Vô tuyến truyền thông (Wireless Communications)

Chào bác Tèo !!
Bác cho em hỏi: người ta tính toán mức tối ưu cho việc khắc phục hiên tượng "nhiễu tự thân" của thông tin di động CDMA như thế nào nhỉ ?
CDMA có 2 nhược điểm nổi bật là: ảnh hưởng gần xa và nhiễu tự thân. Ảnh hưởng gần xa khắc phục bằng cách "điền khiển công suất" mà bác đã đề cập, còn "nhiễu tự thân" thì bằng cách tìm các chuỗi mã trực giao gì gì đó,......nhưng cụ thể (chi tiết) hơn thì em amator quá !
*.tus
NguyenVanTeo trả lời:
Cái mà bạn đề cập đến là ''''nhiễu đa truy nhập'''' (MAI = Multiple Access Interference) hoặc cũng có thể là nhiễu do nhiều người sử dụng (MUI = Multi-User Interference). Tớ chẳng biết nhiễu tự thân là gì. Có thể đó là một đặc tính tự nhiên của CDMA cho nên các tài liệu tiếng Việt dùng là ''''nhiễu tự thân''''. Tuy nhiên vấn đề tên gọi không quan trọng lắm.
Bạn nói đúng, Xa-Gần và MAI (hay MUI) là hai vấn đề lớn của CDMA, trong đó MAI là một vấn đề tương đối phức tạp. Các thuật toán MUD (Multi-User Detection) tối ưu (tôi đã trình bày sơ qua ở trang 2 và trang 3 của chủ đề này, nếu bạn quan tâm có thể quay lại đọc thêm) không nhạy cảm với vấn đề Xa-Gần lắm và có chất lượng tương đối cao ngay cả trong trường hợp có MAI. Tuy nhiên, do độ phức tạp quá cao nên chưa khả thi cho các ứng dụng dân dụng. Với tốc độ phát triển vũ bão của kỹ thuật vi mạch điện tử, theo tôi, một ngày không xa những thuật toán phức tạp có thể được sử dụng ngay trong mobile phone.
Quay trở lại với vấn đề khử nhiễu MAI. Bạn có thể quay lại trang 2, xem bài ''''Một Cái Nhìn Sơ Lược Về SUD - Single-User Detection'''' ở đó tôi có lấy một ví dụ về 2 user trong một cell. Lý tưởng ra thì người ta dùng các mã hoàn toàn trực giao với nhau trong một cell. Nếu ở máy thu các mã này vẫn còn trực giao với nhau thì nhiễu MAI trong cell sẽ bị khử toàn bộ. Để giúp bạn hiểu rõ hơn vấn đề này, tôi lấy một ví dụ như sau:
Ví dụ: Trong một cell có 2 user, hoàn toàn đồng bộ với nhau, tín hiệu thu được là

------- (1)
trong đó, các chữ cái đậm là các vectơ, S1 và S2 là hai mã của 2 user, r là vectỏ của tín hiệu thu được, n là vectỏ nhiễu. Tôi lấy ví dụ về 2 mã của 2 user hoàn toàn trực giao với nhau. Từ ví dụ trên ta thấy:

------ (2)
đó chính là điều kiện trực giao của 2 mã.
Bây giờ máy thu đã thu được vectơ tín hiệu r, nó biết hai mã, S1 và S2, vấn đề đặt ra là làm sao khử nhiễu và khôi phục các bit thông tin b1 và b2. Khi khôi phục bit thông tin của user 1, máy thu làm như sau:

-------- (3)
Thay các tính chất trực giao ở công thức (2) vào công thức (3) ta được:

-------- (4)
Trong công thức (4), ta thấy tác dụng của user 2 lên user 1 hoàn toàn biến mất do tính chất trực giao (xem công thức (2) trên đây) của các mã. Do đó, toàn bộ nhiễu MAI đã được khử. Sau khi khử nhiễu MAI, bit thông tin của user 1 được khôi phục đơn giản như sau:

-------- (5).
Đối với user 2, cách làm tương tự, trước hết máy thu khử nhiễu do user 1 gây ra như sau:

-------- (6)
Trong công thức (6) ta cũng thấy tác dụng của user 1 lên user 2 không còn sau hoạt động khử nhiễu. Sau đó cách làm hoàn toàn tương tự như đã làm đối với user 1.
Tất nhiên, trong thực tế điều kiện lý tưởng như ví dụ trên là không thể làm được và do đó nhiễu MAI vẫn còn, nhưng nếu vấn đề đồng bộ tốt thì một lượng lớn nhiễu MAI sẽ bị khử. Mã hoàn toàn trực giao tôi lấy trong ví dụ này chính là mã được triết xuất từ ma trận Hadamard và nếu được dùng thì nó chỉ được dùng cho downlink (từ BS đến mobile phone) còn uplink thì thông thường các loại mã khác được dùng vì vấn đề đồng bộ ở uplink rất khó. Mã Hadamard chỉ tốt khi các user hoàn toàn đồng bộ.
--------------- Nguyễn Văn Tèo ---------------

Được nvl sửa chữa / chuyển vào 15:58 ngày 12/11/2003

Cám ơn bác đã trả lời ngay cho em! em hiểu rồi bác ạ.
Cho em hỏi thêm cái nữa:
Trong phần SIC nhiều giai đoạn và PIC thì thông thường người ta sử dụng bao nhiêu giai đoạn thì đủ hở bác?
Những công nghệ này được áp dụng trong thực tế như thế nào hở bác?
Em cám ơn bác nhiều!
NguyenVanTeo trả lời
Bao nhiêu giai đoạn thì đủ:
Thực sự đây là một câu hỏi khó. Một nhược điểm của khử nhiễu nhiều giai đoạn là hiện tượng ''''lỗi dây chuyền'''' (tức là lỗi ở giai đoạn i sẽ gây tác hại cho giai đoạn i+1, i+2, ...). Chính vì thế, trong khử nhiễu nhiều giai đoạn, khi số giai đoạn tiến đến vô cùng, thì kết quả có thể không phải là tôi ưu. Nói cách khác, đến một số giai đoạn nhất định thì kết quả sẽ không tốt hơn và có thể còn tồi hơn các giai đoạn trước. Trong các bài báo kỹ thuật cho đến hiện nay mà tôi biết thì người ta phải căn cứ vào chương trình mô phỏng. Tức là, người ta phải chạy chương trình mô phỏng rồi từ đó xác định xem bao nhiêu giai đoạn sẽ có kết quả tối ưu. Tôi cũng đã thấy các bài báo, luận án, có phân tích performance của hệ thống SIC, PIC bằng lý thuyết (tức là đưa ra được công thức toán học để tính xác suất lỗi ở mỗi giai đoạn), căn cứ vào đây cũng có thể xác định được số giai đoạn cần thiết (chọn giai đoạn cho xác suất lỗi nhỏ nhất). Tuy nhiên, những phân tích lý thuyết vẫn phải dựa trên rất nhiều những giả thuyết không đúng trong thực tế (để đơn giản hóa mô hình toán học). Cho nên, phương pháp Mô Phỏng, theo tôi vẫn là tốt hơn cả, ít nhất là theo kiến thức của tôi đến thời điểm hiện tại (tương lai ra sao không thể nói trước được).
Áp dụng thực tế ra sao:
Cho đến thời điểm này, những kỹ thuật này, SIC, PIC, vẫn mới chỉ là một vấn đề lý thuyết là chính. Theo tôi biết (có thể đã có mà tôi không biết) thì chưa có nhà sản xuất nào đưa các lý thuyết này vào để áp dụng trong mobile phone vì độ phức tạp trong tính toán vẫn còn rất lớn. Phía mobile phone yêu cầu: gọn nhẹ, rẻ tiền, tiêu thụ ít công suất. Tuy nhiên, phía BS (vì vấn đề gọn nhẹ, tiêu thụ ít công suất không phải là vấn đề quá bức xúc ở phía BS) thì có thể đã áp dụng các kỹ thuật này (trong thế hệ 3G), cụ thể ra sao thì tôi không rõ từng chi tiết kỹ thuật.
--------------- Nguyễn Văn Tèo ---------------
Được nguyenvanteo sửa chữa / chuyển vào 06/07/2002 ngày 04:59

Được nvl sửa chữa / chuyển vào 16:00 ngày 12/11/2003

Cám ơn bác đã trả lời ngay cho em! em hiểu rồi bác ạ.
Cho em hỏi thêm cái nữa:
Trong phần SIC nhiều giai đoạn và PIC thì thông thường người ta sử dụng bao nhiêu giai đoạn thì đủ hở bác?
Những công nghệ này được áp dụng trong thực tế như thế nào hở bác?
Em cám ơn bác nhiều!
NguyenVanTeo trả lời
Bao nhiêu giai đoạn thì đủ:
Thực sự đây là một câu hỏi khó. Một nhược điểm của khử nhiễu nhiều giai đoạn là hiện tượng ''''lỗi dây chuyền'''' (tức là lỗi ở giai đoạn i sẽ gây tác hại cho giai đoạn i+1, i+2, ...). Chính vì thế, trong khử nhiễu nhiều giai đoạn, khi số giai đoạn tiến đến vô cùng, thì kết quả có thể không phải là tôi ưu. Nói cách khác, đến một số giai đoạn nhất định thì kết quả sẽ không tốt hơn và có thể còn tồi hơn các giai đoạn trước. Trong các bài báo kỹ thuật cho đến hiện nay mà tôi biết thì người ta phải căn cứ vào chương trình mô phỏng. Tức là, người ta phải chạy chương trình mô phỏng rồi từ đó xác định xem bao nhiêu giai đoạn sẽ có kết quả tối ưu. Tôi cũng đã thấy các bài báo, luận án, có phân tích performance của hệ thống SIC, PIC bằng lý thuyết (tức là đưa ra được công thức toán học để tính xác suất lỗi ở mỗi giai đoạn), căn cứ vào đây cũng có thể xác định được số giai đoạn cần thiết (chọn giai đoạn cho xác suất lỗi nhỏ nhất). Tuy nhiên, những phân tích lý thuyết vẫn phải dựa trên rất nhiều những giả thuyết không đúng trong thực tế (để đơn giản hóa mô hình toán học). Cho nên, phương pháp Mô Phỏng, theo tôi vẫn là tốt hơn cả, ít nhất là theo kiến thức của tôi đến thời điểm hiện tại (tương lai ra sao không thể nói trước được).
Áp dụng thực tế ra sao:
Cho đến thời điểm này, những kỹ thuật này, SIC, PIC, vẫn mới chỉ là một vấn đề lý thuyết là chính. Theo tôi biết (có thể đã có mà tôi không biết) thì chưa có nhà sản xuất nào đưa các lý thuyết này vào để áp dụng trong mobile phone vì độ phức tạp trong tính toán vẫn còn rất lớn. Phía mobile phone yêu cầu: gọn nhẹ, rẻ tiền, tiêu thụ ít công suất. Tuy nhiên, phía BS (vì vấn đề gọn nhẹ, tiêu thụ ít công suất không phải là vấn đề quá bức xúc ở phía BS) thì có thể đã áp dụng các kỹ thuật này (trong thế hệ 3G), cụ thể ra sao thì tôi không rõ từng chi tiết kỹ thuật.
--------------- Nguyễn Văn Tèo ---------------
Được nguyenvanteo sửa chữa / chuyển vào 06/07/2002 ngày 04:59

Được nvl sửa chữa / chuyển vào 16:00 ngày 12/11/2003

Gửi cho các bác, các chú địa chỉ các hình vẽ trong cuốn Digital Communications (4th e***ion) by J. G. Proakis, tôi nghĩ nó rất hữu ích cho những ai đang làm đồ án và làm presentation. Trong đây cũng có một số hình minh hoạ cho bài viết của bác Tèo (chương 15).
http://www.mhhe.com/engcs/electrical/proakis/student/images.mhtml
P.S. Em xin phép chen ngang bác Tèo một cái!
NguyenVanTeo đáp: Cảm ơn cái liên kết của bạn, tuyệt vời. Chính bản thân tớ mỗi lần làm presentation hay viết báo cũng phải ngồi đực mặt ra mà vẽ. Từ nay sẽ bớt được gánh nặng vẽ một số hình. Nếu bạn có thể tìm được các liên kết nào như thế (đặc biệt là về MUD -- mặc dù trong Proakis đã có một số những mới chỉ là rất cơ bản vì cuốn đó về vấn đề digital communications nói chung) thì gửi lên cho anh em tham khảo.
Được nvl sửa chữa / chuyển vào 16:03 ngày 12/11/2003

Gửi cho các bác, các chú địa chỉ các hình vẽ trong cuốn Digital Communications (4th e***ion) by J. G. Proakis, tôi nghĩ nó rất hữu ích cho những ai đang làm đồ án và làm presentation. Trong đây cũng có một số hình minh hoạ cho bài viết của bác Tèo (chương 15).
http://www.mhhe.com/engcs/electrical/proakis/student/images.mhtml
P.S. Em xin phép chen ngang bác Tèo một cái!
NguyenVanTeo đáp: Cảm ơn cái liên kết của bạn, tuyệt vời. Chính bản thân tớ mỗi lần làm presentation hay viết báo cũng phải ngồi đực mặt ra mà vẽ. Từ nay sẽ bớt được gánh nặng vẽ một số hình. Nếu bạn có thể tìm được các liên kết nào như thế (đặc biệt là về MUD -- mặc dù trong Proakis đã có một số những mới chỉ là rất cơ bản vì cuốn đó về vấn đề digital communications nói chung) thì gửi lên cho anh em tham khảo.
Được nvl sửa chữa / chuyển vào 16:03 ngày 12/11/2003

Cảm ơn bác Tèo đã trả lời câu hỏi của em !
Hiện tượng nhiễu tự thân đúng là hiện tượng MAI mà bác nói. Bình thường lý tưởng thì các chuỗi mã trực giao nhau và do vậy thì MAI kô còn nhưng trên thực tế như trong thông tin di động chẳng hạn: các máy di động có khoảng cách tới BS là ngẫu nhiên khác nhau cho nên tin tức tới BS cũng có độ trễ ngẫu nhiên khác nhau và do vậy kô trực giao hoàn toàn --> khiến cho các kênh nhiễu lẫn nhau. Càng nhiều kênh bận thì càng nhiều nhiễu lẫn nhau và đây cũng một trong những nguyên nhân làm giảm đáng kể Dung Lượng của hệ thống, và là một trong những nhược điểm lớn nhất của TTDĐ CDMA, có lẽ nhược điểm này sẽ không bao giờ khắc phục đc hoàn toàn.
*.tus
NguyenVanTeo trả lời
Đúng là MAI sẽ chẳng thể nào bị khử hoàn toàn được vì vấn đề ước lượng kênh truyền, tín hiệu của các user, và các tham số khác cũng có mức độ chính xác nhất định. Tuy nhiên, hoàn toàn hay không hoàn toàn không phải là điểm quan trọng nhất. Khi phần lớn MAI bị khử thì đó là rất tốt rồi. Các kỹ thuật như ML-MUD, SIC, PIC khử được một lượng lớn MAI.
--------------- Nguyễn Văn Tèo ---------------
Được nvl sửa chữa / chuyển vào 16:04 ngày 12/11/2003

Cảm ơn bác Tèo đã trả lời câu hỏi của em !
Hiện tượng nhiễu tự thân đúng là hiện tượng MAI mà bác nói. Bình thường lý tưởng thì các chuỗi mã trực giao nhau và do vậy thì MAI kô còn nhưng trên thực tế như trong thông tin di động chẳng hạn: các máy di động có khoảng cách tới BS là ngẫu nhiên khác nhau cho nên tin tức tới BS cũng có độ trễ ngẫu nhiên khác nhau và do vậy kô trực giao hoàn toàn --> khiến cho các kênh nhiễu lẫn nhau. Càng nhiều kênh bận thì càng nhiều nhiễu lẫn nhau và đây cũng một trong những nguyên nhân làm giảm đáng kể Dung Lượng của hệ thống, và là một trong những nhược điểm lớn nhất của TTDĐ CDMA, có lẽ nhược điểm này sẽ không bao giờ khắc phục đc hoàn toàn.
*.tus
NguyenVanTeo trả lời
Đúng là MAI sẽ chẳng thể nào bị khử hoàn toàn được vì vấn đề ước lượng kênh truyền, tín hiệu của các user, và các tham số khác cũng có mức độ chính xác nhất định. Tuy nhiên, hoàn toàn hay không hoàn toàn không phải là điểm quan trọng nhất. Khi phần lớn MAI bị khử thì đó là rất tốt rồi. Các kỹ thuật như ML-MUD, SIC, PIC khử được một lượng lớn MAI.
--------------- Nguyễn Văn Tèo ---------------
Được nvl sửa chữa / chuyển vào 16:04 ngày 12/11/2003

Chào bác Tèo,
Đọc mất 2 ngày mới hết 1 lượt các bài viết của bác. Thấy bác quả là người am hiểu về lĩnh vực vô tuyến
Em rất mong muốn được học hỏi không biết bác có nhiệt tình giúp không ?
Qua bài viết của bác, có một số khái niệm em đọc không hiểu rõ lắm:
1. Khái niệm symbol có nghĩa là gì vậy ?
2. Khái niệm bandwith là gì ? Lúc em thấy nói là Băng thông, lúc lại là Dải thông, Độ rộng kênh, Băng tần ..... Nên gọi thế nào nhỉ ? Hình như nó phụ thuộc vào ngữ cảnh cụ thể thì phải. Vậy nó là thế nào ?
3. (để em đọc lại bài viết 1 lượt nữa đã)
Em đang học ĐHCTên có gì bác giúp cho.
<img src=''images/emotion/offwall.gif'' border=0 align=middle>

... mouse

NguyenVanTeo trả lời:
Gửi bạn Chuotdong:
Xin lỗi bạn, mãi đến hôm nay tớ mới đọc được bài viết của bạn do lỗi của TTVNOL 6.0. Vấn đề bạn hỏi tớ xin trả lời như sau:
1. Symbol là gì?
Tôi coi như bạn đã biết bít (tiếng Anh là bit) là gì rồi. Trong các hệ thống truyền thông số, thông tin truyền và nhận là các bít nhị phân chứ không phải là tín hiệu tương tự như trong các hệ thống truyền thông tương tự. Tuy nhiên, người ta không thể đem trực tiếp các bit nhị phân để truyền trên kênh truyền được. Do đó, tín hiệu truyền đi phải được điều chế. Khi điều chế, bộ điều chế sẽ chuyển hóa một hoặc một số bit nhị phân thành một tín hiệu tương tự nào đó (phụ thuộc vào bộ điều chế nào được dùng). Mỗi một tín hiệu mang một hoặc một số bit nhị phân được gọi là một symbol. Để bạn dễ hiểu hơn, tớ lấy một ví dụ cụ thể về bộ điều chế QPSK dưới đây:

(Ví dụ về QPSK)
ở ví dụ trên, mỗi một symbol mang 2 bit nhị phân thông tin. Mỗi một symbol là một tín hiệu phức (gồm phần thực và phần ảo được biểu diễn qua các hàm Cos và Sin). Một symbol có hai tham số cơ bản là độ rộng T và năng lượng E.
2. Bandwidth là gì?
(a) Bandwidth (có thể gọi là băng thông, dải thông, độ rộng của kênh) của một kênh truyền là độ rộng của kênh đó trên miền tần số, trong đó các thành phần tần số của tín hiệu được truyền qua kênh mà không bị suy giảm đáng kể (có một số tiêu chuẩn khác nhau, chẳng hạn theo tiêu chuẩn 3 dB, tức là dải tần tần mà các thành phần tín hiệu có tần số nằm trong dải này khi được truyền qua kênh sẽ bị suy giảm tối đa là 3 dB). Ví dụ dưới đây là đặc tuyến biên độ của một kênh truyền lý tưởng:

đối với kênh trên (lý tưởng) các tín hiệu có tần số từ f0 đến f1 đều được truyền qua mà không bị suy giảm, các tần số khác đều bị suy giảm hết (tức là kênh không truyền các tấn số nằm ngoài giải thông của nó). Trong trường hợp này, độ rộng của kênh là B = f1 - f0. Khái niệm băng thông được dịch xuất phát từ thực tế là nó là dải tần số kênh truyền cho tín hiệu đi qua mà suy giảm không lớn (tức là thông). Để hiểu rõ hơn, từ ví dụ kênh truyền lý tưởng trên đây ta thấy, nếu tín hiệu được truyền qua kênh có dải tần số lớn hơn B = f1 - f0 thì những tần số ở ngoài dải tấn số này sẽ cắt (bị suy giảm hết) và do đó kênh chỉ thông trong dải B = f1 - f0 thôi --> Từ đó mới gọi là dải thông hoặc băng thông.
(b) đối với tín hiệu, bandwidth nên gọi là băng tần hay dải tần (dải tần số), nó được định nghĩa là dải tần số trong đó phần lớn năng lượng của tín hiệu tập trung ở đó. Trong ví dụ trên, một symbol có độ rộng T thì băng tần của nó được định nghĩa là B = 1/T. Lưu ý: Đối với các tín hiệu chỉ giới hạn trong một khoảng thời gian nhất định (time-limited) thì trên miền tần số, tín hiệu đó trải dài từ tần số 0 Hz đến dương vô cực Hz (tức là tần số không giới hạn). Tuy nhiên, phần lớn năng lượng/công suất của tín hiệu đó chỉ chủ yếu tập trung ở các tần số từ 0Hz đến 1/T Hz, còn lại phần năng lượng/công suất từ tần số lớn hơn 1/T Hz đến dương vô cực chỉ bằng một phần nhỏ của tổng năng lượng/công suất của tín hiệu. Chính vì thế, ta có thể cắt bỏ các tần số từ 1/T Hz đến dương vô cực mà phía thu vẫn có thể khôi phục tín hiệu một cách chính xác. Do đó, băng tần B = 1/T.
--------------- Nguyễn Văn Tèo ---------------
Được nvl sửa chữa / chuyển vào 16:07 ngày 12/11/2003

Chào bác Tèo,
Đọc mất 2 ngày mới hết 1 lượt các bài viết của bác. Thấy bác quả là người am hiểu về lĩnh vực vô tuyến
Em rất mong muốn được học hỏi không biết bác có nhiệt tình giúp không ?
Qua bài viết của bác, có một số khái niệm em đọc không hiểu rõ lắm:
1. Khái niệm symbol có nghĩa là gì vậy ?
2. Khái niệm bandwith là gì ? Lúc em thấy nói là Băng thông, lúc lại là Dải thông, Độ rộng kênh, Băng tần ..... Nên gọi thế nào nhỉ ? Hình như nó phụ thuộc vào ngữ cảnh cụ thể thì phải. Vậy nó là thế nào ?
3. (để em đọc lại bài viết 1 lượt nữa đã)
Em đang học ĐHCTên có gì bác giúp cho.
<img src=''images/emotion/offwall.gif'' border=0 align=middle>

... mouse

NguyenVanTeo trả lời:
Gửi bạn Chuotdong:
Xin lỗi bạn, mãi đến hôm nay tớ mới đọc được bài viết của bạn do lỗi của TTVNOL 6.0. Vấn đề bạn hỏi tớ xin trả lời như sau:
1. Symbol là gì?
Tôi coi như bạn đã biết bít (tiếng Anh là bit) là gì rồi. Trong các hệ thống truyền thông số, thông tin truyền và nhận là các bít nhị phân chứ không phải là tín hiệu tương tự như trong các hệ thống truyền thông tương tự. Tuy nhiên, người ta không thể đem trực tiếp các bit nhị phân để truyền trên kênh truyền được. Do đó, tín hiệu truyền đi phải được điều chế. Khi điều chế, bộ điều chế sẽ chuyển hóa một hoặc một số bit nhị phân thành một tín hiệu tương tự nào đó (phụ thuộc vào bộ điều chế nào được dùng). Mỗi một tín hiệu mang một hoặc một số bit nhị phân được gọi là một symbol. Để bạn dễ hiểu hơn, tớ lấy một ví dụ cụ thể về bộ điều chế QPSK dưới đây:

(Ví dụ về QPSK)
ở ví dụ trên, mỗi một symbol mang 2 bit nhị phân thông tin. Mỗi một symbol là một tín hiệu phức (gồm phần thực và phần ảo được biểu diễn qua các hàm Cos và Sin). Một symbol có hai tham số cơ bản là độ rộng T và năng lượng E.
2. Bandwidth là gì?
(a) Bandwidth (có thể gọi là băng thông, dải thông, độ rộng của kênh) của một kênh truyền là độ rộng của kênh đó trên miền tần số, trong đó các thành phần tần số của tín hiệu được truyền qua kênh mà không bị suy giảm đáng kể (có một số tiêu chuẩn khác nhau, chẳng hạn theo tiêu chuẩn 3 dB, tức là dải tần tần mà các thành phần tín hiệu có tần số nằm trong dải này khi được truyền qua kênh sẽ bị suy giảm tối đa là 3 dB). Ví dụ dưới đây là đặc tuyến biên độ của một kênh truyền lý tưởng:

đối với kênh trên (lý tưởng) các tín hiệu có tần số từ f0 đến f1 đều được truyền qua mà không bị suy giảm, các tần số khác đều bị suy giảm hết (tức là kênh không truyền các tấn số nằm ngoài giải thông của nó). Trong trường hợp này, độ rộng của kênh là B = f1 - f0. Khái niệm băng thông được dịch xuất phát từ thực tế là nó là dải tần số kênh truyền cho tín hiệu đi qua mà suy giảm không lớn (tức là thông). Để hiểu rõ hơn, từ ví dụ kênh truyền lý tưởng trên đây ta thấy, nếu tín hiệu được truyền qua kênh có dải tần số lớn hơn B = f1 - f0 thì những tần số ở ngoài dải tấn số này sẽ cắt (bị suy giảm hết) và do đó kênh chỉ thông trong dải B = f1 - f0 thôi --> Từ đó mới gọi là dải thông hoặc băng thông.
(b) đối với tín hiệu, bandwidth nên gọi là băng tần hay dải tần (dải tần số), nó được định nghĩa là dải tần số trong đó phần lớn năng lượng của tín hiệu tập trung ở đó. Trong ví dụ trên, một symbol có độ rộng T thì băng tần của nó được định nghĩa là B = 1/T. Lưu ý: Đối với các tín hiệu chỉ giới hạn trong một khoảng thời gian nhất định (time-limited) thì trên miền tần số, tín hiệu đó trải dài từ tần số 0 Hz đến dương vô cực Hz (tức là tần số không giới hạn). Tuy nhiên, phần lớn năng lượng/công suất của tín hiệu đó chỉ chủ yếu tập trung ở các tần số từ 0Hz đến 1/T Hz, còn lại phần năng lượng/công suất từ tần số lớn hơn 1/T Hz đến dương vô cực chỉ bằng một phần nhỏ của tổng năng lượng/công suất của tín hiệu. Chính vì thế, ta có thể cắt bỏ các tần số từ 1/T Hz đến dương vô cực mà phía thu vẫn có thể khôi phục tín hiệu một cách chính xác. Do đó, băng tần B = 1/T.
--------------- Nguyễn Văn Tèo ---------------
Được nvl sửa chữa / chuyển vào 16:07 ngày 12/11/2003

Cám ơn bác T, như vậy em hiểu có 2 loại Bandwith là Channel BW (băng thông của 1 kênh) và Information BW (băng tần của tín hiệu). Có phải 2 loại BW này có quan hệ với nhau theo 1 định luật của Shannon như sau:
C=B.log2(1+S/N) đối với tạp âm Gaussian
Giá trị của S/N phụ thuộc vào yếu tố gì ?
Và đây có phải là giới hạn băng thông lý thuyết của 1 môi trường truyền dẫn hay không ? Em nghe nói các công nghệ tiên tiến hiện nay(như ADSL, điều chế của GSM ...) đã vượt qua các giới hạn này. Sự thực là thế nào ?
NguyenVanTeo giải đáp
(+) Để làm rõ vấn đề hơn, tôi xin trả lời như sau. Công thức mà bạn đưa ra trên đây gọi là dung lượng Shannon, do C.E. Shannon tìm ra năm 1948 (C. E. Shannon được mệnh danh là cha đẻ của lý thuyết thông tin, ông mất đầu năm 2001 ở Mỹ). Tôi viết lại công thức của bạn như sau:

Trong công thức trên, C là dung lượng của kênh truyền, tính theo bit/giây. C. E. Shannon nói rằng: nếu ta truyền thông tin qua một kênh với một tốc độ (bit/giây) nhỏ hơn dung lượng C trên đây thì ở phía thu, chúng ta có thể có tín hiệu thu được với tỷ lệ lỗi nhỏ tuỳ ý (tức là có thể làm cho tín hiệu thu được gần như không có lỗi). Cái này, C, gọi là giới hạn Shannon (Shannon Limit).
Theo giới hạn Shannon thì dung lượng của một kênh, C, là tốc độ đối đa mà chúng ta có thể truyền qua một kênh mà vẫn đảm bảo tín hiệu thu được có chất lượng tốt. Tốc độ truyền được tính theo bit/giây và nó có quan hệ trực tiếp tới băng tần của tín hiệu thông qua phương thức điều chế. Chẳng hạn nếu sử dụng phương thức điều chế nhị phân, mỗi một symbol mang một bit và do đó tốc độ truyền (bit/giây) = băng tần của tín hiệu tín theo Hz (lý tưởng) (tức là tốc độ 100 Kb/giây thì ứng với băng tần 100 KHz). Chính vì vậy mà bạn có thể nói rằng trong công thức trên là quan hệ giữa băng tần tối đa của tín hiệu truyền qua một kênh với băng thông của kênh truyền đó. Nhưng, để nói chính xác thì nó là mỗi quan hệ giữa dung lượng của kênh truyền và bằng thông của kênh đó và tỷ số tín hiệu trên nhiễu (S/BN0).
Shannon đưa ra công thức toán học trên năm 1948 mà chỉ nói rằng để đạt được dung lượng đó, chúng ta cần phải có một hệ thống truyền thông cực kỳ phức tạp với nhiễu phần mã hoá khác nhau (mã nén tín hiệu, mã chống/sửa lỗi) ... Cụ thể phải làm sao thì chính Shannon không đề cập đến. Trong suốt hơn 50 năm qua, không biết bao nhiêu nhà toán học đã dành cả cuộc đời mình để phát minh ra các mã sửa lỗi khác nhau để nhằm mục đích nâng cao tốc độ truyền của kênh và tiến gần đến giới hạn Shannon trên đây. Chưa có một ai thành công cả, và cho đến hiện nay, năm 2002, chưa có một hệ thống truyền thông nào mà con người chế tạo ra có thể đạt được giới hạn Shannon. Năm 1996, một số nhà nghiên cứu Pháp đã nghĩ ra một loại mã sửa lỗi, gọi là Mã Turbo, là sự kết hợp của vài Mã Chập một cách song song. Sử dụng Mã Turbo, người ta mới chỉ tiến tương đối gần đến giới hạn của Shannon chứ chưa đạt được giới hạn này.
(+) Tỷ số tín hiệu trên nhiễu (S/N) như bạn đưa ra, phụ thuộc vào công suất phát, công suất nhiễu và điều kiện của kênh truyền. Như vậy, bạn có thể thấy là với một mức nhiễu nào đó thì nếu ta tăng công suất phát, ta có thể truyền tin với tốc độ cao hơn. Chẳng hạn sử dụng các phương thức điều chế nhiều mức(mỗi một symbol mang được nhiều bit thông tin) thì ta phải tăng công suất phát cao hơn là khi ta sử dụng phương thức điều chế nhị phân (một symbol chỉ mang được một bit thông tin).
Chuotdong hỏi:
Băng thông tối đa của 1 sợi cáp quang, cáp đồng, băng thông 1 Hz là bao nhiêu ?
Còn một đlý lấy mẫu nữa cũng của Shannon áp dụng cho điều chế PCM là M max = 2. BW có đúng không ?
Em đang tập dịch quyển sach có vài chỗ khong hiểu mong bác trả lời cho em hiểu ?

NguyenVanTeo giải đáp
(+) Băng thông của mỗi sợi cáp quang, cáp đồng bao nhiêu, nó phụ thuộc vào loại cáp cụ thể, các tham số này tớ không nhớ được (vượt ra khỏi Vô Tuyến, tớ không nhớ được).
(+) Định lý lấy mẫu mà bạn đề cập đến là của bác Nyquist chứ không phải của bác C.E.Shannon. Định lý đó nói rằng ta có thể khôi phục tín hiệu nếu ta lấy mẫu với tần số tối thiểu là
fsmin = 2 x BW, trong đó fsmin là tần số lấy mẫu tối thiểu, BW là băng tần của tín hiệu. Như vậy, ví dụ, với tín hiệu thoại, băng tần khoảng 4 KHz, thì ta phải lấy mẫu với tần số nhỏ nhất là 8 KHz. Do đó, nếu sử dụng PCM thông thường (8 bit/mẫu) thì tốc độ tối thiểu của tín hiệu thoại sau khi số hoá, không nén, là:
Rthoại = 8 (Kmẫu/giây) x 8 (bit/mẫu) =64 Kbit/giây.
Hy vọng giúp bạn hiểu được câu hỏi của bạn.
--------------- Nguyễn Văn Tèo ---------------
Được nguyenvanteo sửa chữa / chuyển vào 17:14 ngày 16/07/2002

Được nvl sửa chữa / chuyển vào 16:15 ngày 12/11/2003