Thäng Tin V Âiãưu ÂäüTrong Hãû Thäúng Âiãûn
Khoa Âiãûn - Trỉåìng Âải hc Bạch khoa - Âải hc  Nàơng
1


Chỉång 1
TÄØNG QUAN VÃƯ CẠC TÊN HIÃÛU V
HÃÛ THÄÚNG THÄNG TIN

1.1 Cạc khại niãûm cå bn
:
1.1.1 Ngưn tin ngun thy: l táûp håüp nhỉỵng tin tỉïc ngun thy chỉa
qua mäüt
phẹp biãún âäøi nhán tảo no vê dủ nhỉ: tiãúng nọi, ám nhảc,
hçnh nh v.v. . Nhỉ váûy tin tỉïc
âỉåüc sinh ra nhåì cạc ngưn tin ngun
thy.
1.1.2 Tên hiãûu thäng tin:
l dảng váût l chỉïa âỉûng tin tỉïc v truưn lan
trong hãû thäúng thäng tin tỉì nåi gỉíi âãún nåi nháûn tin. Âãø cho âån gin ta s
gi tàõt tên hiãûu thäng tin l tên hiãûu. Cọ thãø phán loải tên hiãûu nhỉ sau :
•
Tên hiãûu xạc âënh
: l tên hiãûu m quạ trçnh biãún thiãn ca nọ âỉåüc biãøu
diãùn bàòng mäüt hm thåìi gian â hon ton xạc âënh. Biãøu thỉïc gii têch hay
âäư thë thåìi gian ca tên hiãûu xạc âënh l hon ton âỉåüc biãút trỉåïc .
Vê dủ :
)sin()(
ϕω
+= tAts
l tên hiãûu hçnh sin cọ biãn âäü A, táưn säú

gọc
ω
v gọc pha
ϕ
l 1 tên hiãûu xạc âënh.
•
Tên hiãûu ngáùu nhiãn: l tên hiãûu m quạ trçnh biãún thiãn ca nọ khäng thãø
biãút trỉåïc. Giạ trë ca tên hiãûu ngáùu nhiãn åí tỉìng thåìi âiãøm l khäng biãút
trỉåïc.
Ngoi cạch phán loải nhỉ trãn ta cn cọ thãø chia cạc tên hiãûu ra thnh
2 nhọm l tên hiãûu liãn tủc v tên hiãûu råìi rảc: Tên hiãûu âỉåüc gi l
liãn tủc

nãúu sỉû thay âäøi ca nọ l liãn tủc, cn nãúu ngỉåüc lải tên hiãûu l
råìi rảc
.
Củ thãø hån, cọ thãø phán ra 4 loải sau âáy:
-Tên hiãûu cọ biãn âäü v thåìi gian liãn tủc gi l
tên hiãûu tỉång tỉû
(analog)
.
-Tên hiãûu cọ biãn âäü råìi rảc, thåìi gian liãn tủc gi l
tên hiãûu lỉåüng
tỉí
.
-Tên hiãûu cọ biãn âäü liãn tủc, nhỉng thåìi gian råìi rảc gi l
tên hiãûu
råìi rảc
.
-Tên hiãûu cọ biãn âäü v thåìi gian âãưu råìi rảc gi l

tên hiãûu säú
(digital)
.

Thäng Tin V Âiãưu ÂäüTrong Hãû Thäúng Âiãûn

2
Khoa Âiãûn - Trỉåìng Âải hc Bạch khoa - Âải hc  Nàơng
1.1.3 Hãû thäúng thäng tin: l täø håüp cạc thiãút bë k thût, cạc kãnh tin âãø
truưn tin tỉïc tỉì ngưn tin âãún nåi nháûn tin.
Cáúu trục täøng quạt nháút ca mäüt hãû thäúng thäng tin nhỉ sau:





Hçnh 1.1
trong âọ:

Ngưn tin
: l táûp håüp cạc tin m hãû thäúng thäng tin phạt ra.
Kãnh tin
:l nåi hçnh thnh v truưn tên hiãûu mang tin âäưng thåìi åí
âáúy xy ra cạc tảp nhiãùu phạ hoải tin tỉïc

Thu tin
: L cå cáúu khäi phủc tin tỉïc ban âáưu tỉì tên hiãûu láúy åí âáưu ra
ca kãnh tin.
1.1.4 Âån vë thäng tin:
bit (binary digit) . Mäüt bit l dung lỉåüng ca mäüt

ngưn tin cọ 2 trảng thại cọ thãø (thäng thỉåìng qui ỉåïc l 0 hồûc 1). Trong
thỉûc tãú thỉåìng dng cạc bäüi säú ca bit nhỉ:
1 Kbit= 2
10
bit = 1024 bit
1 Mbit= 2
10
Kbit = 1024 Kbit
1 byte = 8 bit
1Kbyte = 2
10
byte = 1024 byte
1Mbyte = 2
10
Kbyte = 1024 Kbyte
1Gbyte = 2
10
Mbyte = 1024 Mbyte
...

1.2 Cạc âàûc trỉng cå bn ca tên hiãûu xạc âënh:
K hiãûu
s(t)
l biãøu thỉïc thåìi gian ca tên hiãûu xạc âënh.
a/ Âäü di v trë trung bçnh ca tên hiãûu:
- Âäü di ca tên hiãûu
s(t)
l thåìi gian täưn tải ca tên hiãûu âọ kãø tỉì lục
nọ bàõt âáưu xút hiãûn cho âãún khi cháúm dỉït. Thäng säú ny qui âënh thåìi gian
m hãû thäúng thäng tin bë màõc báûn trong viãûc truưn âi tin tỉïc chỉïa trong tên

hiãûu .
- Nãúu âäü di ca mäüt tên hiãûu xút hiãûn vo thåìi âiãøm t
0
l τ, thç trë
trung bçnh ca nọ theo thåìi gian bàòng
Ngưn tin
Kãnh tin
Thu tin
Nhiãùu
Thọng Tin Vaỡ ióửu ọỹTrong Hóỷ Thọỳng ióỷn
Khoa ióỷn - Trổồỡng aỷi hoỹc Baùch khoa - aỷi hoỹc aỡ Nụng
3


dttsts
t
t

+
=


0
0
)(
1
)(
(1.1)
b/ Nng lổồỹng cọng suỏỳt vaỡ trở hióỷu duỷng cuớa tờn hióỷu:
- Nng lổồỹng

E
s
cuớa tờn hióỷu
s(t)
laỡ tờch phỏn cuớa bỗnh phổồng tờn
hióỷu trong suọỳt thồỡi gian tọửn taỷi cuớa noù:


+
=

0
0
)(
2
t
t
s
dttsE
. (1.2)
Vồùi õởnh nghộa cuớa nng lổồỹng nhổ vỏỷy, ta coi tờn hióỷu coù tờnh
chỏỳt nhổ õióỷn aùp, doỡng õióỷn hay caùc õaỷi lổồỹng tổồng tổỷ khaùc.
- Cọng suỏỳt trung bỗnh cuớa tờn hióỷu:
dttsts
t
t

+
=



0
)(
1
)(
22
, (1.3)
trong õoù bióứu thổùc
)(
2
ts
õổồỹc goỹi laỡ cọng suỏỳt tổùc thồỡi cuớa tờn hióỷu. Nhổ vỏỷy
cọng suỏỳt trung bỗnh cuớa tờn hióỷu chờnh laỡ trở trung bỗnh cuớa cọng suỏỳt tổùc
thồỡi.
- Trở hióỷu duỷng cuớa tờn hióỷu laỡ cn bỏỷc hai cuớa cọng suỏỳt trung bỗnh:


+
=


0
0
)(
1
2
t
t
hd
dttss (1.4)

c/ Daới õọỹng cuớa tờn hióỷu: laỡ tyớ sọỳ caùc giaù trở cổỷc õaỷi vaỡ cổỷc tióứu cuớa
cọng suỏỳt tổùc thồỡi cuớa tờn hióỷu. Thổồỡng thọng sọỳ naỡy õổồỹc õo bũng õồn vở
lọgarờt (ben hay õóxiben):
D
dB
=10 lg
min
max
2
2
)(
)(
lg20
min)(
max)(
ts
ts
ts
ts
= (1.5)
Thọng sọỳ naỡy õỷc trổng cho khoaớng cổồỡng õọỹ maỡ tờn hióỷu seợ taùc õọỹng
lón caùc thióỳt bở.
d/ Tố sọỳ S/N (tờn hióỷu/nhióựu) (signal to noise ratio):

N
S
P
P
N
S

==

, (1.6)
trong õoù P
S
:

cọng suỏỳt tờn hióỷu, P
N
:

cọng suỏỳt nhióựu.
Tố sọỳ S/N cuợng coỡn coù thóứ vióỳt dổồùi daỷng mổùc tờn hióỷu:
)(lg10lg10 dB
P
P
N
S
=

. (1.7)
e/ Daới thọng cuớa tờn hióỷu (BW - Bandwidth): laỡ hióỷu giổợa caùc giồùi
haỷn tỏửn sọỳ cuớa daới chổùa caùc thaỡnh phỏửn tỏửn sọỳ hổợu ờch cuớa 1 tờn hióỷu.
Thäng Tin V Âiãưu ÂäüTrong Hãû Thäúng Âiãûn

4
Khoa Âiãûn - Trỉåìng Âải hc Bạch khoa - Âải hc  Nàơng
Vê dủ: Cọ thãø xem tiãúng nọi con ngỉåìi cọ di táưn säú nàòm trong
khong tỉì f
1

=300 Hz âãún f
2
=3000 Hz. Khi âọ di thäng: BW= f
2
- f
1
=3000-
300 =2700 Hz.
Cạc tên hiãûu cọ di thäng låïn thç r rng l nãn âỉåüc truưn âi åí cạc
táưn säú cao âãø cọ låüi hån (trạnh giao thoa våïi cạc tên hiãûu khạc).

1.3 Phỉång phạp phäø:
Phỉång phạp ny cho phẹp xạc âënh cạch truưn tên hiãûu cng våïi âäü
biãún dảng cho phẹp qua cạc mảch âiãûn cọ di táưn säú bë giåïi hản, vê dủ nhỉ
cạc mảch v thiãút bë cọ di táưn säú lm viãûc hẻp, cạc bäü lc âiãûn, cạc bäü
khúch âải, cạc bäü biãún âäøi, cạc kãnh tin .v.v...Cå såí ca phỉång phạp phäø
l sỉû khai triãøn cạc hm säú tưn hon vo chùi Fuariã.
Gi sỉí cọ tên hiãûu
s(t)
tưn hon våïi chu k
T
, (
s(t)= s(t+nT)
våïi mi
säú ngun
n
), âäưng thåìi
s(t)
tha mn cạc âiãưu kiãûn Âirichlã (bë chàûn, liãn
tủc tỉìng âoản, cọ säú hỉỵu hản cạc âiãøm cỉûc trë trong mäùi chu k).

Khi âọ tên hiãûu
s(t)
cọ thãø biãøu diãùn âỉåüc dỉåïi dảng chùi Fuariã
phỉïc:
∑
+∞
−∞=
=
k
tjk
k
eAts
ω
)(
, (1.8)
trong âọ :
T
π
ω
2
= : táưn säú gọc cå bn, (1.9)
∫
−
−
==
2/
2/
)(
1
T

T
j
k
tjk
k
k
ecdtets
T
A
ϕ
ω
: biãn âäü phỉïc. (1.10)
Säú hảng
tjk
k
eA
ω
gi l thnh pháưn âiãưu ha báûc k ca tên hiãûu
s(t)
,
c
k
:

mäâun ca biãn âäü phỉïc A
k
,
táûp håüp
+∞
−∞=kk

c }{ gi l phäø biãn âäü ca tên hiãûu s(t),
ϕ
k
: pha ban âáưu ca biãn âäü phỉïc
A
k
,
táûp håüp
+∞
−∞=kk
}{
ϕ
gi l phäø pha ca tên hiãûu
s(t)
.
Nãúu biãút phäø pha v phäø biãn âäü ta cọ thãø tháúy ràòng tên hiãûu tưn
hon
s(t)
hon ton âỉåüc xạc âënh
.

Gi sỉí tên hiãûu
s(t)
khäng tưn hon, ta cọ thãø xem nọ nhỉ l mäüt tên
hiãûu tưn hon våïiï chu k
T

→ ∞
. Khi âọ nãúu
s(t)

cng tha mn cạc âiãưu
kiãûn Âirichlã thç ta cng cọ âỉåüc biãøu diãùn ca tên hiãûu khäng tưn hon
s(t)
dỉåïi dảng têch phán Fuariã:
Thọng Tin Vaỡ ióửu ọỹTrong Hóỷ Thọỳng ióỷn
Khoa ióỷn - Trổồỡng aỷi hoỹc Baùch khoa - aỷi hoỹc aỡ Nụng
5





deSts
tj



= )()(
(pheùp bióỳn õọứi Fuarió ngổồỹc), (1.11)
trong õoù:
dtetsS
tj




=




)(
2
1
)(
(1.12)
goỹi laỡ phọứ cuớa tờn hióỷu khọng tuỏửn hoaỡn
s(t)
(pheùp bióỳn õọứi Fuarió thuỏỷn).
Nóỳu bióỳt phọứ
S(

)
ta hoaỡn toaỡn coù thóứ xaùc õởnh õổồỹc tờn hióỷu khọng
tuỏửn hoaỡn
s(t).
Noùi chung phọứ
S(

)
laỡ haỡm phổùc:

)(
)()(


j
eSS =
=Re {
S(


)
} + j.Im {
S(

)
}=
P(

)
+ j
Q(

)
(1.13)
P(

)
: phọứ thổỷc cuớa tờn hióỷu
s(t)
,
Q(

)
: phọứ aớo cuớa tờn hióỷu
s(t)
,
)(

S
: phọứ bión õọỹ cuớa tờn hióỷu

s(t)
,
)()()(
22

QPS +=
, (1.14)
(

) : phọứ pha cuớa tờn hióỷu
s(t)
,



(
)(
)(
P
Q
tg = , (1.15)
)()(
)(
)(sin
22



QP
Q

+
= , (1.16)
)()(
)(
)(cos
22



QP
P
+
= . (1.17)
Tổỡ trón ta nhỏỷn thỏỳy caùc tờn hióỷu tuỏửn hoaỡn seợ coù phọứ vaỷch (phọứ rồỡi
raỷc), coỡn caùc tờn hióỷu khọng tuỏửn hoaỡn seợ coù phọứ lión tuỷc.

1.4 Nhióựu trong caùc hóỷ thọỳng thọng tin :
Nhióựu laỡ tổỡ duỡng õóứ chố tỏỳt caớ caùc loaỷi tờn hióỷu khọng coù ờch taùc õọỹng
lón caùc tờn hióỷu coù ờch, gỏy khoù khn cho vióỷc thu vaỡ xổớ lyù tờn hióỷu naỡy.
Nhióựu gỏy nón caùc sai sọỳ cuợng nhổ laỡm bióỳn daỷng tờn hióỷu. Nóỳu ta truyóửn 1
tờn hióỷu
s(t)
õóỳn õỏửu vaỡo cuớa kónh tin, thỗ trón õỏửu ra ta seợ thu õổồỹc noùi
chung khọng phaới laỡ tờn hióỷu
s(t)
maỡ laỡ
x(t) = n(t).s(t) +c(t), (1.18)
trong õoù: n(t) goỹi laỡ nhióựu nhỏn, c(t) goỹi laỡ nhióựu cọỹng.
Nhióựu cọỹng c(t) khọng phuỷ thuọỹc vaỡo tờn hióỷu vaỡ bở gỏy ra bồới caùc
trổồỡng ngoaỡi (õióỷn trổồỡng, tổỡ trổồỡng, trổồỡng õióỷn tổỡ, trổồỡng ỏm thanh v.v...)

Nhióựu nhỏn bở gỏy ra bồới sổỷ thay õọứi hóỷ sọỳ truyóửn cuớa kónh tin. Nhióựu
nhỏn thổồỡng thỏỳy trong khi truyóửn caùc tờn hióỷu vọ tuyóỳn ồớ soùng ngừn.