Giáo trình Truyền dẫn số - Học viện CN Bưu chính Viễn thông

Các hệ thống thông tin số hiện đang phát triển rất mạnh mẽ trên toàn thế giới và

đã thay thế hầu hết các hệ thống thông tin tương tự. Ở nước ta, có thể nói rằng hiện

nay gần như tất cả các hệ thống chuyển mạch và truyền dẫn đều đã được số hoá. Việc

nghiên cứu về các hệ thống thông tin số nói chung và các hệ thống truyền dẫn số nói

riêng vì thế đã trở thành một nội dung cơ bản của chương trình đào tạo Kỹ sư ngành

Điện tử - Truyền thông.

Tài liệu giảng dạy này được biên soạn theo đề cương môn học "Truyền dẫn số"

trong chương trình đào tạo Đại học ngành Điện tử - Truyền thông của Học viện Công

nghệ Bưu chính Viễn thông nhằm trình bày những vấn đề cơ bản nhất về một hệ thống

truyền dẫn số cùng với các kỹ thuật liên quan. Bài giảng được tổ chức thành 7 chương

cụ thể như sau:

Những vấn đề chung về các hệ thống thông tin số được trình bày một cách khái

quát trong chương đầu, xoay quanh sơ đồ khối chức năng tổng quát tiêu biểu của các

hệ thống truyền dẫn số. Mô hình kênh truyền cũng được giới thiệu trong chương này;

Chương hai trình bày các phương pháp mã hoá nguồn cơ bản trong các hệ

thống truyền dẫn số, trong đó đi sâu vào một số phương pháp mã hoá dạng sóng tiêu

biểu như điều chế xung mã (PCM), điều chế xung mã vi sai (DPCM) và điều chế xung

mã vi sai tự thích nghi (ADPCM). Phương pháp mã hoá nguồn dựa trên mô hình cũng

được giới thiệu một cách khái quát trong chương này.

Chương ba trình bày về những kỹ thuật điều khiển lỗi để cải thiện tỷ lệ lỗi trong

các ứng dụng yêu cầu cao mà tỷ lệ lỗi vốn có của các kênh truyền dẫn số là không

được như mong muốn. Các loại mã khối tuyến tính, mã chập và mã Turbo cũng được

giới thiệu trong chương ba.

Những vấn đề liên quan đến ghép kênh trong hệ thống tuyền dẫn số được trình

bày trong chương bốn, bao gồm ghép kênh sơ cấp, phân cấp tốc độ số cận đồng bộ

PDH và giới thiệu sơ bộ về phân cấp tốc độ số đồng bộ SDH.

Chương năm phân tích vấn đề biểu diễn tín hiệu số phù hợp để truyền qua kênh

thông tin. Các bít nhị phân 0 và 1 có thể được biểu diễn nhiều dạng khác nhau gọi là

mã đường truyền. Các mã loại mã AMI, CMI, HDBn, BnZS được trình bày kỹ trong

chương.

Chương sáu của bài giảng được dành để mô tả các kỹ thuật điều chế số, bao

gồm: Điều chế khóa dịch biên độ (ASK), điều chế khóa dịch pha (PSK), điều chế khóa

dịch tần (FSK), điều biên cầu phương (QAM).

Vấn đề đồng bộ trong các hệ thống truyền dẫn số được đề cập đến trong chương

bảy.

pdf 174 trang Bích Ngọc 04/01/2024 200
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Truyền dẫn số - Học viện CN Bưu chính Viễn thông", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Giáo trình Truyền dẫn số - Học viện CN Bưu chính Viễn thông

Giáo trình Truyền dẫn số - Học viện CN Bưu chính Viễn thông
TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 
  
BÀI GIẢNG 
TRUYỄN DẪN SỐ 
Chuyên ngành Điện tử truyền thông 
(Lưu hành nội bộ ) 
Biên soạn: T.S Lê Nhật Thăng 
ThS. Vũ Thị Thúy Hà 
 ThS. Nguyễn Thị Thu 
Hiên 
TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM 
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 
  
BÀI GIẢNG 
TRUYỄN DẪN SỐ 
Chuyên ngành Điện tử Truyền thông 
(Lưu hành nội bộ) 
 Biên soạn: PGS. TS. Lê Nhật Thăng 
 ThS. Vũ Thị Thúy Hà 
 ThS. Nguyễn Thị Thu Hiên 
Hà Nội, 12/2013 
P T
I T
Bài giảng Truyền dẫn số Mục lục 
 i 
MỤC LỤC 
MỤC LỤC ....................................................................................................................... I 
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ................................................................................... VI 
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................. 1 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG SỐ ................... 2 
1.1 Đặc điểm của thông tin số ..................................................................................... 2 
1.2. Các thành phần của hệ thống truyền thông số ...................................................... 3 
1.3 Các kênh truyền và đặc tính .................................................................................. 5 
1.4. Các mô hình toán cho kênh truyền dẫn .............................................................. 8 
1.5 Quá trình phát triển của hệ thống truyền dẫn số .................................................. 11 
Câu hỏi và bài tập chương 1 ........................................................................................ 12 
CHƯƠNG 2: MÃ HÓA NGUỒN ............................................................................... 13 
2.1 Mô hình toán học cho nguồn thông tin ................................................................ 13 
2.2 Độ đo thông tin .................................................................................................... 14 
2.2.1 Lượng tin tương hỗ trung bình và Entropy .................................................. 15 
2.2.2 Đo thông tin cho biến ngẫu nhiên liên tục .................................................... 15 
2.3 Mã hóa cho nguồn rời rạc .................................................................................... 16 
2.3.1 Mã hóa nguồn rời rạc không nhớ ................................................................. 16 
2.3.2 Entropy của nguồn dừng rời rạc ................................................................... 19 
2.3.3 Thuật toán Lempel-Ziv ............................................................................. 19 
2.4 Mã hóa cho nguồn tương tự - lượng tử hóa tối ưu 21 
2.4.1 Hàm tốc độ - méo ..................................................................................... 21 
2.4.2 Kỹ thuật lượng tử ...................................................................................... 22 
2.5 Kỹ thuật mã hóa cho nguồn tương tự. ................................................................. 24 
2.5.1 Mã hóa dạng sóng thời gian: ........................................................................ 25 
2.5.1.1 Phương pháp điều chế xung mã PCM ..................................................... 25 
P T
 I T
Bài giảng Truyền dẫn số Mục lục 
 ii 
2.5.1.2 Điều xung mã vi sai DPCM .................................................................... 29 
2.5.1.3 Điều chế Delta (DM) ............................................................................... 30 
2.5.1.4 Điều chế xung mã vi sai thích ứng (ADPCM) .......................................... 31 
2.5.2 Bộ mã hóa dạng sóng trong miền tần số ................................................... 31 
2.5.3 Mã hóa nguồn dựa trên mô hình phát âm ..................................................... 32 
Câu hỏi và bài tập chương 2 ...................................................................................... 34 
CHƯƠNG 3: MÃ HÓA KÊNH .................................................................................. 37 
3.1. Phát hiện lỗi và sửa lỗi ....................................................................................... 37 
3.1.1. Phát hiện lỗi ................................................................................................. 38 
3.1.2. Kiểm tra chẵn lẻ 2 chiều .............................................................................. 41 
3.1.3. Các mã đa thức ............................................................................................ 42 
3.1.4. Sửa lỗi .......................................................................................................... 46 
3.1.5. Ghép xen ...................................................................................................... 46 
3.1.6. Các vector mã và khoảng cách Hamming ................................................... 47 
3.1.7. Hệ thống FEC .............................................................................................. 48 
3.1.8. Hệ thống ARQ ............................................................................................. 51 
3.2. Các mã khối tuyến tính ....................................................................................... 55 
3.2.1. Các mã khối tuyến tính hệ thống ................................................................. 58 
3.2.2. Ma trận kiểm tra chẵn lẻ .............................................................................. 59 
3.2.3. Kiểm tra Syndrome ...................................................................................... 60 
3.3. Các mã chập........................................................................................................ 62 
3.3.1 Tạo mã chập .............................................................................................. 62 
3.3.2. Biểu diễn mã chập ....................................................................................... 65 
3.3.2.1. Sơ đồ hình cây ........................................................................................ 65 
3.3.2.2. Sơ đồ trạng thái ...................................................................................... 66 
3.3.2.3. Sơ đồ hình lưới ....................................................................................... 67 
3.3.3. Giải mã mã chập bằng thuật toán Viterbi .................................................... 67 
3.4. Các mã kết nối và giải mã lặp ............................................................................ 69 
3.4.1. Bộ mã hóa Turbo ......................................................................................... 70 
P T
 I T
Bài giảng Truyền dẫn số Mục lục 
 iii 
3.4.1.1. Tổng quan ............................................................................................... 70 
3.4.1.2. Ghép xen Turbo ...................................................................................... 72 
3.4.2. Giải mã Turbo .............................................................................................. 75 
3.4.2.1. Giới thiệu ................................................................................................ 75 
3.4.2.2. Kiến trúc bộ giải mã ............................................................................... 75 
3.4.2.3. Giải mã lặp và bộ giải mã SISO ............................................................. 76 
3.5. Các mã nâng cao ................................................................................................. 78 
3.5.1. Kiến trúc mã LDPC ..................................................................................... 79 
3.5.2. Đồ hình Tanner ............................................................................................ 80 
3.5.3. Mã hóa ......................................................................................................... 82 
3.5.3.1. Mã hóa sử dụng ma trận sinh G ............................................................. 82 
3.5.3.2. Mã hóa sử dụng ma trận chẵn lẻ H ......................................................... 84 
3.5.4. Giải mã ........................................................................................................ 87 
3.5.4.1. Thuật toán giải mã tổng tích trên miền xác suất SPA ............................ 89 
Câu hỏi và bài tập chương 3 ...................................................................................... 92 
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT GHÉP KÊNH SỐ ........................................................... 94 
4.1. Tổng quan về kỹ thuật ghép kênh....................................................................... 94 
4.1.1. Khái niệm về ghép kênh .............................................................................. 94 
4.1.2. Các kỹ thuật ghép kênh ............................................................................... 95 
4. 2. Ứng dụng kỹ thuật ghép kênh trong hệ thống truyền dẫn số .......................... 104 
4.2.1. Kỹ thuật ghép kênh TDM-PCM ................................................................ 104 
4.2.2. Kỹ thuật ghép kênh PDH ........................................................................... 105 
4.2.3. Kỹ thuật ghép kênh SDH ........................................................................... 106 
Câu hỏi và bài tập chương 4 .................................................................................... 110 
CHƯƠNG 5: MÃ ĐƯỜNG TRUYỀN ..................................................................... 110 
5.1. Tổng quan về mã đường truyền ........................................................................ 110 
5.2. Các loại mã truyền đường truyền ..................................................................... 115 
5.2.1 Mã AMI ...................................................................................................... 115 
5.2.2. Mã CMI (Coded Mark Inversion) ............................................................. 116 
P T
 I T
Bài giảng Truyền dẫn số Mục lục 
 iv 
5.2.3. Mã HDBn .................................................................................................. 117 
5.2.4. Mã BnZS (Binary N-Zero Substitution) .................................................... 117 
Câu hỏi và bài tập chương 5 .................................................................................... 120 
CHƯƠNG 6: ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ SỐ .............................................. 121 
6.1.Tổng quan về điều chế số ................................................................................. 121 
6.2. Các phương thức điều chế - giải điều chế ........................................................ 122 
6.2.1. Điều chế khóa dịch biên độ (ASK) ........................................................... 123 
6.2.2. Điều chế khóa dịch pha (PSK) .................................................................. 125 
6.2.2.1 Điều chế BPSK ...................................................................................... 125 
6.2.2.2. Khóa dịch pha vi phân (DPSK) ............................................................ 128 
6.2.2.3. Khóa dịch pha cầu phương và Khóa dịch pha M-ary ......................... 128 
6.2.3. Điều chế khóa dịch tần (FSK) ................................................................... 129 
6.2.4. Điều biên cầu phương (QAM) ................................................................... 130 
6.3. Đánh giá hiệu năng của các kỹ thuật điều chế ................................................. 132 
6.3.1. Điều chế ASK ............................................................................................ 132 
6.3.2. Điều chế PSK ............................................................................................ 133 
6.3.3. Điều chế FSK ............................................................................................ 134 
6.3.4. Điều chế QAM .......................................................................................... 135 
Câu hỏi và bài tập chương 6 .................................................................................... 136 
CHƯƠNG 7: ĐỒNG BỘ ........................................................................................... 138 
7.1.Đồng bộ trong truyền dẫn số ............................................................................. 138 
7.2. Đồng bộ phía thu .............................................................................................. 139 
7.2.1. Mạch vòng khóa pha ................................................................................. 139 
7.2.2.1. Đồng bộ ký hiệu vòng hở ..................................................................... 142 
7.2.2.2. Đồng bộ ký hiệu vòng kín .................................................................... 144 
7.2.3. Đồng bộ khung .......................................................................................... 146 
7.3. Đồng bộ mạng .................................................................................................. 148 
7.3.1. Đồng bộ phía phát vòng hở ....................................................................... 150 
7.3.2. Đồng bộ phía phát vòng kín ...................................................................... 153 
P T
 I T
Bài giảng Truyền dẫn số Mục lục 
 v 
Câu hỏi và bài tập chương 7 .................................................................................... 155 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 156 
P T
 I T
Bài giảng Truyền dẫn số Các thuật ngữ viết tắt 
 vi 
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 
A/D Analog/Digital Chuyển đổi tương tự /số 
AAL ATM Adaptation Layer Lớp đáp ứng ATM 
ADM Add/Drop Multiplexer Bộ ghép xen/rẽ 
ADMo Adaptive Delta Modulation Điều chế Delta thích ứng 
ADPCM 
Adaptive Differential Pulse Code 
Modulation 
Điều chế xung mã vi sai thích ứng 
ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng 
AM Amplitude Modulation Điều chế biên độ 
ASCII American Standard Code for 
Information Interchange 
Chuẩn mã trao đổi thông tin Hoa Kỳ 
ATC Adaptive Transform Coding Mã hóa biến đổi thích nghi 
ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không đồng 
bộ 
AUG Administrative Unit Group Nhóm khối quản lý 
AU-n Administrative Unit-n Khối quản lý mức n 
AWGN Additive White Gaussian Noise Kênh nhiễu trắng cộng 
BER Bit Error Rate Tốc độ lỗi Bit 
BIP-n Bit Interleaved Parity-n Từ mã kiểm tra chẵn lẻ n bit xen bit 
B-ISDN Broadband Integrated Services 
Digital Network 
Mạng số liên kết đa dịch vụ băng 
rộng 
BPSK Binary Phase Shift Keying Điều chế pha nhị phân 
BSC Binary Symmetric Channel Kênh nhị phân đối xứng 
CDF Cumulative Distribution Function Hàm phân bố tích lũy 
CDM Code Division Multiplexing Ghép phân chia theo mã 
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy  ... ý thời gian thực, mà còn 
ở chỗ hiệu năng truyền thông của các thiết bị đầu cuối đơn giản đó rõ ràng sẽ rất phụ 
thuộc vào các đặc tính liên kết ổn định. 
Mọi đồng bộ phía phát đều cố gắng xác định trước việc định thời và tần số phát 
của tín hiệu theo cách thức tín hiệu đến máy thu với tần số mong muốn tại thời gian 
như kì vọng. Do vậy, để xác định đúng định thời, máy phát sẽ chia khoảng cách giữa 
nó và máy thu cho tốc độ ánh sáng để nhận được thời gian truyền dẫn rồi chuyển dịch 
việc định thời truyền dẫn bản tin. Qua việc phát tín hiệu sớm, tín hiệu sẽ tới máy thu 
tại đúng thời gian thích hợp. Thời gian tín hiệu đến nút mạng được tính bởi biểu thức: 
A t
d
T T
c
 (7.10) 
 Trong đó tT là thời gian thực tế bắt đầu truyền dẫn, d là khoảng cách truyền, c 
là tốc độ ánh sáng. 
Tương tự, để xác định trước tần số truyền dẫn, máy phát tính chuyển dịch 
Doppler do sự chuyển động tương đối giữa máy phát và máy thu. Để nhận được sự 
chính xác thì tần số góc truyền dẫn yêu cầu là: 
01
V
c
 
 (7.11) 
 Trong đó c là tốc độ ánh sáng, V là vận tốc tương đối, 0 là tần số góc ban đầu. 
Trên thực tế, việc chuẩn hóa định thời và xác định trước tần số đều không chính 
xác. Ngay cả vệ tinh trong quỹ đạo địa tĩnh chuẩn cũng có sự chuyển dịch so với một 
điểm nào đó trên Trái đất, nên việc định thời gian và chuẩn hóa tần số trong thiết bị 
đầu cuối và nút mạng trung tâm không bao giờ có thể dự đoán được chính xác hoàn 
toàn. Do đó, luôn luôn có một thành phần tần số và thời gian được chuẩn hóa sai. Khi 
đó, thời gian lỗi được xác định: 
e
e
r
T t
c
 (7.12) 
P T
 I T
Bài giảng Truyền dẫn số Chương VII: Đồng bộ 
 151 
 Trong đó er là ước lượng lỗi của đường truyền và t là sự chênh lệch giữa thời 
gian tham chiếu tại máy phát và máy thu. Tần số lỗi được xác định: 
0e
e
V
c

  (7.13) 
 Trong đó eV là giá trị lỗi trong đo lường hoặc dự đoán tốc độ tương đối giữa 
máy phát và máy thu (hiệu ứng Doppler) và  là tần số chênh lệch giữa tần số tham 
chiếu của máy phát và máy thu. 
Có nhiều lỗi về tần số và thời gian không được đề cập ở đây nhưng chúng 
thường không quá nghiêm trọng. Spilke đã đưa ra các thống kê đầy đủ về các lỗi thời 
gian và tần số cho hệ thống vệ tinh. 
Những lỗi t và  thường do sự biến đổi ngẫu nhiên trong tần số tham chiếu 
Thời gian tham chiếu cho một máy phát hoặc máy thu thì đa số được lấy nhờ đếm chu 
kì tần số tham chiếu, do đó lỗi trong độ chính xác của thời gian và tần số tham chiếu 
có liên quan với nhau. Những biến đổi trong một tần số tham chiếu rất khó để mô tả 
một cách thống kê, mặc dù mật độ phổ công suất thì được xấp xỉ bởi sự sắp xếp công 
suất của các phân đoạn. 
Tần số tham chiếu thì thường được xác định trong giới hạn lớn nhất cho phép 
của tần số phân đoạn thay đổi trên ngày: 
 0



 Hertz/Hertz/day (7.14) 
Thường thì giá trị của  nằm trong khoảng từ 610 đến 510 với dao động tinh 
thể thông thường, từ 910 đến 1110 với dao động tinh thể chất lượng cao và đến 1210 
với tiêu chuẩn rubidium và đến 1310 với tiêu chuẩn cesium. 
Sai lệch của tần số chuẩn hóa 0 có thể tăng tuyến tính theo thời gian: 
0 0
0
( ) (0) (0)      
T
T dt t T Hertz (7.15) 
Đối với một chu kì thời gian tham chiếu, sai lệch giá trị thời gian tích lũy thì có 
liên quan đến lỗi pha tích lũy của tham chiếu: 
P T
 I T
Bài giảng Truyền dẫn số Chương VII: Đồng bộ 
 152 
 0 0
0 0
0
2
0
( )
( ) (0)
(0)
(0)
1 (0)
(0)
2








T
T T
t
t T dt t
tdt dt t
T
T t
 (7.16) 
Do đó, khi không có sự can thiệp, một lỗi thời gian tham chiếu có thể tăng phi 
tuyến tính (bậc hai) với thời gian. Với hệ thống đồng bộ phía phát vòng hở, việc tăng 
theo bình phương trong công thức tính lỗi thời gian làm hạn chế tần suất truy nhập để 
can thiệp từ bên ngoài: hoặc để cập nhật hiểu biết của thiết bị đầu cuối về định thời tại 
máy thu hoặc để thiết lập lại cả thời gian tham chiếu của máy phát và máy thu ở giá trị 
danh định. Sự gia tăng của lỗi theo hàm bậc hai có nghĩa là các lỗi định thời là một 
trong những vấn đề cần quan tâm trong hoạt động của hệ thống hơn là các lỗi tần số 
lỗi, mặc dù nó có phụ thuộc vào thiết kế của hệ thống. 
Nếu như máy phát không có thông tin từ các đại lượng đo được của liên kết 
phản hồi, sự lệch về thời gian và tần số được miêu tả bởi các biểu thức từ (7.12) đến 
(7.16) sẽ cho phép người thiết kế hệ thống khả năng xác định khoảng thời gian lớn 
nhất trong sự can thiệp trên nền tảng là các tiêu chí của xác suất lỗi. Việc hiệu chuẩn 
lại thời gian và tần số tham chiếu thường là công việc nặng nề, càng hiếm khi xảy ra 
càng tốt. 
Nếu một thiết bị đầu cuối có thể truy nhập vào liên kết phản hồi từ nút mạng 
trung tâm và có khả năng để so sánh các tham số đo được giữa giá trị tham chiếu nội 
bộ với tham số tín hiệu đến, thì khoảng thời gian giữa các hiệu chỉnh có thể dài hơn. 
Những trạm điều khiển vệ tinh lớn có thể đo lường và mô hình các tham số quỹ đạo 
địa tĩnh của vệ tinh để có được các điều chỉnh chính xác trong phạm vi vài phần mười 
của feet cho khoảng cách và vài feet/sec cho vận tốc tương đối với thiết bị đầu cuối ở 
mặt đất. Do đó, trong những trường hợp đặc biệt quan trọng về đồng bộ vệ tinh như tại 
nút mạng trung tâm, thành phần vế phải của các biểu thức (7.12) đến (7.13) thì thường 
không đáng kể và được bỏ qua. Khi điều đó đúng thì sự khác nhau giữa tham số tín 
hiệu đến và những tín hiệu phát sinh bởi giá trị thời gian, tần số tham chiếu của thiết bị 
đầu cuối sẽ sấp xỉ với t và  . Những đại lượng lỗi đó trên liên kết tải về thì thường 
tính toán xấp xỉ với liên kết truyền dẫn ngược lại. Trong trường hợp khác, nếu thời 
gian và tần số tham chiếu là chính xác nhưng liên kết còn chưa chuẩn bởi vì thiết bị 
đầu cuối là điện thoại di động hoặc vệ tinh không phải là địa tĩnh, thì các đại lượng đo 
được ở liên kết phản hồi để giải quyết vấn đề khoảng cách hoặc vận tốc sẽ không chắc 
chắn. Các đại lượng đo khoảng cách và vận tốc tương đối có thể được sử dụng để 
chuẩn hóa thời gian và tần số của đường lên. 
P T
 I T
Bài giảng Truyền dẫn số Chương VII: Đồng bộ 
 153 
Trong trường hợp thiết bị đầu cuối có thể sử dụng các giá trị đo lường tín hiệu 
trên đường liên kết phản hồi thì được gọi là đồng bộ phía phát vòng tựa đóng (quasi-
closed-loop transmitter synchronization). 
Kỹ thuật đồng bộ phía phát vòng tựa đóng rõ ràng là có khả năng thích ứng với 
sự bất ổn định của hệ thống truyền thông hơn hệ thống vòng hở hoàn toàn. Hệ thống 
vòng hở đòi hỏi biết trước về tất cả các tham số liên kết quan trọng để có thể đảm bảo 
hoạt động tốt. Tuy nhiên, người ta không thể lường trước được thay đổi ở các liên kết. 
Hệ thống vòng tựa đóng, mặt khác, cũng yêu cầu biết trước về các tham số quan trọng 
của tần số và thời gian và phần còn lại có thể được xác định nhờ quan sát các liên kết 
phản hồi. Điều này làm tăng sự phức tạp của thiết bị đầu cuối, nhưng cũng tăng khả 
năng thích ứng với những thay đổi ngoài dự kiến. Điều này đồng nghĩa khả năng có 
thể giảm rất nhiều việc hiệu chỉnh tần số của hệ thống. 
7.3.2. Đồng bộ phía phát vòng kín 
 Đồng bộ phía phát vòng kín liên quan đến việc truyền dẫn các tín hiệu đồng bộ 
đặc biệt, dùng để xác định lỗi tần số hoặc thời gian của tín hiệu, liên quan đến việc 
định thời gian và tần số mong muốn khi tín hiệu đến máy thu. Kết quả của việc xác 
định này được phản hồi lại tới máy phát trên liên kết phản hồi. Việc xác định các lỗi 
đồng bộ có thể rõ ràng hoặc không tường minh. Nếu như nút mạng trung tâm có đủ 
năng lực xử lý, nút mạng trung tâm có thể tạo một bản các đại lượng lỗi thực tế, các 
đại lượng này có thể là số lượng hoặc hướng của sự chênh lệch (offset). Những thông 
tin này sẽ được định dạng và phản hồi tới máy phát trên đường liên kết phản hồi. Nếu 
nút mạng trung tâm có năng lực xử lý thấp, tín hiệu đồng bộ đặc biệt này có thể đơn 
giản chỉ là quay lại và phản hồi tới máy phát trên liên kết phản hồi. Trong trường hợp 
này nó trở thành một phần công việc của máy phát để tự nó giải nghĩa tín hiệu phản 
hồi. 
Các ưu điểm và nhược điểm của hai kiểu hệ thống đồng bộ phía phát vòng kín 
liên quan đến năng lực xử lý tín hiệu và hiệu quả của việc sử dụng kênh. Ưu điểm 
chính của xử lý tại nút mạng trung tâm là kết quả của các đại lượng lỗi truyền trên liên 
kết phản hồi có thể là dãy số ngắn. Hiệu quả của việc sử dụng liên kết phản hồi có thể 
quan trọng nếu như liên kết phản hồi đơn đường tuân theo việc ghép kênh phân chia 
theo thời gian giữa một số lớn thiết bị đầu cuối. Một ưu thế thứ 2 là khả năng đo lỗi ở 
nút mạng trung tâm có thể được chia sẻ cho tất cả các thiết bị đầu cuối thông qua nút 
mạng. Điều này làm tăng hiệu quả đáng kể của việc xử lý hệ thống 
Ưu thế tiềm năng chính trong việc xử lý tại thiết bị đầu cuối là nút mạng trung 
tâm không thể dễ dàng truy cập và độ tin cậy của việc truy nhập này phải được xem 
xét trong quá trình thiết kế hệ thống nhất là trong các trường hợp khi mà nút mạng 
P T
I T
Bài giảng Truyền dẫn số Chương VII: Đồng bộ 
 154 
trung tâm là một vệ tinh thông tin. Một ưu điểm khác của xử lý tại thiết bị đầu cuối là 
đáp ứng của việc xử lý có thể nhanh hơn vì thường có trễ xử lý tại nút mạng trung tâm. 
Điều này có thể quan trọng nếu các tham số của liên kết thay đổi rất nhanh. 
Nhược điểm chính của việc sử dụng không hiệu quả kênh phản hồi là tín hiêu 
phản hồi có thể khó được diễn giải. Khó khăn này nảy sinh khi nút mạng trung tâm 
không chỉ đơn giản là một trạm lặp mà còn đưa ra những quyết định về ký tự và truyền 
dẫn những quyết định này trên liên kết phản hồi. Khả năng quyết định về những ký tự 
này có thể cải thiện rất nhiều hiệu năng lỗi từ thiết bị đầu cuối này tới thiết bị đầu cuối 
kia nhưng nó sẽ làm phức tạp thủ tục đồng bộ. Điều này là bởi vì ảnh hưởng của việc 
lệch thời gian và tần số tồn tại trong tín hiệu phản hồi, gián tiếp ảnh hưởng đến việc ra 
quyết định về các ký tự. 
Xem xét ví dụ truyền dẫn BFSK tới một nút mạng trung tâm tạo nên quyết định 
về các bit không kết hợp. Quyết định này sẽ phụ thuộc năng lượng tín hiệu thu và khi 
đó tín hiệu tại nút mạng trung tâm có thể được xác định: 
 
 
0
0
sin ( )
( )
sin ( )
s t
r t
t
  
  
0 t t
t t T
 (7.17) 
Trong đó T là khoảng thời gian ký hiệu, 0 là tần số ký hiệu , 0 s  là tần số 
ký hiệu khác,  là lỗi tần số tại nút mạng trung tâm, t là lỗi thời gian tín hiệu đến tại 
nút mạng trung tâm và  là góc pha tùy ý. Bây giờ, nếu: 
0
0
1
( )cos
T
x r t tdt
T
 (7.18) 
và: 
0
1
( )sin
T
o
y r t tdt
T
 (7.19) 
là hai thành phần cầu phương của bộ tách tín hiệu, khi đó năng lượng tín hiệu thu được 
được biểu diễn bởi biểu thức dưới đây: 
    
 
2 2 2
2 2
2
sin ( ) / 2 sin ( ) / 2
( )
os( ) os ( ) os( ) os( )
2 ( )
  
  
     
  
s
s
s s
s
z x y
t T t
T T
c t c T t c T c t
T
(7.20) 
P T
 I T
Bài giảng Truyền dẫn số Chương VII: Đồng bộ 
 155 
Đối với trường hợp đặc biệt, lỗi khi thời gian 0t thì biểu thức (7.20) được 
rút gọn thành: 
2
2 sin( / 2)Tz
T


 (7.21) 
Đối với trường hợp lệch tần số 0 thì: 
22
2 sin( / 2)
2
s
s
tT t
z
T T


 (7.22) 
Một điểm quan trọng cần lưu ý trong các biểu thức từ (7.20) đến (7.22) là bất 
kỳ lỗi thời gian, lệch tần số hoặc kết hợp cả hai sẽ làm giảm năng lượng tín hiệu thu 
được trong bộ tách ký hiệu đúng và thêm năng lượng cho bộ tách ký hiệu sai. Điều này 
dẫn đến việc giảm khoảng cách giữa các tín hiệu trong không gian tín hiệu và làm 
giảm hiệu năng lỗi. 
Câu hỏi và bài tập chương 7 
1. Trình bày nguyên tắc hoạt động và so sánh ưu nhược điểm của hai phương pháp 
đồng bộ ký hiệu vòng kín và vòng hở tại phía thu? 
2. Trình bày cấu trúc và nguyên tắc hoạt động của mạch vòng khóa pha PLL.Vai trò 
của PLL trong đồng bộ hệ thống truyền dẫn số? 
3. Trình bày cấu trúc và nguyên tắc hoạt động của mạch vòng khóa pha số DPLL. So 
sánh với PLL? 
P T
I T
Bài giảng Truyền dẫn số Chương VII: Đồng bộ 
 156 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] John G. P., Digital Communications, McGraw Hill, 4
th
 edition 2007. 
[2] A. B. Carlson, P. B. Crilly and J. C. Rutledge, Communication Systems: An 
Introduction to Signals and Noise in Electrical Communication, McGraw Hill, 2002, 
4
th
 Edition. 
[3] Alberto Leon-Garcia and Indra Widjaja, Communication Networks: Fundamental 
Concepts and Key Architectures, McGraw Hill, 2001. 
[4] John Bellamy, Digital Telephony, John Wiley &Sons, Inc., 2
nd
 edition 1991. 
[5] Bernard Sklar, Digital Communications: Fundamentals and Applications, Prentice 
Hall, 4
th
 edition 2000. 
[6] Simon Haykin, Communication Systems, John Wiley &Sons, Inc., 4
th
 edition 2004. 
[7] Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, Macmilan Inc., 6
th
Editions, 2001. 
[8] William Stalling, Data and Computer Communications, Macmilan Inc., Fifth 
Editions, 2003. 
 P T
 I T
 Bài giảng Truyền dẫn số Tài liệu tham 
khảo 
 157 
Ý kiến phản biện 
- Nguyễn Đức Nhân: 
1. Bám sát đề cương chi tiết, hệ thống thực tế của hệ thống truyền 
thông 
2. Đúng tiến độ yêu cầu 
3. Hướng bổ sung đóng góp hoàn thiện: 
Chương 1: Tổng quan 
- Mô hình sơ đồ khối đưa thêm khối đồng bộ 
- Khái niệm cơ bản: Trình bày rõ truyền dẫn số thông dải và băng gốc 
- Mô hình toán học của kênh: Trình bày ý nghĩa của các mô hình, ứng dụng 
của mô hình trong miền thời gian và trong miền tần số, phân loại chung 
các mô hình 
- Phát triển hệ thống truyền thông các mốc quan trọng: Sô hóa PCM, các 
loại mã 
- -Tham số đánh giá hiệu năng hệ thống 
Chương 2: Mã hóa nguồn ( 4 tiết) 
- Mô hình toán học cho nguồn thông tin: Khái niệm nguồn thông tin rời rạc 
và liên tục 
- Thống nhất thuật ngữ : Lượng tử hóa 
- Công thức đưa ra : Làm rõ quá trình lượng tử giải thích công thức – Gợi 
mở cho sinh viên 
- Mô tả quá trình toán học của quá trình lấy mẫu PCM 
- Lượng tử hóa không đều: Quá trình mã hóa nén giãn số 
Chương 3: Mã hóa kênh 
- Trình bày chung về phân loại các loại mã 
Chương 4: Ghép kênh số 
- Phân loại ghép kênh CDMA, FDM, OFDM 
Chương 5: Mã đường truyền 
- Ý nghĩa mã đường 
P T
 I T
 Bài giảng Truyền dẫn số Tài liệu tham 
khảo 
 158 
- Mã đường truyền : Lồng luôn vào các mã cụ thể ( NRZ lưỡng cực, bỏ 
AMI ) 
Chương 6: Điều chế và giải điều chế 
- Chỉ biểu diễn mật độ phổ công suất ( khai triển fourier) 
- Đánh giá hiệu năng của điều chế, công thức xác suất lỗi ...... 
Chương 7: Đồng bộ 
- Tham số đánh giá đồng bộ 
Trình bày sáng sủa 
Thầy Sơn: Trình bày dễ hiểu,logic, viết đúng tiến 
- Thống nhất thuật ngữ DMS 
- Bít , RD- Tốc độ méo, 4.17, 4.4 lặp lại nội dung 
- Bỏ chú giải tiếng Anh 
- Đề nghị sửa lỗi chính tả, Việt hóa hình vẽ, Chương 1 bổ sung công thức 
tính số bít trung bình. 
- Đề nghị thống nhất phân tách 
- Tóm tắt nội dung cuối mỗi chương 
- Đánh giá 
Ý kiến của Anh Ban: Đề nghị nhóm biên soạn 
P T
 I T
 Bài giảng Truyền dẫn số Tài liệu tham 
khảo 
 159 
P T
 I T

File đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_truyen_dan_so_hoc_vien_cn_buu_chinh_vien_thong.pdf