sóng xác định và sóng ngẫu nhiên-sơ đồ khối hệ thống viễn thông
Trong các hệ Viễn thông, ta phân các dạng sóng làm hai loại lớn: Xác định và Ngẫu nhiên. - Định nghĩa: Một dạng sóng xác định có thể được mô hình hóa như một hàm hoàn toàn riêng biệt của thời gian. Thí dụ: Nếu ...
Trong các hệ Viễn thông, ta phân các dạng sóng làm hai loại lớn: Xác định và Ngẫu nhiên.
- Định nghĩa: Một dạng sóng xác định có thể được mô hình hóa như một hàm hoàn toàn riêng biệt của thời gian.
Thí dụ: Nếu
Diễn tả một dạng sóng , với A, omega 0 , po là các hằng đã biết. Thì dạng sóng w(t) được nói là được xác định.
- Định nghĩa: Một dạng sóng ngẫu nhiên không thể được chuyên biệt hóa hoàn toàn như là nột hàm theo thời gian và phải mô hình hóa 1 cách xác xuất. Các dạng sóng biểu diễn một nguồn không thể xác định được. Thí dụ, trong hệ viễn thông digital, ta có thể gửi tin tức ứng với bất kỳ một mẫu tự nào - Mỗi mẫu tự được biểu diễn bằng một dạng sóng xác định. Nhưng khi ta xét dạng sóng được phát từ nguồn ta thấy rằng đó là dạng sóng ngẫu nhiên, vì ta không biết chính xác những ký tự sẽ được phát.
Do đó, ta thực sự cần thiết kế hệ viễn thông dùng dạng sóng ngẫu nhiên và tất nhiên bất kỳ nhiễu nào được đưa vào sẽ cũng được mô tả bằng một dạng sóng ngẫu nhiên. Kỹ thuật này cần đến những khái niệm vể xác suất và thống kê. ( Sẽ làm việc phân tích và thiết kế phức tạp hơn ). Nhưnng may thay , nếu ta trình bày tín hiệu bằng dạng sóng “ tiêu biểu “ xác định, thì ta vẫn có thể được hầu hết, nhưng không tất cả các kết quả.
Hình 1.1 Sơ đồ khối của một hệ thống viễn thông.
Chủ đích một hệ Viễn thông là truyền một tin tức từ nguồn, ký hiệu là s(t), đến Sink. Tin tức lấy ra từ Sink ký hiệu là s(t); tin tức có thể là digital hay analog, tùy vào hệ được dùng. Nó có thể là tin tức về Video, audio hay vài loại khác.
Trong các hệ multiplex ( đa hợp ), có thể sẽ có nhiều nguồn vào và nhiều Sink. Phổ của s(t) và s(t) tập trung quanh f = 0. Chúng được gọi là những tín hiệu băng gốc ( base band ).
Khối xử lý tín hiệu:
Ở máy phát tùy điều kiện nguồn sao cho sự truyền có hiệu quả. Thí dụ: Trong 1 hệ digital, nó là một vi xử lý. Trong hệ analog, nó không gì hơn là 1 lọc hạ thông. Trong hệ lai, nó là mạch lấy mẫu tin tức vào ( analog ) và digital - hóa để có một biến điệu mã xung ( Pulse code modulation ) PCM.
Tín hiệu ra của khối XLTH ở máy phát cũng là tín hiệu băng gốc vì các tần số tập trung gần f = 0.
Khối sóng mang:
Ở máy phát đổi tín hiệu băng gốc đã xử lý thành một băng tần để truyền đưa vào kênh truyền. Thí dụ: Nếu kênh gồm một cặp dây xoắn ( twisted - pair ) telephone, phổ của sm(t) sẽ nằm trong dãy âm tần ( audio ), từ 300 -> 3.700Hz. Nhưng nếu kênh gồm cáp quang, phổ của sm(t) sẽ là tần số ánh sáng.
- Nếu kênh truyền đi những tín hiệu băng gốc, không cần dùng khối sóng mang và sm(t) có thể là tín hiệu ra của khối XLTH.
- Khối sóng mang thì cần khi kênh có thể chỉ truyền các tần số thuộc 1 băng xung quanh fc , với fc >> 0. Trong trường hợp này sm(t) được gọi là tín hiệu dãy thông ( Band pass Signal ). Vì nó được thiết kế để có những tần số thuộc 1 băng quanh fc. Thí dụ, một đài phát biến điệu AM với một tần số kết hợp 850 KHz có sóng mang fc = 850 KHz.
Sự áp tín hiệu băng gốc dạng sóng s(t) thành tín hiệu dãy thông sm(t) được gọi là sự biến điệu ( modulation ). ( s(t) là tín hiệu audio trong đài phát AM ).
Tín hiệu dãy thông bất kỳ có dạng:
Với omega c = 2pifc, fc là tần số sóng mang.
Nếu s(t) = 1 và -0-(t) = 0 thì sm(t) sẽ là một tín hiệu hình sin thuần túy với f = fc và băng tần bằng 0.
Trong sự biến điệu bởi mạch sóng mang, sóng vào s(t) làm cho R (t) và/hoặc -0-(t) thay đổi như là một hàm của s(t). Sự thay đổi trong R (t) và -0-(t) làm cho sm(t) có một khổ băng phụ thuộc vào những tính chất của s(t0 và vào hàm áp được dùng để phát ra R (t) và -0-(t).
Các kênh truyền:
Có thể phân chia làm 2 loại: dây mềm ( softwire ) và dây cứng (hardwire). Vài loại kênh dây mềm tiêu biểu như: Không khí, chân không và nước biển. Vài loại kênh truyền dây cứng: Cặp dây xoắn telephone, cáp đồng trục, ống dẫn sóng và cáp quang.
Một cách tổng quát, kênh truyền làm giảm tín hiệu, nhiễu của kênh truyền và / hoặc nhiễu do máy thu khiến cho s(t) bị xấu đi so với nguồn. Nhiễu của kênh có sự gia tăng từ nguồn điện, dây cao thế, sự đánh lửa hoặc nhiễu do sự đóng ngắt của một computer.
Kênh có thể chứa bộ phận khuếch đại tác động, thí dụ: Hệ thống repeater trong telephone hoặc như vệ tinh tiếp chuyển trong hệ thống viễn thông trong không gian. Dĩ nhiên, các bộ phận này cần thiết để giữ cho tín hiệu lớn hơn nhiễu.
Kênh cũng có thể có nhiều đường ( multiple paths ) giữa input và output và chúng có thời gian trễ ( time delay ), tính chất giảm biên ( attenuation ) khác nhau. Những tính chất này có thể thay đổi theo thời gian. Sự thay đổi này làm thay đổi bất thường ( fading ) tín hiệu ở ngõ ra của kênh. ( Ta có thể quan sát sự fading khi nghe khi nghe 1 đài sóng ngắn ở xa ).
Máy thu nhận tín hiệu ở ngỏ ra của kênh và đổi nó thành tín hiệu băng gốc.
