đề cương ôn tập:
1. trình bày tóm tắc về các kỹ thuật phân định tài nguyên: FD,TD,CD,SD và PD?
2. nguyên lý và kỹ thuật FDM/FDMA?
3. nguyên lý và kỹ thuật TDM/TDMA?
4. nguyên lý và kỹ thuật CDM/CDMA?
5. các thuật toán đa truy cập trong thông tin vệ tinh?
Bài tập:
Tính băng thông và tần số sóng mang cho các kênh ghép FPM?
Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của mã chập, mã hóa và giải mã sửa lỗi?

Câu 1: Trình bày tóm tắc về các kỹ thuật phân định tài nguyên: FD,TD,CD,SD và PD?

Các phương pháp phân định tài nguyên thông tin (CR : Communication Resource)

Ghép kênh: Chia sẻ tài nguyên có tính chất ổn định (tĩnh). Kênh được cấp phát cho người sử dụng từ khi bắt đầu đến khi kết thúc cuộc truyền tin.

Đa truy cập: Chia xẻ tài nguyên có tính chất linh hoạt (động). Kênh vật lý được cấp phát có thể thay đổi trong quá trình trao đổi thông tin, tuy nhiên vẫn bảo đảm kết nối logic.

Phân định:

Theo tần số FD (Frequency Division)

Theo thời gian TD (Time Division)

Theo mã CD (Code Division)

Theo không gian SD (Space Division)

Theo cực tính PD (Pole Division)

Các kỹ thuật ghép kênh: FDM , TDM, CDM, SDM và PDM

Các kỹ thuật đa truy cập: FDMA , TDMA, CDMA, SDMA và PDMA

Câu 2: nguyên lý và kỹ thuật FDM/FDMA?

FDM (Ghép kênh phân chia theo tần số): là kỹ thuật ghép kênh truyến thống đối với thoại và các ứng dụng quảng bá. FDM thực hiện truyền đồng thời các tín hiệu khác nhau qua cùng một kênh băng rộng bằng cách sử dụng các sóng mang tần số khác nhau. Sự trực giao giữa các tín hiệu ở đây chính là trực giao về tần sô. Phổ của các tín hiệu này không bị chồng lên nhau. Do các tín hiệu này lệch tần với nhau nên bằng các bộ lọc bên thu ta có thể tách riêng các tín hiệu ra.

Nguyên lý: 3 bước cơ bản:

- Xác định băng gốc

- Tính các tần số sóng mang điều chế AM

- Thiết kế các bộ lọc thông dải

Trước tiên các tín hiệu khác nhau được điều chế với các sóng mang phụ có tần số khác nhau rồi cộng tất cả các sóng mang phụ đã được điều chế lại tạo thành tín hiệu tổng hợp băng cơ sở. Có thể sau đó tín hiệu tổng hợp này được điều chế với một sóng mang chính hình thành tín hiệu FDM để truyền qua kênh băng rộng. Kiều điều chế dùng trong điều chế sóng mang phụ và điều chế sóng mang chính có thể khác nhau. Tất cả các kiểu điều chế đều có thể dùng được ví dụ như AM,DSB,SSB,PM,PM…

Ở phía đầu thu tín hiệu FDM trước hết được giải điều chế để tạo lại tín hiệu tổng hợp băng cơ sở ssau đó qua các bộ lọc để phân chia các sóng mang phụ ra. Cuối cùng các sóng mang phụ được giải điều chế để tạo lại tín hiệu ban đầu.

Phân cấp trong kỹ thuật FDM:

ở đây 12 tín hiệu thoại tương tự còn được gọi là 112 kênh thoại được ghép kênh phân tần số sử dụng kiểu điều chế SSB tạo thành FDM nhóm cơ bản (basic group) băng thông của tín hiệu FDM nhóm cơ bản là 48 kHz chiếm dải tần số từ 60-108 kHz. Vậy mỗi tín hiệu FDM nhóm cơ bản có thể thay bằng 1 tín hiệu có băng thông rộng 48kHz. Mỗi kênh thoại tương tự có băng thông từ 0.3-3.4 kHz được sắp xếp cho chiểm một dài tần 4kHz. Khoảng tần số dành thêm này được gọi là dải phòng vệ (guard band).

Cấp ghép cao hơn trong hệ thống điện thoại FDM là siêu nhóm (Super group) gép từ 5 tính hiệu FDM nhóm cơ bản, kiểu điều chế là SSB băng thông là 240 kHz bao gồm 60 kênh thoại. tương tự như trên mỗi tín hiệu siêu nhóm có thể xem tương đương với một tín hiệu có băng thông rộng 240 kHz.

Tiếp theo 10 tín hiệu FDM siêu nhóm có thể ghép kênh phân tần số dùng kiểu điều chế SSB để tạo thành  một tín hiệu FDM nhóm chủ (master group) có băng thông là 2.52 MHz chứa 600 kênh thoại.

FDMA (Đa truy cập phân chia theo tần số):  

FDM: Multiplex phân chia theo tần và FDMA

Ghép kênh phân chia tần số (FDM) là một kỹ thuật nhà cung cấp dịch vụ băng thông được chia thành các kênh có bề rộng tần số khác nhau, mỗi người mang một tín hiệu cùng một lúc trong parallel.Each kênh là 30 kHz. Tất cả các tín hiệu có thể được khuếch đại, thực hiện, dịch tần số và chuyển hướng tới một điểm đến như là một tín hiệu duy nhất, kết quả trong nền kinh tế là động lực cho ghép kênh. Nhận ở cuối nhận phân tách các tín hiệu ghép bằng các phương tiện tần số đi qua hoặc từ chối các bộ lọc, và demodulates kết quả cá nhân, mỗi cách phù hợp với điều chế được sử dụng cho rằng ban nhạc hoặc một nhóm.

Multiplex Phòng bước sóng (WDM) và dồn kênh phân chia theo tần (FDM) là cả hai đều dựa trên các nguyên tắc tương tự nhưng WDM áp dụng đối với các bước sóng số hóa của ánh sáng trong sợi quang học trong khi FDM được sử dụng trong truyền dẫn tương tự như dòng điện thoại cặp xoắn, cáp truy cập, di động, đài phát thanh và truyền thông truyền hình. TDMA và CDMA là luôn luôn được sử dụng kết hợp với FDMA, có nghĩa là, một kênh tần số cho trước có thể được sử dụng cho một trong hai TDMA hoặc CDMA độc lập của các tín hiệu trên các kênh tần số khác.

Trong trường hợp ghép kênh phân chia tần số được sử dụng để cho phép nhiều người dùng chia sẻ một kênh giao tiếp vật lý, nó được gọi là đa truy nhập phân chia tần số (FDMA). FDMA analog truyền mạng hiệu quả nhất vì mỗi kênh analog chỉ có thể được sử dụng một người sử dụng tại một thời điểm. Kênh analog không tận dụng độ rộng băng tần. Không chỉ là các kênh FDMA lớn hơn cần thiết nén kỹ thuật số hiện đại, nhưng họ cũng là lãng phí bất cứ khi nào có sự im lặng trong giao tiếp. Tín hiệu Analog đặc biệt nhạy cảm với tiếng ồn và không thể có được lọc ra tiếng ồn thêm.

FDM: Multiplex phân chia theo tần và FDMA

Câu 3 : nguyên lý và kỹ thuật TDM/TDMA?

TDM / TDMA

Mạng TDM / TDMA bao gồm một trạm mặt đất trung tâm và các trạm mặt đất từ xa (Thiết bị đầu cuối). Hub là một nhà ga trung tâm của mạng lưới, quản lý tất cả các thiết bị đầu cuối mạng và phân phối băng thông cho phù hợp để tải và lưu lượng thực tế và được xác định trước QoS(chất lượng dịch vụ). Trung tâm cũng hoạt động như một gateway, tập trung và định tuyến giao thông của tất cả các thiết bị đầu cuối mạng đến từ các mạng bên ngoài. Trung tâm này bao gồm một hoặc một số thiết bị định tuyến UHP-1000 tùy thuộc vào kích thước mạng.

* Trung tâm liên tục phát sóng chương trình kênh phổ biến TDM dành riêng cho tất cả các thiết bị đầu cuối mạng. Trung tâm sử dụng ghép kênh phân chia thời gian (TDM) để cung cấp dữ liệu vào một Terminal cụ thể hoặc một số nhóm các thiết bị đầu cuối. Những dữ liệu này bao gồm lưu lượng truy cập của người sử dụng và các lệnh quản lý mạng.

* Thiết bị đầu cuối truy cập mạng tương tác với Trung tâm trong Hub /Spoke (Star) topology. Thiết bị đầu cuối liên tục nhận được các kênh Outroute phát sóng từ Hub và Hub thông qua Time Division Multiple Access (TDMA) carrier - Inroute. Một hoặc một số Inroutes được chia sẻ giữa các nhóm thiết bị đầu cuối. Mỗi đầu cuối truyền thông tin của nó như là các gói tin (nổ) để cá nhânđược giao khe thời gian xác định bởi Trung tâm.

TDM:
Time-Division Multiplexing (TDM) là một loại hình kỹ thuật số ghép kênh tương tự mà trong đó hai hoặc nhiều tín hiệu hoặc dòng bit được chuyển giao đồng thời giống như phụ kênh trong một kênh giao tiếp, nhưng thực chất đang dùng bật kênh.Các tên miền thời gian được chia thành nhiều khe thời gian tái phát có chiều dài cố định, cho mỗi tiểu kênh.

TDMA: Thời gian truy cập phân chia nhiều (TDMA) là một phương pháp tiếp cận kênh vừa được chia sẻ (thường là vô tuyến) mạng.Nó cho phép nhiều người dùng chia sẻ cùng một kênh tần số bằng cách chia tín hiệu vào khe thời gian khác nhau.Những người sử dụng truyền tải trọng kế nhanh chóng, một khi mỗi khe thời gian sử dụng của riêng mình.Điều này cho phép các trạm chia sẽ cùng một phương tiện truyền dẫn (ví dụ như kênh tần số vô tuyến) trong khi chỉ sử dụng phần băng thông của họ yêu cầu.TDMA được sử dụng trong các hệ thống kỹ thuật số di động 2G như toàn hệ thống cho Mobile Communications (GSM), IS-136, Personal Digital Cellular (PDC) và Iden, và tiêu chuẩn trong Enhanced Cordless Viễn thông kỹ thuật số (DECT) cho điện thoại cầm tay.

TDM: Multiplex và ghép kênh phân chia thời gian

Multiplex phân chia thời gian (TDM) là một kỹ thuật truyền dữ liệu số hóa nhiều, giọng nói, và các tín hiệu video đồng thời trên một phương tiện truyền thông bằng cách đan xen xung đại diện cho các bit từ các kênh khác nhau hoặc các khe thời gian. Băng thông kênh cơ bản trong viễn thông là DS0, mà kênh chiều rộng của 64kbps.

Các mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) là dựa trên công nghệ TDM và thường được gọi là một truy cập mạng TDM . Thiết bị chuyển mạch điện thoại hỗ trợ TDM trong một vài định dạng: DS0, T1/E1 TDM và BRI TDM . E1 TDM cung cấp một liên kết 2.048Mbps truyền thông được chia thành 32 khe thời gian của 64kbps mỗi. T1 TDM cung cấp một liên kết truyền thông 1.544Mbps được chia thành 24 khe thời gian 64kbps và kênh 8kbps đồng bộ hóa và bảo trì. E1 và T1 TDM lần đầu tiên được sử dụng bởi các công ty điện thoại để vận chuyển của giọng nói số hóa, nhưng vì không có sự khác biệt giữa giọng nói số hóa và các loại khác của dữ liệu E1 và T1 TDM hiện nay cũng được sử dụng cho các liên kết mạng diện rộng. BRI hỗ trợ TDM được cung cấp bởi giao diện chuyển đổi một cơ bản Tỷ lệ đó có thể được sử dụng cho ISDN Tỷ lệ cơ bản và là một kênh dữ liệu cho một hoặc nhiều liên kết tĩnh PPP. Đánh giá giao diện cơ bản có 2 khe cắm của 64kbps . TDMA cũng được sử dụng trong mạng di động cho truyền thông di động không dây.

Ghép kênh phân chia thời gian là một thiết bị bằng cách sử dụng các kỹ thuật TDM để kết hợp nhiều tốc độ chậm hơn các dòng dữ liệu vào một dòng dữ liệu tốc độ cao duy nhất. Dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau được chia thành nhiều phần (bit hoặc nhóm bit) và các phần này được truyền đi theo một trình tự xác định. Mỗi dòng dữ liệu đầu vào sau đó trở thành một phần thời gian trong dòng đầu ra. Để truyền phải được duy trì để các dòng đầu vào có thể được tập hợp lại tại điểm đến. Thông thường, các thiết bị tương tự cũng có thể thực hiện quá trình ngược lại với các kỹ thuật TDM cùng: de-sáng tác các dòng dữ liệu tốc độ cao vào nhiều dòng dữ liệu tốc độ thấp, một cuộc gọi quá trình de-multiplexing. Vì vậy, nó là rất thường xuyên là một Bộ phận Thời gian Multiplexer và demultiplexer là trong cùng một hộp.

TDM: Multiplex và ghép kênh phân chia thời gian

Câu 4:  nguyên lý và kỹ thuật CDM/CDMA?

CDM: Code Division Multiplexing

Code Division Multiplexing (CDM) là một kỹ thuật mà trong đó mỗi kênh truyền bit của nó như là một chuỗi kênh được mã hóa cụ thể của xung. Mã hóa này thường được thực hiện bằng cách truyền một chuỗi thời gian phụ thuộc vào các xung ngắn, mà được đặt bên trong con chip lần trong thời gian bit lớn hơn. Tất cả các kênh, với một đoạn mã khác nhau, có thể được truyền đi trên cùng một sợi và không đồng bộ demultiplxed. Được sử dụng rộng rãi các kỹ thuật truy cập nhiều là Time Division Multiple Access (TDMA) và Đa truy nhập phân chia tần số (FDMA).

Kỹ thuật Code Division Multiplex được sử dụng như một công nghệ truy cập, cụ thể là Phòng truy cập Mã số nhiều (CDMA), trong hệ thống phổ Viễn thông Điện thoại di động (UMTS) tiêu chuẩn cho thế hệ thứ ba (3G) thông tin di động được xác định bởi ITU. Một ứng dụng quan trọng của CDMA là hệ thống định vị toàn cầu (GPS).

Tuy nhiên, Sư Đoàn luật hạn truy cập nhiều (CDMA) cũng được sử dụng rộng rãi để chỉ một nhóm triển khai thực hiện cụ thể của CDMA được định nghĩa bởi Qualcomm để sử dụng trong điện thoại di động kỹ thuật số, trong đó bao gồm IS-95 và IS-2000. Hai sử dụng khác nhau của thuật ngữ này có thể gây nhầm lẫn. Trên thực tế, CDMA (tiêu chuẩn Qualcomm) và UMTS đã cạnh tranh cho làm con nuôi ở nhiều thị trường.

CDM: Code Division Multiplexing

CDMA: Code Division Multiple Access

Code Division Multiple Access (CDMA) là một công nghệ di động được định nghĩa bởi Qualcomm trong IS-95 và IS-2000.  Sử dụng rộng rãi các kỹ thuật đa truy nhập di động là Time Division Multiple Access (TDMA) và Đa truy nhập phân chia tần số (FDMA).

CDMA là một hình thức của truyền thông trực tiếp Spread Spectrum trình tự. Nói chung, Spread Spectrum thông tin liên lạc được phân biệt bởi ba yếu tố chính: 1) Các tín hiệu chiếm một băng thông lớn hơn nhiều hơn cần thiết để gửi thông tin, kết quả trong miễn dịch để can thiệp và gây nhiễu và nhiều người sử dụng truy cập; 2) phương tiện lây lan trong băng thông bằng một mã độc lập của dữ liệu; 3) Người nhận đồng bộ mã để phục hồi dữ liệu. Việc sử dụng một mã độc lập và tiếp nhận đồng bộ cho phép nhiều người dùng để truy cập vào cùng một băng tần cùng một lúc.

CDMA: Code Division Multiple Access

Câu 5. Các thuật toán đa truy cập trong thông tin vệ tinh?

1. Pure-ALOHA

Bao gồm 4 mode :

Truyền: Mỗi trạm mặt đất có thể phát đi gói tin bất cứ lúc nào.

Lắng nghe: Sau khi phát đi gói tin, trạm mặt đất lắng nghe phúc đáp từ Vệ tinh.

ACK quay về mode truyền

NAK quay sang mode truyền lại

Không có phúc đáp quay sang mode quá hạn

Truyền lại: Đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên rồi phát lại gói tin hỏng trước đó quay sang lắng nghe.

Quá hạn: Sau một khoảng thời gian định trước, nếu không có phúc đáp, phát lại gói tin, quay về mode lắng nghe.

Tính hiệu suất khai thác vệ tinh:

n      Kích thước gói tin b bit

n      Thời gian truyền gói tin

n      Tốc độ gói đến tổng cộng

n      Tốc độ gói bị từ chối

n      Tốc độ gói truyền thanh công

n      Dung lượng cực đại của kênh vệ tinh

n      Lưu lượng đến tổng cộng

n      Lưu lượng truyền thành công

n      Lưu lượng đến tổng cộng chuẩn hóa

n      Lưu lượng truyền thành công chuẩn hóa

Tính hiệu suất khai thác P-ALOHA:

                     Biểu đồ thời gian

Nếu trong khoảng thời gian 2t giây không có gói khác truyền đến vệ tinh thì gói này truyền thành công

Xác suất có K gói gửi đến vệ tinh trong thời gian 2t giây được tính theo phân bố Poisson

Xác xuất truyền thành công:

2. Sloted-ALOHA:

Nếu trong khoảng thời gian t giây không có gói khác truyền đến vệ tinh thì gói này truyền thành công

Xác suất có K gói gửi đến vệ tinh trong thời gian t giây được tính theo phân bố Poisson

Xác xuất truyền thành công:

3. Reserved-ALOHA

Unreserved mode: Biểu đồ thời gian hoạt động của vệ tinh được phân thành các khe con (subslot) để nhận yêu cầu từ trạm mặt đất. Nếu có yêu cầu chuyển sang reserved mode.

Reserved mode: Biểu đồ thời gian hoạt động của vệ tinh được phân thành N+1 khe, trong đó N khe đầu tiên dành cho truyền dữ liệu, khe thứ N+1 được chia thành các khe con (subslot) để nhận các yêu cầu từ các trạm mặt đất khác.

Unreserved Mode

Một khung thời gian được thiết lập và chia thành các khe con để nhận yêu cầu.

Người sử dụng dùng các khe con này để yêu cầu chiếm dụng khe gửi tin

Sau khi gửi yêu cầu, người sử dụng lắng nghe phúc đáp và khe được cấp

Reserved Mode

Khung thời gian được chia thành M+1 khe

M khe đầu để truyền bản tin

Khe cuối được chia thành các khe con để nhận yêu cầu

Người sử dụng chỉ được gửi tin vào khe được cấp

Bài tập :