Hệ thống thông tin số điển hình
Tín hiệu tương tự vào

A/D

Mã
hóa
nguồn

Mật
mã
hóa

Mã
hóa
kênh

Ghép
kênh

Điều
chế

Đa
truy
cập

Kênh
thông

D/A

Giải
mã
nguồn

Tín hiệu tương tự ra

Giải
mật
mã

Giải
mã
kênh

Tách
kênh

Gải
điều
chế

Giải
truy
cập

tin




NỘI DUNG
•
•
•
•

Kỹ thuật ghép kênh
Kỹ thuật đa truy cập
Truyền dẫn tín hiệu số
Khôi phục tín hiệu số


Chia sẻ tài nguyên thông tin
• Tài nguyên thông tin:
- Thời gian truyền dẫn (transmission time)
- Băng thông (frequency bandwidth)

- Công suất phát (transmit power)
- Mã sử dụng (code resourse)…
• Chia sẻ tài nguyên:
cấp pháp một kênh vật lý đơn cho nhiều tín hiệu/user cạnh tranh
• Biện pháp:
- Ghép kênh (multiplexing)
- Đa truy cập (multiple access)


Ghép kênh và đa truy cập
Ghép kênh (Multiplexing)


Đa truy cập (Multiple Access)

Quá trình ghép nhiều tín hiệu thành
một tín hiệu để truyền đi xa nhằm tiết
kiệm tài nguyên

Nhiều cặp transmitter – receiver cùng
chia sẻ 1 kênh vật lý chung. Các users
không được sắp đặt lại và hoạt động
độc lập với nhau.

Phạm vi truyền dẫn -> truyền dẫn giữa
2 nút mạng

Phạm vi truy nhập mạng -> kết nối từ
thuê bao đến mạng

Trên đường truyền hữu tuyến, point-topoint

Trong thông tin di động

1 transmitter, 1 receiver

Multiple transmitters

Tài nguyên được chia sẻ cố định giữa
các users, nếu muốn thay đổi phải
config lại hệ thống => cấp phát kênh
tĩnh


Tài nguyên được ấn định tạm thời cho
users. Sau khi user ngừng sử dụng, tài
nguyên sẽ được cấp phát cho user
khác => cấp phát kênh động

Ví dụ: ghép kênh trong hệ thống điện
thoại

Ví dụ: đa truy cập trong hệ thống thông
tin vệ tinh


Các phương pháp phân phối tài nguyên cơ
bản
• Phân theo tần số:
Chia băng thông của kênh chung ra thành nhiều dải băng con khác
nhau
• Phân theo thời gian:
Chia thời gian truyền dẫn ra thành nhiều khe khác nhau

• Phân theo mã:
Mã hóa mỗi tín hiệu bằng một mã riêng
• Phân theo không gian:
Dùng giàn anttena định hướng theo các hướng khác nhau để tách
biệt các tín hiệu vô tuyến


Các ví dụ
tương tự ghép
kênh & đa truy

cập


KỸ THUẬT GHÉP KÊNH
(Multiplexing)


Giới thiệu
• Ghép kênh: ghép các tín hiệu nhánh thành luồng tín hiệu tổng để
truyền đi xa qua một phương tiện vật lý chung nhằm tiết kiệm tài
nguyên
• Phân loại: 4 loại

- Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM)
- Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM)

phổ biến

- Ghép kênh phân chia theo mã (CDM)
- Ghép kênh phân chia theo không gian (SDM)

n inputs

1 đường, n kênh
MUX

DeMUX

n outputs



KỸ THUẬT FDM
(Frequency Division Multiplex)


Ôn lại điều biên AM
Tín hiệu điều biên s(t):

s( t )  A c (1  m( t )) cos 2f c t
m(t): tín hiệu mang tin; Ac, fc: biên độ & tần số sóng mang
Phổ tín hiệu điều biên S(f):


S(f ) 

 j 2 ft
s
(
t
)
e
dt




1
1
1
1

S(f )  A c (f  f c )  A c (f  f c )  A c M (f  f c )  A c M (f  f c )
2
2
2
2

M(f): phổ tín hiệu mang tin


Phổ tín hiệu điều biên AM
S(f ) 

1
1
1
1
A c (f  f c )  A c (f  f c )  A c M (f  f c )  A c M (f  f c )
2
2
2
2

-B

0

B

Sóng mang


Biên dưới

-fc- B

-fc

-fc + B

0

fc- B

Biên trên

fc
AM

fc + B


Phổ tín hiệu điều biên AM
1
1
1
1
S(f )  A c (f  f c )  A c (f  f c )  A c M (f  f c )  A c M (f  f c )
2
2
2
2


-B

0

B

Sóng mang

Biên dưới

-fc- B

-fc

-fc + B

0

fc- B

Biên trên

fc
fc + B
DSB
SSB

(Double
(Single Sideband)



Nguyên lý của FDM
Truyền đồng thời các tín hiệu nhánh khác nhau qua cùng
một kênh băng rộng bằng cách sử dụng các sóng mang tần
số khác nhau
Phổ tín hiệu FDM gồm phổ tất cả các sóng mang điều chế
nằm cạnh nhau và không chồng lên nhau
|X(f)|
0

B1

B2

BN
B

f


Nguyên lý ghép kênh FDM
Điều chế các tín hiệu nhánh với các sóng mang tần số khác
nhau
Cộng các sóng mang điều chế lại với nhau tạo thành tín hiệu
tổng hợp băng cơ bản
Điều chế tín hiệu tổng hợp với một sóng mang chính, tạo
thành tín hiệu FDM
Các kỹ thuật điều chế sử dụng: AM, FM, PM, SSB… trong đó
SSB là kỹ thuật phổ biến nhất



Sơ đồ khối ghép kênh FDM
x1(t)

fSC1

Lọc

Tín hiệu FDM
x2(t)

xN(t)

fSC2

x(t)

Lọc

fSCN

Lọc

Điều chế sóng mang phụ



Điều chế
chính


Tín hiệu tổng hợp
băng cơ sở


Nguyên lý tách kênh FDM
Giải điều chế tín hiệu FDM để tạo lại tín hiệu tổng hợp băng
cơ bản
Đưa tín hiệu tổng hợp băng cơ bản qua các bộ lọc thông dải
với dải thông khác nhau để phân chia ra thành các băng tần
khác nhau

Giải điều chế các tín hiệu ở đầu ra bộ lọc bằng các sóng
mang phụ khác nhau để tạo lại các tín hiệu nhánh ban đầu


Sơ đồ khối tách kênh FDM
fSC1
x1(t)

Lọc

Tín hiệu
FDM

fSC2
Lọc

x2(t)


Giải điều chế chính

Tín hiệu tổng hợp
băng cơ sở

fSCN
Lọc

xN(t)

Giải điều chế sóng
mang phụ


Phân cấp hệ thống FDM (AT&T)

1
2
k
ê
n
h
th
o
ại

FDM mức 1

FDM mức 2


fSC = 108

fSC = 612

fSC = 3396

fSC = 104

fSC = 564

fSC = 3148

fSC = 100

fSC = 516

fSC = 2900

fSC = 96

fSC = 468

fSC = 2652

fSC = 92

fSC = 420

fSC = 2356


fSC = 88
fSC = 84
fSC = 80

Tín hiệu
FDM nhóm
cơ sở

Tín hiệu
FDM siêu
nhóm

FDM mức 3

fSC = 2108
fSC = 1860
fSC = 1612

fSC = 76

fSC = 1364

fSC = 72

fSC = 1116

fSC = 68
fSC = 64

600

kênh
thoại
Tín
hiệu
FDM
nhóm
chủ


KỸ THUẬT WDM
(Wavelength Division Multiplex)


Giới thiệu WDM
• Là kỹ thuật ghép kênh sử dụng trong hệ thống thông tin quang
• Dựa trên nguyên lý của FDM
• Bộ ghép kênh: kết hợp các tín hiệu ánh sáng từ nhiều thiết bị
đầu cuối có bước sóng khác nhau vào trong một sợi quang đơn

• Bộ tách kênh: phân chia tín hiệu chứa nhiều bước sóng thành
các tín hiệu đơn có các tần số khác nhau

1  2  3  4  5


Phân loại WDM
CWDM (Coarse WDM – WDM thô):
• Chiều dài kênh khoảng 20 nm (16 kênh tốc độ 2.5 Gbps)
• Không sử dụng bộ khuếch đại (khoảng cách lên đến 120 km)
• Công nghệ không quá phức tạp


• Thích hợp cho mạng nội hạt
DWDM (Dense WDM – WDM mật độ cao):
• Chiều dài kênh hẹp dưới 0.8 nm (100+ kênh tốc độ 10 Gbps)
• Sử dụng bộ khuếch đại (EDFA, Raman) (khoảng cách có thể
lên đến 2000 km)
• Công nghệ rất phức tạp
• Thích hợp cho mạng đường dài


KỸ THUẬT OFDM
(Orthogonal Frequency Division Multiplex)


Giới thiệu OFDM
• sử dụng nhiều sóng mang phụ (sub-carrier) băng hẹp thay
cho một sóng mang đơn băng rộng để truyền tín hiệu
• phân chia băng thông của kênh ra thành nhiều băng hẹp
• phân chia dòng dữ liệu vào thành nhiều dòng dữ liệu con
song song (tốc độ dữ liệu giảm)
• điều chế và truyền mỗi dòng dữ liệu con trên một sóng
mang phụ riêng biệt
• các sóng mang phụ trực giao nhau