Giáo trình bài giảng Truyền dẫn số

TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM<br /> TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG<br /> HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG<br /> HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG<br />  <br />  <br /> <br /> BÀI GIẢNG<br /> TRUYỄN DẪN SỐ<br /> <br /> IT<br /> <br /> Chuyên ngành Điện tử truyền thông<br /> BÀI GIẢNG<br /> (Lưu hành nội bộ )<br /> <br /> TRUYỄN DẪN SỐ<br /> <br /> T<br /> <br /> Chuyên ngành Điện tử Truyền thông<br /> <br /> P<br /> <br /> (Lưu hành nội bộ)<br /> <br /> Biên soạn: T.S Lê Nhật Thăng<br /> <br /> Biên soạn: PGS. TS. Lê Nhật Thăng Vũ Thị Thúy Hà<br /> ThS.<br /> ThS. Vũ Thị Thúy Hà<br /> ThS. Nguyễn Thị Thu<br /> Hiên<br /> ThS. Nguyễn Thị Thu Hiên<br /> <br /> Hà Nội, 12/2013<br /> <br /> Bài giảng Truyền dẫn số<br /> <br /> Mục lục<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> MỤC LỤC ....................................................................................................................... I<br /> CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT................................................................................... VI<br /> LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................................1<br /> CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG SỐ ...................2<br /> 1.1 Đặc điểm của thông tin số .....................................................................................2<br /> 1.2. Các thành phần của hệ thống truyền thông số ......................................................3<br /> 1.3 Các kênh truyền và đặc tính ..................................................................................5<br /> <br /> IT<br /> <br /> 1.4. Các mô hình toán cho kênh truyền dẫn ..............................................................8<br /> 1.5 Quá trình phát triển của hệ thống truyền dẫn số..................................................11<br /> Câu hỏi và bài tập chương 1........................................................................................12<br /> CHƯƠNG 2: MÃ HÓA NGUỒN ...............................................................................13<br /> <br /> T<br /> <br /> 2.1 Mô hình toán học cho nguồn thông tin ................................................................13<br /> 2.2 Độ đo thông tin ....................................................................................................14<br /> 2.2.1 Lượng tin tương hỗ trung bình và Entropy ..................................................15<br /> <br /> P<br /> <br /> 2.2.2 Đo thông tin cho biến ngẫu nhiên liên tục....................................................15<br /> 2.3 Mã hóa cho nguồn rời rạc ....................................................................................16<br /> 2.3.1 Mã hóa nguồn rời rạc không nhớ .................................................................16<br /> 2.3.2 Entropy của nguồn dừng rời rạc ...................................................................19<br /> 2.3.3<br /> <br /> Thuật toán Lempel-Ziv .............................................................................19<br /> <br /> 2.4 Mã hóa cho nguồn tương tự - lượng tử hóa tối ưu<br /> <br /> 21<br /> <br /> 2.4.1<br /> <br /> Hàm tốc độ - méo .....................................................................................21<br /> <br /> 2.4.2<br /> <br /> Kỹ thuật lượng tử ......................................................................................22<br /> <br /> 2.5 Kỹ thuật mã hóa cho nguồn tương tự. .................................................................24<br /> 2.5.1 Mã hóa dạng sóng thời gian: ........................................................................25<br /> 2.5.1.1 Phương pháp điều chế xung mã PCM .....................................................25<br /> <br /> i<br /> <br /> Bài giảng Truyền dẫn số<br /> <br /> Mục lục<br /> <br /> 2.5.1.2 Điều xung mã vi sai DPCM ....................................................................29<br /> 2.5.1.3 Điều chế Delta (DM) ...............................................................................30<br /> 2.5.1.4 Điều chế xung mã vi sai thích ứng (ADPCM) ..........................................31<br /> 2.5.2<br /> <br /> Bộ mã hóa dạng sóng trong miền tần số ...................................................31<br /> <br /> 2.5.3 Mã hóa nguồn dựa trên mô hình phát âm .....................................................32<br /> Câu hỏi và bài tập chương 2 ......................................................................................34<br /> CHƯƠNG 3: MÃ HÓA KÊNH ..................................................................................37<br /> 3.1. Phát hiện lỗi và sửa lỗi .......................................................................................37<br /> 3.1.1. Phát hiện lỗi .................................................................................................38<br /> 3.1.2. Kiểm tra chẵn lẻ 2 chiều ..............................................................................41<br /> 3.1.3. Các mã đa thức ............................................................................................42<br /> <br /> IT<br /> <br /> 3.1.4. Sửa lỗi ..........................................................................................................46<br /> 3.1.5. Ghép xen ......................................................................................................46<br /> 3.1.6. Các vector mã và khoảng cách Hamming ...................................................47<br /> 3.1.7. Hệ thống FEC ..............................................................................................48<br /> <br /> T<br /> <br /> 3.1.8. Hệ thống ARQ .............................................................................................51<br /> 3.2. Các mã khối tuyến tính .......................................................................................55<br /> <br /> P<br /> <br /> 3.2.1. Các mã khối tuyến tính hệ thống .................................................................58<br /> 3.2.2. Ma trận kiểm tra chẵn lẻ ..............................................................................59<br /> 3.2.3. Kiểm tra Syndrome......................................................................................60<br /> 3.3. Các mã chập........................................................................................................62<br /> 3.3.1<br /> <br /> Tạo mã chập ..............................................................................................62<br /> <br /> 3.3.2. Biểu diễn mã chập .......................................................................................65<br /> 3.3.2.1. Sơ đồ hình cây ........................................................................................65<br /> 3.3.2.2. Sơ đồ trạng thái ......................................................................................66<br /> 3.3.2.3. Sơ đồ hình lưới .......................................................................................67<br /> 3.3.3. Giải mã mã chập bằng thuật toán Viterbi ....................................................67<br /> 3.4. Các mã kết nối và giải mã lặp ............................................................................69<br /> 3.4.1. Bộ mã hóa Turbo .........................................................................................70<br /> <br /> ii<br /> <br /> Bài giảng Truyền dẫn số<br /> <br /> Mục lục<br /> <br /> 3.4.1.1. Tổng quan ...............................................................................................70<br /> 3.4.1.2. Ghép xen Turbo ......................................................................................72<br /> 3.4.2. Giải mã Turbo..............................................................................................75<br /> 3.4.2.1. Giới thiệu ................................................................................................75<br /> 3.4.2.2. Kiến trúc bộ giải mã ...............................................................................75<br /> 3.4.2.3. Giải mã lặp và bộ giải mã SISO .............................................................76<br /> 3.5. Các mã nâng cao .................................................................................................78<br /> 3.5.1. Kiến trúc mã LDPC .....................................................................................79<br /> 3.5.2. Đồ hình Tanner ............................................................................................80<br /> 3.5.3. Mã hóa .........................................................................................................82<br /> 3.5.3.1. Mã hóa sử dụng ma trận sinh G .............................................................82<br /> <br /> IT<br /> <br /> 3.5.3.2. Mã hóa sử dụng ma trận chẵn lẻ H .........................................................84<br /> 3.5.4. Giải mã ........................................................................................................87<br /> 3.5.4.1. Thuật toán giải mã tổng tích trên miền xác suất SPA ............................89<br /> Câu hỏi và bài tập chương 3 ......................................................................................92<br /> <br /> T<br /> <br /> ́<br /> CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT GHÉP KÊNH SÔ ...........................................................94<br /> 4.1. Tổng quan về kỹ thuật ghép kênh.......................................................................94<br /> 4.1.1. Khái niệm về ghép kênh ..............................................................................94<br /> <br /> P<br /> <br /> 4.1.2. Các kỹ thuật ghép kênh ...............................................................................95<br /> 4. 2. Ứng dụng kỹ thuật ghép kênh trong hệ thống truyền dẫn số ..........................104<br /> 4.2.1. Kỹ thuật ghép kênh TDM-PCM ................................................................104<br /> 4.2.2. Kỹ thuật ghép kênh PDH ...........................................................................105<br /> 4.2.3. Kỹ thuật ghép kênh SDH ...........................................................................106<br /> Câu hỏi và bài tập chương 4 ....................................................................................110<br /> CHƯƠNG 5: MÃ ĐƯỜNG TRUYỀN .....................................................................110<br /> 5.1. Tổng quan về mã đường truyền ........................................................................110<br /> 5.2. Các loại mã truyền đường truyền .....................................................................115<br /> 5.2.1 Mã AMI ......................................................................................................115<br /> 5.2.2. Mã CMI (Coded Mark Inversion) .............................................................116<br /> <br /> iii<br /> <br /> Bài giảng Truyền dẫn số<br /> <br /> Mục lục<br /> <br /> 5.2.3. Mã HDBn ..................................................................................................117<br /> 5.2.4. Mã BnZS (Binary N-Zero Substitution) ....................................................117<br /> Câu hỏi và bài tập chương 5 ....................................................................................120<br /> CHƯƠNG 6: ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ SỐ ..............................................121<br /> 6.1.Tổng quan về điều chế số .................................................................................121<br /> 6.2. Các phương thức điều chế - giải điều chế ........................................................122<br /> 6.2.1. Điều chế khóa dịch biên độ (ASK) ...........................................................123<br /> 6.2.2. Điều chế khóa dịch pha (PSK) ..................................................................125<br /> 6.2.2.1 Điều chế BPSK ......................................................................................125<br /> 6.2.2.2. Khóa dịch pha vi phân (DPSK) ............................................................128<br /> 6.2.2.3. Khóa dịch pha cầu phương và Khóa dịch pha M-ary .........................128<br /> <br /> IT<br /> <br /> 6.2.3. Điều chế khóa dịch tần (FSK) ...................................................................129<br /> 6.2.4. Điều biên cầu phương (QAM)...................................................................130<br /> 6.3. Đánh giá hiệu năng của các kỹ thuật điều chế .................................................132<br /> 6.3.1. Điều chế ASK ............................................................................................132<br /> <br /> T<br /> <br /> 6.3.2. Điều chế PSK ............................................................................................133<br /> 6.3.3. Điều chế FSK ............................................................................................134<br /> <br /> P<br /> <br /> 6.3.4. Điều chế QAM ..........................................................................................135<br /> Câu hỏi và bài tập chương 6 ....................................................................................136<br /> CHƯƠNG 7: ĐỒNG BỘ ...........................................................................................138<br /> 7.1.Đồng bộ trong truyền dẫn số .............................................................................138<br /> 7.2. Đồng bộ phía thu ..............................................................................................139<br /> 7.2.1. Mạch vòng khóa pha .................................................................................139<br /> 7.2.2.1. Đồng bộ ký hiệu vòng hở .....................................................................142<br /> 7.2.2.2. Đồng bộ ký hiệu vòng kín ....................................................................144<br /> 7.2.3. Đồng bộ khung ..........................................................................................146<br /> 7.3. Đồng bộ mạng ..................................................................................................148<br /> 7.3.1. Đồng bộ phía phát vòng hở .......................................................................150<br /> 7.3.2. Đồng bộ phía phát vòng kín ......................................................................153<br /> iv<br /> <br />