö giao thæïc. Pháön cæïng cuía hãû thäúng TDM thäng minh coï caïc bä ü vi xæí lyï hoàûc maïy vi tênh. Thæåìng thç chuïng kãút näúi âãún caïc âæåìng coï dæî liãûu vaìo vaì huyí kãút näúi taûm thåìi âãún caïc âæåìng khäng coï dæî liãûu vaìo. Do âoï, täúc âäü dæî liãûu ra cuía bäü gheïp kãnh nhoí hån täøng dung læåüng dæî liãûu cuía caïc âæåìng vaìo bäü gheïp kãnh. Kyî thuáût gheïp kãnh naìy âæåüc goüi laì gheïp kãnh thäúng kã (statistical multiplexing). Noï cho pheïp tàng säú læåüng nguäön gheïp vaìo mäüt âæåìng truyãön chung cuía hãû thäúng. Coï thãø phán bäü gheïp kãnh ra laìm ba loaûi chênh. Kiãøu TDM thæï nháút âãø kãút näúi âãún âæåìng truyãön âäöng bäü. Trong kiãøu naìy, kyî thuáût ghepï kãnh âæåüc duìng laì bit xen bit (bit-by-bit). Kiãøu TDM thæï hai âãø kãút näúi âãún âæåìng truyãön cáûn âäöng bäü. Trong træåìng håüp naìy, âäöng häö riãng cuía caïc nguäön dæî liãûu vaìo khäng âäöng bäü chênh xaïc vãö táön säú. Do âoï seî coï sai khaïc vãö täúc âäü bit giæîa caïc doìng dæî liãûu âãún tæì nhiãöu nguäön khaïc nhau. Âãø hiãûu chènh sæû sai khaïc âoï, ngæåìi ta cheìn thãm mäüt säú bit vaìo doìng dæî liãûu ra cuía bäü gheïp kãnh, laìm cho täúc âäü bit tàng lãn âäi chuït. Kyî thuáût naìy âæåüc goüi laì cheìn bit (bit stuffing). Kiãøu TDM thæï ba coï thãø gheïp caïc nguäön khäng âäöng bäü vaì taûo ra tên hiãûu täúc âäü cao khäng âäöng bäü (khäng coï cheìn bit) hoàûc tên hiãûu täúc âäü cao âäöng bäü (coï cheìn bit). Hçnh 6.9 laì cáúu truïc cuía mäüt bäü gheïp kãnh TDM âæåüc thiãút kãú âãø gheïp tên hiãûu tæì 11 nguäön, - 133 -
8. - Chæång VI - trong âoï nguäön 1 laì tæång tæû bàng thäng 2 kHz, nguäön 2 laì tæång tæû bàng thäng 4 kHz, nguäön 3 laì tæång tæû bàng thäng 2 kHz, nguäön 4-11 laì säú, âäöng bäü taûi täúc âäü 7200 bps. Âãø âån giaín, giaí sæí duìng âæåìng truyãön TDM âäöng bäü vaì duìng âæåìng truyãön riãng âãø cáúp tên hiãûu âäöng bäü khung cho bãn thu. Træåïc hãút cáön phaíi säú hoïa caïc nguäön tæång tæû. Táön säú láúy máùu caïc nguäön tæång tæû theo Nyquist láön læåüt laì 4 kHz, 8 kHz vaì 4 kHz. Bäü chuyãøn maûch gheïp kãnh giäúng nhæ hçnh 6.5, seî láön læåüt láúy máùu nguäön 1, nguäön 2, nguäön 3 räöi nguäön 2 (nguäön 2 âæåüc láúy máùu hai láön do táön säú láúy máùu gáúp âäi so våïi nguäön 1 vaì 3). Váûy bäü chuyãøn maûch naìy coï bäún âáöu vaìo vaì mäüt âáöu ra, táön säú chuyãøn maûch laì f1 = 8 kHz. Viãûc láúy máùu naìy taûo ra tên hiãûu TDM PAM 16000 máùu trong mäüt giáy. Giaí sæí mäùi máùu âæåüc chuyãøn sang tæì maî PCM 4 bit. Nhæ váûy tên hiãûu TDM PCM åí âáöu ra ADC coï täúc âäü laì 64 kbps. Tên hiãûu tæì 8 nguäön säú âæåüc cheìn thãm bit âãø taûo thaình caïc doìng säú täúc âäü 8 kbps. Tên hiãûu säú TDM PCM seî âæåüc kãút håüp våïi dæî liãûu tæì caïc doìng säú 8 kbps bàòng caïch sæí duûng mäüt bäü chuyãøn maûch gheïp kãnh thæï hai. Bäü chuyãøn maûch naìy hoaût âäüng theo kiãøu xoay voìng láön læåüt láúy máùu doìng TDM PCM 64 kbps, doìng säú 8 kbps tæì nguänö 4, doìng TDM PCM 64 kbps, doìng säú 8 kbps tæì nguäön 5, vaì cæï nhæ thãú. Váûy, bäü chuyãøn maûch thæï hai laì bäü chuyãøn maûch 16 âáöu vaìo vaì 1 âáöu ra, táön säú chuyãøn maûch laì f2 = 8 kHz. Nguäön 1 Tên hiãûu TDM Tên hiãûu TDM 2 kHz PAM 16 kHz ADC PCM 64 kbps 4 bit Nguäön 2 4 kHz f1 = 4 kHz Nguäön 3 2 kHz Nguäön 4 8 kbps Cheìn bit 7.2 kbps 8 kbps Nguäön 5 Tên hiãûu TDM Cheìn bit 7.2 kbps PCM 128 kbps f2 = 8 kHz Nguäön 11 8 kbps Cheìn bit 7.2 kbps Hçnh 6.9 TDM våïi âáöu vaìo tæång tæû vaì säú - 134 -
9. - Chæång VI - Vê duû naìy cho tháúy æu âiãøm chênh cuía TDM laì coï thãø sàõp xãúp âãø gheïp kãnh cho caí nguäön tæång tæû vaì säú. 6.2.4 Phán cáúp cáûn âäöng bäü PDH (Plessiochronous Digital Hierarchy) Trong thæûc tãú, coï thãø chia TDM cáûn âäöng bäü ra laìm hai loaûi chênh. Loaûi thæï nháút bao gäöm caïc bäü gheïp kãnh sæí duûng âãø kãút näúi våïi caïc hãû thäúng maïy tênh säú. Loaûi naìy gheïp tên hiãûu säú tæì nhiãöu nguäön khaïc nhau âãø truyãön qua mäüt âæåìng truyãön täúc âäü cao âãún mäüt maïy tênh säú. Täúc âäü ra cuía bäü gheïp kãnh âæåüc tiãu chuáøn hoïa åí 1.2, 2.4, 3.6, 4.8, 7.2, 9.6 vaì 19.2 kbps. Loaûi thæï hai bao gäöm caïc bäü gheïp kãnh sæí duûng trong caïc maûng cäng cäng.ü Coï hai chuáøn chênh laì chuáøn Bàõc Myî vaì Nháût âæåüc AT & T (American Telephone & Telegraph company) âãö xuáút vaì chuáøn thæï hai do ITU-T âãö xuáút. Chuïng ta âaî biãút ràòng våïi TDM, mäùi tên hiãûu säú tæì mäüt nguäön khaïc nhau âæåüc sàõp xãúp vaìo mäüt khe thåìi gian riãng trong mäüt luäöng tên hiãûu täøng coï täúc âäü bit cao hån. Vç mäùi tên hiãûu tæång tæû âæåüc láúy máùu våïi táön säú 8 kHz nãn taûo ra mäüt máùu 8 bit trong mäùi khung 125µs . Do âoï, täúc âäü luäöng täøng phuû thuäüc vaìo säú kãnh gheïp. Theo chuáøn Bàõc Myî/ Nháût, cáúp 1 gheïp 24 kãnh thoaûi/ dæî liãûu trong khi theo chuáøn CCITT, cáúp 1 gheïp 30 kãnh thoaûi/ dæî liãûu. Ngoaìi tên hiãûu thoaûi/ dæî liãûu, chuïng ta phaíi gheïp thãm caïc bit khaïc nhàòm caïc muûc âêch khaïc nhau, vê duû caïc bit chè thë âáöu khung cho muûc âêch âäöng bäü khung vaì caïc bit thiãút láûp cuäüc goüi cho muûc âêch baïo hiãûu. Trong hãû thäúng TDM Bàõc Myî/ Nháût, duìng 1 bit âån åí âáöu mäùi khung thay âäøi luán phiãn giæîa 0 vaì 1 âäúi våïi caïc khung liãn tiãúp. Thäng tin baïo hiãûu chæïa trong bit âáöu cuía khe 6 vaì 12, váûy trong hai khe nayì chè coï 7 bit tin. Nhæ váûy täúc âäü luäöng täøng laì: (24x8 +1)bit /125µs =1.544Mbps Luäöng naìy âæåüc goüi laì DS1 hay T1. Trong hãû thäúng theo ITU-T, khe 0 âæåüc duìng cho muûc âêch âäöng bäü khung vç noï cho pheïp bäü thu phán biãût khung naìy våïikhung khaïc. Thäng tin baïo hiãûu mang trong khe 16. Nhæ váûy, täúc âäü luäöng täøng laì: (32x8)bit /125µs = 2.048Mbps Luäöng naìy âæåüc goüi laì E1. Hçnh 6.10 trçnh baìy cáúu truïc khung cuía luäöng T1 vaì E1. Âãø âaût âæåüc täúc âäü luäöng täøng cao hån, ta coï thãø gheïp nhiãöu luäöng T1 hoàûc E1. Baíng 6.1 trçnh baìy caïc täúc âäü bit, säú kãnh thoaûi/ dæî liãûu cuìng våïi tãn cuía luäöng täøng tæång æïng âäúi våïi hai hãû thäúng phán cáúp TDM theo chuáøn Bàõc Myî vaì ITU-T. Thæûc tãú thç âáöu vaìo cuía caïc bäü gheïp kãnh cáúp cao hån khäng phaíi luän luän laì âáöu ra cuía caïc bäü gheïp kãnh cáúp tháúp hån. Vê duû, tên hiãûu video phone säú coï thãø chuyãøn âäøi træûc tiãúp thaình tên hiãûu E1 hoàûc tên hiãûu video säú coï thãø chuyãøn âäøi træûc tiãúp thaình tên hiãûu E3. Caïc luäöng täøng täúc âäü cao hån cuîng yãu cáöu caïc bit thãm vaìo âãø âäöng bäü khung vaì âiãöu khiãøn. Vê duû, gheïp 4 luäöng E1 cáön 0.256 Mbps cho caïc chæïc nàng âiãöu khiãøn, taûo thaình luäöng E2 coï täúc âäü laì: 4x2.048 + 0.256 = 8.448Mbps - 135 -
10. - Chæång VI - Phán cáúp theo chuáøn cuía Nháût coï khaïc mäüt êt so våïi chuáøn Bàõc Myî. Caïc cáúp gheïp laì cáúp 1 vaì cáúp 2 giäúng DS1 vaì DS2, cáúp 3 (32.064 Mbps - 480 kãnh thoaûi/dæî liãûu), cáúp 4 (97.728 Mbps - 1440 kãnh thoaûi/dæî liãûu) vaì cáúp 5 (397.200 Mbps - 5760 kãnh thoaûi/dæî liãûu). 1 khung T1 = 125 µs = 24 khe + 1 bit âáöu 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 1 bit 1 bit 8 bit tin âáöu khung âáöu khung 7 bit tin + 1 (khe 1-5, 7-11, 13-24) bit baïo hiãûu 1 khung E1 = 125 µs = 32 khe 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Âäöng bäü 8 bit tin khung Baïo hiãûu (khe 1-15, 17-31) Hçnh 6.10 Cáúu truïc khung T1/ E1 Kyï hiãûu Täúc âäü bit (Mbps) Säú kãnh thoaûi/dæî liãûu Bàõc Myî DS1 1.544 24 DS1C 3.152 48 DS2 6.312 96 DS3 44.736 672 DS4E 139.264 1920 DS4 274.176 4032 DS5 560.160 8064 CCITT E1 2.048 30 E2 8.448 120 E3 34.368 480 E4 139.264 1920 E5 565.148 7680 Baíng 6.1 Phán cáúp TDM theo chuáøn cuía Bàõc Myî vaì CCITT - 136 -
11. - Chæång VI - Tuy viãûc taûo ra caïc luäöng báûc cao ráút âån giaín nhæng phæïc taûp laûi naíy sinh khi cáön cung cáúp caïc luäöng báûc tháúp cho khaïch haìng tæì caïc luäöng báûc cao. Háöu hãút caïc hãû thäúng säú træåïc âáy âæåüc caíi taûo tæì caïc hãû thäúng tæång tæû. Mäùi doìng tên hiãûu TDM sæí duûng mäüt nguäön âäöng häö riãng. Do âoï, khi kãút håüp hai hay nhiãöu luäöng báûc tháúp, ta phaíi tæìng bæåïc thæûc hiãûn buì sai khaïc vãö täúc âäü âäöng häö bàòng caïc bit laìm âáöy, coìn goüi laì bit âãûm (justification bit), laìm cho täúc âäü luäöng tên hiãûu ra bäü gheïp cao hån mäüt chuït so våïi täøng caïc täúc âäü cuía caïc luäöng vaìo. Kiãøu gheïp kãnh naìy âæåüc goüi laì cáûn âäöng bä (plesiochronous)ü, nghéa laì gáön âäöng bäü vaì kiãøu phán cáúp nhæ trãn goüi laì phán cáúp cáûn âäöng bäü PDH. Viãûc sæí duûng bit âãûm taûi mäùi mæïc phán cáúp cho tháúy ta khäng thãø xaïc âënh chênh xaïc thåìi âiãøm bàõt âáöu cuía doìng bit täúc âäü tháúp trong mäüt doìng bit täúc âäü cao hån. Âiãöu naìy laìm cho viãûc gheïp/ xen reî kãnh khi cáön phaíi qua nhiãöu cäng âoaûn phæïc taûp. Vê duû, ba täøng âaìi A, B vaì C âàût taûi ba thaình phäú xa nhau kãút näúi våïi nhau bàòng trung kãú E4 139.264 Mbps (noïi goün laì 140 Mbps). Mäüt khaïch haìng våïi caïc site âàût giæîa cacï täøng âaìi coï nhu cáöu thuã âæåìng truyãön E1 2.048 Mbps (noïi goün laì 2 Mbps) cho maûng riãng. Vç khäng thãø xaïc âënh chênh xaïc luäöng 2 Mbps trong luäöng 140 Mbps nãn ngæåìi váûn haình phaíi láön læåüt taïch kãnh tæì 140 Mbps xuäúng 34 Mbps, tæì 34 Mbps xuäúng 8 Mbps, tæì 8 Mbps xuäúng 2 Mbps räöi gheïp tråí laûi tæì 2 Mbps lãn 8 Mbps, tæì 8 Mbps lãn 34 Mbps, tæì 34 Mbps lãn 140 Mbps. Viãûc taïch/ gheïp naìy âæåüc thæûc hiãûn trong mäüt thiãút bë goüi laì bäü gheïp xen reî ADM (Add-Drop Multiplexer). Roî raìng, thiãút bë yãu cáöu ráút phæïc taûp. Hçnh 6.11 chè ra vë trê caïc ADM, caïc site khaïch hangì vaì täøng âaìi trong vê duû naìy. A Site khaïch 2 Mbps haìng Maûng riãng ADM ADM Maûng âang täön taûi 140 Mbps B ADM C Hçnh 6.11 Cung cáúp maûng riãng trong PDH Roî raìng laì nhu cáöu thuã âæåìng truyãön täúc âäü cao nhæ trong vê duû trãn âáy seî ngaìy caìng tàng lãn. Do váûy, cáön phaíi coï mäüt maûng truyãön dáùn mãöm deío, linh hoaût hån cuîng nhæ nhiãöu dëch vuû måïi âæåüc khai thaïc hån. Âãø âaïp æïng yãu cáöu naìy, mäüt kiãøu hãû thäúng truyãön dáùn hoaìn toaìn måïi âæåüc âæa ra âãø khàõc phuûc táút caí caïc haûn chãú cuía PDH - goüi laì hãû thäúng phán cáúp âäöng bäü SDH. - 137 -
12. - Chæång VI - 6.2.5 Phán cáúp âäöng bäü SDH (Synchronous Digital Hierarchy) SDH âæåüc âãö xuáút láön âáöu tiãn vaìo nàm 1986 båíi haîng Bellcore (Hoa Kyì) dæåïi tãn goüi laì maûng quang âäöng bäü SONET (Synchronous Optical NETwork). Muûc âêch laì thiãút láûp mäüt chuáøn truyãön dáùn bàng räüng, âäöng bäü táút caí caïc thiãút bë theo mäüt âäöng häö chuí, sao cho táút caí caïc thiãút bë trãn thãú giåïi coï thãø kãút näúi våïi nhau duìng caïc giao thæïc baïo hiãûu vaì âënh daûng khung chuáøn. Nàm 1988, ITU vaì ETSI (European Telecom Standards Institute) âaî cháúp nháûn SONET vaì âäøi tãn thaình SDH våïi muûc âêch laì âæa ra mäüt chuáøn toaìn cáöu vãö truyãön dáùn quang, âiãöu khiãøn, thiãút bë, baïo hiãûu Täúc âäü truyãön cå såí trong SDH laì 155.52 Mbps (viãút goün laì 155 Mbps) - vaì âæåüc goüi laì module truyãön âäöng bäü cáúp 1 (Synchronous Transport Module level 1) hay âån giaín laì STM-1. Caïc täúc âäü cao hån laì STM-4 (622 Mbps), STM-16 (2.5 Gbps), STM-64 (10 Gbps), STM-128 (20 Gbps). Trong phán cáúp SONET, duìng khaïi niãûm OC (Optical Signal) thay cho STM. Cuîng nhæ PDH, tên hiãûu STM-1 bao gäöm mäüt táûp caïc khung làûp laûi våïi chu kyì 125µs . Näüi dung cuía mäùi khung mang caïc doìng tên hiãûu PDH täúc âäü khaïc nhau 1.5/ 2/ 6/ 34/ 45 hay 140Mbps. Mäùi doìng naìy chæïa trong mäüt container khaïc nhau. Ngoaìi caïc bit tin, container coìn chæïa caïc bit cheìn thãm âãø cán chènh täúc âäü. Mäüt säú thäng tin âiãöu khiãøn âæåüc thãm vaìo container goüi laì maìo âáöu âæåìng POH (Path OverHead). Chæïc nàng cuía POH laì mang thäng tin häù tråü thäng baïo vë trê nåi maì container seî âæåüc truyãön âãún, mang caïc thäng tin vãö giaïm saït vaì baío trç âæåìng truyãön, vê duû nhæ tyí säú BER cuía container liãn quan. Sæû kãút håüp cuía container våïi POH taûo nãn container aío VC (Virtual Container).ì Mäüt khung STM-1 coï thãø chæïa nhiãöu VC cuìng loaûi hoàûc khaïc loaûi. Do âäüû trãù truyãön dáùn coï thãø thay âäøi nãn vë trê cuía container trong mäüt khung STM-1 coï thãø khäng cäú âënh. Âãø sàõp xãúp caïc thay âäøi naìy, mäüt con troí (pointer) âàût åí âáöu mäùi VC vaì liãn kãút våïi VC taûo ra âån vë nhaïnh TU (Tribitary Unit) . Nhiãöu TU gheïp laûi våïi nhau taûo thaình TUG (Tribitary Unit Group) . VC cáúp cao nháút trong khung STM-1 goüi laì âån vë âiãöu khiãøn AU (Administrative Unit). Nhiãöu AU gheïp laûi thaình AUG (Administrative Unit Group). Cáúu truïc khung STM-1 gäöm AUG vaì maìo âáöu âoaûn SOH (Section OverHead). SOH chæïa caïc thäng tin cáön htiãút cho baío trç, baío dæåîng trãn âoaûn maì SOH âoï liãn quan âãún. ÅÍ âáy cáön phán biãût roî hai khaïi niãûm path vaì section. Path laì âæåìng truyãön tæì âáöu cuäúi âãún âáöu cuäúi qua mäüt hãû thäúng truyãnö dáùn hoaìn chènh, trong khi âoï section chè laì chiãöu daìi cuía mäüt âoaûn caïp giæîa hai traûm làûp. Khi cáön täúc âäü truyãön dáùn cao hån 155 Mbps cuía STM-1, ngæåìi ta gheïp N cáúp STM-1 âãø âæåüc caïc cáúp STM-N. Hçnh 6.12 laì mäüt säú vê duû gheïp kãnh trong SDH theo ITU vaì ETSI. Coï thãø noïi SDH coï ráút nhiãöu æu âiãøm vaì hoaìn toaìn thêch æïng våïi viãûc æïng duûng caïc loaûi dëch vuû måïi nhæ trong ISDN. Qua phán têch trãn âáy ta tháúy viãûc triãøn khai SDH khäng dáùn âãún loaûi boí caïc thiãút bë PDH âang täön taûi. Kyî thuáût taïch gheïp kãnh trong SDH âån giaín hån trong PDH, cho pheïp taïch gheïp nhiãöu luäöng säú dung læåüng khaïc nhau chè qua mäüt táöng, do âoï coï thãø phuûc vuû âæåüc khaïch haìng våïi mäüt dung læåüng báút ky ì theo nhu cáöu. Viãûc taïch gheïp mäüt táöng dáùn âãún tinh giaím thiãút bë, giaím màût bàòng âàût thiãút bë, giaím giaï thaình khai thaïc. - 138 -
13. - Chæång VI - Táút caí caïc thiãút bë trong SDH âãöu coï pháön mãöm liãn quan goüi laì pháön quaín lyï maûng, giuïp cho quaín lyï maûng âæåüc mãöm deío hån. Ngoaìi chæïc nàng quaín lyï thäng thæåìng, caïc pháön mãöm quaín lyï maûng coìn âaím baío nhiãöu chæïc nàng khaïc nhæ giaïm saït cháút læåüng, quaín lyï cáúu hçnh, quaín lyï kiãøm kã, baío vãû maûng Nhåì quaín lyï maûng bàòng pháön mãöm nãn coï thãø tiãún haình giaïm saït tæì xa, baío dæåîng táûp trung, tæì âoï cho pheïp giaím chi phê. Vê duû nhæ, ta coï thãø thiãút láûp cáúu hçnh cho ADM vaì cáúu hçnh laûi tæì xa âãø cung cáúp mäüt bàng thäng báút kyì theo yãu cáöu cuía khaïch haìng maì khäng cáön thæcû hiãûn taïch kãnh. STM-1 AUG AU-4 VC-4 C-4 x3 TUG-3 TU-3 VC-3 C-3 x7 P TUG-2 TU-2 VC-2 C-2 D H x3 TU-12 VC-12 C-12 x4 TU-11 VC-11 C-11 C-11 (1.5 Mbps); C-12 (2 Mbps); C-2 (6 Mbps); C-3 (34 Mbps vaì 45 Mbps); C-4 (140 Mbps) Hçnh 6.12 Phán cáúp gheïp kãnh SDH (theo ITU vaì ETSI) 6.3 Âa truy cáûp Âa truy cáûp laì kyî thuáût cho pheïp nhiãöu càûp thu-phaït cuìng chia seí mäüt kãnh váût lyï chung. YÏ tæåíng sæí duûng mäüt kãnh chung cho pheïp nhiãöu bäü phaït phaït tin âäöng thåìi thæûc ra âaî coï tæì thåìi cuía Thomas Edison 1873. Hãû thäúng âa truy cáûp luïc âoï chênh laì hãû thäúng âiãûn baïo, cho pheïp truyãön hai baín tin âiãûn baïo qua cuìng dáy âãún cuìng hæåïng, trong âoï mäüt baín tin âæåüc gåíi bàòng caïch thay âäøi cæûc tênh vaì baín tin kia âæåüc gåíi bàòng caïch thay âäøi trë tuyãût âäúi. Ngaìy nay, âa truy cáûp âæåüc æïng duûng räüng raîi trong nhiãöu hãû thäúng thäng tin. Vê duû nhiãöu thuã bao truy cáûp âãún cuìng traûm gäúc trong hãû thäúng thäng tin di âäüng, hoàûc laì nhiãuö traûm màût âáút liãn laûc âãún cuìng vãû tinh trong trong hãû thäúng thäng tin vãû tinh. Âäi khi ráút dãù láùn läün giæîa thuáût ngæî "gheïp kãnh" vaì "âa truy cáûp". Âa truy cáûp muäún noïi âãún træåìng håüp caïc nguäön tin khäng âæåüc sàõp âàût laûi våïi nhau vaì hoaût âäüng âäüc láûp våïi nhau. Nguäön tin thæåìng âæåüc goüi laì user. Khaïi quaït vãö mä hçnh thäng tin säú nhiãöu user âaî coï tæì nhæîng nàm 1960 nhæng maîi âãún nàm 1980 måïi phaït triãøn khi âaî mä taí âæåüc âàûc træng riãng cuía kãnh nhiãöu user. Tæì âoï, säú læåüng caïc cäng trçnh nghiãn cæïu vãö lénh væûc naìy tàng lãn nhanh choïng vaì taûo thaình mäüt nhaïnh nghiãn cæïu nàng âäüng nháút trong thäng tin säú. - 139 -
14. - Chæång VI - Hçnh 6.13 trçnh baìy mä hçnh hãû thäúng thäng tin âa truy cáûp våïi hai træåìng håüp laì mäüt bäü thu vaì nhiãöu bäü thu. Nhiãùu Nhiãùu User 1 User 1 Thu 1 User 2 Thu User 2 Thu 2 User K User K Thu K (a) (b) Hçnh 6.13 Mä hçnh hãû thäúng âa truy cáûp (a) Hãû thäúng mäüt bäü thu (b) Hãû thäúng nhiãöu bäü thu Nhæ âaî giåïi thiãûu åí âáöu chæång, caïc phæång phaïp âa truy cáûp âæåüc chia thaình ba loaûi chênh. Âoï laì âa truy cáûp phán chia theo táön säú FDMA, âa truy cáûp phán chia theo thåìi gian TDMA vaì âa truy cáûp phán chia theo maî CDMA. Caïc phæång phaïp cå baín naìy coï thãø kãút håüp våïi nhau âãø taûo thaình mäüt phæång phaïp âa truy cáûp måïi. Nguyãn tàõc cå baín cuía táút caí caïc phæång phaïp âa truy cáûp dæûa vaìo viãûc phán chia taìi nguyãn thäng tin hæîu haûn cho caïc user khaïc nhau mäüt caïch håüp lyï vaì hiãûu quaí. 6.3.1 Âa truy cáûp phán chia theo táön säú FDMA Trong phæång phaïp âa truy cáûp naìy, âäü räüng bàng thäng cáúp phaït cho hãû thäúng la ì B Hz âæåüc chia thaình n bàng con, mäùi bàng con coï âäü räüng bàng laì B/n Hz âæåüc áún âënh cho mäùi user. Táút caí caïc user naìy phaït tên hiãûu cuìng luïc, tên hiãûu âæåüc maî hoïa cuìng caïch. Coï thãø minh hoüa nguyãn lyï FDMA nhæ hçnh 6.14. Hçnh häüp chæî nháût trong khäng gian 3 chiãöu maî- thåìi gian- táön säú biãøu diãùn cho taìi nguyãn phán chia cho mäùi user. Bãö räüng cuía hçnh häüp thãø hiãûn âäü räüng cuía bàng con daình cho mäüt user, bãö daìi thãø hiãûn thåìi gian hoaût âäüng cuía user, bãö cao thãø hiãûn cho maî sæí duûng. Trong hãû thäúng FDMA, caïc user phaït liãn tuûc caïc soïng mang âäöng thåìi trãn caïc táön säú khaïc nhau. Cáön âaím baío khoaíng caïch âuí låïn giæîa tæìng kãnh bë soïng mang chiãúm âãø âãö phoìng caïc bäü loüc khäng hoaìn haío seî gáy ra nhiãöu giao thoa kãnh lán cáûn. Khoaíng táön säú naìy âæåüc goüi laì bàng baío vãû (guard band). Bäü thu phán loaûi tên hiãûu FDMA bàòng caïch loüc ra soïng mang riãng tæång æïng våïi user. Viãûc loüc seî âæåüc thæûc hiãûn dãù daìng hån khi bàng baío vãû räüng. Tuy nhiãn, viãûc sæí duûng bàng baío vãû räüng seî dáùn âãún giaím hiãûu suáút sæí duûng bàng thäng cuía hãû thäúng. Vç váûy cáön phaíi dung hoìa giæîa kyî thuáût vaì tiãút kiãûm bàng thäng. Âãø âaím baío FDMA hoaût âäüng täút, cáön phaíi phán chia vaì quy hoaûch táön säú thäúng nháút trãn toaìn thãú giåïi. - 140 -
15. - Chæång VI - Maî Bàng thäng cuía hãû thäúng B Bàng thäng baío vãû Táön säú User 1 User 2 . . . . . . User N Thåìi gian Hçnh 6.14 Nguyãn lyï FDMA Trong thæûc tãú, FDMA âæåüc æïng duûng trong caïc hãû thäúng âiãûn thoaûi khäng dáy, hãû thäúng thäng tin vãû tinh Vãö màût kãút cáúu, FDMA coï nhæåüc âiãøm laì mäùi soïng mang chè truyãön âæåüc mäüt kãnh læu læåüng, vç váûy nãúu hãû thäúng cáön N kãnh læu læåüng thç phaíi cáön N soïng mang. Âãø tàng hiãûu suáút sæí duûng bàng thäng, coï thãø kãút håüp FDMA våïi gheïp kãnh song cäng theo thåìi gian TDD (Time Division Duplex). Trong hãû thäúng FDMA/ TDD, caí maïy thu vaì phaït sæí duûng chung mäüt soïng mang (chung bàng con) nhæng phán chia theo thåìi gian, nghéa laì thu phaït luán phiãn. Phæång phaïp FDMA êt nhaûy caím våïi sæû phán taïn thåìi gian do truyãön lan soïng, khäng cáön âäöng bäü thåìi gian vaì êt trãù do khäng cáön xæí lyï tên hiãûu nhiãöu. 6.3.2 Âa truy cáûp phán chia theo thåìi gian TDMA Hçnh 6.15 minh hoüa nguyãn lyï cuía TDMA. Âãø biãøu diãùn taìi nguyãn cuía mäùi kãnh, ta cuîng duìng hçnh häüp chæî nháût tæång tæû nhæ trong FDMA. Tuy nhiãn, åí âáy bãö räüng cuía hçnh häüp thãø hiãûn khe thåìi gian daình cho mäüt user, bãö daìi thãø hiãûn bàng thäng toaìn bäü cuía hãû thäúng, bãö cao thãø hiãûn cho maî sæí duûng. Nhæ váûy, trong phæång phaïp âa truy cáûp naìy, tên hiãûu cuía mäùi user chè âæåüc phaït theo cuûm (burst) råìi raûc chæï khäng liãn tuûc. Caïc cuûm tuáön tæû âæåüc sàõp xãúp laûi thaình mäüt cáúu truïc thåìi gian daìi hån goüi laì khung (frame). Táút caí caïc user trong hãû thäúng TDMA phaíi phaït theo cáúu truïc khung naìy. Mäùi soïng mang mang mäüt cuûm seî chiãúm toaìn bäü bàng thäng cáúp phaït cho hãû thäúng. Pháön thu seî âiãöu khiãøn måí cäøng cho cuûm cáön thu trong khe thåìi gian daình cho maïy thu phuì håüp. Qua âáy ta tháúy khaïc våïi FDMA, åí TDMA, váún âãö âäöng bäü laì vä cuìng quan troüng. Âäöng bäü cho pheïp ta xaïc âënh âuïng vë trê cuía cuûm cáön láúy ra åí maïy thu hay cuûm cáön phaït âi åí maïy phaït tæång æïng. Mäüt váún âãö quan troüng næîa laì åí trong cuûm, ngoaìi thäng tin cuía user coìn cáön nhiãöu thäng tin bäø sung nhæ: thäng tin âãø khäi phuûc soïng mang, âãø âäöng bäü bit, âãø cho pheïp maïy thu xaïc âënh âæåüc âiãøm bàõt âáöu cuûm Ngoaìi ra, bãn thu cáön phaït hiãûn chênh xaïc thåìi âiãøm bàõt âáöu cuía mäüt khung, do váûy, trong mäüt khung, thæåìng âáöu khung laì caïc cuûm - 141 -
16. - Chæång VI - tham chiãúu räöi måïi âãún caïc cuûm læu læåüng nhæ hçnh 6.16. Âãø âäöng bäü täút, giæîa caïc cuûm cáön coï khoaíng thåìi gian träúng âãø traïnh cho caïc cuûm khoíi chäöng láún lãn nhau. Khoaíng thåìi gian naìy goüi laì khoaíng baío vãû (guard time). Ngoaìi váún âãö âäöng bäü, so våïi FDMA, thiãút bë trong hãû thäúng TDMA phæïc taûp hån khi cáön dung læåüng cao. Hån næîa, do âoìi hoíi xæí lyï säú tên hiãûu phæïc taûp nãn xaíy ra trãù låïn. Æu âiãøm näøi báût cuía TDMA so våïi FDMA laì tiãút kiãûm táön säú hån. Tuy nhiãn, nãúu duìng mäüt càûp táön säú cho mäüt càûp thu-phaït thç seî khäng âuí âaím baío dung læåüng cuía maûng. Vç váûy, TDMA thæåìng âæåüc sæí duûng kãút håüp våïi FDMA cho caïc maûng âoìi hoíi dung læåüng cao. Mäüt æïng duûng phäø biãún laì kãút håüp FDMA/ TDMA trong hãû thäúng thäng tin di âäüng toaìn cáöu GSM (Global System Mobile) Maî Bàng thäng cuía hãû thäúng Táön säú Khung User 1 Khe baío vãû User 2 User N Thåìi gian Hçnh 6.15 Nguyãn lyï TDMA Khung N 1 2 N Thåìi gian Cuûm tham chiãúu Khe baío vãû Cuûm læu læåüng Hçnh 6.16 Cáúu truïc khung TDMA 6.3.3 Âa truy cáûp phán chia theo maî CDMA CDMA laì phæång thæïc âa truy cáûp måïi, cho pheïp nhiãöu user phaït tin âäöng thåìi vaì sæí duûng toaìn bäü bàng thäng cuía kãnh chung. Tuy nhiãn, tên hiãûu tæì mäùi user âæåüc maî hoïa theo mäüt caïch riãng sao cho bäü thu coï thãø taïch riãng caïc tên hiãûu âoï ra duì chuïng truìng nhau vãö thåìi gian vaì táön säú. Hçnh 6.17 minh hoüa nguyãn lyï cuía CDMA. Nhæ FDMA vaì TDMA, ta cuîng - 142 -
17. - Chæång VI - duìng hçnh häüp chæî nháût âãø biãøu diãùn taìi nguyãn daình cho mäùi user. Caïc hçnh häüp chæî nháût naìy coï cuìng bãö daìi vaì bãö räüng, tæång træng cho caïc tên hiãûu trong caïc user chiãúm toaìn bäü bàng räüng cuía hãû thäúng vaì âæåüc phaït âi cuìng luïc. Bãö cao cuía caïc hçnh häüp naìy tæåüng træng cho loaûi maî sæí duûng, mäùi user âæåüc maî hoïa theo mäüt caïch riãng. Maî Bàng thäng cuía hãû thäúng Khoaíng thåìi gian user phaït tên hiãûu Maî hoïa theo maî N Táön säú Maî hoïa theo maî 1 Thåìi gian Hçnh 6.17 Nguyãn lyï CDMA Âãø hiãøu hån vãö nguyãn lyï cuía CDMA, ta xeït vê duû âån giaín cho mäüt hãû thäúng CDMA gäöm 2 user sau âáy: Xeït hai tên hiãûu s1(t) vaì s2(t) nhæ hçnh 6.18a. Hçnh 6.18b laì âäö thë cuía phäø tæång æïng. Hai tên τ hiãûu naìy âæåüc goüi laì træûc giao nhau vç s ,s = s (t)s (t)dt = 0 1 2 ∫ 1 2 0 s1(t) |S1(f)| 1 τ |S2(f)| s2(t) 1 τ -1 (a) (b) Hçnh 6.18 Vê duû hai tên hiãûu træûc giao vaì phäø cuía chuïng - 143 -
18. - Chæång VI - Tæì hçnh veî ta tháúy roî raìng laì hai tên hiãûu naìy bë chäöng cháûp nhau caí trong miãön thåìi gian vaì miãön táön säú. Giaí sæí tên hiãûu phaït tæì user thæï nháút âæåüc maî hoïa âaío cæûc theo s1(t) vaì tên hiãûu phaït tæì user thæï hai âæåüc maî hoïa âaío cæûc theo s2(t). Nghéa laì âäúi våïi user thæï nháút, bit 1 âæåüc maî hoïa thaình + s1(t) vaì bit 0 âæåüc maî hoïa thaình - s1(t), âäúi våïi user thæï hai, bit 1 âæåüc maî hoïa thaình + s2(t) vaì bit 0 âæåüc maî hoïa thaình - s2(t). Tên hiãûu maî hoïa tæì mäùi user vaì tên hiãûu täøng truyãön trãn kãnh chung âæåüc minh hoüa qua hçnh 6.19. 1 0 1 1 1 0 0 1 x1(t) x1(t) User 1 Thu 1 x (t) + x (t) 1 2 1 1 0 1 1 0 0 0 x2(t) User 2 Thu 2 x2(t) x1(t) + x2(t) (a) (b) Hçnh 6.19 Hãû thäúng CDMA hai user (a) Så âäö hãû thäúng (b) Daûng tên hiãûu phaït tuì mäùi user vaì trãn kãnh chung Bàòng caïch quan saït daûng soïng tên hiãûu thu, mäùi bäü thu seî dãù daìng giaíi maî ra caïc doìng bit thu tæång æïng. Våïi bäü thu thæï nháút, viãûc giaíi maî âæåüc thæûc hiãûn dæûa vaìo cæûc tênh cuía xung, cuû thãø laì xung dæång tæång âæång våïi bit 1 vaì xung ám tæång âæång våïi bit 0. Våïi bäü thu thæï hai, viãûc giaíi maî âæåüc thæûc hiãûn dæûa vaìo chiãöu tàng giaím cuía xung, cuû thãø laì xung tàng tæång âæång våïi bit 1 vaì xung giaím tæång âæång våïi bit 0. Váûy nhåì sæû træûc giao cuía tên hiãûu maì bäü thu coï thãø taïch riãng caïc tên hiãûu tæì caïc user khaïc nhau duì chuïng âi trãn cuìng kãnh váût lyï, cuìng hæåïng, cuìng luïc vaì cuìng bàng thäng. Trong hã û thäúng CDMA, vç mäùi user phaíi âæåüc maî hoïa theo mäüt caïch riãng vaì nhæ vê duû trãn ta tháúy caïc tên hiãûu maî hoïa phaíi træûc giao nhau nãn trong thæûc tãú, ngæåìi ta sæí duûng tên hiãûu giaí nhiãùu ngáùu nhiãn PN (Pseudorandom Noise) laì loaûi tên hiãûu coï âàûc tênh træûc giao täút. Trong thæûc tãú, CDMA âæåüc æïng duûng räüng raîi trong caïc hãû thäúng thäng tin di âäüng thãú hãû sau. CDMA coï nhiãöu æu âiãøm näøi träüi so våïi FDMA vaì TDMA nhæ: - Cho dung læåüng cao hån - Khaí nàng chäúng nhiãùu täút hån - Baío máût thäng tin täút hån - Dãù daìng aïp duûng cho caïc hãû thäúng âoìi hoíi cung cáúp dung læåüng kãnh linh hoaût cho tæìng user - Vç coï thãø sæí duûng chung táön säú cho nhiãöu user nãn quy hoaûch maûng cungî âån giaín hån - 144 -
19. - Chæång VI - Tuy nhiãn, CDMA khäng traïnh khoíi caïc khuyãút âiãøm nhæ: - Âäöng bäü phæïc taûp, ngoaìi âäöng bäü âënh thåìi nhæ trong TDMA coìn phaíi âäöng bäü maî PN. - Viãûc xæí lyï tên hiãûu phæïc taûp hån 6.4 Truyãön dáùn tên hiãûu säú Ta biãút ràòng âãø truyãön tên hiãûu noïi chung vaì tên hiãûu säú noïi riãng, cáön phaíi coï mäüt mäi træåìng váût lyï cuû thãø. Baìi naìy seî trçnh baìy vãö caïc loaûi mäi træåìng truyãön âæåüc sæí duûng räüng raîi nháút. Âãø truyãön tên hiãûu nhë phán qua mäüt âæåìng truyãön, cáön phaíi chuyãøn caïc con säú nhë phán âoï thaình tên hiãûu âiãûn. Vê duû bit 0 âæåüc chuyãøn thaình âiãûn aïp -V vaì bit 1 âæåcü chuyãøn thaình âiãûn aïp +V. Trong thæûc tãú, tên hiãûu âiãûn coï thãø bë suy hao vaì meïo do nhiãöu nguyãn nhán khaïc nhau. Suy hao vaì meïo laìm cho bäü thu khäng thãø phán biãût chênh xaïc bit 0 vaì bit 1. Pháön sau cuía baìi seî phán têch caïc nguyãn nhán gáy suy hao vaì meïo. 6.4.1 Mäi træåìng truyãön dáùn Coï ráút nhiãöu loaûi mäi træåìng truyãön. Loaûi mäi træåìng truyãön ráút quan troüng vç noï quyãút âënh täúc âäü bit truyãön dáùn cæûc âaûi. Sau âáy laì caïc loaûi mäi træåìng truyãön dáùn thäng duûng: a) Âæåìng dáy song haình Âáy laì mäi træåìng truyãön dáùn âån giaín nháút. Dáy kim loaûi naìy caïch ly våïi dáy kim loaûi kia mäüt khoaíng khäng. Loaûi naìy coï thãø näúi caïc thiãút bë caïch nhau 50 m, duìng täcú âäü bit trung bçnh (< 19.2 kbps). Tên hiãûu (doìng hoàûc aïp) âæåüc truyãön trong dáy naìy coìn tham chiãúu âáút âæåüc aïp trong dáy kia. Âæåìng dáy song haình thæåìng duìng trong maûng truyãön säú liãûu âãø näúi træûc tiãúp hai DTE (Data Terminal Equipment) våïi nhau hoàûc DTE våïi DCE (Data Circuit-terminating Equipment). Caïch näúi nhæ thãú thæåìng sæí duûng nhiãöu dáy, mäùi dáy cho mäüt tên hiãûu riãng vaì dáy âáút chung. Táút caí caïc dáy nàòm trong mäüt caïp nhiãöu loîi hoàûc caïp deûp phàóng. Nhæåüc âiãøm cuía loaûi dáy naìy laì nhiãùu xuyãn ám (crosstalk). Nhiãùu naìy gáy ra do sæû gheïp âiãûn dung (capacitive coupling) giæîa hai dáy caûnh nhau trong cuìng caïp. Hån næîa, cáúu truïc håí laìm cho noï nhaûy våïi nhiãùu giaí tæ ì caïc nguäön tên hiãûu âiãûn khaïc gáy båíi bæïc xaû âiãûn tæì. Nhæîng yãúu täú naìy laìm haûn chãú chiãöu daìi âæåìng truyãön vaì täúc âäü bit. b) Âæåìng dáy xoàõn âäi Dáy xoàõn âäi coï thãø loaûi træì nhiãùu giaí täút hån. Trong mäüt caïp coï nhiãöu càûp dáy xoàõn vaìo nhau. Dáy tên hiãûu vaì dáy âáút xoàõn vaìo nhau giuïp cho tên hiãûu giao thoa âæåüc caí hai dáy thu nháûn, laìm giaím sai khaïc tên hiãûu trãn hai dáy. Hån næîa, sæû xoàõn âäi cuía mäùi càûp dáy bãn trong caïp laìm giaím âæåüc xuyãn ám. Hçnh 6.20 laì så âäö veî cáúu truïc dáy xoàõn âäi. Âæåìng dáy xoàõn âäi thêch håüp våïi täúc âäü bit khoaíng 1 Mbps cho khoaíng caïch dæåïi 100 m vaì täúc âäübit tháúp hån cho khoangí caïch daìi hån. Loaûi dáy xoàõn âäi coï cáúu truïc tinh vi hån laì dáy xoàõn khäng boüc kim UTP (Unshielded Twisted Pairs) âæåüc duìng räüng raîi trong maûng âiãûn thoaûi cho täúc âäü bit cao hån qua khoaíng caïch daìi hån. Loaûi dáy xoàõn coï boüc kim STP - 145 -
20. - Chæång VI - (Shielded Twisted Pairs) coï låïp maìn chàõn baío vãû âæåüc duìng âãø giaím caïc aính hæåíng cuía tên hiãûu giao thoa (xem hçnh 6.20) Càûp dáy âån UTP STP Låïp boüc caïch âiãûn Maìn baío vãû Hçnh 6.20 Cáúu truïc dáy xoàõn âäi c) Caïp âäöng truûc Haûn chãú chênh cuía dáy xoàõn âäi laì täúc âäü bit khäng cao do hiãûu æïng bãö màût (skin effect). Khi täúc âäü bit cuía tên hiãûu truyãön dáùn (cuîng laì táön säú) tàng lãn, doìng tên hiãûu chè chaûy åí màût ngoaìi cuía dáy, laìm giaím diãûn têch bãö màût sæí duûng, dáùn âãún tàng âiãûn tråí, laìm tàng suy hao. Hån næîa, åí táön säú cao, do hiãûu æïng bæïc xaû nãn nàng læåüng cuía tên hiãûu cuîng bë máút maït nhiãöu hån. Vç váûy, våïi nhæîng æïng duûng yãu cáuö täúc âäü bit cao hån 1 Mbps, cáön phaíi coï thiãút bë thu phaït tinh vi hån vaì sæí duûng loaûi mäi træåìng truyãön dáùn khaïc. Caïp âäöng truûc seî laìm giaím thiãøu hai hiãûu æïng trãn. Hçnh 6.21 veî cáúu truïc cuía caïp âäöng truûc. Låïp boüc caïch âiãûn Cháút âiãûn mäi Loîi dáùn âiãûn Voí dáùn âiãûn Hçnh 6.21 Cáúu truïc caïp âäöng truûc Chênh giæîa caïp laì loîi dáùn âiãûn ràõn laìm dáy tên hiãûu vaì bao quanh laì låïp voí dáùn âiãûn âäöng truûc laìm dáy tham chiãúu âáút. Khoaíng giæîa hai låïp dáùn âiãûn laì dung mäi ràõn hoàûc coï cáúu truïc täø ong. Dáy tên hiãûu nàòm giæîa nãn âæåüc che chàõn täút khoíi caïc tên hiãûu nhiãùu bãn ngoaìi. Tuy nhiãn, váùn coï täøn hao tên hiãûu ráút êt do bæcï xaû âiãûn tæì vaì hiãûu æïng bãö màût vç coï låïp voí dáùn âiãûn bãn ngoaìi. Caïp âäöng truûc coï thãø truyãön âæåüc täúc âäü 10 Mbps qua vaìi tràm meït hoàûc cao hån khi tên hiãûu âæåüc âiãöu chãú. d) Caïp såüi quang - 146 -
21. - Chæång VI - Caïp såüi quang laì mäi træåìng truyãön dáùn khaïc hàón táút caí caïc loaûi trãn. Thäng tin truyãön âi dæåïi daûng mäüt chuìm aïnh saïng trong såüi thuyí tinh chæï khäng phaíi dæåïi daûng tên hiãûu âiãûn trãn dáy kim loaûi. Soïng aïnh saïng coï bàng thäng ráút låïn so våïi soïng âiãûn, cho pheïp såüi quang coï thãø truyãön âæåüc täúc âäü haìng tràm Mbps. Soïng aïnh saïng cuîng khäng chëu aính hæåíng cuía âiãûn tæì træåìng vaì xuyãn ám. Do âoï, caïp såüi quang ráút hiãûu quaí khi sæí duûng âãø truyãön täúc âäü bit tháúp trong mäi træåìng nhiãùu âiãûn cao. Caïp såüi quang cuîng âæåüc sæí duûng åí nhæîng nåi quan troüng cáön âäü an toaìn cao. Mäùi såüi quang gäöm mäüt såüi thuyí tinh âån âãø truyãön tên hiãûu, nàòm trong mäüt voí boüc âãø ngàn aïnh saïng tæì bãn ngoaìi. Bäü phaït quang thæûc hiãûn chuyãøn âäøi tên hiãûu âiãûn thäng thæåìng sang tên hiãûu aïnh saïng. Bäü thu quang thæûc hiãûn chæïc nàng ngæåüc laûi åí âáöu cuäúi thu. Thäng thæåìng, bäü phaït quang sæí duûng LED hoàûc laser diode LD vaì bäü thu quang sæí duûng photodiode hoàûc transistor quang âãø thæûc hiãûn caïc chuyãøn âäøi. Hçnh 6.22a veî cáúu truïc såüi quang. Mäùi såüi thuíy tinh âån gäöm hai pháön: loîi thuíy tinh åí giæîa vaì voí thuyí tinh boüc ngoaìi våïi chiãút suáút tháúp hån. Aïnh saïng truyãön doüc theo loîi thuíy tinh theo ba caïch, tuyì theo loaûi såüi quang vaì bãö räüng cuía loîi. Trong såüi quang âa mode chiãút suáút báûc âãuö (multimode stepped index fiber) , váût liãûu chãú taûo voí quang vaì loîi quang khaïc nhau nhæng chiãút suáút laì âäöng nháút, chiãút suáút cuía voí nhoí hån chiãút suáút cuía loîi. Caïc tia saïng do bäü phaït quang phaït ra våïi goïc tåïi nhoí hån goïc tåïi haûn seî âæåüc phaín xaû toaìn pháön taûi giao diãûn voí-loîi vaì âæåüc lan truyãön doüc theo loîi bàòng caïch phaín xaû nhiãöu láön. Caïc tia saïng phaït ra våïi goïc tåïi khaïc nhau seî âæåüc truyãön âi våïi thåìi gian khaïc nhau, dáùn âãún tên hiãûu thu coï âäü räüng xung låïn hån âäü räüng xung cuía tên hiãûu vaìo, laìm giaím täúc âäü bit. Do âoï, loaûi caïp naìy chè sæí duûng væoïi täúc âä ü bit væìa phaíi. Sæû lan truyãön aïnh saïng trong såüi naìy âæåüc chè ra trãn hçnh 6.22b. (a) Låpï boüc plastic Capï quang nhiãöu loîi Voí quang Loîi quang (b) T.h âiãûn vaìo T.h âiãûn ra Phaït quang Thu quang Hçnh 6.22 Nguyãn lyï såüi quang (a) Cáúu truïc caïp; (b) Truyãön aïnh saïng trong såüi quang âa mode chiãút suáút báûc Âãø giaím båït sæû taïn sàõc aïnh saïng, ta coï thãø thay váût liãûu chãú taûo loîi bàòng loaûi coï chiãút suáút thay âäøi, giaím dáön tæì tám loîi cho âãún giao diãûn loîi-voí. Luïc naìy, tia saïng âæåüc truyãön âi bãn - 147 -
22. - Chæång VI - trong loîi theo âæåìng hçnh sin chæï khäng phaíi âæåìng gáúp khuïc nhæ træåìng håüp såüi quang âa mode chiãút suáút báûc. Âäü giaîn cuía xung thu giaím nhoí hån, cho pheïp tàng täúc âäü bit lãn nhiãöu. Såüi quang cáúu taûo nhæ váûy goüi laì såüi quang âa mode chiãút suáút biãún âäøi âãöu (multimode graded index fiber). Âãø tàng täúc âäü bit lãn næîa, ta giaím âæåìng kênh cuía loîi xuäúng coìn bàòng mäüt bæåïc soïng âån (3 −10µm ) âãø cho táút caí aïnh saïng phaït ra âãöu lan truyãön theo mäüt âæåìng truyãön âån (khäng bë taïn sàõc). Kãút quaí laì âäü räüng xung ra gáön bàòng âäü räüng xung vaìo. Såüi quang loaûi naìy goüi laì såüi quang âån mode (monomode fiber), thæåìng duìng våïi LD, hoaût âäüng åí täúc âäü lãn âãún haìng tràm Mbps. e) Vãû tinh Ngoaìi caïc mäi træåìng kãø trãn, coï thãø truyãön tên hiãûu thäng tin bàòng soïng vä tuyãún qua khäng trung nhæ trong hãû thäúng vãû tinh. Tên hiãûu âæåüc âiãöu chãú båíi chuìm soïng âiãûn tæì hçnh noïn (soïng SHF 3-30 GHz) räöi phaït tæì traûm màût âáút lãn vãû tinh. Chuìm soïng naìy âæåüc thu räöi chuyãøn tiãúp âãún âêch âaî âënh bàòng bäü phaït âaïp (transponder) trãn vãû tinh. Mäüt vã û tinh coï nhiãöu bäü phaït âaïp nhæ váûy, mäùi bäü phaït âaïp tiãúp nháûn mäüt daíi táön säú riãng. Mäüt kãnh vãû tinh âiãøn hçnh coï bàng thäng ráút cao (500 MHz) vaì coï thãø cung cáúp haìng tràm kãút näúi täúc âäü cao bàòng caïch sæí duûng kyî thuáût gheïp kãnh. Vãû tinh duìng trong thäng tin thæåìng laì vãû tinh âëa ténh (geostationary). Vãû tinh âëa ténh quay âäöng bäü våïi sæû quay cuía traïi âáút. Quyî âaûo cuía vãû tinh phaíi âæåüc læûa choün âãø noï cung cáúp mäüt tuyãún thäng tin táöm nhçn thàóng (line-of-sight communication path) giæîa traûm thu vaì phaït. Do tênh âënh hæåïng cuía anttena, nãn tên hiãûu coï thãø âæåüc thu nháûn trong mäüt phaûm vi âëa lyï ráút räüng hoàûc âæåüc táûp trung laûi âãø chè thu nhánû trong mäüt phaûm vi heûp. Trong træåìng håüp sau, cäng suáút tên hiãûu cao hån, cho pheïp duìng chaío thu âæåìng kênh nhoí- goüi laì VSAT (Very Small Aperture Terminal). Mäüt hãû thäúng vãû tinh âiãøn hçnh âæåüc trçnh baìy trãn hçnh 6.23a. Hãû thäúng naìy goüi laì âiãøm näúi âiãøm (point-to-point). Mäùi traûm màût âáút hoaût âäüng åí nhæîng táön säú khaïc nhau. Mäüt cáúu hçnh khaïc goüi laì âa âiãøm (multipoint) âæåüc trçnh baìy trãn hçnh 6.23b. Cáúu hçnh naìy gäöm mäüt traûm màût âáút trung tám goüi laì hub, liãn laûc våïi mäüt säú traûm VSAT khaïc phán bäú xung quanh. Thäng thæåìng, hub phaït quaíng baï âãún caïc VSAT trãn mäüt táön säú âån nhæng åí hæåïng ngæåüc laûi, mäùi VSAT phaït âãún hub trãn mätü táön säú riãng. Âãø liãn laûc våïi mäüt VSAT cuû thãø, hub phaït quaíng baï baín tin våïi chè säú nháûn daûng VSAT åí âáöu baín tin. Våïi caïc æïng duûng VSAT kãút näúi VSAT, træåïc hãút VSAT phaït baín tin âãún hub thäng qua vãû tinh, räöi sau âoï hub seî phaït quaíng baï caïc baín tin âãún VSAT. f) Soïng vi ba Liãn kãút bàòng soïng vi ba âæåüc sæí duûng räüng raîi åí nhæîng nåi khoï làõp âàût tuyãún thäng tin hæîu tuyãún, vê duû nhæ qua säng häö, âáöm láöy hoàûc sa maûc Vç soïng vi ba truyãön qua khäng khê nãn coï thãø bë giaïn âoaûn båíi caïc váût caín do con ngæåìi vaì caïc âiãöu kiãûn thåìi tiãút coï haûi. Trong tuyãún - 148 -
23. - Chæång VI - thäng tin vãû tinh, soïng chuí yãúu truyãön qua khäng gian tæû do nãn êt chëu aính hæåíng båíi caïc yãúu täú naìy. Thäng tin vi ba táöm nhçn thàóng coï thãø cho pheïp khoaíng caïch truyãön dáùn âaût âæåüc 50 km. Daíi táön sæí duûng trong liãn kãút vi ba laì UHF (0.3-3GHz) vaì SHF (3-30GHz) Vãû tinh Antenna Tuyãún Tuyãún lãn xuäúng Traûm mà ût VSAT âáút Traûm hub (a) (b) Hçnh 6.23 Truyãön dáùn bàòng vãû tinh (a) Âiãøm näúi âiãøm; (b) Âa âiãøm g) Soïng radio Soïng radio táön säú tháúp hån (VHF: 30-300MHz, HF: 3-30MHz) âæåüc sæí duûng åí nhæîng nåi coï liãn kãút cäú âënh qua mäüt khoaíng caïch væìa phaíi. Vê duû nhæ, âãø kãút näúi caïc maïy tênh trong mäüt thaình phäú våïi mäüt maïy tênh tæì xa. Maïy phaït - goüi laì traûm gäúc BS (Base Station) âæåüc âàût åí mäüt âiãøm cäú âënh näúi âãún maûng hæîu tuyãún - cung cáúp liãn kãút vä tuyãún giæîa mäùi user vaì traûm trung tám. Vuìng phuí soïng cuía mäüt traûm gäúc âæåüc goüi laì tãú baìo (cell) (xem hçnh 6.24). Vuìng phuí soïng cuía mäùi traûm gäúc bë haûn chãú båíi cäng suáút phaït, do âoï mäüt traûm gäúc chè cung cáúp âuí säú kãnh cho toaìn bäü taíi trong khu væûc âoï maì thäi. Nãúu æïng duûng yãu cáöu vuìng phuí soïng räüng hån hoàûc máût âäü user cao hån thç cáön phaíi sæí duûng nhiãöu traûm gäúc sàõp xãúp liãön kãö nhau theo cáúu truïc âa tãú baìo (multiple cells). Trong thæûc tãú, kêch thæåïc cuía mäùi tãú baìo thay âäøi phuû thuäüc vaìo caïc yãúu täú nhæ máût âäü user vaì âëa thãú âëa phæång. User F F BS Maûng cäú âënh Hçnh 6.24 Tãú baìo âån - 149 -
24. - Chæång VI - Mäùi traûm gäúc hoaût âäüng sæí duûng mäüt bàng táön khaïc våïi caïc traûm lán cáûn. Tuy nhiãn, vç vuìng phuí soïng cuía mäùi traûm gäúc bë haûn chãú nãn coï thãø sæí duûng laûi bàng táön taûi nhæîng vuìng khaïc trong maûng. 6.4.2 Caïc nguäön gáy suy hao vaì meïo Báút kyì tên hiãûu naìo khi truyãön âi trãn báút kyì mäi træåìng truyãön dáùn naìo cuîng âãöu chëu caïc aính hæåíng khaïc nhau, laìm suy giaím cháút læåüng tên hiãûu thu. Caïc aính hæåíng âoï laì suy hao, sæû haûn chãú bàng thäng, meïo do trãù vaì nhiãùu. Hçnh 6.25 cho tháúy caïc yãúu täú naìy aính hæåíng nhæ thãú naìo âãún tên hiãûu khäi phuûc (xeït riãng tæìng aính hæåíng vaì xeït tängø håüp caïc aính hæåíng). Thäng tin phaït 0 1 0 0 1 0 Tên hiãûu phaït Thåìi gian Suy hao Bàng thäng haûn chãú Caïc aính hæåíng Meïo do trãù Nhiãùu kãnh truyãön Täøng håüp caïc aính hæåíng Tên hiãûu thu Tên hiãûu âäöng häö Tên hiãûu khäi phuûc Thäng tin thu 0 1 0 1 1 0 Läùi bit Hçnh 6.25 Aính hæåíng cuía suy hao vaì meïo - 150 -
25. - Chæång VI - a) Suy hao Suy hao laì hiãûn tæåüng biãn âäü cuía tên hiãûu bë giaím âi khi truyãön qua mäüt mäi træåìng truyãön dáùn. Thäng thæåìng, phaíi giåïi haûn chiãöu daìi cuía tuyãún truyãön dáùn âãø suy hao nàòm trong phaûm vi cho pheïp, nhàòm âaím baío cho maûch thu coï thãø taïch âæåüc tên hiãûu. Nãúu tuyãún truyãön dáùn daìi hån, phaíi âàût caïc bäü khuãúch âaûi xen vaìo giæîa tuyãún âãø buì suy hao. Suy hao khäng cäú âënh maì gia tàng theo táön säú. Vç mäüt tên hiãûu bao gäöm mäüt daíi nhiãöu thaình pháön táön säú nãn tên hiãûu bë meïo. Âãø khàõc phuûc váún âãö naìy, maûch khuãúch âaûi phaíi âæåüc thiãút kãú sao cho hãû säú khuãúch âaûi thay âäøi âäúi våïi caïc tên hiãûu táön säú khaïc nhau. Hoàcû ta sæí duûng mäüt thiãút bë goüi laì bäü cán bàòng (equalizer) âãø san bàòng meïo qua mäüt daíi táön xaïc âënh. Âãø âo suy hao vaì hãû säú khuãúch âaûi, ta sæí duûng âån vë decibel (dB). Kyï hiãûu cäng suáút phaït tên hiãûu laì P1 vaì cäng suáút thu laì P2, ta coï: P Suy hao = 10log 1 dB 10 P 2 P Hãû säú khuãúch âaûi = 10log 2 dB 10 P 1 Do âån vë cuía P1 vaì P2 âãöu laì watt nãn dB laì vä hæåïng vaì âån giaín laì noï âo mäúi quan hãû vãö biãn âäü giæîa hai mæïc cäng suáút. Viãûc sæí duûng logarit åí âáy coï yï nghéa laì coï thãø tênh suy hao/khuãúch âaûi täøng trãn mäüt kãnh truyãön dáùn nhiãöu âoaûn bàòng caïch cäüng táút caí caïc suy hao/khuãúch âaûi cuía caïc âoaûn riãng biãût. b) Sæû haûn chãú bàng thäng Báút kyì mäi træåìng truyãön dáùn naìo cuîng âãöu coï mäüt bàng thäng xaïc âënh. Bàng thäng naìy laì daíi caïc thaình pháön táön säú sin coï thãø truyãön qua kãnh maì khäng bë meïo. Theo Fourier (chæång 2), tên hiãûu tuáön hoaìn coï thãø âæåüc phán têch thaình täøng cuía vä säú tên hiãûu sin coï táön säú laì táön säú cå baín va ì laì bäüi säú cuía táön säú cå baín. Tên hiãûu säú truyãön chênh laì tên hiãûu nhë phán ngáùu nhiãn, âãø phán têch, ta coï thãø xem tên hiãûu naìy laì caïc daîy tuáön hoaìn nhæ laì 101010 , 110110 , 11101110 Váûy tên hiãûu säú truyãön bao gäöm nhiãöu thaình pháön táön säú nãn chè nhæîng táön säú naìo nàòm trong bàng thäng cuía kãnh måïi coï thãø thu âæåüc maì khäng bë meïo. Bàng thäng cuía kãnh caìng låïn thç tên hiãûu thu caìng gáön våïi tên hiãûu gäúc. Âënh lyï Nyquist xaïc âënh täúc âäü truyãön tin cæûc âaûi qua mäüt kãnh khäng nhiãùu - laì C - âæåüc tênh nhæ sau: C = 2Wlog M (bps) 2 åí âáy W laì bàng thäng cuía kãnh (tênh bàòng Hz) vaì M laì säú mæïc tên hiãûu. Nãúu thãm vaìo tên hiãûu thäng tin caïc bit cho caïc muûc âêch khaïc thç täúc âäü dæî liãûu coï êch seî tháúp hån täúc âäü bit thæûc sæû. Do âoï, khi ta truyãön thäng tin qua mäüt kãnh, ta coï ba täúc âäü: signaling rate (taûm dëch laì täúc âäü kyï hiãûu), täúc âäü bit (bit rate) va ì täúc âäü dæî liãûu (data rate) - ba täúc âäü naìy coï thãø bàòng nhau hoàûc khaïc nhau. Chàóng haûn nhæ, tên hiãûu âiãöu chãú 4 mæïc (cæï hai bit nhoïm laûi - 151 -
26. - Chæång VI - thaình mäüt kyï hiãûu) coï täúc âäü bit låïn gáúp âäi täúc âäü kyï hiãûu; hoàûc tên hiãûu âæåüc maî hoïa parity coï täúc âäü dæî liãûu bàòng baíy pháön taïm täúc âäü bit. Nhán âáy, nhàõc laûi mäüt khaïi niãûm coï liãn quan âãún bàng thäng cuía kãnh âaî âæåüc noïi âãún åí chæång 3. Âoï laì hiãûu quaí sæí duûng bàng thäng (bandwidth efficiency) cuía kãnh truyãön - kyï hiãûu laì B vaì âæåüc tênh nhæ sau: R log M 1 B = = 2 = (bps Hz-1) W WT WT S b åí âáy R laì täúc âäü bit, TS laì chu kyì cuía kyï hiãûu, Tb laì khoaíng thåìi gian cuía mäüt bit - laì nghëch âaío cuía R. Tæì âáy coï thãø tháúy ràòng täúc âäü bit caìng cao thç hiãûu quaí sæí duûng bàng thäng cuía kãnh caìng cao. c) Meïo do trãù Täúc âäü lan truyãön cuía tên hiãûu sin doüc theo âæåìng truyãön thay âäøi theo táön säú tên hiãûu. Vç váûy, khi phaït mäüt tên hiãûu säú, caïc thaình pháön táön säú khaïc nhau trong tên hiãûu seî âãún nåi våïi thåìi gian trãù khaïc nhau, gáy ra meïo do trãù. Mæïc âäü meïo tàng khi täúc âäü bit tàng vç khi âoï, mäüt vaìi thaình pháön táön säú trong mäüt bit bë trãù vaì giao thoa våïi caïc táön säú trong bit tiãúp theo. Meïo do trãù coìn âæåüc goüi laì giao thoa liãn kyï tæû ISI. Aính hæåíng cuía noï la ì laìm thay âäøi tæïc thåìi âiãøm chuyãøn tiãúp bit cuía tên hiãûu thu. Vç tên hiãûu thu thæåìng âæåüc láúy máùu vaìo giæîa cuía mäùi bit nãn âiãöu naìy seî laìm cho viãûc khäi phuûc tên hiãûu thu khäng chênh xaïc khi täúc âäü bit tàng. Âãø khàõc phuûc meïo do trãù, ta sæí duûng bäü cán bàòng - taûo ra thåìi gian trãù cán bàòng - âàûc tuyãún trãù cán bàòng coï daûng sao cho khi cäüng våïi âàûc tuyãún trãù do kãnh truyãön gáy ra, seî thu âæåüc mäüt âàûc tuyãún trãù gáön nhæ laì hàòng säú. Noïi caïch khaïc, viãûc sæí duûng bäü cán bàòng coï taïc duûng laìm cho táút caí caïc thaình pháön táön säú khaïc nhau trong tên hiãûu âi âãún maûch thu våïi thåìi gian trãù nhæ nhau. d) Nhiãùu Khi kãnh truyãön räùi (khäng coï tên hiãûu), sæû hiãûn diãûn cuía tên hiãûu âiãûn trãn kãnh seî laì 0. Tuy nhiãn, trong thæûc tãú, váùn täön taûi caïc biãún âäøi ngáùu nhiãn trãn kãnh - goüi laì mæïc nhiãùu âæåìng dáy (line noise level). Khi tên hiãûu truyãön bë suy hao, biãn âäü tên hiãûu coï thãø bë giaím xuäúng dæåïi mæïc nhiãùu nãön. Vç váûy, mäüt thäng säú quan troüng liãn quan âãún mäi træåìng truyãön laì tyí säú cäng suáút trung bçnh cuía tên hiãûu thu, S, trãn cäng suáút cuía mæïc nhiãùu, N. Tyí säú naìy âæåüc goüi laì tyí säú tên hiãûu trãn nhiãùu SNR (Signal to Noise Ratio) vaì thæåìng âæåüc biãøu diãùn bàòng decibel. Ta coï: ⎛ S ⎞ SNR =10lg⎜ ⎟ (dB) ⎝ N ⎠ Roî raìng laì tyí säú SNR cao coï nghéa laì cäng suáút tên hiãûu cao hån so våïi mæïc nhiãùu hiãûn haình, kãút quaí laì cháút læåüng cuía tên hiãûu täút. Ngæåüc laûi, tyí säú SNR tháúp nghéa laì cháút læåüng cuía tên hiãûu täöi. - 152 -
27. - Chæång VI - Täúc âäü thäng tin låïn nháút cuía kãnh truyãön coï liãn quan âãún tyí säú SNR vaì coï thãø xaïc âënh bàòng cäng thæïc Shannon vaì Hartley nhæ sau: ⎛ S ⎞ C = Wlog ⎜1+ ⎟ (bps) 2 ⎝ N ⎠ Coï nhiãöu nguyãn nhán gáy ra nhiãùu. Mäüt trong caïc nguyãn nhán âoï laì xuyãn ám (crosstalk) trong dáy song haình vaì dáy xoàõn âäi. Xuyãn ám gáy ra do sæû aính hæåíng âiãûn khäng mong muäún giæîa caïc dáy caûnh nhau trong cuìng mäüt caïp, laìm cho tên hiãûu truyãön trong dáy naìy loüt vaìo dáy bãn caûnh gáy nhiãùu. Mäüt vê duû thæåìng gàûp vãö xuyãn ám laì khi sæí duûng âiãûn thoaûi, ta nghe âæåüc cuäüc goüi khaïc. Coï nhiãöu loaûi xuyãn ám nhæng nguy hiãøm hån caí laì xuyãn ám âáöu gáön NEXT (Near-End crosstalk). Âáy laì loaûi xuyãn ám gáy ra do aính hæåíng âiãûn cuía tên hiãûu âi ra tæì maïy phaït lãn tên hiãûu vaìo mäüt maïy thu gáön âoï. Tên hiãûu måïi ra maïy phaït nãn maûnh, trong khi tên hiãûu vaìo âãún maïy thu âaî bë yãúu âi do suy hao vaì meïo. Do váûy, tên hiãûu vaìo maïy thu bë suy giamí cháút læåüng nghiãm troüng. Âãø khàõc phuûc váún âãö naìy, ngæåìi ta sæí duûng maûch loaûi boí NEXT thêch nghi (adaptive NEXT canceler). Hçnh 6.26 trçnh baìy vë trê âàût maûch loaûi boí NEXT âiãøn hçnh. Maûch loaûi boí taûo mäüt baín sao cuía tên hiãûu xuyãn ám, räöi láúy tên hiãûu thu træì âi tên hiãûu xuyãn ám baín sao naìy. Thiãút bë âáöu cuäúi Maûch phaït Tên hiãûu phaït Maûch loaûi boí NEXT NEXT _ Maûch thu Tên hiãûu + thu Hçnh 6.26 Maûch loaûi boí NEXT thêch nghi Mäüt daûng nhiãùu khaïc laì nhiãùu xung (impulse noise). Nhiãùu naìy gáy ra do caïc xung âiãûn tæì caïc hoaût âäüng hoàûc caïc thiãút bë aính hæåíng âãún âæåìng truyãön tên hiãûu. Vê duû, sæû phoïng âiãûn cuía caïc tia chåïp, hoaût âäüng chuyãøn maûch trong caïc täøng âaìi cuî. Trong âiãûn thoaûi, aính hæåíng naìy khäng quan troüng làõm, noï coï thãø gáy mäüt tiãúng click låïn. Nhæng trong truyãön säú liãûu, aính hæåíng cuía nhiãùu xung coï thãø ráút nghiãm troüng, vê duû mäüt nhiãùu xung trong næía giáy coï thãø laìm hoíng 1200 bit säú liãûu åí täúc âäü 2400 bps. Âiãöu may màõn laì nhiãùu xung khäng xaíy ra thæåìng xuyãn. Daûng thæï ba cuía nhiãùu laì nhiãùu nhiãût (thermal noise), täön taûi trong táút caí caïc thiãút bë âiãûn tæí vaì caïc mäi træåìng truyãön báút kãø caïc aính hæåíng bãn ngoaìi. Nhiãùu naìy gáy ra do sæû chuyãøn - 153 -
28. - Chæång VI - âäüng nhiãût cuía caïc âiãûn tæí trong mäùi nguyãn tæí trong váût liãûu chãú taûo thiãút bë hay âæåìng truyãön. Taûi nhiãût âäü trãn 0oK, táút caí caïc mäi træåìng truyãön dáùn vaì thiãút bë âãöu coï nhiãùu nhiãût. Noï taûo ra caïc thaình pháön táön säú ngáùu nhiãn våïi biãn âäü biãún thiãn liãn tuûc. Do âoï, nhiãùu nhiãût coìn goüi laì nhiãùu tràõng (white noise). Mæïc nhiãùu nhiãût trong bàng thäng 1 Hz trong mäüt âæåìng truyãön báút kyì âæåüc tênh nhæ sau: N = kT (WHz-1) 0 -1 ÅÍ âáy N0 laì máût âäü cäng suáút cuía nhiãùu, tênh bàòng WHz , k laì hàòng säú Boltzmann (1.3803x10-23 JK-1) vaì T laì nhiãût âäü Kelvin (K). 6.5 Khäi phuûc tên hiãûu säú Khi truyãön tên hiãûu âi, duì sæí duûng báút cæï loaûi mäi træåìng gç, tên hiãûu cuîng seî bë suy hao vaì meïo. Âãø khàõc phuûc, ta âàût caïc bäü làûp (repeater) doüc theo âæåìng truyãön theo mäüt cæû ly nháút âënh. Khoaíng giæîa hai traûm làûp goüi laì mäüt hop hay âoaûn (section). Mäüt âæåìng truyãön thäng tin qua khoaíng caïch xa thæåìng chæïa nhiãöu âoaûn nhæ váûy. 6.5.1 Bäü làûp taïi taûo tên hiãûu säú Coï thãø chia bäü làûp ra laìm hai loaûi. Âoï laì bäü làûp khuãúch âaûi (amplifying repeater) vaì bäü làûp taïi taûo (regenerative repeater). Âäúi våïi thäng tin tæång tæû, sæí dungû bäü làûp khuãúch âaûi. Âäúi våïi thäng tin säú, thæåìng duìng bäü làûp taïi taûo. Nhiãûm vuû cuía bäü làûp taïi taûo (goüi ngàõn goün laì bäü làûp) trong thäng tin säú laì khuãúch âaûi vaì sæía daûng tên hiãûu. Hçnh 6.27 chè ra så âäö cuía mäüt tuyãún thäng tin säú gäöm m âoaûn, nghéa laì m - 1 bäü làûp. ± ∆V ± α ∆V + n (t) ± α ∆V + n (t) ± ∆V 2 2 1 2 2 2 Bäü phaït Bäü làûp Bäü làûp Bäü thu ∆V n1(t) ± n2(t) nm(t) 2 Hçnh 6.27 Tuyãún nhiãöu âoaûn sæí duûng bäü làûp taïi taûo ∆V Nãúu tên hiãûu nhë phán truyãön âi våïi mæïc âiãûn aïp laì ± 2 thç âiãûn aïp vaìo bäü làûp thæï nháút laì ± α ∆V + n (t) , åí âáy α laì hãû säú suy hao âiãûn aïp tuyãún tênh vaì n (t) laì âiãûn aïp ngáùu nhiãn 2 1 1 trong âoaûn thæï nháút. Nãúu bäü làûp âæåüc thiãút kãú täút, tên hiãûu ra cuía bäü làûp âæåüc khuãúch âaûi vaì ∆V sæía daûng, tråí nãn gáön nhæ laì ± 2 vaì cæï tiãúp tuûc nhæ váûy cho âãún âoaûn cuäúi cuìng. Hçnh 6.28 trçnh baìy så âäö khäúi âån giaín cuía mäüt bäü làûp taïi taûo våïi tên hiãûu NRZ âån cæûc. Bäü loüc khuãúch âaûi seî khuãúch âaûi biãn âäü cuía tên hiãûu vaìo lãn âãún mæïc tæång thêch våïi caïc maûch coìn laûi vaì loüc tên hiãûu âãø laìm giaím aính hæåíng cuía suy hao vaì meïo. Maûch âäöng bäü bit taûo ra tên hiãûu âäöng häö, âäöng bäü våïi âäöng häö phaït âãø coï thãø láúy máùu tên hiãûu thu bë meïo åí âiãøm giæîa ä bit (nåi âäü måí cuía giaín âäö màõt låïn nháút). Bäü so saïnh taûo mäüt xung heûp åí âáöu ra khi giaï trë - 154 -
29. - Chæång VI - láúy máùu låïn hån mæïc ngæåîng choün træåïc VT. Âäü räüng cuía xung naìy bàòng âäü räüng cuía xung âäöng häö taûi âáöu ra cuía maûch âäöng bäü bit. Âiãûn aïp ngæåîng VT thæåìng choün laì mäüt næía giaï trë láúy máùu âènh - âènh. Nãúu nhiãùu nhoí, xung åí âáöu ra cuía bäü so saïnh seî chè xuáút hiãûn khi coï bit 1 trong doìng tên hiãûu NRZ vaìo. Nhæ váûy, bäü so saïnh âoïng vai troì laì mäüt maûch quyãút âënh. Maûch âa haìi mäüt traûng thaïi bãön seî xuáút ra mäüt xung räüng Tb = 1/R mäùi khi âáöu ra cuía bäü so saïnh åí mæïc cao, åí âáy R laì täúc âäü âäöng häö taûo ra tæì maûch âäöng bäü bit. Nhæ váûy, qua bäü làûp, nãúu khäng kãø läùi bit thç tên hiãûu NRZ âaî âæåüc khäi phuûc, loaûi boí caïc aính hæåíng cuía suy hao vaì meïo. Toïm laûi, bäü làûp taïi taûo gäöm coï bäún khäúi chæïc nàng chênh laì: bäü loüc khuãúch âaûi, âäöng bäü bit, láúy máùu vaì quyãút âënh. Bäü loüc khuãúch âaûi Maûch quyãút âënh Tên hiãûu Maûch láúy máùu Tên hiãûu vaìo ra + Bäü loüc Maûch âa haìi mäüt traûng thaïi bãön _ Clk Maûch âäöng bäü bit Hçnh 6.28 Bäü làûp taïi taûo tên hiãûu NRZ âån cæûc 6.5.2 Maûch âäöng bäü bit Qua pháön trçnh baìy vãö bäü làûp åí trãn, ta tháúy: âãø coï thãø taïi taûo tên hiãûu, cáön thiãút phaíi co ï âäöng häö thu chaûy âäöng bäü hoaìn toaìn våïi âäöng häö phaït. Âäöng häö thu coï thãø laì âäöng häö phaït âæåüc truyãön trãn mäüt kãnh âäöng bäü riãng hoàûc âæåüc khäi phuûc tæì chênh trong doìng tên hiãûu thu. Træåìng håüp truyãön tên hiãûu âäöng häö trãn kãnh riãng laì khäng kinh tãú vaì êt âæåüc duìng trong caïc hãû thäúng thäng tin säú. Ta táûp trung xeït træåìng håüp thæï hai: maûch âäöng bäü bit taûo ra âäöng häö tæì trong doìng tên hiãûu thu. Âäü phæïc taûp cuía maûch âäöng bäü bit tuyì thuäüc vaìo loaûi maî âæåìng sæí duûng. Vê duû nhæ, maûch âäöng bäü bit cho maî RZ læåîng cæûc coï âuí säú læåüng bit 1 (HDB3, B6ZS) coï cáúu truïc nhæ trçnh baìy trãn hçnh 6.29. RZ âån cæûc Maûch cäüng Maûch bçnh w3(t) Tên hiãûu âäöng RZ læåîng cæûc hæåíng phæång + häö ra w1(t) f0 = 1/Tb So saïnh w (t) _ 4 2 w2(t) = w1 (t) vT Hçnh 6.29 Maûch âäöng bäü bit - 155 -
30. - Chæång VI - Træåïc tiãn, tên hiãûu thu âæåüc chuyãøn thaình tên hiãûu RZ âån cæûc bàòng mäüt maûch bçnh phæång (hoàûc laì maûch chènh læu hai næía chu kyì). Viãûc chènh læu hoàûc bçnh phæång seî laìm máút âi "vãút khuyãút" taûi táön säú fo = 1/Tb (xem hçnh 6.30a) vaì âæa thaình pháön táön säú fo vaìo (xem hçnh 6.30b). Táön säú naìy chênh laì táön säú âäöng häö vaì coï thãø taïch âæåüc bàòng maûch cäüng hæåíng táön säú f0 hoàûc PLL åí sau (xem hçnh 6.30c). Bäü so saïnh våïi mæïc ngæåîng VT tiãúp theo âoïng vai troì laì maûch taûo daûng xung âäöng häö (xem hçnh 6.30d). Tb Vãút khuyãút (a) 0 f0 2f0 Bäü loüc khäi phuûc âäöng häö (b) 0 f0 2f0 v (c) T (d) Hçnh 6.30 Daûng soïng tên hiãûu & phäø trong maûch âäöng bäü bit TOÏM TÀÕT CHÆÅNG 1. Gheïp kãnh (multiplexing) laì kyî thuáût chia seí kãnh váût lyï chung. Âãø coï thãø taïch laûi âæåüc caïc tên hiãûu sau khi gheïp kãnh, caïc tên hiãûu âoï phaíi "âuí phán biãût âæåüc våïi nhau" theo mäüt caïch naìo âoï. 2. Coï hai kyî thuáût gheïp kãnh chênh laì gheïp kãnh phán chia theo táön säú FDM (Frequency Division Multiplexing) vaì gheïp kãnh phán chia theo thåìi gian TDM (Time Division Multiplexing). 3. FDM thæûc hiãûn truyãön âäöng thåìi caïc tên hiãûu khaïc nhau qua cuìng mäüt kãnh bàng räüng bàngò caïch sæí duûng caïc soïng mang táön säú khaïc nhau. Phäø cuía caïc tên hiãûu naìy khäng bë chäöng lãn nhau. Do caïc tên hiãûu naìy lãûch táön våïi nhau nãn bàòng caïc bäü loüc bãn thu, ta coï thãø taïch riãng caïc tên hiãûu ra. - 156 -
31. - Chæång VI - 4. Bãn phaït, caïc tên hiãûu khaïc nhau âæåüc âiãöu chãú våïi caïc soïng mang phuû coï táön säú khaïc nhau, räöi cäüng táút caí caïc soïng mang phuû âaî âiãöu chãú laûi, taûo thaình tên hiãûu täøng håüp bàng cå såí. Sau âoï tên hiãûu täøng håüp naìy âæåüc âiãöu chãú våïi mäüt soïng mang chênh, hçnh thaình tên hiãûu FDM âãø truyãön qua kãnh bàng räüng. Bãn thu, tên hiãûu FDM træåïc hãút âæåüc giaíi âiãöu chãú âãø taûo laûi tên hiãûu täøng håüp bàng cå såí, sau âoï qua caïc bäü loüc âãø phán chia caïc soïng mang phuû ra. Cuäúi cuìng, caïc soïng mang phuû âæåüc giaíi âiãöu chãú âãø taûo laûi caïc tên hiãûu ban âáöu. 5. Theo sæû phán cáúp hãû thäúng FDM cuía cäng ty AT&T, kiãøu âiãöu chãú duìng trong âiãöu chãú soïng mang phuû laì âiãöu chãú âån biãn SSB. 6. TDM thæûc hiãûn truyãön caïc tên hiãûu khaïc nhau qua cuìng mäüt kãnh bàng räüng våïi cuìng táön säú nhæng vaìo caïc thåìi âiãøm khaïc nhau. Trong khäúi gheïp kãnh bãn phaït, thåìi gian âæåüc phán thaình caïc khe thåìi gian, áún âënh mäùi khe cho mäüt doìng säú âãún tæì mäüt kãnh khaïc nhau theo caïch xoay voìng. Viãûc taïch kãnh âæåüc thæûc hiãûn bãn thu bàòng caïch chuyãøn maûch tên hiãûu thu vaìo caïc thåìi âiãøm thêch håüp. Trong hãû thäúng TDM, yãu cáöu táút caí caïc bäü phaït vaì thu phaíi tuán theo mäüt âäöng häö chung. 7. Caïc khe thåìi gian âæåüc sàõp xãúp laûi thaình mäüt cáúu truïc låïn hån goiü laì khung TDM. Âäöng bäü khung laì cáön thiãút âãø bãn thu coï thãø phán biãût chênh xaïc caïc khung våïi nhau, tæì âoï phán biãût chênh xaïc caïc khe våïi nhau. Tên hiãûu âäöng bäü khung thæåìng âæåüc gheïp chung vaìo trong khung TDM vaì âæåüc taïch ra bàòng maûch âäöng bäü khung phuì håüp. 8. Coï 4 phæång phaïp gheïp TDM laì: gheïp bit xen bit (bit-by-bit), kyï tæû xen kyï tæû (character- by-character), gheïp thäúng kã (statistical multiplexing) vaì cheìn bit (bit stuffing). 9. Coï thãø phán cáúp hãû thäúng TDM cäng cäüng theo hai kiãøu chênh chênh. Kiãøu thæï nháút goüi laì phán cáúp cáûn âäöng bäü PDH (Plessiochronous Digital Hierarchy). Kiãøu thæï hai goüi laì phán cáúp âäöng bäü SDH (Synchronous Digital Hierarchy). 10. Trong hã û thäúng PDH, caïc luäöng TDM báûc cao âæåüc taûo ra tæì viãûc gheïp caïc luäöng TDM báûc tháúp. Do mäùi luäöng TDM sæí duûng mäüt nguäön âäöng häö riãng nãn khi kãút håüp caïc luäöng báûc tháúp, phaíi thæûc hiãûn buì sai khaïc vãö täúc âäü âäöng häö bàòng caïc bit âãûm (justification bit), laìm cho täúc âäü luäöng tên hiãûu ra bäü gheïp cao hån mäüt chuït so våïi täøng caïc täúc âäü cuía caïc luäöng vaìo. Viãûc sæí duûng bit âãûm laìm cho ta khäng thãø xaïc âënh chênh xaïc thåìi âiãøm bàõt âáöu cuía doìng bit täúc âäü tháúp trong mäüt doìng bit täúc âäü cao hån. Âiãöu naìy laìm cho viãûc gheïp/ xen reî kãnh khi cáön phaíi qua nhiãöu cäng âoaûn phæïc taûp. 11. SDH âæåüc âãö xuáút láön âáöu tiãn vaìo nàm 1986 dæåïi tãn goüi laì SONET. Nàm 1988, ITU vaì ETSI âaî cháúp nháûn SONET vaì âäøi tãn thaình SDH. Âiãøm khaïc biãût cå baín cuía SDH so våïi PDH laì trong khung SDH coï thãm vaìo caïc thäng tin häù tråü thäng baïo chênh xaïc âiãøm maì luäöng báûc tháúp âæåüc gheïp vaìo trong mäüt luäöng báûc cao. Âiãöu naìy giuïp cho viãûc gheïp/ xen reî kãnh khi cáön tråí nãn âån giaín. 12. Âa truy cáûp laì kyî thuáût tæång tæû nhæ gheïp kãnh, cho pheïp nhiãöu càûp thu-phaït cuìng chia seí mäüt kãnh váût lyï chung. Nhæng âa truy cáûp muäún noïi âãún træåìng håüp caïc nguäön tin khäng âæåüc sàõp âàût laûi våïi nhau vaì hoaût âängü âäüc láûp våïi nhau. Nguäön tin âæåüc goüi laì user. - 157 -
32. - Chæång VI - 13. Coï ba loaûi âa truy cáûp chênh: âa truy cáûp phán chia theo táön säú FDMA, âa truy cáûp phán chia theo thåìi gian TDMA vaì âa truy cáûp phán chia theo maî CDMA. Nguyãn tàõc cå baín cuía táút caí caïc phæång phaïp âa truy cáûp dæûa vaìo viãûc phán chia taìi nguyãn thäng tin hæîu haûn cho caïc user khaïc nhau mäüt caïch håüp lyï vaì hiãûu quaí. 14. Trong hãû thäúng FDMA, âäü räüng bàng thäng chung cuía hãû thäúng âæåüc chia thaình caïc bàng con. Táút caí caïc user cuìng luïc phaït tên hiãûu trãn caïc soïng mang táön säú khaïc nhau, mäùi soïng mang âiãöu chãú chiãúm mäüt bàng con. Bäü thu phán loaûi tên hiãûu FDMA bàòng caïch loüc ra tæìng bàng con riãng tæång æïng våïi mäùi maïy thu. 15. FDMA coï nhæåüc âiãøm laì mäùi soïng mang chè truyãön âæåcü mäüt kãnh læu læåüng, vç váûy nãúu hãû thäúng cáön N kãnh læu læåüng thç phaíi cáön N soïng mang. Nhæng FDMA coï æu âiãøm laì êt nhaûy caím våïi sæû phán taïn thåìi gian do truyãön lan soïng, khäng cáön âäöng bäü thåìi gian vaì êt trãù do khäng cáön xæí lyï tên hiãûu nhiãöu. 16. Trong hãû thäúng TDMA, tên hiãûu cuía mäùi user âæåüc phaït theo cuûm (burst) råìi raûc. Caïc cuûm tuáön tæû âæåüc sàõp xãúp laûi thaình mäüt cáúu truïc thåìi gian daìi hån goüi laì khung (frame). Táút caí caïc user phaíi phaït theo cáúu truïc khung naìy. Pháön thu seî âiãöu khiãøn måí cäøng cho cuûm cáön thu trong khe thåìi gian daình cho maïy thu phuì håüp. 17. ÅÍ TDMA, váún âãö âängö bäü laì vä cuìng quan troüng. Ngoaìi váún âãö âäöng bäü, so våïi FDMA, thiãút bë trong hãû thäúng TDMA phæïc taûp hån khi cáön dung læåüng cao. Hån næîa, do âoìi hoíi xæí lyï säú tên hiãûu phæïc taûp nãn xaíy ra trãù låïn. Æu âiãøm näøi báût cuía TDMA so våïi FDMA laì tiãút kiãûm táön säú hån. 18. CDMA laì phæång thæïc âa truy cáûp måïi, cho pheïp nhiãöu user phaït tên hiãûu âäöng thåìi vaì sæí duûng toaìn bäü bàng thäng cuía kãnh chung. Tuy nhiãn, tên hiãûu tæì mäùi user âæåüc maî hoïa theo mäüt caïch riãng sao cho bäü thu coï thãø taïch riãng caïc tên hiãûu âoï ra duì chuïng truìng nhau vãö thåìi gian vaì táön säú. 19. CDMA coï nhiãöu æu âiãøm näøi träüi so våïi FDMA vaì TDMA nhæ: cho dung læåüng cao hån, khaí nàng chängú nhiãùu täút hån, baío máût thäng tin täút hån, quy hoaûch maûng cuîng âån giaín hån. Tuy nhiãn, CDMA khäng traïnh khoíi caïc khuyãút âiãøm nhæ: âäöng bäü phæïc taûp hån, viãûc xæí lyï tên hiãûu phæïc taûp hån 20. Âãø truyãön tên hiãûu noïi chung vaì tên hiãûu säú noïi riãng, cáön phaíi coï mäüt mäi træåìng váût lyï cuû thãø. Coï ráút nhiãöu loaûi mäi træåìng truyãön khaïc nhau, trong âoï thäng duûng laì: âæåìng dáy song haình, dáy xoàõn âäi loaûi khäng boüc kim vaì coï boüc kim, caïp âäöng truûc, caïp såüi quang loaûi âa mode chiãút suáút báûc, âa mode chiãút suáút biãún âäøi vaì âån mode, vãû tinh, vi ba, radio. 21. Báút kyì tên hiãûu naìo khi truyãön âi trãn báút kyì mäi træåìng truyãön dáùn naìo cuîng âãöu chëu caïc anhí hæåíng khaïc nhau, laìm suy giaím cháút læåüng tên hiãûu thu. Caïc aính hæåíng âoï laì suy hao, sæû haûn chãú bàng thäng, meïo do trãù vaì nhiãùu. - 158 -
33. - Chæång VI - 22. Âãø khàõc phuûc, ta âàût caïc bäü làûp (repeater) doüc theo âæåìng truyãön theo mäüt cæû ly nháút âënh. Khoaíng giæîa hai bäü làûp goüi laì hop hay âoaûn (section). Mäüt âæåìng truyãön thäng tin qua khoaíng caïch xa thæåìng chæïa nhiãöu âoaûn nhæ váûy. 23. Coï thãø chia bäü làûp ra laìm hai loaûi: bäü làûp khuãúch âaûi (amplifying repeater) vaì bäü làûp taïi taûo (regenerative repeater). Âäúi våïi thäng tin tæång tæû, sæí duûng bäü làûp khuãúch âaûi. Âäúi våïi thäng tin säú, thæåìng duìng bäü làûp taïi taûo. Nhiãûm vuû cuía bäü làûp taïi taûo trong thäng tin säú laì khuãúch âaûi vaì sæía daûng tên hiãûu. Bäü làûp taïi taûo gäöm coï bäún khäúi chæïc nàng chênh laì: bäü loüc khuãúch âaûi, âäöng bäü bit, láúy máùu vaì quyãút âënh. 24. Maûch âäöng bäü bit taûo ra âäöng häö tæì trong doìng tên hiãûu thu. Âäü phæïc taûp cuía maûch âäöng bäü bit tuyì thuäüc vaìo loaûi maî âæåìng sæí duûng. Thäng tin säú cáön êt nháút ba loaûi tên hiãûu âäöng bäü. Mäüt laì âäöng bäü bit âãø phán biãût caïc bit våïi nhau nhàòm taïi taûo tên hiãûu. Hai laì âäöng bäü khung âãø phán biãût caïc nhoïm säú liãûu våïi nhau nhæ trong hãû thäúng TDM/ TDMA. Ba laì âäöng bäü soïng mang - cáön thiãút trong maûch giaíi âiãöu chãú kãút håüp seî xeït å í chæång sau. - 159 -