Vô tuyến truyền thông (Wireless Communications)

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

Trình độ Vô tuyến điện của bác Tèo quả nhiên cao thâm khôn lường. Chắc chắn bác phải xuất thân từ một danh môn bên hải ngoại bởi vì tôi chưa từng thấy ai luyện công ở lò nội địa mà có được công phu cao đến như vậy.
Tôi đọc mấy bài viết của bác ở đây thấy rất khâm phục, không biết lấy gì để tặng nên đành bầu cho bác 5 sao vậy
"Những việc cần làm ngay"

Trình độ Vô tuyến điện của bác Tèo quả nhiên cao thâm khôn lường. Chắc chắn bác phải xuất thân từ một danh môn bên hải ngoại bởi vì tôi chưa từng thấy ai luyện công ở lò nội địa mà có được công phu cao đến như vậy.
Tôi đọc mấy bài viết của bác ở đây thấy rất khâm phục, không biết lấy gì để tặng nên đành bầu cho bác 5 sao vậy
"Những việc cần làm ngay"

+ Xin lỗi bác T có lẽ em nhầm, nhưng vẫn muốn trao đổi với bác kỹ hơn:
Về cái gọi là giới hạn như sau:
Hệ thống GSM900 như chúng ta đều biết có bộ CODEC thoại có tốc độ bit là 13 (nhỏ hơn rất nhiều giá trị 64 bác tính ở trên) !?
+ Bác có thể khiêm tốn dù sao bác có thể giới thiệu cho em user nào giỏi về Hữu tuyến được không ?
Em cái gì cũng muốn biết 1 tý - bác thông cảm.

... mouse

Được chuotdong sửa chữa / chuyển vào 20:34 ngày 16/07/2002

+ Xin lỗi bác T có lẽ em nhầm, nhưng vẫn muốn trao đổi với bác kỹ hơn:
Về cái gọi là giới hạn như sau:
Hệ thống GSM900 như chúng ta đều biết có bộ CODEC thoại có tốc độ bit là 13 (nhỏ hơn rất nhiều giá trị 64 bác tính ở trên) !?
+ Bác có thể khiêm tốn dù sao bác có thể giới thiệu cho em user nào giỏi về Hữu tuyến được không ?
Em cái gì cũng muốn biết 1 tý - bác thông cảm.

... mouse

Được chuotdong sửa chữa / chuyển vào 20:34 ngày 16/07/2002

Khả năng có thể khôi phục được chính xác như bác nói, là theo định luật hay định lý nào, đã được chứng minh ?

Khả năng có thể khôi phục được chính xác như bác nói, là theo định luật hay định lý nào, đã được chứng minh ?

Tôi xin phép trả lời bạn chuột đồng một ý nhỏ
Băng thông của các phương tiện truyền dẫn nói chung đều phụ thuộc vào khoảng cách. Thí dụ: cũng là phương tiện truyền dẫn bằng đôi dây xoắn, nhưng nếu ở khoảng cách vài mét thì cáp USB 2.0 của máy tính có thể truyền tới 480Mbps (vẫn chưa phải là tối đa), trong khi đó, cáp đồng thường dùng trong viễn thông thường chỉ được dùng để truyền tối đa đến tốc độ E3=8Mbps trên khoảng cách vài km. Cho nên khó có thể trả lời được đâu giới hạn băng thông của các phương tiện truyền dẫn.
Về cáp quang, bạn có thể tham khảo các tài liệu của ITU-T về các chuẩn G. Tuỳ vào loại cáp mà người ta sử dụng tốc độ truyền thích hợp trên một khoảng cách nhất định. Đường trục Bắc Nam của nước ta dùng loại cáp có giới hạn là 2.5Gbps nên muốn nâng cấp lên tốc độ cao hơn thì phải dùng công nghệ ghép kênh theo bước sóng.
Tôi học môn KT truyền dẫn đã lâu chắc kiến thức chưa được cập nhật nên chắc không tránh được sai sót. Nếu các bạn biết thì sửa dùm vậy nhé.
"Những việc cần làm ngay"

Tôi xin phép trả lời bạn chuột đồng một ý nhỏ
Băng thông của các phương tiện truyền dẫn nói chung đều phụ thuộc vào khoảng cách. Thí dụ: cũng là phương tiện truyền dẫn bằng đôi dây xoắn, nhưng nếu ở khoảng cách vài mét thì cáp USB 2.0 của máy tính có thể truyền tới 480Mbps (vẫn chưa phải là tối đa), trong khi đó, cáp đồng thường dùng trong viễn thông thường chỉ được dùng để truyền tối đa đến tốc độ E3=8Mbps trên khoảng cách vài km. Cho nên khó có thể trả lời được đâu giới hạn băng thông của các phương tiện truyền dẫn.
Về cáp quang, bạn có thể tham khảo các tài liệu của ITU-T về các chuẩn G. Tuỳ vào loại cáp mà người ta sử dụng tốc độ truyền thích hợp trên một khoảng cách nhất định. Đường trục Bắc Nam của nước ta dùng loại cáp có giới hạn là 2.5Gbps nên muốn nâng cấp lên tốc độ cao hơn thì phải dùng công nghệ ghép kênh theo bước sóng.
Tôi học môn KT truyền dẫn đã lâu chắc kiến thức chưa được cập nhật nên chắc không tránh được sai sót. Nếu các bạn biết thì sửa dùm vậy nhé.
"Những việc cần làm ngay"

Em xin mạnh dạn hỏi bác T vài vấn đề nữa như sau:
3. Biến đổi Furiê nhanh khác gì Biến đổi Furiê thông thường ? Nó thường ứng dụng trong lĩnh vực gì ?
4. Trong công nghệ CDMA việc đồng bộ tín hiệu số của các trạm BTS thường dùng GPS ( nhất là trong di động); tuy nhiên cũng có lúc không cần ? - Việc tách tín hiệu định thời trong CDMA như thế nào - nó khác với TDMA, FDMA .. thông thường ?
Đôi khi em không diễn tả được chính xác vấn đề của mình. Có lẽ kiến thức cơ bản về truyền dẫn em còn hổng nhiều - Mong bác giúp đỡ.

... mouse

Được chuotdong sửa chữa / chuyển vào 21:36 ngày 20/07/2002