Tìm kiếm nhanh và chính xác hơn với google tùy chỉnh

Thứ Tư, 29 tháng 2, 2012

Méo tuyến tính và méo phi tuyến

Đây là một tác động của môi trường truyền tới việc truyền tín hiệu

Méo tuyến tính là méo gây ra cho tín hiệu bởi các phần tử tuyến tính trên kênh truyền, trong đó các phần tử (trong nhiều trường hợp lại có thể xem chúng như các hệ thống - đơn giản là xem chúng như những khối/block) tuyến tính là các phần tử mà phép toán biểu diễn quan hệ đầu ra theo đầu vào thỏa mãn tính chất xếp chồng. Nôm na thì đặc tuyến biên độ vào-ra là một đường thẳng.

Nói chung, các phần tử thụ động trên các kênh (trừ diode) đều có thể xem là các phần tử tuyến tính, miễn là tín hiệu lối vào không quá lớn. Kênh fading đa đường do vậy là một phần tử tuyến tính, gây méo tuyến tính tín hiệu. Xét đến cùng kỳ lý thì chẳng có phần tử nào là hoàn toàn tuyến tính cả, chỉ là trong thực tế thì nếu đặc tuyến đủ thẳng thì người ta xem nó là phần tử tuyến tính thôi*.

Méo phi tuyến, trái lại, lại gây bởi các phần tử phi tuyến (không thỏa mãn tính chất xếp chồng, có đặc tuyến vào-ra là một đường không thẳng). HPA là một thí dụ.

Một điểm bạn biết chưa rõ nữa là tại máy thu, nói chung không mấy khi có HPA. Tín hiệu lối vào máy thu quá nhỏ nên các bộ khuếch đại ở máy thu nói chung làm việc ở đoạn rất thẳng của đặc tuyến công tác. Do vậy, người ta thường xem các bộ khuếch đại ở máy thu là các bộ khuếch đại tuyến tính, không gây méo phi tuyến.

*) Nói cho vui (mà thật đấy): Chẳng có cái gì ở đời này là tuyến tính cả đâu nhé. Bản chất của cuộc sống là phi tuyến. Một bài học cho các bạn: Các bạn chiều chuộng (là hy sinh, là chăm sóc, là tha thiết, là vân vân và vân vân nhé) người yêu một thì người ta yêu bạn một, bạn chiều chuộng người ta ba thì người ta yêu bạn ba. Nhưng mà quên đi nhé, bạn chiều chuộng người ta 10 hay 100 chẳng hạn, thời đi yêu người khác đấy. Hô hô, thế thì là nô lệ chứ yêu đương cái khỉ gì, nhẻ

Trích dẫn bài của thày bình http://vntelecom.org/diendan/showthread.php?t=4571

HPA là viết tắt của High Power Amplifier (bộ khuếch đại công suất lớn). Đây là một khái niệm bên điện tử, đại thể thì hệ số khuếch đại này với tín hiệu càng lớn thì sẽ càng giảm (vẽ trên đồ thị biểu diễn hệ số khuếch đại nó kiểu như tọa độ đại bác bắn lên rồi rơi xuống ấy, chứ không thẳng - tuyến tính).

Bổ xung trong vở thày Bình :

Méo tuyến tính

Định nghĩa như trên
Nguyên nhân :
  • Các mạch lọc chế tạo không hoàn hảo
  • Do môi trường truyền :
    - Dây kim loại : tần số càng cao tiêu hao càng nhiều nhưng độ tăng không đều mà lượn nét, mấp mô.
    - Môi trường vô tuyến : Fading (fading là một yếu tố ảnh hưởng đến truyền tin còn méo là kết quả nhận được nhé, không nên nhầm lẫn, cứ đặt tag chung vì mấy cái này liên kết chặt chẽ với nhau)
Đặc điểm nhận dạng :
- Méo t/h gây ISI, ISI xuất hiện dưới dạng M cụm điểm (thu) (thay vì M điểm đơn bên phát) ở đầu ra mạch lấy mẫu, diện tích cụm điểm càng lớn thì ISI càng lớn, cụm điểm phân bố quanh điểm phát và không phụ thuộc vào biên độ của tín hiệu phát. Xuất hiện ở đây là xuất hiện trên máy Vector Analyzer - xem thêm biểu diễn vector tín hiệu số .

Khắc phục
Ở lớp được dạy :

Méo phi tuyến

Định nghĩa như trên
Các nguồn gây méo
  • Các mạch khuếch đại công suất nhỏ (méo phi tuyến có thể bỏ qua)
  • Các mạch khuếch đại công suất lớn (HPA)
  • Mạch trộn (mixer) sử dụng diode
  • Mạch hạn biên
Tác động đối với các loại tín hiệu (xem thêm)
- Với FSK và PSK : ít nhạy cảm, thậm chí còn cố tình sử dụng phần tử phi tuyến để nâng cao chất lượng hệ thống (đơn giản là méo làm biến đổi biên độ, hạn biên phát là xong)
- Với tín hiệu AM, nhất là m-QAM  thì biên độ mang tin nên gây ảnh hưởng nhiều
  • Gây móp dạng chòm sao tín hiệu
  • Mở rộng phổ tần và gây tạp âm phi tuyến
  • Gây ISI phi tuyến
Đặc điểm nhận dạng
Quan sát bằng Vector Analyzer như ở trên giới thiệu thì các cụm điểm tín hiệu  có trọng tâm bị dịch chuyển khỏi điểm tín hiệu lý tưởng (bên tín hiệu phát), và cái này tín hiệu biên độ lớn thì càng bị dịch chuyển mạnh và diện tích cụm điểm càng lớn. Ở vở thày thày Bình nói là thường biên độ bị giảm 1 tí và quay theo chiều ngược kim đồng hồ 1 đoạn.

Biện pháp khắc phục
  • Sử dụng BO (back off) tối ưu
  • Sử dụng méo trước (Pre Distortion) : Ý tưởng của giải pháp này là trước khi đưa tín hiệu vào bộ HPA thì cho tín hiệu qua một mạch méo trước PD gây méo ngược lại (sau bị méo sẽ triệt tiêu là vừa). Thực tế chỉ bù được méo bậc 3 -> gọi là Cubic PD, có thể thực hiện ở băng gốc (Data Predistortion), IF, RF.
  • Sử dụng quay pha phụ tối ưu (Optimum Additional Phase-Shift) : méo phi tuyến làm dịch chuyển điểm tín hiệu nên phương pháp này là quay pha theo sự quay của méo (Xem đặc điểm nhận dạng ở trên), quay quá nhiều thì có khi còn méo thêm, quay quá ít thì không sửa được mấy nên có 1 điểm tối ưu nên gọi là quay pha phụ tối ưu. Như ở trên nói thì phương pháp quay pha này quay theo sự quay pha của méo biên độ, và có vẻ chỉ khắc phục được sự quay còn việc giảm biên độ thì không khắc phục được.

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu (UMTS)

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu (UMTS) là 1 trong các công nghệ di động 3G. UMTS dựa trên nền tảng CDMA băng rộng (WCDMA), được chuẩn hóa bởi Tổ chức các đối tác phát triển 3G (3GPP), và là lời đáp của Châu Âu cho yêu cầu phát triển 3G đối với hệ thống di động tổ ong của tổ chức ITU IMT2000. UMTS đôi khi còn được gọi là 3GSM, để chỉ sự kết hợp về bản chất công nghệ 3G của UMTS và chuẩn GSM truyền thống.
Lịch sử
Ngay từ đầu những năm 90 của thế kỷ 20, Hiệp hội Tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu (ETSI) đã bắt đầu trưng cầu phương án kỹ thuật của tiêu chuẩn3G và “vội vàng” gọi chung kỹ thuật 3G là UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems) có nghĩa là các hệ thống thông tin di động đa năng. CDMA băng rộng (WCDMA) chỉ là một trong các phương án được khuyến nghị (băng rộng lên tới 5 MHz).
Sau đó sự tham gia tích cực của Nhật Bản vào việc xây dựng các tiêu chuẩn này đã thúc đẩy nhanh chóng sự phát triển của công nghệ3G trên phạm vi toàn cầu. Năm 1998, châu Âu và Nhật đạt được sự nhất trí về những tham số chủ chốt của Khuyến nghị CDMA băng rộng và đưa nó trở thành phương án kỹ thuật dùng giao diện không gian FDD (ghép tần số song công - Frequency Division Duplex) trong hệ thống UMTS. Và từ đó phương án kỹ thuật này được gọi là WCDMA để nêu rõ sự khác biệt với tiêu chuẩn CDMA băng hẹp của Mỹ (băng rộng chỉ có 1,25 MHz).
Tiếp tục phát triển một cách logic, UMTS trở thành một trong những tiêu chuẩn 3G của tổ chức tiêu chuẩn hoá thế giới 3GPP (Tổ chức những người bạn hợp tác về 3G) và không chỉ định nghĩa giao diện không gian; chủ thể của nó bao gồm các khuyến nghị về các giao diện và một loạt các quy phạm kỹ thuật về các mạch kết nối và mạch phân nhóm nòng cốt củaCDMA.
UMTS là viết tắt của Universal Mobile Telecommunication System. UMTS là mạng di động thế hệ thứ 3 (3G) sử dụng kỹ thuật trãi phổ W(wideband)-CDMA. UMTS được chuẩn hóa bởi tổ chức 3GPP. UMTS đôi khi còn được gọi là 3GSM để chỉ khả năng "interoperability" giữa GSM và UMTS. UMTS được phát triển lên từ các nước sử dụng GSM. UMTS sử dụng băng tầng khác với GSM.
Đặc trưng
UMTS, dùng công nghệ CDMA băng rộng WCDMA, hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu lên đến 21 Mbps (về lý thuyết, với chuẩn HSPDA). Thực tế, hiện nay, tại đường xuống, tốc độ này chỉ có thể đạt 384 kbps (với máy di động hỗ trợ chuẩn R99), hay 7.2 Mbps (với máy di động hỗ trợ HSPDA). Dù sao, tốc độ này cũng lớn hơn khá nhiều so với tốc độ 9.6 kbps của 1 đơn kênh GSM hay 9.6 kbps của đa kênh trong HSCSD (14.4 kbit/s của CDMAOne) và một số công nghệ mạng khác.
Nếu như thế hệ 2G của mạng tổ ong là GSM, thì GPRS được xem là thế hệ 2.5G. GPRS, dùng chuyển mạch gói, khác so với chuyển mạch kênh (dành kênh riêng) của GSM, hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao hơn (lý thuyết đạt: 140.8 kbit/s, thực tế, khoảng 56 kbit/s). E-GPRS hay EGDE, được xem là thế hệ 2.75G, là sự cải tiến về thuật toán mã hóa. GPRS dùng 4 mức mã hóa (coding schemes; CS-1 to 4), trong khi EDGE dùng 9 mức mã hóa và điều chế (Modulation and Coding Schemes; MCS-1 to 9). Tốc độ truyền dữ liệu thực của EDGE đạt tới 180 kbit/s.
Từ năm 2006, mạng UMTS được nhiều quốc gia nâng cấp lên, với chuẩn HSPDA, được xem như mạng 3.5G. Hiện giờ, HSPDA cho phép tốc độ truyền đường xuống đạt 21 Mbps. Dài hơi hơn, một nhánh của tổ chức 3GPP lên kế hoạch phát triển mạng 4G, với tốc độ 100 Mbit/s đường xuống và 50 Mbit/s đường lên, dùng công nghệ giao diện vô tuyến dựa trên Ghép kênh tần số trực giao.
Mạng UMTS đầu tiên triển khai năm 2002 nhấn mạnh tới các ứng dụng di động như: TV di động hay thoại Video. Tuy nhiên, kinh nghiệm triển khai ở Nhật và một số nước khác cho thấy rằng, nhu cầu người dùng với thoại Video là không cao. Hiện tại, tốc độ truyền dữ liệu cao của UMTS thường dành để truy cập Internet.
Công nghệ

Một bộ phát của UMTS đặt trên nóc tòa nhà
UMTS kết hợp giao diện vô tuyến WCDMA, TD-CDMA, hay TD-SCDMA, lõi Phía ứng dụng di động của GSM (MAP), và các chuẩn mã hóa thoại của GSM.
UMTS (W-CDMA) dùng các cặp kênh 5 MHz trong kỹ thuật truyền dẫn UTRA/FDD. Ban đầu, băng tần ấn định cho UMTS là 1885–2025 MHz với đường lên (uplink) và 2110–2200 MHz cho đường xuống (downlink). Ở Mỹ, băng tần thay thế là 1710–1755 MHz (uplink) và 2110–2155 MHz (downlink), do băng tần 1900 MHz đã dùng.
UMTS là một mạng RAN (mạng truy nhập vô tuyến) thay vì GERAN như của GSM/EGDE. UMTS và GERAN có thể dùng chung mạng lõi CN, và cho phép chuyển mạch thông suốt giữa các RAN nếu cần. Mạng lõi CN có thể kết nối đến nhiều mạng đường trục khác nhau như của Internet và ISDN. UMTS (cũng như GERAN) gồm 3 lớp thấp nhất của mô hình truyền thông OSI. Lớp mạng (OSI 3) gồm giao thức Quản lý tài nguyên vô tuyến RRM, quản lý các kênh sóng mang (bearer channels) giữa máy di động và mạng.
Kiến trúc mạng UMTS


Kiến trúc mạng UMTS
Như hình vẽ thể hiện, Mạng UMTS bao gồm 2 phần, phần truy nhập vô tuyến (UMTS Terrestrial Radio Access Network – UTRAN) và phần mạng lõi (core). Phần truy nhập vô tuyến bao gồm Node B và RNC. Còn phần core thì có core cho data bao gồm SGSN, GGSN; Phần core cho voice thì có MCS và GMSC.


Chi tiết về cấu trúc UMTS
Các bạn có thể xem thêm các chuẩn 3G ở đây

Phân biệt ghép kênh và đa truy nhập

Ở đây xét đến trường hợp cụ thể TDM và TDMA
TDM=time division multiplexing
TDMA=time division multiple access

TDM và TDMA là hai khái niệm khác hẳn nhau. Tuy nhiên, sự na ná nhau giữa chúng rất dễ gây nhầm lẫn giữa các khái niệm, kể cả đối với một số thày ở ta. Tôi sẽ cố gắng trình bày thật vắn tắt, đôi chỗ sẽ có thể có các ví dụ two in one, mong các bạn chịu khó suy nghĩ đôi chút.

TDM là khái niệm ghép kênh, thuộc phạm vi truyền dẫn, trong khi TDMA là khái niệm đa truy nhập, thuộc phạm vi access (truy nhập mạng). Việc kiểm soát điều khiển TDM thuộc chức năng lớp 1 (transmission layer) trong mô hình OSI còn kiểm soát điều khiển TDMA thuộc chức năng lớp 2 (hoặc 3), chí ít cũng không thuộc lớp 1. Ghép kênh là khái niệm về tổ chức truyền dẫn giữa hai nút của một mạng, trong khi đa truy nhập liên quan tới việc tổ chức kết nối từ thuê bao tới mạng.

TDM thường dùng khi nói đến ghép kênh trên một đường truyền point-to-point, hữu tuyến như T1/E1; còn TDMA thì dùng khi nói đến các hệ thống thông tin di động, đường truyền vô tuyến. TDM chỉ liên quan đến 1 transmitter và 1 receiver còn TDMA thì có nhiều transmitters.

Mặc dầu cùng đặc điểm là chia khung thời gian thành các time slot (TS) cho nhiều người chia sẻ tài nguyên song có những điểm khác biệt cơ bản giữa TDM vàTDMA sau đây:

TDM là sự phân định dung lượng tổng cộng của kênh tổng theo thời gian cho các người sử dụng khác nhau trên cơ sở từ đầu cuối tới đầu cuối và không thay đổi TS dành cho người sử dụng được nếu không config lại toàn bộ hệ thống. Nghĩa là mỗi một người sử dụng sẽ được ấn định một TS cố định để truyền tin và dù cho người sử dụng không có traffic để truyền trên kênh vật lý (TS) dành cho mình thì kênh đó sẽ rỗng mà người sử dụng khác không thể tự động chiếm kênh đó để truyền tin. Ngay cả khi ta có cố ý muốn dùng một cách nhất thời TS đó cho người sử dụng khác dùng cũng không thể được. Lấy thí dụ: Trong một tuyến truyền dẫn quang từ Hà Nội đi Hải Phòng giả dụ với kênh dung lượng là luồng STM-4 có 3 luồng STM-1 cố định (3TS dành cho 3 luồng STM-1) được dành cho kết nối từ Hà Nội đi Hải Phòng, còn một luồng STM-1 dành cho kết nối từ Hà Nội đến Hải Dương và từ Hải Dương tới Hải Phòng. Khi trên STM-1 liên lạc Hà Nội - Hải Dương không có traffic thì hệ thống cũng sẽ không tự động lấy kênh đó cho truyền từ Hà Nội đi Hải Phòng được vì đoạn Hải Dương - Hải Phòng lại có thể đang có traffic (đoạn HNI - HDG có thể đang rỗng một phần dung lượng song đọan HDG - HPG lại đang đầy).

Đa truy nhập là phương thức mà mạng sử dụng để phân biệt các thuê bao khác nhau đang truy nhập để yêu cầu dịch vụ viễn thông. Với mạng điện thoại cố định, mạng (tổng đài) phân biệt các thuê bao (vào lúc truy nhập thì là người sử dụng/user) nhờ các đôi dây tới các máy lẻ, gọi là phương thức truy nhập bằng cáp.TDMA là phương thức mà mạng phân biệt người sử dụng theo thời gian. Mạng phân biệt giữa các users khác nhau đang truy nhập mạng để yêu cầu dịch vụ thông qua TS được ấn định tạm thời cho các users. Một khi người sử dụng chấm dứt phiên liên lạc của mình thì tài nguyên (TS) sẽ được giải phóng trả lại cho mạng để có thể ấn định cho người sử dụng khác (cho thuê bao khác đang cố gắng truy nhập mạng để yêu cầu dịch vụ). Cũng xin lưu ý luôn với các bạn về sự khác biệt giữa các khái niệm thuê bao (subscriber) và khái niệm người sử dụng (user), cái mà theo kinh nghiệm của tôi, các SV, và thậm chí nhiều thày dạy viễn thông ở ta, còn rất mù mờ, dễ nhầm lẫn. Trong ghép kênh không có khái niệm thuê bao mà chỉ có user (cần phân biệt rõ khái niệm thuê bao và khái niệm người/tổ chức thuê leased line).

Với các hệ thống thông tin di động thì đa truy nhập là phần access từ các thuê bao tới mạng mà đại diện ở đây là BTS (phần mạng truy nhập - access network), còn từ nút mạng BTS tới các nút khác trong mạng (BSC hay MSC) thì kênh được tổ chức bằng ghép kênh (phần mạng/hệ thống truyền dẫn - transmission network/system). Thí dụ, với hệ thốngGSM thì TDMA thuộc phần từ MS tới BS còn TDM thuộc phần từ BS về mạng (về MSC). Trên tuyến từ các BS về MSC trong hệ thống GSM, giả như tổ chức truyền dẫn theo cấu hình chain, dù luồng E1 từ BS này về BSC có rỗng (do trong cell mà BS đó quản lý đang không có một MS nào liên lạc) thì từ một BS ở xa hơn về BSC ngang qua BS đó cũng không thể chiếm luồng E1 đó để truyền tin cho mình nếu không config lại hệ thống truyền dẫn.

Câu trả lời tương tự cho phân biệt FDM vs. FDMA hay CDM vs. CDMA (tuy nhiên ít nghe nói đến CDM)


(theo nqbinhdi)
Theo mình hiểu thì ghép kênh có chức năng ở lớp 1, tức là chỉ xử lý (mang tính chất vật lý) truyền dữ liệu, việc nhận dữ liệu lại cần phải phân kênh, như ví dụ trên cũng thấy là nó không được "thông minh" cho lắm khi không chiếm được đường truyền rỗi (vì mới có tính năng của 1 lớp thôi), chỉ truyền để các chỗ thu phân kênh ra mà lấy dữ liệu. Và thấy cũng không chuyền theo nhiều hướng khác nhau song song được mà như trên thì cần các điểm tách ghép và đường truyền giữa các điểm chỉ có 1 chiều.
Còn đa truy nhập thì giống như ta ở nhà dùng modem share nhiều máy hay access point (bộ phát wifi), cùng truy cập, cùng chia sẻ, khi ít người thì chiếm được nhiều tốc độ còn khi nhiều người cùng dùng thì chia sẻ tốc độ thấp thấp thôi. Các bạn có thể xem ở đây về các thiết bị lớp 2 và lớp 3 cho nó có liên hệ thực tế.
Các lớp ở đây là các lớp trong mô hình OSI nhé

Máy thu tối ưu, máy thu tương quan, máy thu lọc phối hợp


Thủ tục thu
Máy thu chia không gian tín hiệu thành M miền không giao nhau, mỗi miền chứa một vector tín hiệu , khi thu được vector r. r rơi vào miền nào thì q định là vector ứng với miền đó đã được phát đi ở phần phát.

Đoạn trên là trích nguyên văn trong vở, vec tơ hay tọa độ thì cũng đều biểu diễn bằng một tập hợp các giá trị ở các trục của không gian, mình thích dùng khái niệm tọa độ hơn và thấy nó cũng dễ hiểu hơn. Giả sử không gian tín hiệu chỉ có 2 trục (biên độ và pha - như QAM), và mỗi góc phần tư là vị trí 1 tín hiệu được nhận dạng, nếu tín hiệu được định là sẽ phát ở góc phần tư thứ nhất khi thu không bị nhiễu nặng đến nỗi lệch sang các góc phần tư khác thì là tín hiệu thu đúng.

Máy thu tối ưu sẽ chia miền tốt nhất nghĩa là sao cho nếu đã rơi vào miền quyết định của tín hiệu nào thì khả năng phần phát đã phát đi là cao nhất. Như ví dụ ở trên thì hiển nhiên là các trục tung, hoành sẽ là các biên ngăn tín hiệu tốt nhất rồi (nếu các tín hiệu có các tọa độ có độ lớn trục hoành và trục tung như nhau). Tuy nhiên nếu tọa độ cái to cái nhỏ, hay không chỉ chia không gian tín hiệu ra 4 mà là 5 chẳng hạn thì kiểu chia nó lại khác đấy.

Máy thu tối ưu chỉ là một định nghĩa xem máy thu nào là tốt chứ không phải là một máy thu cụ thể nào. Để làm được máy thu tối ưu thì người ta đưa ra nhiều mô hình (ở trên lớp dạy 2) loại máy thu có thể đạt được sự tối ưu (tỉ lệ nhầm tín hiệu thấp nhất) là máy thu tương quan  và máy thu lọc phối hợp .

Máy thu tương quan (correlator receiver): như trên thủ tục thu nói, máy thu sẽ so sánh tín hiệu  thu xem tín hiệu rơi vào miền nào thì quyết định là tín hiệu miền đó. Máy thu này làm bằng cách so sánh tín hiệu thu với các tín hiệu mẫu (các bộ tạo chuẩn) có sẵn trong máy. Thày bình dùng với thuật ngữ máy thu phải trữ các tín hiệu ở dạng "sống".
Tuy nhiên nhược điểm thì thấy rõ máy thu lâu ngày mà cứ chạy các bộ phát tín hiệu chuẩn thì tốn điện, mà bộ đó nó còn chuẩn nữa không ^^. Tuy nhiên sơ đồ máy thu tương quan thuận tiện làm toán.

Máy thu lọc phối hợp (Matched filter receiver): thực ra máy thu này mình cũng không hiểu biến đổi lắm, đại thể là sẽ có một bộ lọc phối hợp có tác dụng tương đương máy thu tương quan nhưng chế tạo và tính thực tế tốt hơn, tuy nhiên giá trị của nó chỉ đúng tại một thời điểm theo 1 chu kỳ Ts nên máy thu này sẽ thu tại các thời điểm ngắt quãng Ts chứ không thu liên tục được.

Mấy cái này thực ra là kiến thức cũng chuyên sâu rồi, mình chỉ giới thiệu qua (và cũng không hiểu sâu tính toán lắm), bạn nào gặp phải vấn đề này khi học tập, làm việc thì chịu khó cày cuốc sách vở nhé .

Twitter Delicious Facebook Digg Stumbleupon Favorites More

 
Design by NewWpThemes | Blogger Theme by Lasantha - Premium Blogger Themes | New Blogger Themes