Bài giảng Tín hiệu số - Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin số

Chia sẻ: Dsczx Dsczx | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

122
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong chương 1 Tổng quan về hệ thống thông tin số nhằm trình bày về các phần tử cơ bản của hệ thống thông tin số, kênh thông tin và những đặc trưng cơ bản, mô hình toán học cho kênh thông tin, những nét khái quát về quá trình phát triển của hệ thống thông tin số.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Tín hiệu số - Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin số

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1. Các phần tử 2. Kênh thông tin 3. Mô hình toán học 6:37 PM Chương 1 1 Tài liệu tham khảo [1] Giáo trình Thông tin số - ĐH Kỹ thuật Công nghệ TPHCM [2] John G. Proakis – Digital Communications 4th Edition – McGraw Hill [3] Nguyễn Viết Kính, Trịnh Anh Vũ – Thông tin số - NXB Giáo Dục, 2008 [4] Peyton Z. Feebles – Digital Communication Systems – Prentical Hall, 1987 6:37 PM Chương 1 2 1
Nội dung • Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin số (OVERVIEW ON DIGITAL COMMUNICATIONS) Các phần tử cơ bản của hệ thống thông tin số Kênh thông tin và những đặc trưng cơ bản Mô hình toán học cho kênh thông tin Những nét khái quát về quá trình phát triển của hệ thống thông tin số • Chương 2: Xác suất và quá trình ngẫu nhiên trong thông tin PROBABILITY AND STOCHASTIC PROCESSES Xác suất, biến ngẫu nhiên và những phân bố xác suất Quá trình ngẫu nhiên, phổ mật độ công suất Quá trình ngẫu nhiên rời rạc băng thông giới hạn và định lý lấy mẫu Tín hiệu và hệ thống ngẫu nhiên rời rạc 6:37 PM Bài tập Chương 1 3 Nội dung • Chương 3: Mã hóa nguồn – SOURCE ENCODING Mô hình toán học cho thông tin Entropy và đo lường thông tin cho các biến ngẫu nhiên liên tục Mã hóa nguồn rời rạc , thuật toán Lempel-Zip Lượng tử hóa biên độ Điều chế xung mã vi sai DPCM Mã hóa khối Mã hóa phân tích và tổng hợp Mã hóa giảm độ dư thừa thông tin Bài tập • Chương 4: Đặc tính hóa các hệ thống và tín hiệu thông tin CHARACTERIZATION OF COMMUNICATION SIGNALS AND SYSTEMS Biểu diễn các tín hiệu dãy thông Biểu diễn các tín hiệu dãy thông tuyến tính Biểu diễn các quá trình ngẫu nhiên dãy thông Biểu diễn không gian tín hiệu, các không gian vectors Biểu diễn các tín hiệu biến điệu số Đặc tính phổ của các tín hiệu biến điệu số 6:37 PM Bài tập Chương 1 4 2
Nội dung • Chương 5: ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ DẢI NỀN BASEBAND DIGITAL TRANSMISSION. Tín hiệu và nhiễu Kỹ thuật biến điệu dải nền số (PSK, FSK, ASK,APK) Tách tín hiệu trong nhiễu Gauss Tách sóng Coherent Tách sóng non-coherent Sai số trong các hệ thống nhị phân Bài tập • Chương 6: PHÂN TÍCH TUYẾN THÔNG TIN COMMUNICATION LINK BUDGET ANALYSIS Kênh thông tin vô tuyến và những yếu tố suy cấp Công suất nhiễu và tín hiệu Phân tích Budget cho tuyến Chỉ số nhiễu, nhiệt độ nhiễu và nhiệt độ hệ thống Phân tích Budget cho một tuyến tiêu biểu Các trạm lặp vệ tinh Trade-off của hệ thống 6:37 PM Bài tập Chương 1 5 Nội dung • Chương 7: MÃ HÓA KÊNH – CHANNEL ENCODING Mã hóa chập Biểu diễn mã hóa chập Biểu diễn những vấn đề cho giải mã chập Đặc tính của Mã chập Thuật toán giải mã chập Mã phân kỳ thời gian và các ứng dụng Bài tập • Chương 8: MÃ HÓA VÀ GIẢI MÃ DỮ LIỆU DATA ENCRYPTION AND DECRYPTION Mô hình và mục tiêu của các hệ thống mã hoá dữ liệu Bảo mật của một hệ thống mật mã Mật mã thực tế Chuỗi mã hóa dữ liệu Bài tập 6:37 PM Chương 1 6 3
Danh sách đề tài mô phỏng 1. Các loại mã kênh: 8. Các loại mã đường dây -Mã khối tuyến tính 9. Hệ thống phân cấp PDH và SHD -Mã vòng 10.Vấn đề đồng bộ mạng (Đồng bộ clock) -Mã BCH 11. Vấn đề đồng bộ thông tin (Đồng bộ -Mã chập/Thuật toán Viterbi khối - Block Synchronization) -Đan xen dữ liệu.... 12. Hiện tượng ISI và cách khắc phục 2. Mã hóa dữ liệu 13. Chuyển mạch: chuyển mạch kênh, gói, 3. Bộ điều xung mã thực tế nhãn, ATM, chuyển mạch mềm 4. Kỹ thuật trải phổ 14. Báo hiệu: Báo hiệu kênh chung - CCS 5. Kỹ thuật đa truy nhập: TDMA, FDMA, và báo hiệu kênh liên kết CAS CDMA 15. Thuê bao ADSL 6. Kỹ thuật điều chế số: ASK, FSK, PSK, 16. Các hệ thống thông tin số: Hệ thống QAM thông tin di động:GSM,CDMA 7. Kỹ thuật điều chế đa sóng mang trực giao OFDM 6:37 PM Chương 1 7 Các phần tử cơ bản Transmitter Information Source Channel Modulator source Encoder Encoder Bit Error Rate (BER) / Symbol Error Rate (SER) channel Receiver Output Source Channel Demodulator signal Decoder Decoder 6:37 PM Chương 1 8 4
Các phần tử cơ bản  Information source: thông tin vào (có thể là tín hiệu tương tự hay số)  Source encoder (data compression): mã hoá nguồn, chuyển thông tin ngõ vào thành dạng chuỗi nhị phân  Có thể thêm vào sau source encoder khối Encrypt (bảo mật thông tin)  Channel encoder (mã hoá kênh): thêm vào các bit để phát hiện và sửa sai  Modulate (điều chế): truyền tín hiệu trên kênh truyền  Channel: môi trường vật lý từ máy phát đến máy thu 6:37 PM Chương 1 9 Các phần tử cơ bản  Các phần tử khác:  Multiplex (ghép kênh): kết hợp nhiều nguồn tín hiệu  Spread spectrum (trải phổ): trải rộng phổ tín hiệu  Multiple Access (đa truy nhập): cho phép nhiều user cùng sử dụng  Synchronization (đồng bộ) 6:37 PM Chương 1 10 5
Sơ đồ khối Lọc phổ Tín hiệu Mã hoá Mã GHÉP KÊNH Lấy mẫu Lượng tử hoá Mã hoá Mã hoá dữ liệu kênh đường Bộ điều chế nguồn (Bảo mật) truyền ADC Kênh đa truy nhập T.H vào CODEC MODEM T.H ra GIẢI GHÉP KÊNH Giải mã Khuếch DAC Giải mã Giải mã dữ Mạch so kênh Giải đại nguồn Sánh và liệu điều chế Quyết định 6:37 PM Chương 1 11 Kênh thông tin và các đặc tính Đường điện thoại: tuyến tính, băng giới hạn, thích hợp cho truyền tiếng nói băng cơ sở hoặc thông dải (300-3400Hz). Cáp đồng trục: độ rộng băng tần lớn, chống nhiễu từ bên ngoài, suy giảm nhanh. Sợi quang: độ rộng băng tần khoảng 2x1013Hz, suy hao nhỏ, không chịu ảnh hưởng của giao thoa sóng điện từ. Kênh vi ba: dải tần 1-30 GHz, kênh truyền ny tin cậy nhưng điều kiện khí hậu có thể ảnh hưởng chất lượng đường truyền. Kênh di động: loại kênh phức tạp nhất trong truyền thông vô tuyến. Kênh vệ tinh: Tần số thường dùng cho phát lên là 6 GHz và xuống là 4 GHz. Độ rộng băng tần khoảng 500MHz. 6:37 PM Chương 1 12 6
Kênh thông tin và các đặc tính  Tín hiệu: các dữ liệu được truyền đi (bất kể dạng thức, nguồn gốc hay loại dịch vụ) đều được chuyển sang các bit dữ liệu nhị phân 0/1.  Máy phát: truyền đi một dạng sóng từ một tập các dạng sóng (xác định) trong một khoảng thời gian hữu hạn. Ví dụ: Hệ thống BPSK: bit 0 : s0(t) = cos0t; 0  t  T bit 1 : s1(t) = - cos0t; 0  t  T  Tập dạng sóng ở phía phát: {cos0t; -cos0t}  Máy thu: dựa vào tín hiệu thu được (đã bị thay đổi khi qua kênh truyền), máy thu phải quyết định dạng sóng nào đã được phát đi  dữ liệu thu được là gì? Ví dụ: Hệ thống BKSK ở trên: Máy thu: ??? cos0t hay -cos0t đã được truyền đi  dữ liệu 0/1.  Chất lượng hệ thống: được đánh giá thông qua xác suất lỗi bit Pe, hay BER (Bit Error Rate). Đại lượng này phụ thuộc vào phương pháp điều chế, phương pháp mã hóa, công suất máy phát, đặc tính kênh truyền,vv… 6:37 PM Chương 1 13 Kênh thông tin và các đặc tính 6:37 PM Chương 1 14 7
Mô hình toán học của kênh thông tin  Kênh nhiễu cộng (additive noise channel) s(t) r(t) VD: Tín hiệu chỉ có tổn hao trong không gian n(t) tự do hay máy thu chỉ có ảnh hưởng do nhiễu nhiệt  Kênh lọc tuyến tính (linear filter channel) Lọc tuyến s(t) r(t) tính c(t) VD: Tín hiệu trên kênh thoại n(t) 6:37 PM Chương 1 15 Mô hình toán học của kênh thông tin  Kênh lọc tuyến tính biến đổi theo thời gian (linear time-variant filter channel) Lọc tuyến s(t) r(t) tính c(t) n(t) VD: Kênh thông tin di động 6:37 PM Chương 1 16 8
Mạng thông tin số Tổng đài nội Tổng đài chuyển Điện thoại hạt công ty mạch nội hạt người gọi Tổng đài chuyển mạch đường dài Đường dây bên trong văn Đoạn dây cuối Đường dây Trung kế phòng trung kế đường dài công ty Tổng đài Tổng đài chuyển chuyển mạch mạch nội hạt đường dài Điện thoại người nhận Tổng đài nội hạt công ty 6:37 PM Mạng thông tin điện thoại số Chương 1 17 Mạng thông tin số Thiết bị liên lạc máy tính Modem Bộ định Máy tuyến Máy tính của chủ người sử dụng Nhà cung cấp dịch vụ Internet Cơ sở dữ liệu Bộ định cộng tác và hệ tuyến thống máy tính hỗ trợ cho sự hoạt động của trangWeb Máy chủ Web 6:37 PM Mạng thông tinChươngtính máy 1 18 9
Mạng thông tin số Truyền tin xa Truyền ảnh tĩnh Dịch vụ Video Mạng thông tin số hiện đại và Điện thoại các dịch vụ tích hợp đang Dịch vụ Truy cập đa Máy được hỗ trợ dịch vụ cơ sở thoại tính -Thoại -Truyền số liệu Dịch vụ thư nhanh Chuyển mạch Máy tính đa -Truyền ảnh tĩnh -Truyền ảnh động nội hạt phương tiện Dịch vụ thông tin và dữ liệu Video tốc độ -Thư nhanh chậm Truy cập đa -Bảo mật dữ liệu Dịch vụ -Đo lường từ xa dịch vụ sơ bảo mật cấp Đo lường -Mua sắm từ xa từ xa -Hội nghị truyền hình -Học trực tuyến Mua sắm Truyền từ xa ảnh Điện thoại 6:37 PM tĩnh Chương 1 19 10