Xem mẫu
Đề cƣơng bài giảng
Thông tin vô tuyến
MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN ......... 4
1.1. Các khái niệm về thông tin vô tuyến .................................................................. 4
1.1.1. Khái niệm về thông tin vô tuyến .................................................................. 4
1.1.2. Lịch sử phát triển của thông tin vô tuyến ..................................................... 4
1.1.3. Khái niệm kênh truyền ................................................................................. 5
1.1.4. Khái niệm về sóng mang ............................................................................. 5
1.1.5. Khái niệm về truyền dẫn ở băng tần cơ sở và truyền dẫn ở băng thông ....... 6
1.1.6. Phân loại các hệ thống thông tin vô tuyến ................................................... 6
1.1.7. Khái niệm về chuẩn vô tuyến ....................................................................... 6
1.2. Phân chia dải tần số vô tuyến và ứng dụng cho các mục đích thông tin ............. 6
CHƢƠNG 2. LÝ THUYẾT VỀ KÊNH VÔ TUYẾN ................................................... 9
2.1. Khái niệm về kênh truyền dẫn phân tập đa đƣờng .............................................. 9
2.2. Đáp ứng xung và hàm truyền đạt của kênh......................................................... 9
2.2.1. Đáp ứng xung của kênh không phụ thuộc thời gian ..................................... 9
2.2.2. Hàm truyền đạt của kênh không phụ thuộc thời gian ................................. 10
2.3. Bề rộng độ ổn định về tần số của kênh ............................................................. 10
2.4. Hiệu ứng Doppler ............................................................................................. 11
2.5. Kênh phụ thuộc thời gian ................................................................................. 12
2.6. Bề rộng độ ổn định về thời gian của kênh ........................................................ 12
2.7. Khái niệm về sóng vô tuyến ............................................................................. 13
2.7.1. Sóng bề mặt ............................................................................................... 13
2.7.2. Sóng không gian ........................................................................................ 13
2.8. Đƣờng truyền lan sóng vô tuyến....................................................................... 14
2.8.1. Sự lan truyền của băng tần số thấp............................................................. 15
2.8.2. Sự truyền lan của băng tần số cao .............................................................. 15
2.9. Các phƣơng thức truyền lan sóng điện từ ......................................................... 15
2.9.1. Sự truyền lan sóng đất ............................................................................... 16
2.9.2. Sự truyền lan sóng không gian ................................................................... 16
2.9.3. Sự truyền lan sóng trời ............................................................................... 17
2.10. Một số thuật ngữ và định nghĩa truyền sóng ................................................... 18
2.10.1. Tần số tới hạn và Góc tới hạn .................................................................. 18
2.10.2. Độ cao ảo ................................................................................................. 19
2.11. Các nhân tố ảnh hƣởng đến sự truyền lan sóng vô tuyến ................................ 20
2.11.1. Suy hao khi truyền lan trong không gian tự do ........................................ 20
2.11.2. Ảnh hƣởng của pha đing và mƣa ............................................................. 20
2.11.3. Sự can nhiễu của sóng vô tuyến ............................................................... 21
2.12. Đặc điểm một số dải sóng vô tuyến ................................................................ 21
2.12.1. Sóng cực dài và sóng dài ......................................................................... 21
Nguyễn Thị Huyền Linh
1
Đề cƣơng bài giảng
Thông tin vô tuyến
2.12.2. Sóng trung................................................................................................ 21
2.12.3. Sóng ngắn (SN)........................................................................................ 22
2.12.4. Các sóng cực ngắn (SCN) ........................................................................ 23
CHƢƠNG 3. NHIỄU TRONG THÔNG TIN VÔ TUYẾN ........................................ 25
3.1. Các loại nhiễu trong thông tin vô tuyến ............................................................ 25
3.1.1. Khái niệm về nhiễu trắng (White Gaussian Noise) .................................... 25
3.1.2. Tạp âm nhiệt trắng chuẩn cộng tính (Additive White Gaussian Noise) ..... 26
3.1.3. Khái niệm về nhiễu xuyên ký tự ISI (Inter symbol interference) ............... 27
3.1.4. Khái niệm về nhiễu xuyên kênh ICI (Inter Channel Interference) ............. 29
3.1.5. Khái niệm về nhiễu đồng kênh CCI (Co- Channel Interference) ............... 29
3.1.6. Khái niệm về nhiễu đa truy nhập MAI (Multiple Access Interference) ..... 31
3.2. Các phƣơng pháp giảm nhiễu trong thông tin vô tuyến .................................... 31
3.2.1. Tóm tắt về lý thuyết dung lƣợng kênh của Shannon .................................. 31
3.2.2. Định lý giới hạn băng thông Nyquist. ........................................................ 32
3.2.3. Giảm nhiễu xuyên kí hiệu ISI sử dụng các phƣơng pháp lọc ..................... 33
CHƢƠNG 4. KIẾN TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN ......................... 36
4.1. Các vấn đề cơ bản trong thiết kế các hệ thống vô tuyến ................................... 36
4.1.1. Nhiệt độ tạp âm hệ thống và hệ số tạp âm ................................................. 36
4.1.2. Độ nhạy thu ............................................................................................... 38
4.1.3. Các hiện tƣợng phi tuyến ........................................................................... 39
4.2. Các chuẩn vô tuyến .......................................................................................... 39
4.2.1. Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G- 1Generation ) .......... 39
4.2.2. Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) ................................... 41
4.2.3. Các hệ thống thông tin di động thế hệ 2.5G ............................................... 44
4.2.4. Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) .................................... 45
4.3. Kiến trúc các hệ thống vô tuyến ....................................................................... 46
4.3.1. Hệ thống phát vô tuyến .............................................................................. 46
4.3.2. Kiến trúc máy thu ...................................................................................... 47
CHƢƠNG 5. CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ-GIẢI ĐIỀU CHẾ Ở GIAO DIỆN VÔ
TUYẾN ....................................................................................................................... 54
5.1. Kỹ thuật điều chế OFDM ................................................................................. 54
5.1.1. Mở đầu....................................................................................................... 54
5.1.2. Các ƣu và nhƣợc điểm ............................................................................... 55
5.1.3. Sự ứng dụng của kỹ thuật OFDM ở Việt Nam........................................... 55
5.2. Từ điều chế đơn sóng mang đến điều chế trực giao OFDM ............................. 56
5.2.1. Phƣơng pháp điều chế đơn sóng mang....................................................... 56
5.2.2. Phƣơng pháp điều chế đa sóng mang FDM ............................................... 57
5.2.3. Phƣơng pháp điều chế đa sóng mang trực giao OFDM ............................. 58
5.3. Lý thuyết về điều chế OFDM ........................................................................... 59
5.3.1. Khái niệm về sự trực giao của hai tín hiệu ................................................. 59
5.3.2. Bộ điều chế OFDM .................................................................................... 60
5.3.3. Chuỗi bảo vệ trong hệ thống OFDM.......................................................... 62
5.3.4 Phép nhân với xung cơ bản (Basic Impulse) ............................................... 63
Nguyễn Thị Huyền Linh
2
Đề cƣơng bài giảng
Thông tin vô tuyến
5.3.5. Thực hiện điều chế OFDM bằng thuật toán IFFT ...................................... 64
5.4. Lý thuyết về giải điều chế OFDM .................................................................... 65
5.4.1. Khái niệm về kênh truyền dẫn phân tập đa đƣờng ..................................... 65
5.4.2. Bộ giải điều chế OFDM ............................................................................. 65
5.4.3. Thực hiện bộ giải điều chế thông qua phép biến đổi nhanh FFT ............... 68
5.5. Phổ tín hiệu OFDM .......................................................................................... 69
5.5.1. Biểu diễn toán học của phổ tín hiệu OFDM ............................................... 69
5.5.2. Hiệu suất phổ tín hiệu của hệ thống OFDM............................................... 70
CHƢƠNG 6. CẤP PHÁT KÊNH VÔ TUYẾN VÀ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÔ
TUYẾN ....................................................................................................................... 73
6.1. Hệ thống thông tin vô tuyến tế bào - cơ sở thiết kế hệ thống............................ 73
6.1.1. Tế bào và việc phân bổ tần số .................................................................... 73
6.1.2. Nhiễu đồng kênh và dung lƣợng hệ thống vô tuyến tế bào ........................ 73
6.2. Các phƣơng pháp đa truy nhập mạng ............................................................... 74
6.2.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số ............................................................ 74
6.2.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian ....................................................... 77
6.2.3. Đa truy nhập phân chia theo mã................................................................. 80
6.2.4. Đa truy nhập phân chia theo không gian .................................................... 82
6.3. Các phƣơng thức truyền dẫn............................................................................. 83
6.3.1. Truyền dẫn có dây ..................................................................................... 83
6.3.2. Truyền dẫn không dây ............................................................................... 85
Nguyễn Thị Huyền Linh
3
Đề cƣơng bài giảng
Thông tin vô tuyến
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ
TUYẾN 1.1. Các khái niệm về thông tin vô tuyến
1.1.1. Khái niệm về thông tin vô tuyến
Hình 1.1 thể hiện một mô hình đơn giản của một hệ thông thông tin vô tuyến.
Mô hình kênh
(Discrete Channel)
Nguồn tin
Mã nguồn
(source coding)
Mã kênh
(Channel coding)
Điều chế
(Modulation)
Kênh vô tuyến
(Channel)
Tín hiệu đích
(Destination)
Giải mã nguồn
(source decoding)
Giải mã kênh
(Channel Decoding)
Giải điều chế
(Demodulation)
Hình 1.1 Mô hình hệ thống thông tin
Nguồn tin trƣớc hết qua mã nguồn để giảm các thông tin dƣ thừa, sau đó đƣợc
mã kênh để chống các lỗi do kênh truyền gây ra. Tín hiệu sau khi qua mã kênh đƣợc
điều chế để có thể truyền tải đƣợc đi xa. Các mức điều chế phải phù hợp để với điều
kiện của kênh truyền. Sau khi tín hiệu đƣợc phát đi ở máy phát, tín hiệu thu đƣợc ở
máy thu sẽ trải qua các bƣớc ngƣợc lại so với máy phát. Kết quả tín hiệu đƣợc giải mã
và thu lại đƣợc ở máy thu. Chất lƣợng tín hiệu phụ thuộc vào chất lƣợng kênh truyền,
các phƣơng pháp điều chế và mã hóa khác nhau.
1.1.2. Lịch sử phát triển của thông tin vô tuyến
Vào đầu thế kỷ 20 Marconi thành công trong việc liên lạc vô tuyến qua Đại Tây
dƣơng, Kenelly và Heaviside phát hiện một yếu tố là tầng điện ly hiện diện ở tầng phía
trên của khí quyển có thể dùng làm vật phản xạ sóng điện từ. Những yếu tố đó đã mở
ra một kỷ nguyên thông tin vô tuyến cao tần đại quy mô. Gần 40 năm sau Marconi,
thông tin vô tuyến cao tần là phƣơng thức thông tin vô tuyến duy nhất sử dụng phản xạ
của tầng đối lƣu, nhƣng nó hầu nhƣ không đáp ứng nổi nhu cầu thông tin ngày càng
gia tăng.
Chiến tranh Thế giới lần thứ hai là một bƣớc ngoặt trong thông tin vô tuyến.
Thông tin tầm nhìn thẳng - lĩnh vực thông tin sử dụng băng tần số cực cao (VHF) và
đã đƣợc nghiên cứu liên tục sau chiến tranh thế giới - đã trở thành hiện thực nhờ sự
phát triển các linh kiện điện tử dùng cho HF và UHF, chủ yếu là để phát triển ngành
Nguyễn Thị Huyền Linh
4
Đề cƣơng bài giảng
Thông tin vô tuyến
Rađa. Với sự gia tăng không ngừng của lƣu lƣợng truyền thông, tần số của thông tin
vô tuyến đã vƣơn tới các băng tần siêu cao (SHF) và cực cao (EHF). Vào những năm
1960, phƣơng pháp chuyển tiếp qua vệ tinh đã đƣợc thực hiện và phƣơng pháp chuyển
tiếp bằng tán xạ qua tầng đối lƣu của khí quyển đã xuất hiện. Do những đặc tính ƣu
việt của mình, chẳng hạn nhƣ dung lƣợng lớn, phạm vi thu rộng, hiệu quả kinh tế cao,
thông tin vô tuyến đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong phát thanh truyền hình quảng bá, vô
tuyến đạo hàng, hàng không, quân sự, quan sát khí tƣợng, liên lạc sóng ngắn nghiệp
dƣ, thông tin vệ tinh - vũ trụ v.v... Tuy nhiên, can nhiễu với lĩnh vực thông tin khác là
điều không tránh khỏi, bởi vì thông tin vô tuyến sử dụng chung phần không gian làm
môi trƣờng truyền dẫn.
Để đối phó với vấn đề này, một loạt các cuộc Hội nghị vô tuyến Quốc tế đã
đƣợc tổ chức từ năm 1906. Tần số vô tuyến hiện nay đã đƣợc ấn định theo "Quy chế
thông tin vô tuyến (RR) tại Hội nghị ITU ở Geneva năm 1959. Sau đó lần lƣợt là Hội
nghị về phân bố lại dải tần số sóng ngắn để sử dụng vào năm 1967, Hội nghị về bổ
sung quy chế tần số vô tuyến cho thông tin vũ trụ vào năm 1971, và Hội nghị về phân
bố lại tần số vô tuyến của thông tin di động hàng hải cho mục đích kinh doanh vào
năm 1974. Tại Hội nghị của ITU năm 1979, dải tần số vô tuyến phân bố đã đƣợc mở
rộng tới 9kHz - 400 Ghz và đã xem xét lại và bổ sung cho Quy chế thông tin vô tuyến
điện (RR). Để giảm bớt can nhiều của thông tin vô tuyến, ITU tiếp tục nghiên cứu
những vấn đề sau đây để bổ sung vào sự sắp xếp chính xác khoảng cách giữa các sóng
mang trong Quy chế thông tin vô tuyến:
-
Dùng cách che chắn thích hợp trong khi lựa chọn trạm.
-
Cải thiện hƣớng tính của anten
-
Nhận dạng bằng sóng phân cực chéo.
-
Tăng cƣờng độ ghép kênh.
-
Chấp nhận sử dụng phƣơng pháp điều chế chống lại can nhiễu.
1.1.3. Khái niệm kênh truyền
Kênh truyền là môi trƣờng truyền dẫn cho phép truyền lan sóng vô tuyến.
Thông tin vô tuyến sử dụng khoảng không gian làm môi trƣờng truyền dẫn. Tùy thuộc
vào môi trƣờng truyền dẫn mà kênh truyền dẫn có các tính chất khác nhau.
1.1.4. Khái niệm về sóng mang
Sóng mang là sóng đƣợc nhân với tín hiệu có ích trƣớc khi gửi ra ăngten phát.
Sóng mang bản thân nó không mang tín hiệu có ích. Tùy thuộc vào môi trƣờng truyền dẫn
Nguyễn Thị Huyền Linh
5
nguon tai.lieu . vn
Thông tin vô tuyến
MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN ......... 4
1.1. Các khái niệm về thông tin vô tuyến .................................................................. 4
1.1.1. Khái niệm về thông tin vô tuyến .................................................................. 4
1.1.2. Lịch sử phát triển của thông tin vô tuyến ..................................................... 4
1.1.3. Khái niệm kênh truyền ................................................................................. 5
1.1.4. Khái niệm về sóng mang ............................................................................. 5
1.1.5. Khái niệm về truyền dẫn ở băng tần cơ sở và truyền dẫn ở băng thông ....... 6
1.1.6. Phân loại các hệ thống thông tin vô tuyến ................................................... 6
1.1.7. Khái niệm về chuẩn vô tuyến ....................................................................... 6
1.2. Phân chia dải tần số vô tuyến và ứng dụng cho các mục đích thông tin ............. 6
CHƢƠNG 2. LÝ THUYẾT VỀ KÊNH VÔ TUYẾN ................................................... 9
2.1. Khái niệm về kênh truyền dẫn phân tập đa đƣờng .............................................. 9
2.2. Đáp ứng xung và hàm truyền đạt của kênh......................................................... 9
2.2.1. Đáp ứng xung của kênh không phụ thuộc thời gian ..................................... 9
2.2.2. Hàm truyền đạt của kênh không phụ thuộc thời gian ................................. 10
2.3. Bề rộng độ ổn định về tần số của kênh ............................................................. 10
2.4. Hiệu ứng Doppler ............................................................................................. 11
2.5. Kênh phụ thuộc thời gian ................................................................................. 12
2.6. Bề rộng độ ổn định về thời gian của kênh ........................................................ 12
2.7. Khái niệm về sóng vô tuyến ............................................................................. 13
2.7.1. Sóng bề mặt ............................................................................................... 13
2.7.2. Sóng không gian ........................................................................................ 13
2.8. Đƣờng truyền lan sóng vô tuyến....................................................................... 14
2.8.1. Sự lan truyền của băng tần số thấp............................................................. 15
2.8.2. Sự truyền lan của băng tần số cao .............................................................. 15
2.9. Các phƣơng thức truyền lan sóng điện từ ......................................................... 15
2.9.1. Sự truyền lan sóng đất ............................................................................... 16
2.9.2. Sự truyền lan sóng không gian ................................................................... 16
2.9.3. Sự truyền lan sóng trời ............................................................................... 17
2.10. Một số thuật ngữ và định nghĩa truyền sóng ................................................... 18
2.10.1. Tần số tới hạn và Góc tới hạn .................................................................. 18
2.10.2. Độ cao ảo ................................................................................................. 19
2.11. Các nhân tố ảnh hƣởng đến sự truyền lan sóng vô tuyến ................................ 20
2.11.1. Suy hao khi truyền lan trong không gian tự do ........................................ 20
2.11.2. Ảnh hƣởng của pha đing và mƣa ............................................................. 20
2.11.3. Sự can nhiễu của sóng vô tuyến ............................................................... 21
2.12. Đặc điểm một số dải sóng vô tuyến ................................................................ 21
2.12.1. Sóng cực dài và sóng dài ......................................................................... 21
Nguyễn Thị Huyền Linh
1
Đề cƣơng bài giảng
Thông tin vô tuyến
2.12.2. Sóng trung................................................................................................ 21
2.12.3. Sóng ngắn (SN)........................................................................................ 22
2.12.4. Các sóng cực ngắn (SCN) ........................................................................ 23
CHƢƠNG 3. NHIỄU TRONG THÔNG TIN VÔ TUYẾN ........................................ 25
3.1. Các loại nhiễu trong thông tin vô tuyến ............................................................ 25
3.1.1. Khái niệm về nhiễu trắng (White Gaussian Noise) .................................... 25
3.1.2. Tạp âm nhiệt trắng chuẩn cộng tính (Additive White Gaussian Noise) ..... 26
3.1.3. Khái niệm về nhiễu xuyên ký tự ISI (Inter symbol interference) ............... 27
3.1.4. Khái niệm về nhiễu xuyên kênh ICI (Inter Channel Interference) ............. 29
3.1.5. Khái niệm về nhiễu đồng kênh CCI (Co- Channel Interference) ............... 29
3.1.6. Khái niệm về nhiễu đa truy nhập MAI (Multiple Access Interference) ..... 31
3.2. Các phƣơng pháp giảm nhiễu trong thông tin vô tuyến .................................... 31
3.2.1. Tóm tắt về lý thuyết dung lƣợng kênh của Shannon .................................. 31
3.2.2. Định lý giới hạn băng thông Nyquist. ........................................................ 32
3.2.3. Giảm nhiễu xuyên kí hiệu ISI sử dụng các phƣơng pháp lọc ..................... 33
CHƢƠNG 4. KIẾN TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN ......................... 36
4.1. Các vấn đề cơ bản trong thiết kế các hệ thống vô tuyến ................................... 36
4.1.1. Nhiệt độ tạp âm hệ thống và hệ số tạp âm ................................................. 36
4.1.2. Độ nhạy thu ............................................................................................... 38
4.1.3. Các hiện tƣợng phi tuyến ........................................................................... 39
4.2. Các chuẩn vô tuyến .......................................................................................... 39
4.2.1. Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G- 1Generation ) .......... 39
4.2.2. Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) ................................... 41
4.2.3. Các hệ thống thông tin di động thế hệ 2.5G ............................................... 44
4.2.4. Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) .................................... 45
4.3. Kiến trúc các hệ thống vô tuyến ....................................................................... 46
4.3.1. Hệ thống phát vô tuyến .............................................................................. 46
4.3.2. Kiến trúc máy thu ...................................................................................... 47
CHƢƠNG 5. CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ-GIẢI ĐIỀU CHẾ Ở GIAO DIỆN VÔ
TUYẾN ....................................................................................................................... 54
5.1. Kỹ thuật điều chế OFDM ................................................................................. 54
5.1.1. Mở đầu....................................................................................................... 54
5.1.2. Các ƣu và nhƣợc điểm ............................................................................... 55
5.1.3. Sự ứng dụng của kỹ thuật OFDM ở Việt Nam........................................... 55
5.2. Từ điều chế đơn sóng mang đến điều chế trực giao OFDM ............................. 56
5.2.1. Phƣơng pháp điều chế đơn sóng mang....................................................... 56
5.2.2. Phƣơng pháp điều chế đa sóng mang FDM ............................................... 57
5.2.3. Phƣơng pháp điều chế đa sóng mang trực giao OFDM ............................. 58
5.3. Lý thuyết về điều chế OFDM ........................................................................... 59
5.3.1. Khái niệm về sự trực giao của hai tín hiệu ................................................. 59
5.3.2. Bộ điều chế OFDM .................................................................................... 60
5.3.3. Chuỗi bảo vệ trong hệ thống OFDM.......................................................... 62
5.3.4 Phép nhân với xung cơ bản (Basic Impulse) ............................................... 63
Nguyễn Thị Huyền Linh
2
Đề cƣơng bài giảng
Thông tin vô tuyến
5.3.5. Thực hiện điều chế OFDM bằng thuật toán IFFT ...................................... 64
5.4. Lý thuyết về giải điều chế OFDM .................................................................... 65
5.4.1. Khái niệm về kênh truyền dẫn phân tập đa đƣờng ..................................... 65
5.4.2. Bộ giải điều chế OFDM ............................................................................. 65
5.4.3. Thực hiện bộ giải điều chế thông qua phép biến đổi nhanh FFT ............... 68
5.5. Phổ tín hiệu OFDM .......................................................................................... 69
5.5.1. Biểu diễn toán học của phổ tín hiệu OFDM ............................................... 69
5.5.2. Hiệu suất phổ tín hiệu của hệ thống OFDM............................................... 70
CHƢƠNG 6. CẤP PHÁT KÊNH VÔ TUYẾN VÀ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÔ
TUYẾN ....................................................................................................................... 73
6.1. Hệ thống thông tin vô tuyến tế bào - cơ sở thiết kế hệ thống............................ 73
6.1.1. Tế bào và việc phân bổ tần số .................................................................... 73
6.1.2. Nhiễu đồng kênh và dung lƣợng hệ thống vô tuyến tế bào ........................ 73
6.2. Các phƣơng pháp đa truy nhập mạng ............................................................... 74
6.2.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số ............................................................ 74
6.2.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian ....................................................... 77
6.2.3. Đa truy nhập phân chia theo mã................................................................. 80
6.2.4. Đa truy nhập phân chia theo không gian .................................................... 82
6.3. Các phƣơng thức truyền dẫn............................................................................. 83
6.3.1. Truyền dẫn có dây ..................................................................................... 83
6.3.2. Truyền dẫn không dây ............................................................................... 85
Nguyễn Thị Huyền Linh
3
Đề cƣơng bài giảng
Thông tin vô tuyến
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ
TUYẾN 1.1. Các khái niệm về thông tin vô tuyến
1.1.1. Khái niệm về thông tin vô tuyến
Hình 1.1 thể hiện một mô hình đơn giản của một hệ thông thông tin vô tuyến.
Mô hình kênh
(Discrete Channel)
Nguồn tin
Mã nguồn
(source coding)
Mã kênh
(Channel coding)
Điều chế
(Modulation)
Kênh vô tuyến
(Channel)
Tín hiệu đích
(Destination)
Giải mã nguồn
(source decoding)
Giải mã kênh
(Channel Decoding)
Giải điều chế
(Demodulation)
Hình 1.1 Mô hình hệ thống thông tin
Nguồn tin trƣớc hết qua mã nguồn để giảm các thông tin dƣ thừa, sau đó đƣợc
mã kênh để chống các lỗi do kênh truyền gây ra. Tín hiệu sau khi qua mã kênh đƣợc
điều chế để có thể truyền tải đƣợc đi xa. Các mức điều chế phải phù hợp để với điều
kiện của kênh truyền. Sau khi tín hiệu đƣợc phát đi ở máy phát, tín hiệu thu đƣợc ở
máy thu sẽ trải qua các bƣớc ngƣợc lại so với máy phát. Kết quả tín hiệu đƣợc giải mã
và thu lại đƣợc ở máy thu. Chất lƣợng tín hiệu phụ thuộc vào chất lƣợng kênh truyền,
các phƣơng pháp điều chế và mã hóa khác nhau.
1.1.2. Lịch sử phát triển của thông tin vô tuyến
Vào đầu thế kỷ 20 Marconi thành công trong việc liên lạc vô tuyến qua Đại Tây
dƣơng, Kenelly và Heaviside phát hiện một yếu tố là tầng điện ly hiện diện ở tầng phía
trên của khí quyển có thể dùng làm vật phản xạ sóng điện từ. Những yếu tố đó đã mở
ra một kỷ nguyên thông tin vô tuyến cao tần đại quy mô. Gần 40 năm sau Marconi,
thông tin vô tuyến cao tần là phƣơng thức thông tin vô tuyến duy nhất sử dụng phản xạ
của tầng đối lƣu, nhƣng nó hầu nhƣ không đáp ứng nổi nhu cầu thông tin ngày càng
gia tăng.
Chiến tranh Thế giới lần thứ hai là một bƣớc ngoặt trong thông tin vô tuyến.
Thông tin tầm nhìn thẳng - lĩnh vực thông tin sử dụng băng tần số cực cao (VHF) và
đã đƣợc nghiên cứu liên tục sau chiến tranh thế giới - đã trở thành hiện thực nhờ sự
phát triển các linh kiện điện tử dùng cho HF và UHF, chủ yếu là để phát triển ngành
Nguyễn Thị Huyền Linh
4
Đề cƣơng bài giảng
Thông tin vô tuyến
Rađa. Với sự gia tăng không ngừng của lƣu lƣợng truyền thông, tần số của thông tin
vô tuyến đã vƣơn tới các băng tần siêu cao (SHF) và cực cao (EHF). Vào những năm
1960, phƣơng pháp chuyển tiếp qua vệ tinh đã đƣợc thực hiện và phƣơng pháp chuyển
tiếp bằng tán xạ qua tầng đối lƣu của khí quyển đã xuất hiện. Do những đặc tính ƣu
việt của mình, chẳng hạn nhƣ dung lƣợng lớn, phạm vi thu rộng, hiệu quả kinh tế cao,
thông tin vô tuyến đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong phát thanh truyền hình quảng bá, vô
tuyến đạo hàng, hàng không, quân sự, quan sát khí tƣợng, liên lạc sóng ngắn nghiệp
dƣ, thông tin vệ tinh - vũ trụ v.v... Tuy nhiên, can nhiễu với lĩnh vực thông tin khác là
điều không tránh khỏi, bởi vì thông tin vô tuyến sử dụng chung phần không gian làm
môi trƣờng truyền dẫn.
Để đối phó với vấn đề này, một loạt các cuộc Hội nghị vô tuyến Quốc tế đã
đƣợc tổ chức từ năm 1906. Tần số vô tuyến hiện nay đã đƣợc ấn định theo "Quy chế
thông tin vô tuyến (RR) tại Hội nghị ITU ở Geneva năm 1959. Sau đó lần lƣợt là Hội
nghị về phân bố lại dải tần số sóng ngắn để sử dụng vào năm 1967, Hội nghị về bổ
sung quy chế tần số vô tuyến cho thông tin vũ trụ vào năm 1971, và Hội nghị về phân
bố lại tần số vô tuyến của thông tin di động hàng hải cho mục đích kinh doanh vào
năm 1974. Tại Hội nghị của ITU năm 1979, dải tần số vô tuyến phân bố đã đƣợc mở
rộng tới 9kHz - 400 Ghz và đã xem xét lại và bổ sung cho Quy chế thông tin vô tuyến
điện (RR). Để giảm bớt can nhiều của thông tin vô tuyến, ITU tiếp tục nghiên cứu
những vấn đề sau đây để bổ sung vào sự sắp xếp chính xác khoảng cách giữa các sóng
mang trong Quy chế thông tin vô tuyến:
-
Dùng cách che chắn thích hợp trong khi lựa chọn trạm.
-
Cải thiện hƣớng tính của anten
-
Nhận dạng bằng sóng phân cực chéo.
-
Tăng cƣờng độ ghép kênh.
-
Chấp nhận sử dụng phƣơng pháp điều chế chống lại can nhiễu.
1.1.3. Khái niệm kênh truyền
Kênh truyền là môi trƣờng truyền dẫn cho phép truyền lan sóng vô tuyến.
Thông tin vô tuyến sử dụng khoảng không gian làm môi trƣờng truyền dẫn. Tùy thuộc
vào môi trƣờng truyền dẫn mà kênh truyền dẫn có các tính chất khác nhau.
1.1.4. Khái niệm về sóng mang
Sóng mang là sóng đƣợc nhân với tín hiệu có ích trƣớc khi gửi ra ăngten phát.
Sóng mang bản thân nó không mang tín hiệu có ích. Tùy thuộc vào môi trƣờng truyền dẫn
Nguyễn Thị Huyền Linh
5