TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN
Giới thiệu
Hệ thống thông tin vô tuyến là một trong những hệ thống truyền tin phổ biến, phục vụ nhu cầu đa dạng của con người Khác với hệ thống hữu tuyến, hệ thống vô tuyến sử dụng không gian làm môi trường truyền dẫn thông qua việc phát bức xạ tín hiệu bằng sóng điện từ Tín hiệu này được thu nhận và tách lấy từ phía phát qua không gian Chương 1 sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về hệ thống thông tin vô tuyến.
Lịch sử hệ thống thông tin vô tuyến
Vào đầu thế kỷ XX, Kenelly và Heaviside phát hiện tầng điện ly trong khí quyển có khả năng phát xạ sóng điện từ, mở ra kỷ nguyên thông tin vô tuyến cao tần Sau gần 40 năm từ thành công của Marconi trong truyền sóng vô tuyến, thông tin vô tuyến cao tần trở thành phương thức duy nhất sử dụng phản xạ tầng đối lưu, nhưng không đủ đáp ứng nhu cầu thông tin ngày càng tăng Thế giới đã chứng kiến một bước ngoặt trong thông tin vô tuyến trong chiến tranh thế giới thứ hai, khi thông tin tầm nhìn thẳng sử dụng băng tần số cực cao (VHF) được phát triển nhờ các linh kiện điện tử cho HF và UHF, chủ yếu phục vụ ngành rađa Sự gia tăng lưu lượng truyền thông đã đẩy tần số vô tuyến lên các băng tần siêu cao (SHF) và cực kỳ cao (EHF) Đến những năm 1960, phương pháp chuyển tiếp qua vệ tinh và tán xạ qua tầng đối lưu đã xuất hiện, mang lại dung lượng lớn và phạm vi thu rộng, cải thiện hiệu quả truyền thông.
Thông tin vô tuyến hiện nay được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như phát thanh truyền hình, hàng không, quân sự và thông tin vệ tinh Tuy nhiên, sự can nhiễu giữa các lĩnh vực thông tin là điều không thể tránh khỏi do sử dụng chung không gian truyền dẫn Để giải quyết vấn đề này, nhiều hội nghị vô tuyến quốc tế đã được tổ chức từ năm 1906, dẫn đến việc ấn định tần số vô tuyến theo quy chế “Thông tin vô tuyến” tại Hội nghị ITU năm 1959 Các hội nghị tiếp theo đã điều chỉnh và bổ sung quy chế tần số cho các lĩnh vực như thông tin vũ trụ và thông tin di động hàng hải Đến năm 1979, dải tần số vô tuyến đã được mở rộng từ 9 kHz đến 400 GHz ITU tiếp tục nghiên cứu các biện pháp giảm thiểu can nhiễu, bao gồm việc sử dụng che chắn thích hợp, cải thiện hướng tính anten, và áp dụng phương pháp điều chế chống lại can nhiễu.
Sơ đồ khối của hệ thống thông tin vô tuyến
Để tổ chức thông tin qua đường vô tuyến, cần có thiết bị phát tại đầu phát và thiết bị thu tại đầu thu Đối với hệ thống thông tin hai chiều, mỗi đầu phải trang bị cả thiết bị phát và thu Hình 1.1 minh họa sơ đồ tổng quát của hệ thống thông tin vô tuyến.
Thiết bị phát là tập hợp các phương tiện kỹ thuật, nằm giữa nguồn các tín hiệu điện sơ cấp và môi trường truyền sóng
Thiết bị thu là tập hợp các phương tiện kỹ thuật, nằm giữa môi trường truyền sóng và nguồn tiêu thụ các tín hiệu điện sơ cấp
Nguồn tin Bộ kích thích Khuếch đại công suất
Thiết bị anten-phi đơ
Nhận tin Tuyến thu riêng
Thiết bị anten-phi đơ
Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc tổng quát của hệ thống thông tin vô tuyến
Thiết bị phát bao gồm máy phát và hệ thống anten - phi đơ Máy phát thực hiện ba chức năng cơ bản:
+ Biến đổi tín hiệu điện sơ cấp thành dạng tín hiệu cao tần phù hợp với dải tần số công tác của hệ thống
+ Tạo dải tần công tác với số lượng tần số công tác, độ ổn định tần số và độ chính xác tần số cho trước
+ Tạo ra công suất cao tần yêu cầu từ nguồn năng lượng tại chỗ
Khi tính toán công suất phải tính đến cự ly liên lạc yêu cầu, hiệu quả anten phát và thu được dùng, phương pháp tiến hành liên lạc
Máy phát bao gồm ba thành phần chính: bộ kích thích, bộ khuếch đại công suất và thiết bị phối hợp anten Bộ kích thích chuyển đổi tín hiệu sơ cấp thành tín hiệu cao tần sơ cấp và tổng hợp mạng tần số trong dải tần đã định, sau đó nâng tín hiệu lên tần số công tác Bộ khuếch đại công suất có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu cao tần đến mức cần thiết, thường được cấu tạo từ nhiều tầng nối tiếp Cuối cùng, thiết bị phối hợp đảm bảo sự kết nối giữa máy phát và anten về mặt trở kháng, giúp anten phát sóng với công suất tối đa và chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng sóng điện từ.
Thiết bị thu bao gồm hệ thống anten phi đơ và máy thu, trong đó máy thu có tuyến thu chung và tuyến thu riêng Anten có nhiệm vụ thu nhận năng lượng từ các sóng điện từ và chuyển giao qua phi đơ vào máy thu Tại đây, các dạng tín hiệu sẽ được xử lý một cách hiệu quả.
Bốn nguyên tắc rộng – hạn chế – hẹp – hạn chế giúp nâng cao độ chọn lọc và độ nhạy của các dạng tín hiệu Tuyến thu chung thực hiện chức năng rộng – hạn chế, nơi tín hiệu hữu ích được khuếch đại, lọc dải rộng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tần số trung gian Ngược lại, tuyến thu riêng hoạt động theo nguyên tắc hẹp – hạn chế, phân chia các dạng tín hiệu thành các tuyến riêng biệt để tiếp tục khuếch đại, lọc dải hẹp và chuyển đổi thành tín hiệu sơ cấp, phục vụ cho hoạt động của tín hiệu đầu cuối Nguồn tin có thể là tín hiệu tương tự hoặc số.
Trong lĩnh vực thông tin vô tuyến, thiết bị thu – phát kết hợp, hay còn gọi là máy thu phát, thường được sử dụng Thiết bị này có cấu trúc chung, trong đó máy phát và máy thu được tích hợp trong cùng một vỏ Tùy thuộc vào từng trường hợp, một số bộ phận như anten, mạch ra máy phát kiêm mạch vào máy thu, bộ dao động chủ sóng của máy phát kiêm dao động ngoại sai của máy thu, bộ tổng hợp tần số và các bộ lọc trong các tuyến tần số có thể được sử dụng chung.
Đặc điểm và vai trò của hệ thống thông tin vô tuyến
1.4.1 Phân chia dải tần số vô tuyến và ứng dụng cho các mục đích thông tin
Thông tin vô tuyến sử dụng sóng điện từ để phát thông tin đi xa, với môi trường truyền sóng bao gồm khí quyển, vũ trụ, nước và các lớp địa chất Các kênh thông tin vô tuyến được phân chia chủ yếu dựa trên tiêu chuẩn tần số Tổng quát, phổ tần và miền áp dụng của chúng được thể hiện trong hình 1.2.
Viba, vệ tinh rađa Hồng ngoại
Tia nhìn thấy Cực tím
Tia vũ trụ Dải tần số radio Dải sợi quang
Hình 1.2 Phổ tần số vô tuyến và ứng dụng
Bảng 1.1 Kí hiệu và phân chia băng tần theo CCIR
STT Phạm vi tần số Tên gọi
1 30 Hz ÷ 300 Hz Tần số cực kỳ thấp (ELF)
2 0.3 kHz ÷ 3 kHz Tần số thoại (VF)
3 3 kHz ÷ 30 kHz Tần số rất thấp (VLF)
4 30 kHz ÷ 300 kHz Tần số thấp (LF)
5 0.3 MHz ÷ 3 MHz Tần số trung bình (MF)
6 3 MHz ÷ 30 MHz Tần số cao (HF)
7 30 MHz ÷ 300 MHz Tần số rất cao (VHF)
8 300 MHz ÷ 3 GHz Tần số cực cao (UHF)
9 3GHz ÷ 30 GHz Tần số siêu cao (SHF)
10 30 GHz ÷ 300 GHz Tần số cực kỳ cao (EHF)
14 0.3 PHz ÷ 3 PHz Tia nhìn thấy
15 3 PHz ÷ 30 PHz Tia cực tím
18 3 EHz ÷ 30 EHz Tia vũ trụ
Chú thích: 1 THz (terahertz) = 10 12 Hz
Dải tần số này trải dài từ các tần số dưới âm thanh (subsonic - vài Hz) đến các tia vũ trụ (10^22 Hz) và được chia thành các băng tần nhỏ hơn Toàn bộ dải tần số vô tuyến (RF) cũng được phân chia thành các băng tần nhỏ hơn, được đặt tên và ký hiệu theo bảng 1.1 của Ủy ban tư vấn về Thông tin vô tuyến quốc tế (CCIR).
(ComitéConsultatif Internationa des Radiocommunications - International Radio Consultative Committee)
Tần số cực kỳ thấp (ELF - Extremely Low Frequencies) nằm trong khoảng từ 30 đến 300 Hz, bao gồm cả tần số điện lưới AC và các tín hiệu đo lường từ xa tần thấp.
Các tần số tiếng nói (VF - Voice Frequencies): có giá trị nằm trong phạm vi
300 Hz ÷ 3 kHz, chứa các tần số kênh thoại tiêu chuẩn
Tần số rất thấp (VLF - Very Low Frequencies) nằm trong khoảng 3 đến 30 kHz, bao gồm phần trên của dải tần nghe được của tiếng nói Tần số này được sử dụng cho các hệ thống an ninh, quân sự và các ứng dụng chuyên dụng của chính phủ, đặc biệt trong việc truyền thông tin dưới nước giữa các tàu ngầm.
Các tần số thấp (LF - Low Frequencies): có giá trị nằm trong phạm vi 30 ÷
300 kHz (thường gọi là sóng dài), chủ yếu dùng cho dẫn đường hàng hải và hàng không
Tần số trung bình (MF - Medium Frequencies) nằm trong khoảng từ 300 kHz đến 3 MHz, thường được biết đến với tên gọi sóng trung Tần số này chủ yếu được sử dụng cho phát thanh thương mại với dải sóng từ 535 đến 1605 kHz, bên cạnh đó còn được ứng dụng trong dẫn đường hàng hải và hàng không.
Tần số cao (HF - High Frequencies) nằm trong khoảng 3 đến 30 MHz, thường được gọi là sóng ngắn Dải tần số này chủ yếu được sử dụng cho thông tin vô tuyến hai chiều, phục vụ cho liên lạc ở cự ly xa, bao gồm liên lạc xuyên lục địa, hàng hải, hàng không, nghiệp dư và phát thanh quảng bá.
Tần số rất cao (VHF) nằm trong khoảng 30 đến 300 MHz, thường được sử dụng cho các ứng dụng như vô tuyến di động, thông tin hàng hải và hàng không VHF cũng là tần số cho phát thanh FM thương mại (từ 88 đến 108 MHz) và truyền hình thương mại (kênh 2 đến 12, với tần số từ 54 MHz đến 216 MHz).
Tần số cực cao (UHF - UltraHigh Frequencies) nằm trong khoảng 300 MHz đến 3 GHz, được sử dụng cho các kênh truyền hình thương mại từ 14 đến 83, dịch vụ thông tin di động mặt đất, hệ thống điện thoại tế bào, một số hệ thống radar và dẫn đường, cũng như các hệ thống vi ba và thông tin vệ tinh.
Tần số siêu cao (SHF - Super High Frequencies) nằm trong khoảng từ 3 đến 30 GHz, thường được gọi là sóng centimét Chúng chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng vi ba và thông tin vệ tinh.
Tần số cực kỳ cao (EHF - Extremely High Frequencies) nằm trong khoảng 30 đến 300 GHz, còn được gọi là sóng milimét, và thường ít được sử dụng cho thông tin vô tuyến.
Tần số hồng ngoại nằm trong khoảng từ 0,3 THz đến 300 THz và không được xem là sóng vô tuyến Các tần số này được ứng dụng trong các hệ thống dẫn đường, tìm kiếm nhiệt, chụp ảnh điện tử và nghiên cứu thiên văn học.
Các ánh sáng nhìn thấy: có giá trị nằm trong phạm vi 0,3 PHz ÷ 3 PHz, dùng trong hệ thống sợi quang
Các tia cực tím, tia X, tia gamma và tia vũ trụ: rất ít sử dụng cho thông tin.[1] 1.4.2 Đặc điểm truyền sóng vô tuyến
Tần số vô tuyến (RF) là tần số sử dụng cho sóng điện từ trong thông tin vô tuyến, trải dài từ VLF (tần số cực thấp) đến sóng milimet Mặc dù không gian tự do được hiểu là chân không, nhưng việc truyền sóng qua khí quyển trái đất thường được xem là truyền sóng trong không gian tự do Sự khác biệt chủ yếu là khí quyển gây tổn thất cho tín hiệu, trong khi chân không không có tổn thất Sóng vô tuyến không thể được lý giải hoàn toàn theo lý thuyết do ảnh hưởng từ tầng đối lưu, tầng điện ly và các thiên thể như mặt trời Do đó, việc đánh giá trạng thái của các hành tinh trong tầng đối lưu và điện ly, cũng như dự báo đường truyền sóng vô tuyến và khả năng liên lạc dựa trên dữ liệu quá khứ là rất quan trọng.
Phân cực của sóng điện từ là sự định hướng của vectơ điện trường so với bề mặt trái đất Khi phân cực không thay đổi, ta có phân cực tuyến tính, bao gồm phân cực ngang (điện trường song song với mặt đất) và phân cực đứng (điện trường vuông góc với mặt đất) Nếu vectơ phân cực quay 360 độ trong một bước sóng và cường độ trường đồng nhất ở tất cả các góc, ta có phân cực tròn.
8 cực, ta có các phân cực tròn Khi cường độ trường thay đổi theo phân cực, ta có phân cực elip
Tia sóng và mặt sóng là hai khái niệm quan trọng giúp chúng ta hiểu về sóng điện từ mà mắt thường không thể nhìn thấy Tia sóng đại diện cho đường đi của sóng điện từ trong không gian tự do, trong khi mặt sóng là bề mặt có pha không đổi, được hình thành từ các điểm có cùng pha trên các tia phát ra từ một nguồn Nguồn điểm, hay nguồn đẳng hướng, là vị trí từ đó các tia sóng lan truyền đồng đều về mọi hướng.
Hình 1.3 Sóng phẳng Trở kháng đặc trưng của không gian tự do được tính :
Trong đó 𝜇 0 là độ thẩm từ của không gian tự do, có giá trị bằng 1,26.10 -6 H/m
𝜀 0 là độ điện thẩm của không gian tự do, có giá trị bằng 8,85.10 -12 F/m
Mặt sóng cầu và luật bình phương nghịch mô tả một bộ bức xạ đẳng hướng, nơi nguồn điểm bức xạ phát ra công suất đồng đều với tốc độ không đổi theo mọi hướng.
Bộ bức xạ đẳng hướng tạo ra mặt sóng cầu với bán kính R, mật độ công suất
P a tại điểm bất kỳ trên bề mặt sóng cầu là:
Hình 1.4 Mặt sóng cầu từ nguồn đẳng hướng
Trong đó: P rad là tổng công suất bức xạ (W)
R a là khoảng cách từ điểm bất kỳ trên bề mặt hình cầu đến nguồn
Suy ra cường độ điện trường như sau:
Ta có nhận xét là mật độ công suất tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách đến nguồn (luật bình phương nghịch 𝑃 𝑃 2
Kết luận
Ngày nay, thông tin vô tuyến vẫn giữ vai trò quan trọng trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của các hệ thống thông tin như di động, viba số, cáp quang và vệ tinh Công nghệ vô tuyến ngày càng hoàn thiện, đáp ứng yêu cầu về kết cấu, truyền dẫn, xử lý tín hiệu và bảo mật thông tin Để đảm bảo chất lượng tin cậy và chính xác trong việc truyền tin, cần áp dụng các kỹ thuật nâng cao chất lượng tín hiệu Chương 2 sẽ khám phá sâu hơn về những kỹ thuật cơ bản thường được sử dụng trong hệ thống thông tin vô tuyến.
CÁC KỸ THUẬT CƠ BẢN NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN
Giới thiệu chương
Liên lạc bằng sóng điện từ mang lại nhiều lợi ích cho người dùng di động và giảm chi phí xây dựng hạ tầng truyền dẫn, nhưng cũng gặp phải nhiều thách thức như tỷ lệ lỗi tín hiệu cao do các kỹ thuật điều chế khác nhau Các vấn đề như suy giảm sóng, tạp nhiễu AWGN, hiệu ứng pha – đing đa đường, hiệu ứng Doppler và sự biến động theo thời gian gây méo tín hiệu, cùng với các nguồn nhiễu khác, đã thúc đẩy sự phát triển của nhiều kỹ thuật xử lý tín hiệu Chương 2 sẽ trình bày ba kỹ thuật cơ bản nhằm cải thiện chất lượng truyền dẫn tín hiệu trong hệ thống thông tin vô tuyến: kỹ thuật mã hóa kênh, phân tập và san bằng kênh.
Kỹ thuật mã hóa kênh
2.2.1 Các vấn đề cơ bản của mã kênh
Mã hóa kênh là quá trình thêm các bit dư vào tín hiệu số theo quy luật nhất định nhằm tăng cường độ tin cậy trong truyền tin Điều này giúp bên nhận phát hiện và sửa lỗi trong quá trình truyền tải Để giảm thiểu tác động của lỗi và đảm bảo truyền tin tin cậy, cần thiết phải sử dụng các dãy tín hiệu khác nhau, giúp ngăn chặn tạp nhiễu làm biến đổi dãy này thành dãy khác Tuy nhiên, việc thêm độ dư vào tín hiệu cũng dẫn đến việc phải truyền thêm bít, làm giảm tốc độ truyền dẫn.
Có hai loại mã kênh chính là mã khối và mã chập kéo theo sự khác nhau về bộ nhớ cần có:
Mã khối được thực hiện trên từng khối bản tin nhị phân dài k bit, với n-k bit dư để tạo thành mã n bit, cho phép đạt được tốc độ bit R₀ = (n/k)Rₛ, trong đó Rₛ là tốc độ nguồn thông tin R₀ được gọi là tốc độ dữ liệu kênh, trong khi R = k/n là tốc độ mã, không có đơn vị Tốc độ dữ liệu nguồn và tốc độ kênh được đo bằng bit/giây Quá trình ánh xạ các lối ra của nguồn thông tin thành các lối vào kênh diễn ra một cách độc lập.
25 lối ra của bộ mã hóa chỉ phụ thuộc dãy lối vào hiện thời có chiều dài k và không phụ thuộc vào các dãy lối vào trước đó
Trong mã chập, các lối ra nguồn tin có chiều dài k₀ được ánh xạ thành n₀ bít lối vào kênh, với sự phụ thuộc không chỉ vào k₀ bit lối ra nguồn mà còn vào (L – 1)k₀ bit lối vào cuối cùng của bộ mã hóa Mã chập hoạt động như một sự kết hợp giữa dãy lối vào và đáp ứng xung của bộ mã, trong đó độ dài của đáp ứng xung tương ứng với bộ nhớ của bộ mã Bộ mã sử dụng cửa sổ trượt trên dãy bản tin đến, với độ rộng của cửa sổ bằng độ dài bộ nhớ Do đó, khác với mã khối, mã chập tiếp nhận bản tin dưới dạng liên tục và cung cấp mã ra cũng liên tục với tốc độ cao hơn.
Mã lặp đơn giản là một trong những mã khối cơ bản, trong đó hai bản tin được gửi qua kênh nhị phân đối xứng Thay vì truyền một bit 0 và một bit 1, hai dãy bit được truyền đi: một dãy hoàn toàn là bit 0 và một dãy hoàn toàn là bit 1 Chiều dài của mỗi dãy được xác định là một số lẻ n Quá trình mã hóa này giúp đảm bảo tính chính xác trong việc truyền tải thông tin.
Giải mã là quá trình dựa vào phép giải mã biểu quyết theo đa số, trong đó nếu số lượng ký hiệu thu được chủ yếu là 1, bộ giải mã sẽ xác định kết quả là bit 1; ngược lại, nếu đa số là 0, kết quả sẽ là bit 0.
0 thì bộ giải mã sẽ quyết định là một bit 0
Một lỗi xảy ra khi có ít nhất (n+1)/2 symbol bị nhận sai Trong trường hợp kênh đối xứng nhị phân với xác suất lỗi chéo 𝜀, xác suất lỗi được tính bằng công thức: p e = ∑ 𝑛 𝑘=(𝑛+1)/2 ( 𝑛 𝑘 )𝜀 𝑘 (1 − 𝜀) 𝑛−𝑘.
Với n = 5 và 𝜀 = 0.001, xác suất lỗi p e được tính bằng cách sử dụng công thức ∑ 5 𝑘=3 ( 5 𝑘 )0.001 𝑘 (0.999) 5−𝑘, cho kết quả khoảng 10 -9 Điều này cho thấy rằng việc sử dụng kênh 5 lần thay vì chỉ một lần đã giúp giảm xác suất lỗi từ 0.001 xuống còn 10 -9 Tuy nhiên, để đạt được độ tin cậy cao hơn, chúng ta phải chấp nhận một sự giảm sút trong chất lượng của bản tin nhị.
Trong một lần sử dụng kênh, chúng ta có thể truyền 26 phân thành một bản tin nhị phân qua 5 lần sử dụng kênh Độ phức tạp của hệ thống tăng lên do cần sử dụng một bộ mã hóa đơn giản và một bộ giải mã thực hiện giải mã theo phương pháp biểu quyết đa số Độ tin cậy của việc truyền tin còn được cải thiện hơn nữa khi tăng giá trị n Cụ thể, với n = 9, xác suất p e được tính toán là p e ≈ 10^(-15).
Để giảm xác suất lỗi xuống 0, ta có thể nghĩ rằng cần tăng n đến vô cùng, dẫn đến tốc độ truyền tin giảm xuống 0 Tuy nhiên, điều này không hoàn toàn chính xác Shannon đã chỉ ra rằng có thể đạt được truyền tin tin cậy, tức là xác suất lỗi p e tiến gần đến 0, bằng cách giữ tốc độ truyền tin thấp hơn dung lượng kênh.
Tuy vậy, điều này đạt được bằng cách áp dụng các sơ đồ mã hóa và giải mã phức tạp hơn nhiều so với mã lặp đơn giản
Các mã khối tuyến tính là một trong những loại mã khối quan trọng và phổ biến nhất Một mã khối được coi là tuyến tính khi bất kỳ tổ hợp tuyến tính nào của hai từ mã cũng tạo thành một từ mã Đối với trường hợp nhị phân, điều này có nghĩa là tổng của hai từ mã bất kỳ cũng sẽ là một từ mã Trong các mã khối tuyến tính, các từ mã hình thành một không gian con k – chiều trong không gian n – chiều Các mã khối tuyến tính thường được mô tả thông qua ma trận sinh G, là ma trận nhị phân kích thước k×n, cho phép mỗi từ mã c có thể được biểu diễn dưới dạng cụ thể.
Trong bài viết này, u được định nghĩa là dãy dữ liệu nhị phân có chiều dài k, là đầu vào cho bộ mã hóa Rõ ràng, dãy toàn bit 0 với độ dài n luôn là một từ mã của mã khối tuyến tính (n,k).
Một yếu tố quan trọng trong mã khối tuyến tính để xác định khả năng sửa lỗi là khoảng cách Hamming tối thiểu, được định nghĩa là
27 khoảng cách Hamming nhỏ nhất giữa hai từ mã khác nhau bất kỳ Khoảng cách tối thiểu của một mã được ký hiệu là d min ,và ta có:
𝑑 𝑚𝑖𝑛 = min 𝑖≠𝑗 𝑑 𝐻 (𝑐 𝑖 , 𝑐 𝑗 ) (2.5) Đối với các mã tuyến tính, khoảng cách tối thiểu bằng trọng số tối thiểu của mã được xác định bởi:
𝑤 𝑚𝑖𝑛 = min 𝑐 𝑖 ≠0 𝑤(𝑐 𝑖 ) (2.6) đó là số nhỏ nhất các bit 1 trong từ mã khác 0 bất kỳ
Mã Hamming là mã khối tuyến tính có dạng (2^m – 1, 2^m – m – 1) với khoảng cách tối thiểu là 3 và ma trận kiểm tra đơn giản Ma trận kiểm tra này có kích thước m×(2^m – 1), bao gồm tất cả các dãy nhị phân có độ dài m (trừ dãy toàn 0) làm cột Ví dụ, khi m=3, mã Hamming sẽ có dạng (7,4) với ma trận kiểm tra ở dạng hệ thống.
Chất lượng của các mã khối tuyến tính phụ thuộc vào phương pháp giải mã, bao gồm giải mã quyết định cứng và mềm Trong giải mã quyết định cứng, quyết định cho từng bit được thực hiện trên các phần tử của từ mã, sau đó áp dụng tiêu chí khoảng cách Hamming tối thiểu để thực hiện giải mã Chất lượng của phương pháp này phụ thuộc vào cấu trúc khoảng cách của mã, và một chặn trên chặt có thể đạt được, đặc biệt là với các giá trị SNR lớn, tương ứng với khoảng cách tối thiểu của mã Xác suất lỗi của một mã khối tuyến tính với khoảng cách tối thiểu d min trong giải mã quyết định cứng có thể được chặn trên bởi một giá trị nhất định.
𝑝 𝑒 ≤ (𝑀 − 1)[4𝑝(1 − 𝑝)] 𝑑 𝑚𝑖𝑛 /2 (2.9) trong đó p là xác suất lỗi của kênh nhị phân (xác suất lỗi trong giải điều chế) và M là số các từ mã ( M=2 k )
Trong giải mã quyết định mềm, tín hiệu thu được được ánh xạ thành từ mã có khoảng cách Euclid nhỏ nhất tới tín hiệu đó Xác suất lỗi của bản tin trong trường hợp này được giới hạn bởi một giá trị nhất định.
Kỹ thuật phân tập
Do tính chất ngẫu nhiên của pha – đing, biên độ của tín hiệu sẽ không tương quan tại các thời điểm lấy mẫu cách xa nhau Việc truyền tín hiệu tại các thời điểm cách biệt đủ lớn tương đương với việc truyền trên nhiều đường truyền độc lập, tạo ra sự phân tập về thời gian Khoảng thời gian cần thiết để đảm bảo thu tín hiệu hiệu quả là rất quan trọng.
Thời gian đồng bộ (coherence time) của kênh truyền trong thông tin di động là 31, được xác định bởi các tín hiệu pha - đing không tương quan tại máy thu tối thiểu.
𝑐 (2.17) trong đó c = 3.10 8 m/s là tốc độ ánh sáng v là tốc độ di chuyển của máydi động f c là tần số sóng mang
Với các máy di động làm việc ở tần số 800 MHz và di chuyển với tốc độ
50km/h, thời gian đồng bộ T c = 13,5 ms Đểtạo ra M d nhánh phân tập, tín hiệu cần được truyền đi tại M d khe thời gian.
Thời gian giữ chậm cần thiết để truyền tín hiệu trên M d nhánh phân tập là M d c/2vf c, với tốc độ lấy mẫu tối thiểu cho tín hiệu thoại là 8M kHz Để đảm bảo độ rộng xung truyền nằm trong băng tần, M d chỉ có thể tối đa là 50 nhánh phân tập Thời gian cách biệt tỷ lệ nghịch với tốc độ di chuyển, do đó phương pháp phân tập thời gian không hiệu quả khi máy di động đứng yên Gần đây, các hệ thống thông tin di động hiện đại đã áp dụng mã sửa lỗi kết hợp với phương pháp xen kẽ tín hiệu, tạo ra một phương pháp phân tập thời gian mới Tuy nhiên, thời gian xen kẽ dài có thể gây ra độ giữ chậm giải mã lớn, khiến phương pháp này chỉ phù hợp với các kênh pha – đing biến động nhanh Nhược điểm chính của phương pháp phân tập thời gian là làm suy giảm hiệu suất băng tần do sự dư thừa trong miền thời gian.
Phân tập tần số là phương pháp sử dụng một tập hợp các số tần số để truyền tín hiệu, tương tự như phân tập thời gian Để đảm bảo rằng các tần số không tương quan, khoảng cách giữa chúng cần lớn, khoảng vài lần băng tần đồng bộ (coherence bandwidth) Đối với thông tin di động, băng tần đồng bộ khoảng 500 kHz, do đó khoảng cách tối thiểu giữa các nhánh phân tập tần số nên là 1–2 MHz.
Trong lĩnh vực thông tin di động hiện đại, phân tập tần số có thể được thực hiện thông qua các kỹ thuật điều chế đa sóng mang và phương pháp nhảy tần Tuy nhiên, phương pháp này gặp phải nhược điểm là tiêu tốn phổ tần số Hơn nữa, do các nhánh phân tập sử dụng tần số khác nhau, mỗi nhánh cần có một máy thu phát cao tần riêng biệt.
Nghiên cứu chỉ ra rằng tín hiệu truyền trên hai phân cực trực giao trong môi trường thông tin di động có các tham số thống kê độc lập, cho phép coi chúng là cơ sở của hai nhánh phân tập phân cực Với chỉ hai phân cực sóng trực giao, số lượng tối đa các nhánh phân tập có thể tạo ra là hai Hơn nữa, do hạn chế về công suất máy phát, công suất tín hiệu phát cần được chia đều cho hai nhánh, dẫn đến chất lượng tín hiệu thu bị suy giảm 2 lần, tương đương với 3dB.
Phân tập không gian là phương pháp phổ biến trong thông tin vô tuyến, sử dụng nhiều anten ở máy thu và máy phát để tạo ra các nhánh phân tập khác nhau Khoảng cách tối thiểu giữa các anten cần đạt một nửa bước sóng (λ/2) Hệ thống phân tập không gian có thể được phân loại thành phân tập phát và phân tập thu, và khi cả hai đều được sử dụng, chúng tạo thành hệ thống đa đầu vào – đa đầu ra (MIMO) Mặc dù việc sử dụng M nhánh phân tập phát có thể làm giảm chất lượng tín hiệu, nhưng vẫn có lợi ích lớn từ việc tiết kiệm chi phí và dễ dàng thực hiện, vì chỉ cần áp dụng tại trạm gốc mà không cần thiết lập nhiều anten thu ở các máy di động.
Vì vậy, sử dụng phân tập phát tại trạm gốc sẽ thay thế cho phân tập tại máy thu
Phương pháp phân tập không gian mang lại nhiều ưu điểm như không làm suy giảm hiệu suất băng tần, không tiêu tốn phổ tần số, dễ sử dụng và không có giới hạn về số lượng nhánh phân tập Chính vì những lợi ích này, phương pháp đã được nghiên cứu rộng rãi từ năm 1927 cho đến nay, với trọng tâm là các kỹ thuật kết hợp tín hiệu phân tập.
Kỹ thuật san bằng
Các bộ san bằng kênh đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống thông tin số để giảm thiểu ảnh hưởng của ISI do méo kênh Trong các modem tốc độ cao, bộ san bằng tuyến tính thường được áp dụng để truyền dữ liệu qua kênh điện thoại Tuy nhiên, trong truyền dẫn vô tuyến, đặc biệt là trong thông tin di động tế bào, hiện tượng truyền lan sóng đa đường gây ra ISI nghiêm trọng Để khắc phục vấn đề này, cần sử dụng các bộ san bằng mạnh mẽ, trong đó chỉ có bộ san bằng thích nghi tuyến tính và phi tuyến mới đủ khả năng xử lý các kênh vô tuyến có ISI mạnh.
2.4.1 Các bộ san bằng tuyến tính
Bộ san bằng kênh phổ biến nhất được sử dụng để giảm ISI là bộ lọc FIR tuyến tính, với các hệ số có thể điều chỉnh {c i}, như minh họa trong hình 2.2.
Thuật toán điều chỉnh tăng ích của các khâu.
Lối vào chưa san bằng c -2 c -1 c 0 c 1 c 2
Lối ra đã được san bằng
Bộ lọc dàn tuyến tính là thiết bị quan trọng trong việc đo đạc và điều chỉnh đặc tính đáp ứng tần số của các kênh, đặc biệt khi các đặc tính này không thay đổi theo thời gian.
Các bộ san bằng được chia thành hai loại: bộ san bằng thiết lập trước và bộ san bằng thích nghi Bộ san bằng thiết lập trước có các tham số được điều chỉnh và giữ cố định trong suốt quá trình truyền dữ liệu Ngược lại, bộ san bằng thích nghi có khả năng cập nhật các tham số của mình liên tục trong quá trình truyền dẫn, giúp chúng thích ứng với các thay đổi chậm của kênh truyền.
Để hiểu rõ về thiết kế của bộ san bằng tuyến tính trong miền tần số, chúng ta sẽ phân tích các đặc điểm chính Hình 2.3 minh họa sơ đồ khối của một hệ thống sử dụng bộ lọc tuyến tính để thực hiện chức năng san bằng kênh.
Tới bộ tách tín hiệu
Hình 2.3 Sơ đồ khối của hệ thống với một bộ san bằng
Bộ giải điều chế bao gồm một bộ lọc thu có đáp ứng tần số G R (f) và một bộ lọc san bằng kênh G E (f) Đáp ứng của bộ lọc thu phải phối hợp với đáp ứng của bộ lọc phát, với điều kiện G R (f) = G T ∗ (f) Thiết kế tích G R (f).G T (f) thường nhằm triệt tiêu hoặc kiểm soát ISI tại các thời điểm lấy mẫu Trong hệ thống với đáp ứng tần số kênh không lý tưởng như hình 2.3, điều kiện cần thiết để triệt tiêu ISI được xác định rõ ràng.
𝐺 𝑇 (𝑓) 𝐶(𝑓) 𝐺 𝑅 (𝑓) 𝐺 𝐸 (𝑓) = 𝑋 𝑟𝑐 (𝑓) (2.18) trong đó 𝑋 𝑟𝑐 (𝑓) là đặc tính phổ cosin nâng mong muốn Vì theo thiết kế
𝐺 𝑇 (𝑓) 𝐺 𝑅 (𝑓) = 𝑋 𝑟𝑐 (𝑓) nên đáp ứng tần số của bộ san bằng bù méo kênh là:
Như vậy, đáp ứng biên của bộ san bằng là |𝐺 𝐸 (𝑓)| = 1
|𝐶(𝑓)| và đáp ứng pha của nó là 𝜃 𝐸 (𝑓) = −𝜃 𝑐 (𝑓) Trong trường hợp này, bộ san bằng được gọi là bộ lọc kênh nghịch đảo đối với đáp ứng của kênh
Bộ lọc kênh nghịch đảo có khả năng loại bỏ hoàn toàn ISI do kênh gây ra, đảm bảo rằng ISI bằng 0 tại các thời điểm lấy mẫu t = kT (với k = 0, 1, ).
35 bằng được gọi là bộ san bằng cưỡng ép không Vì vậy, lối vào bộ tách tín hiệu đơn giản được cho bởi công thức (2.20) sau:
𝑧 𝑘 = 𝑎 𝑘 + 𝜂 𝑘 , k = 0,1,… (2.20) trong đó 𝜂 𝑘 biểu thị tạp âm cộng còn a k là symbol mong muốn
ISI xảy ra do méo kênh, thường chỉ ảnh hưởng đến một số lượng hữu hạn các ký hiệu nằm ở cả hai bên ký hiệu mong muốn Do đó, số lượng các số hạng tạo thành sẽ bị giới hạn.
ISI trong tổng được cho bởi ∑ ∞ 𝑛=0𝑎 𝑛 𝑥 𝑘−𝑛
Bộ san bằng kênh có tính chất hữu hạn khi 𝑛≠𝑘, và thực tế, nó hoạt động như một bộ lọc đáp ứng xung với thời gian tồn tại hữu hạn (FIR) Bộ lọc này có thể được điều chỉnh bằng các hệ số khâu {c n }, như minh họa trong hình 2.2 Thời gian trễ 𝜏 giữa các khâu liền kề có thể được chọn bằng với T, thời khoảng của một symbol, dẫn đến việc bộ san bằng FIR được gọi là bộ san bằng trễ khâu symbol Đầu vào của bộ san bằng là dãy mẫu được lấy từ tín hiệu.
Tuy nhiên, chúng ta cần chú ý rằng khi tốc độ symbol 1
𝑇 < 2𝑊, các tần số lớn hơn tần số gập phổ 𝑇 1 trong tín hiệu thu bị thiên dịch về các tần số nhỏ hơn 1
𝑇 Trong trường hợp này, bộ san bằng bù cho tín hiệu bị méo kênh thiên dịch.[2]
Trong trường hợp, khi trễ thời gian 𝜏 giữa các khâu nằm cạnh nhau được lựa chọn sao cho 1
Trong trường hợp không xảy ra sự thiên dịch, bộ san bằng kênh nghịch đảo sẽ bù cho méo thực sự của kênh Khi 𝜏 < 𝑇, bộ san bằng kênh được coi là có các khâu trễ một phần, được gọi là bộ san bằng phân cách từng phần Thông thường, 𝜏 được chọn là 𝜏 = 𝑇/2, dẫn đến tốc độ lấy mẫu tại lối vào bộ lọc GE(f) là 2/T Đáp ứng xung của bộ san bằng FIR là một yếu tố quan trọng trong quá trình này.
𝑔 𝐸 (𝑡) = ∑ 𝑘 𝑛=−𝑘 𝑐 𝑛 𝛿(𝑡 − 𝑛𝜏) (2.22) và đáp ứng tần số tương ứng là
Công thức 𝐺 𝐸 (𝑓) = ∑ 𝑘 𝑛=−𝑘 𝑐 𝑛 𝑒 −𝑗2𝜋𝑓𝑛𝜏 mô tả cách tính toán hàm truyền đạt của bộ san bằng Trong đó, {c n} là các hệ số bộ san bằng với số lượng là 2k+1, và giá trị k cần được chọn đủ lớn để đảm bảo bộ san bằng có thể bắc ngang độ dài của ISI Điều kiện này được thể hiện qua bất đẳng thức 2k+1≥L, trong đó L đại diện cho số mẫu tín hiệu.
36 liên quan đến nhau bởi ISI Vì 𝑋(𝑓) = 𝐺 𝑇 (𝑓)𝐶(𝑓)𝐺 𝑅 (𝑓) và x(t) là xung tín hiệu tương ứng với X(f) nên xung tín hiệu lối ra đã được sửa (được san bằng méo) là:
𝑞(𝑡) = ∑ 𝑘 𝑛=−𝑘 𝑐 𝑛 𝑥(𝑡 − 𝑛𝜏) (2.24) Bây giờ, điều kiện cưỡng ép không có thể áp dụng được cho các mẫu của q(t) lấy tại các thời điểm t = mT Các mẫu này là:
Do có cả thảy 2K+1 hệ số san bằng, chúng ta chỉ có thể điều khiển 2K+1 giá trị đã được lấy mẫu của q(t) Chúng ràng buộc các điều kiện:
Chúng ta có thể biểu diễn hệ thống bằng ma trận theo công thức Xc=q, trong đó X là ma trận kích thước (2𝐾 + 1) × (2𝐾 + 1) với các phần tử là x(mT - nτ), c là vector hệ số (2𝐾 + 1) chiều, và q là vector cột (2𝐾 + 1) chiều có một phần tử khác không Từ đó, chúng ta thu được một hệ gồm 2𝐾 + 1 phương trình tuyến tính liên quan đến các hệ số của bộ san bằng cưỡng ép không.
Bộ san bằng cưỡng ép không FIR không thể loại bỏ hoàn toàn ISI do độ dài hữu hạn của nó Tuy nhiên, khi giá trị K tăng lên, phần ISI còn lại sẽ giảm dần, và khi K tiến tới vô cực, ISI sẽ bị triệt tiêu hoàn toàn.
2.4.2 Bộ san bằng phi tuyến
Bộ san bằng hồi tiếp quyết định (DFE) là một loại bộ san bằng phi tuyến, hoạt động bằng cách sử dụng các quyết định trước đó để loại bỏ hiện tượng ISI do các ký hiệu đã tách trước đó gây ra, ảnh hưởng đến ký hiệu hiện tại Sơ đồ khối đơn giản của DFE được minh họa trong hình 2.4.
Bộ DFE (Decision Feedback Equalizer) bao gồm hai bộ lọc, trong đó bộ lọc đầu tiên được gọi là bộ lọc hướng thuận Bộ lọc này thường là một bộ lọc FIR với các hệ số khâu có thể điều chỉnh, giúp cải thiện hiệu suất của hệ thống truyền thông.
Mã hóa nguồn
Mã hóa nguồn là quá trình biến đổi đầu tiên của một nguồn tin nguyên thủy, nhằm nén dữ liệu có độ dư thừa lớn để cải thiện hiệu quả truyền tin Quá trình này dựa trên định lý lấy mẫu Nyquist Đối với điều chế mã xung (PCM) và hầu hết các phương pháp điều chế mã hóa nguồn, quy trình bao gồm bốn bước chính: lọc, lấy mẫu, lượng tử hóa và mã hóa.
Lọc tín hiệu liên tục là cần thiết để hạn chế phổ tần số, do biến đổi Fourier của các tín hiệu này có thể trải dài vô hạn Điều này xảy ra bởi vì thời gian tồn tại của tín hiệu là hữu hạn Do đó, việc lọc tín hiệu nhằm giới hạn phổ tần số tối đa W là rất quan trọng để đảm bảo tuân thủ các điều kiện của định lý lấy mẫu về băng tần hạn chế.
Tín hiệu liên tục sau khi lọc sẽ được rời rạc hóa thông qua việc lấy mẫu bằng chuỗi xung nhịp với tần số f s, theo định lý lấy mẫu, nhằm tạo ra các tín hiệu điều biên xung (PAM: Pulse Amplitude Modulation).
Số giá trị của tín hiệu PAM sau khi lấy mẫu là vô hạn, dẫn đến việc cần một số bit mã hóa cũng vô hạn, điều này không khả thi Để giảm bớt số bit cần thiết, các giá trị của từng xung PAM được làm tròn thành các mức lượng tử xác định với số lượng hữu hạn, quá trình này được gọi là lượng tử hóa.
Các giá trị mức lượng tử tương ứng với các xung PAM được mã hóa thành các tổ hợp mã nhị phân, nhằm mục đích truyền tải hiệu quả trên hệ thống truyền dẫn số.
Sơ đồ mô tả các công đoạn điều chế mã xung được thể hiện trên hình 2.6
Lọc Lấy mẫu Lượng tử Mã hóa
Tín hiệu có băng hạn chế
Các xung PAM Các xung PAM lượng tử hóa Tín hiệu
Quá trình khôi phục trong PCM được thực hiện thông qua việc giải mã chuỗi xung PAM đã được lượng tử hóa, sau đó tín hiệu này được đưa qua bộ lọc thông thấp với tần số cắt xác định.
40 nửa tần số lấy mẫu
Các tín hiệu lối vào điều chế mã xung có phổ trải rộng vô hạn, nhưng sau khi lọc hạn chế phổ tần, tín hiệu sẽ có phổ hạn chế và thời gian tồn tại vô hạn Điều này dẫn đến việc lấy mẫu cần thực hiện với vô hạn mẫu Do đó, tín hiệu liên tục có thể được khôi phục ở phần thu, mặc dù không tính đến méo và tạp nhiễu trên đường truyền, nhưng chỉ là phiên bản gần đúng của tín hiệu liên tục cần truyền Sai số giữa các tín hiệu phiên bản và nguyên bản xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác nhau.
+ Việc lấy mẫu không thể tiến hành trong thời gian dài vô hạn được
+ Sai số do làm tròn (lượng tử hóa) gọi là sai số lượng tử
+ Các đặc tính lọc không hoàn toàn lý tưởng
+ Phiên bản là một tín hiệu có phổ hạn chế, không như tín hiệu nguyên bản
Các sai số lệch đáng kể trong quá trình đồng bộ có thể gây ra sự sắp xếp sai các tổ hợp mã, dẫn đến những sai lạc nghiêm trọng Bài viết sẽ trình bày chi tiết về quy trình PCM và các biện pháp khắc phục sai số, với ví dụ minh họa là quá trình số hóa tín hiệu thoại.
Phổ tín hiệu thoại nằm trong dải từ 0,3 đến 3,4 kHz, và việc loại bỏ các tần số ngoài dải này không gây trở ngại lớn cho quá trình thông thoại Để hạn chế phổ tín hiệu, có thể sử dụng bộ lọc thông thấp để loại bỏ các thành phần tần số trên 3,4 kHz, với tần số cực đại W được chọn là 3,4 kHz Tuy nhiên, sai số do lọc hạn băng chủ yếu xuất phát từ việc không thể chế tạo mạch lọc có đặc tính dốc đứng tại tần số cắt Để tránh méo tiếng rõ rệt, tần số cắt của mạch lọc cần được chọn cao hơn 3,4 kHz Các mạch lọc tiêu chuẩn thực tế phải đáp ứng các khuyến nghị của CCITT.
41 mạch thoại) có tần số cắt rất sát với 4 kHz
Quá trình lấy mẫu tín hiệu thoại diễn ra bằng cách nhân tín hiệu liên tục với chuỗi xung nhịp có tần số f s ≥ 2W, nhằm mở rộng băng tần chiếm của tín hiệu số mà không gây méo tín hiệu Việc chọn tần số nhịp lớn hơn hai lần W là cần thiết, nhưng sai số lấy mẫu thường không đáng kể và có thể được bù đắp bằng cách chọn f s lớn hơn 2W một chút Do ảnh hưởng của lọc hạn băng, tần số lấy mẫu tiêu chuẩn cho tín hiệu thoại được quy định là 8 kHz Hình 2.7 mô tả quá trình lấy mẫu tín hiệu điện thoại.
Mạch nhân Tín hiệu liên tục s(t)
Hình 2.7 Lấy mẫu tín hiệu liên tục
Lượng tử hóa tín hiệu được thực hiện bằng cách chia giải động tín hiệu [-a, +a] thành Q mức đều nhau, gọi là lượng tử hóa đều Khoảng cách giữa các mức lượng tử là ∆ = 2𝑎/𝑄, và các giá trị mẫu tín hiệu (xung PAM) được làm tròn đến mức lượng tử gần nhất Sai số lượng tử, được ký hiệu là e_q, là một biến ngẫu nhiên nằm trong khoảng [-a/Q, +a/Q], và có thể được xem như tạp âm lượng tử Công suất tạp âm lượng tử có thể được đánh giá để hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của sai số lượng tử này.
𝑃 𝑒𝑞 = 𝑒 ̅̅̅ = ∫ 𝑞 2 −𝑎/𝑄 𝑎/𝑄 𝑒 𝑞 2 𝑝𝑑𝑓(𝑒 𝑞 )𝑑𝑒 𝑞 (2.29) trong đó pdf(.) là hàm mật độ xác suất (probability density function).
Do không xác định được phân bố thực sự của biên độ tín hiệu thoại giữa hai mức lượng tử gần nhau, người ta giả định rằng tín hiệu thoại nhận các giá trị biên độ trong khoảng này với xác suất đồng đều Vì vậy, tạp âm lượng tử được coi là một biến ngẫu nhiên phân bố đều, với hàm mật độ xác suất pdf(e q )=Q/2a Khi thay vào công thức (2.29), chúng ta thu được kết quả cần thiết.
Khi tăng số mức lượng tử Q từ 2.30, công suất tạp âm lượng tử sẽ giảm Cụ thể, khi số mức lượng tử tăng gấp đôi, công suất tạp âm giảm đến 4 lần, tương đương với khoảng 6 dB Tuy nhiên, việc tăng số mức lượng tử quá mức có thể dẫn đến hai hệ quả tiêu cực.
Số mức lượng tử lớn dẫn đến việc tăng số bit cần thiết để mã hóa các mức lượng tử; cụ thể, khi số mức lượng tử tăng gấp đôi, cần thêm một bit trong tổ hợp mã Điều này làm tăng tốc độ bit, từ đó mở rộng phổ chiếm của tín hiệu số.
Việc tăng số mức lượng tử trong cùng một dải động tín hiệu có thể dẫn đến sai số khôi phục ở phần thu do tạp âm nhiệt trong các mạch điện tử Nếu lượng tử hóa đều, việc chia các mức với số mức tối thiểu để giảm số bit mã cần dùng sẽ gây ra sai số lớn ở các mức tín hiệu thấp, trong khi các mức thấp này thường xảy ra nhiều hơn trong tín hiệu thoại Để khắc phục vấn đề này, lượng tử hóa không đều được áp dụng, trong đó khoảng cách giữa các mức lượng tử lớn cho tín hiệu cao và nhỏ cho tín hiệu thấp Giải pháp này giúp duy trì tỷ số tín hiệu trên sai số (tín/tạp âm lượng tử) ở mức chấp nhận được, mặc dù sai số lượng tử tuyệt đối có thể lớn.
Kết luận chương
Các kỹ thuật cơ bản để nâng cao chất lượng tín hiệu trong hệ thống thông tin vô tuyến bao gồm mã hóa, san bằng kênh và phân tập Chương này giúp chúng ta hiểu rõ khái niệm và cách thức hoạt động của các kỹ thuật này, tạo nền tảng cho chương 3, nơi chúng ta sẽ mô phỏng trực quan các ứng dụng dựa trên lý thuyết đã học.