Bài giảng Thông tin vô tuyến - Nguyễn Thị Huyền Linh

Đề cƣơng bài giảng Thông tin vô tuyến 
MỤC LỤC 
MỤC LỤC .................................................................................................................... 1 
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN ......... 4 
1.1. Các khái niệm về thông tin vô tuyến .................................................................. 4 
1.1.1. Khái niệm về thông tin vô tuyến .................................................................. 4 
1.1.2. Lịch sử phát triển của thông tin vô tuyến ..................................................... 4 
1.1.3. Khái niệm kênh truyền ................................................................................. 5 
1.1.4. Khái niệm về sóng mang ............................................................................. 5 
1.1.5. Khái niệm về truyền dẫn ở băng tần cơ sở và truyền dẫn ở băng thông ....... 6 
1.1.6. Phân loại các hệ thống thông tin vô tuyến ................................................... 6 
1.1.7. Khái niệm về chuẩn vô tuyến ....................................................................... 6 
1.2. Phân chia dải tần số vô tuyến và ứng dụng cho các mục đích thông tin ............. 6 
CHƢƠNG 2. LÝ THUYẾT VỀ KÊNH VÔ TUYẾN ................................................... 9 
2.1. Khái niệm về kênh truyền dẫn phân tập đa đƣờng .............................................. 9 
2.2. Đáp ứng xung và hàm truyền đạt của kênh ......................................................... 9 
2.2.1. Đáp ứng xung của kênh không phụ thuộc thời gian ..................................... 9 
2.2.2. Hàm truyền đạt của kênh không phụ thuộc thời gian ................................. 10 
2.3. Bề rộng độ ổn định về tần số của kênh ............................................................. 10 
2.4. Hiệu ứng Doppler ............................................................................................. 11 
2.5. Kênh phụ thuộc thời gian ................................................................................. 12 
2.6. Bề rộng độ ổn định về thời gian của kênh ........................................................ 12 
2.7. Khái niệm về sóng vô tuyến ............................................................................. 13 
2.7.1. Sóng bề mặt ............................................................................................... 13 
2.7.2. Sóng không gian ........................................................................................ 13 
2.8. Đƣờng truyền lan sóng vô tuyến....................................................................... 14 
2.8.1. Sự lan truyền của băng tần số thấp ............................................................. 15 
2.8.2. Sự truyền lan của băng tần số cao .............................................................. 15 
2.9. Các phƣơng thức truyền lan sóng điện từ ......................................................... 15 
2.9.1. Sự truyền lan sóng đất ............................................................................... 16 
2.9.2. Sự truyền lan sóng không gian ................................................................... 16 
2.9.3. Sự truyền lan sóng trời ............................................................................... 17 
2.10. Một số thuật ngữ và định nghĩa truyền sóng ................................................... 18 
2.10.1. Tần số tới hạn và Góc tới hạn .................................................................. 18 
2.10.2. Độ cao ảo ................................................................................................. 19 
2.11. Các nhân tố ảnh hƣởng đến sự truyền lan sóng vô tuyến ................................ 20 
2.11.1. Suy hao khi truyền lan trong không gian tự do ........................................ 20 
2.11.2. Ảnh hƣởng của pha đing và mƣa ............................................................. 20 
2.11.3. Sự can nhiễu của sóng vô tuyến ............................................................... 21 
2.12. Đặc điểm một số dải sóng vô tuyến ................................................................ 21 
2.12.1. Sóng cực dài và sóng dài ......................................................................... 21 
Nguyễn Thị Huyền Linh 1 
Đề cƣơng bài giảng Thông tin vô tuyến 
2.12.2. Sóng trung................................................................................................ 21 
2.12.3. Sóng ngắn (SN) ........................................................................................ 22 
2.12.4. Các sóng cực ngắn (SCN) ........................................................................ 23 
CHƢƠNG 3. NHIỄU TRONG THÔNG TIN VÔ TUYẾN ........................................ 25 
3.1. Các loại nhiễu trong thông tin vô tuyến ............................................................ 25 
3.1.1. Khái niệm về nhiễu trắng (White Gaussian Noise) .................................... 25 
3.1.2. Tạp âm nhiệt trắng chuẩn cộng tính (Additive White Gaussian Noise) ..... 26 
3.1.3. Khái niệm về nhiễu xuyên ký tự ISI (Inter symbol interference) ............... 27 
3.1.4. Khái niệm về nhiễu xuyên kênh ICI (Inter Channel Interference) ............. 29 
3.1.5. Khái niệm về nhiễu đồng kênh CCI (Co- Channel Interference) ............... 29 
3.1.6. Khái niệm về nhiễu đa truy nhập MAI (Multiple Access Interference) ..... 31 
3.2. Các phƣơng pháp giảm nhiễu trong thông tin vô tuyến .................................... 31 
3.2.1. Tóm tắt về lý thuyết dung lƣợng kênh của Shannon .................................. 31 
3.2.2. Định lý giới hạn băng thông Nyquist. ........................................................ 32 
3.2.3. Giảm nhiễu xuyên kí hiệu ISI sử dụng các phƣơng pháp lọc ..................... 33 
CHƢƠNG 4. KIẾN TRÚC HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN ......................... 36 
4.1. Các vấn đề cơ bản trong thiết kế các hệ thống vô tuyến ................................... 36 
4.1.1. Nhiệt độ tạp âm hệ thống và hệ số tạp âm ................................................. 36 
4.1.2. Độ nhạy thu ............................................................................................... 38 
4.1.3. Các hiện tƣợng phi tuyến ........................................................................... 39 
4.2. Các chuẩn vô tuyến .......................................................................................... 39 
4.2.1. Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G- 1Generation ) .......... 39 
4.2.2. Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) ................................... 41 
4.2.3. Các hệ thống thông tin di động thế hệ 2.5G ............................................... 44 
4.2.4. Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) .................................... 45 
4.3. Kiến trúc các hệ thống vô tuyến ....................................................................... 46 
4.3.1. Hệ thống phát vô tuyến .............................................................................. 46 
4.3.2. Kiến trúc máy thu ...................................................................................... 47 
CHƢƠNG 5. CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ-GIẢI ĐIỀU CHẾ Ở GIAO DIỆN VÔ 
TUYẾN ....................................................................................................................... 54 
5.1. Kỹ thuật điều chế OFDM ................................................................................. 54 
5.1.1. Mở đầu ....................................................................................................... 54 
5.1.2. Các ƣu và nhƣợc điểm ............................................................................... 55 
5.1.3. Sự ứng dụng của kỹ thuật OFDM ở Việt Nam ........................................... 55 
5.2. Từ điều chế đơn sóng mang đến điều chế trực giao OFDM ............................. 56 
5.2.1. Phƣơng pháp điều chế đơn sóng mang....................................................... 56 
5.2.2. Phƣơng pháp điều chế đa sóng mang FDM ............................................... 57 
5.2.3. Phƣơng pháp điều chế đa sóng mang trực giao OFDM ............................. 58 
5.3. Lý thuyết về điều chế OFDM ........................................................................... 59 
5.3.1. Khái niệm về sự trực giao của hai tín hiệu ................................................. 59 
5.3.2. Bộ điều chế OFDM .................................................................................... 60 
5.3.3. Chuỗi bảo vệ trong hệ thống OFDM .......................................................... 62 
5.3.4 Phép nhân với xung cơ bản (Basic Impulse) ............................................... 63 
Nguyễn Thị Huyền Linh 2 
Đề cƣơng bài giảng Thông tin vô tuyến 
5.3.5. Thực hiện điều chế OFDM bằng thuật toán IFFT ...................................... 64 
5.4. Lý thuyết về giải điều chế OFDM .................................................................... 65 
5.4.1. Khái niệm về kênh truyền dẫn phân tập đa đƣờng ..................................... 65 
5.4.2. Bộ giải điều chế OFDM ............................................................................. 65 
5.4.3. Thực hiện bộ giải điều chế thông qua phép biến đổi nhanh FFT ............... 68 
5.5. Phổ tín hiệu OFDM .......................................................................................... 69 
5.5.1. Biểu diễn toán học của phổ tín hiệu OFDM ............................................... 69 
5.5.2. Hiệu suất phổ tín hiệu của hệ thống OFDM ............................................... 70 
CHƢƠNG 6. CẤP PHÁT KÊNH VÔ TUYẾN VÀ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÔ 
TUYẾN ....................................................................................................................... 73 
6.1. Hệ thống thông tin vô tuyến tế bào - cơ sở thiết kế hệ thống ............................ 73 
6.1.1. Tế bào và việc phân bổ tần số .................................................................... 73 
6.1.2. Nhiễu đồng kênh và dung lƣợng hệ thống vô tuyến tế bào ........................ 73 
6.2. Các phƣơng pháp đa truy nhập mạng ............................................................... 74 
6.2.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số ............................................................ 74 
6.2.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian ....................................................... 77 
6.2.3. Đa truy nhập phân chia theo mã ................................................................. 80 
6.2.4. Đa truy nhập phân chia theo không gian .................................................... 82 
6.3. Các phƣơng thức truyền dẫn ............................................................................. 83 
6.3.1. Truyền dẫn có dây ..................................................................................... 83 
6.3.2. Truyền dẫn không dây ............................................................................... 85 
Nguyễn Thị Huyền Linh 3 
Đề cƣơng bài giảng Thông tin vô tuyến 
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ 
TUYẾN 1.1. Các khái niệm về thông tin vô tuyến 
1.1.1. Khái niệm về thông tin vô tuyến 
Hình 1.1 thể hiện một mô hình đơn giản của một hệ thông thông tin vô tuyến. 
 Mô hình kênh 
 (Discrete Channel) 
Nguồn tin Mã nguồn Mã kênh Điều chế 
 (source coding) (Channel coding) (Modulation) 
 Kênh vô tuyến 
 (Channel) 
Tín hiệu đích Giải mã nguồn Giải mã kênh Giải điều chế 
(Destination) (source decoding) (Channel Decoding) (Demodulation) 
Hình 1.1 Mô hình hệ thống thông tin 
Nguồn tin trƣớc hết qua mã nguồn để giảm các thông tin dƣ thừa, sau đó đƣợc 
mã kênh để chống các lỗi do kênh truyền gây ra. Tín hiệu sau khi qua mã kênh đƣợc 
điều chế để có thể truyền tải đƣợc đi xa. Các mức điều chế phải phù hợp để với điều 
kiện của kênh truyền. Sau khi tín hiệu đƣợc phát đi ở máy phát, tín hiệu thu đƣợc ở 
máy thu sẽ trải qua các bƣớc ngƣợc lại so với máy phát. Kết quả tín hiệu đƣợc giải mã 
và thu lại đƣợc ở máy thu. Chất lƣợng tín hiệu phụ thuộc vào chất lƣợng kênh truyền, 
các phƣơng pháp điều chế và mã hóa khác nhau. 
1.1.2. Lịch sử phát triển của thông tin vô tuyến 
Vào đầu thế kỷ 20 Marconi thành công trong việc liên lạc vô tuyến qua Đại Tây 
dƣơng, Kenelly và Heaviside phát hiện một yếu tố là tầng điện ly hiện diện ở tầng phía 
trên của khí quyển có thể dùng làm vật phản xạ sóng điện từ. Những yếu tố đó đã mở 
ra một kỷ nguyên thông tin vô tuyến cao tần đại quy mô. Gần 40 năm sau Marconi, 
thông tin vô tuyến cao tần là phƣơng thức thông tin vô tuyến duy nhất sử dụng phản xạ 
của tầng đối lƣu, nhƣng nó hầu nhƣ không đáp ứng nổi nhu cầu thông tin ngày càng 
gia tăng. 
Chiến tranh Thế giới lần thứ hai là một bƣớc ngoặt trong thông tin vô tuyến. 
Thông tin tầm nhìn thẳng - lĩnh vực thông tin sử dụng băng tần số cực cao (VHF) và 
đã đƣợc nghiên cứu liên tục sau chiến tranh thế giới - đã trở thành hiện thực nhờ sự 
phát triển các linh kiện điện tử dùng cho HF và UHF, chủ yếu là để phát triển ngành 
Nguyễn Thị Huyền Linh 4 
Đề cƣơng bài giảng Thông tin vô tuyến 
Rađa. Với sự gia tăng không ngừng của lƣu lƣợng truyền thông, tần số của thông tin 
vô tuyến đã vƣơn tới các băng tần siêu cao (SHF) và cực cao (EHF). Vào những năm 
1960, phƣơng pháp chuyển tiếp qua vệ tinh đã đƣợc thực hiện và phƣơng pháp chuyển 
tiếp bằng tán xạ qua tầng đối lƣu của khí quyển đã xuất hiện. Do những đặc tính ƣu 
việt của mình, chẳng hạn nhƣ dung lƣợng lớn, phạm vi thu rộng, hiệu quả kinh tế cao, 
thông tin vô tuyến đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong phát thanh truyền hình quảng bá, vô 
tuyến đạo hàng, hàng không, quân sự, quan sát khí tƣợng, liên lạc sóng ngắn nghiệp 
dƣ, thông tin vệ tinh - vũ trụ v.v... Tuy nhiên, can nhiễu với lĩnh vực thông tin khác là 
điều không tránh khỏi, bởi vì thông tin vô tuyến sử dụng chung phần không gian làm 
môi trƣờng truyền dẫn. 
Để đối phó với vấn đề này, một loạt các cuộc Hội nghị vô tuyến Quốc tế đã 
đƣợc tổ chức từ năm 1906. Tần số vô tuyến hiện nay đã đƣợc ấn định theo "Quy chế 
thông tin vô tuyến (RR) tại Hội nghị ITU ở Geneva năm 1959. Sau đó lần lƣợt là Hội 
nghị về phân bố lại dải tần số sóng ngắn để sử dụng vào năm 1967, Hội nghị về bổ 
sung quy chế tần số vô tuyến cho thông tin vũ trụ vào năm 1971, và Hội nghị về phân 
bố lại tần số vô tuyến của thông tin di động hàng hải cho mục đích kinh doanh vào 
năm 1974. Tại Hội nghị của ITU năm 1979, dải tần số vô tuyến phân bố đã đƣợc mở 
rộng tới 9kHz - 400 Ghz và đã xem xét lại và bổ sung cho Quy chế thông tin vô tuyến 
điện (RR). Để giảm bớt can nhiều của thông tin vô tuyến, ITU tiếp tục nghiên cứu 
những vấn đề sau đây để bổ sung vào sự sắp xếp chính xác khoảng cách giữa các sóng 
mang trong Quy chế thông tin vô tuyến: 
- Dùng cách che chắn thích hợp trong khi lựa chọn trạm. 
- Cải thiện hƣớng tính của anten 
- Nhận dạng bằng sóng phân cực chéo. 
- Tăng cƣờng độ ghép kênh. 
- Chấp nhận sử dụng phƣơng pháp điều chế chống lại can nhiễu. 
1.1.3. Khái niệm kênh truyền 
Kênh truyền là môi trƣờng truyền dẫn cho phép t ... nh 6.6 TDM 
Để có thể phân bổ tần số thông minh hơn, phƣơng pháp TDMA/TDD (TDD: 
Time Division Duplexing) đƣợc sử dụng. Trong phƣơng pháp này cả hai đƣờng lên và 
đƣờng xuống đều sử dụng chung một tần số, tuy nhiên để phân chia đƣờng phát và 
đƣờng thu các khe thời gian phát và thu đƣợc phát đi ở các khoảng thời gian khác 
nhau. 
Nguyễn Thị Huyền Linh 78 
Đề cƣơng bài giảng Thông tin vô tuyến 
Hình 6.7 TDMA/TDD 
Ở TDMA vấn đề đồng bộ rất quan trọng. Đồng bộ cho phép xác định đúng vị 
trí của cụm cần lấy ra ở máy thu hay cần phát đi ở máy phát tƣơng ứng. Nếu các máy 
đầu cuối là máy di động thì đồng bộ còn phải xét đến cả vị trí của máy này so với trạm 
gốc. 
Hình 6.8 Đồng bộ trong TDMA 
Nhƣ vậy mục đích của việc đồng bộ là đảm bảo cụm lấy ra phía thu tƣơng ứng 
với cụm phát phía phát. Thực hiện bằng cách chèn vào đầu khung là các cụm tham 
chiếu mang thông tin để máy thu xác định đúng điểm bắt đầu cụm. 
Do các khung phát trên cùng một dải tần, phát tại các thời điểm khác nhau. Do 
đó cần phải có sự đồng bộ ở phía phát và thu. Một khung TDMA ngoài tín hiệu tin tức 
còn có những phần dành để chèn tín hiệu báo hiệu và đồng bộ. 
So với FDMA, TDMA cho phép tiết kiệm tần số và thiết bị thu phát hơn. Tuy 
nhiên ở nhiều hệ thống nếu chỉ sử dụng một cặp tần số thì không đủ đảm bảo dung 
lƣợng của mạng. Vì vậy TDMA thƣờng đƣợc sử dụng kết hợp với FDMA cho các 
mạng đòi hỏi dung lƣợng cao. 
Nhƣợc điểm của TDMA là đòi hỏi đồng bộ tốt và thiết bị phức tạp hơn FDMA 
khi cần dung lƣợng truyền dẫn cao, ngoài ra do đòi hỏi xử lý số phức tạp nên xẩy ra 
hiện tƣợng hồi âm. 
Nguyễn Thị Huyền Linh 79 
Đề cƣơng bài giảng Thông tin vô tuyến 
6.2.3. Đa truy nhập phân chia theo mã 
CDMA là phƣơng thức đa truy nhập mà ở đó mỗi kênh đƣợc cung cấp một cặp 
tần số và một mã duy nhất. Đây là phƣơng thức đa truy nhập mới, phƣơng thức này 
dựa trên nguyên lý trải phổ. Tồn tại ba phƣơng pháp trải phổ: 
- Trải phổ theo chuỗi trực tiếp (DS: Direct Sequency) 
- Trải phổ theo nhảy tần (FH: Frequency Hopping) 
- Trải phổ theo nhảy thời gian (TH: Time Hopping) 
Hình 6.9 Đa truy nhập phân chia theo mã Các 
user đƣợc mã hóa trực giao nhau (Psurdorandom Noise) 
Cho phép nhiều user phát đồng thời trên toàn bộ băng thông tại cùng một thời 
điểm. 
Do các user dùng chung băng tần, và đồng thời có thể phát cùng thời điểm với 
nhau nên tận dụng tối đa tài nguyên về thời gian và tần số. Do đó nâng cao dung lƣợng 
hệ thống. Các user phân biệt nhau bằng mã. Thƣờng dùng mã giả ngẫu nhiên 
Psurdorandom Noise có tính trực giao tốt để tránh can nhiễu lên nhau. 
Hệ thống CDMA/FDD làm việc ở hai băng tần với hai sóng mang: một cho 
đƣờng lên và một cho đƣờng xuống. Trên một cặp sóng mang này có thể đồng thời M 
ngƣời sử dụng truy nhập vào mạng trên cơ sở đƣợc trải phổ bằng M chuỗi trực giao 
khác nhau. Mỗi cặp sóng mang này đƣợc gọi là một kênh CDMA. Thí dụ về hệ thống 
CDMA với N kênh CDMA trong đó mỗi kênh cho phép M ngƣời sử dụng đồng thời 
truy nhập mạng đƣợc cho ở hình sau 
Nguyễn Thị Huyền Linh 80 
Đề cƣơng bài giảng Thông tin vô tuyến 
Hình 6.10 Nguyên lý CDMA/FDD 
Trong đó, X là độ rộng băng tần kênh CDMA và Y là phân cách tần số sóng 
mang đƣờng xuống và đƣờng lên. 
Khác với FDD phải sử dụng cặp sóng mang truyền dẫn song công, TDD chỉ sử 
dụng một sóng mang cho truyền dẫn song công. Sự khác nhau về phân bổ tần số ở 
FDD và TDD đƣợc cho ở hình sau 
Hình 6.11 Sự khác nhau giữa FDD và TDD 
CDMA có nhiều ƣu điểm hơn các phƣơng pháp đa truy nhập FDMA và TDMA 
nhƣ: 
Nguyễn Thị Huyền Linh 81 
Đề cƣơng bài giảng Thông tin vô tuyến 
- Cho dung lƣợng cao hơn. 
- Khả năng chống nhiễu và phading tốt hơn. 
- Bảo mật thông tin tốt hơn. 
- Dễ dàng áp dụng cho các hệ thống đòi hỏi cung cấp linh hoạt dung lƣợng kênh 
cho từng ngƣời áp dụng. 
- Cho phép chuyển giao lƣu lƣợng mềm giữa các vùng phủ sóng nhờ vậy không 
xảy ra mất thông tin khi thực hiện chuyển giao. 
- Vì có thể sử dụng chung tần số cho nhiều ngƣời sử dụng nên quy hoạch mạng 
cũng đơn giản hơn. 
Tuy nhiên CDMA không tránh khỏi các nhƣợc điểm sau: 
- Đồng bộ phức tạp hơn, ở đây ngoài đồng bộ định thời còn phải thực hiện cả 
đồng bộ mã. 
- Cần nhiều mạch điện xử lý số hơn. 
- Mạng chỉ cho hiệu suất sử dụng cao hơn khi nhiều ngƣời cùng sử dụng chung 
tần số. 
6.2.4. Đa truy nhập phân chia theo không gian 
Đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA) đƣợc sử dụng ở tất cả các hệ 
thống thông tin vô tuyến tổ ong: cả ở hệ thống tƣơng tự và hệ thống số. Các hệ thống 
thông tin vô tuyến tổ ong cho phép đa truy nhập đến một kênh vô tuyến chung (hay tập 
các kênh) trên cơ sở ô (tùy theo vị trí của máy di động trên mặt đất). Các hệ thống 
thông tin vô tuyến tổ ong là minh họa cụ thể nhất của SDMA. Yếu tố hạn chế đối với 
kiểu SDMA này là hệ số tái sử dụng tần số. Tái sử dụng tần số là khái niệm chủ yếu ở 
vô tuyến tổ ong, trong đó nhiều ngƣời sử dụng chia sẻ đồng thời cùng một tần số. Các 
ngƣời sử dụng này phải đủ cách xa nhau để giảm thiểu ảnh hƣởng của nhiễu đồng 
kênh (nhiễu cùng tần số). Tập các tần số trong cùng một ô có thể đƣợc lặp lại ở các ô 
khác nhau trong hệ thống nếu đảm bảo đủ khoảng cách giữa các ô sử dụng cùng tần số 
để ngăn chặn nhiễu giao thoa đồng kênh. 
Có rất nhiều sơ đồ SDMA trong các hệ thống tổ ong hiện nay: ô mini, ô micro, 
ô phân đoạn, ô dù che và các anten thông minh. Đây là các phƣơng pháp phân chia 
không gian trong đó các máy di động làm việc với độ phân giải không gian cao hơn và 
Nguyễn Thị Huyền Linh 82 
Đề cƣơng bài giảng Thông tin vô tuyến 
nhờ vậy rút ngắn khoảng cách giữa ngƣời sử dụng mà không vi phạm các quy định về 
nhiễu đồng kênh. 
- Ô micro đƣợc phủ sóng bởi các trạm gốc có công suất rất thấp ở các vùng mật 
độ lƣu lƣợng cao trong hệ thống. 
- Ô dù phủ là các ô rất lơn đƣợc thiết kế để gánh đỡ tải cho các ô micro. 
- Các ô phân đoạn là các ô đƣợc phủ sóng bởi các đoạn ô 120
0
 hoặc 60
0
 bằng các 
anten có tính hƣớng nhờ vậy tăng đƣợc dung lƣợng hệ thống. 
- Các anten thông minh là các phát kiến mới nhất cho hệ thống thông tin tổ ong 
vô tuyến. Các anten này tạo ra các búp sóng khá hẹp nhờ vậy tăng đáng kể vùng 
phủ sóng và dung lƣợng hệ thống. 
SDMA thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ là một phƣơng pháp đa truy nhập bổ sung cho 
ba phƣơng pháp đa truy nhập đầu tiên để tăng dung lƣợng cho các mạng thông tin đa 
truy nhập vô tuyến sử dụng các phƣơng pháp. 
6.3. Các phƣơng thức truyền dẫn 
6.3.1. Truyền dẫn có dây 
a) Các đường truyền hai dây không xoắn 
một đƣờng truyền hai dây không xoắn là môi trƣờng truyền dẫn đơn giản nhất. 
Mỗi dây cách ly với dây kia và cả hai xuyên tự do (không xoắn nhau qua môi trƣờng 
không khí). Loại dây này thích hợp cho kết nối 2 thiết bị cách xa nhau đến 50m dùng 
tốc độ bit nhỏ hơn 19,2 kbps. Tín hiệu thƣờng là mức điện thế hay cƣờng độ dòng điện 
vào tham chiếu điện thế đất đặt lên một dây khi điện thế đất đặt vào dây kia. 
Mặc dù một đƣờng 2 dây có thể đƣợc dùng để nối 2 máy tính một cách trực 
tiếp, nhƣng thƣờng dùng nhất là cho kết nối một DTE đến một thiết bị kết cuối mạch 
dữ liệu cục bộ DCE (Data Circuit terminating Equipment), ví dụ nhƣ Modem các kết 
nối nhƣ vậy thƣờng dùng dây đa đƣờng cách tổ chức thông thƣờng là cách ly riêng 
một dây cho mỗi tín hiệu và một dây nối đất (ground). Bộ dây hoàn chỉnh đƣợc bọc 
trong một cáp nhiều lõi đƣợc bảo vệ hay dƣới dạng một hộp. Với loại dây này cần phải 
cẩn thận tránh can nhiễu giữa các tín hiệu điện trong các dây dẫn kề nhau trong cùng 
một cáp. Hiện tƣợng này gọi là nhiễu xuyên âm. Ngoài ra cấu trúc không xoắn khiến 
chúng rất dễ bị xâm nhập bởi các tín hiệu nhiễu bắt nguồn từ các nguồn tín hiệu khác 
do bức xạ điện từ, trở ngại chính đối với các tín hiệu truyền trên loại dây này là chỉ 
Nguyễn Thị Huyền Linh 83 
Đề cƣơng bài giảng Thông tin vô tuyến 
một dây có thể bị can nhiễu. Vì máy thu hoạt động trên cơ sở phân biệt mức chênh 
lệch điện thế giữa hai dây, nên điều này dẫn đến đọc sai tín hiệu gốc. Các yếu tố ảnh 
hƣởng này đồng thời tạo ra giới hạn về cự lý cũng nhƣ về tốc độ truyền. 
b) Các đường dây xoắn đôi 
Chúng ta có thể loại bỏ các tín hiệu nhiễu bằng cách dùng cáp xoắn đôi, trong 
đó một cặp dây xoắn lại với nhau. Sự xấp xỉ các đƣờng dây tham chiếu đất và dây tín 
hiệu có ý nghĩa khi bất kỳ tín hiệu nào thâm nhập thì sẽ vào cả hai dây ảnh hƣởng của 
chúng sẽ giảm đi bởi sự triệt tiêu nhau. Hơn nữa nếu có nhiều cặp dây xoắn trong cùng 
một cáp thì sự xoắn của mỗi cặp trong cáp cũng làm giảm nhiễu xuyên âm. 
Các đƣờng xoắn đôi cùng với mạch phát và thu thích hợp lợi dụng các ƣu thế có 
đƣợc từ các phƣơng pháp hình học sẽ là đƣờng truyền tốc độ xấp xỉ 1 Mbps qua cự ly 
ngắn (ngắn hơn 100m) và tốc độ thấp qua cự ly dài hơn. Các đƣờng dây này gọi là cáp 
xoắn đôi không bảo vệ UTP (Unshielded Twisted Pair), đƣợc dùng rộng rãi trong 
mạng điện thoại và trong nhiều ứng dụng truyền số liệu. Đối với các cáp xoắn bảo vệ 
STP (Shielded Twisted Pair) có dùng thêm một lƣới bảo vệ để giảm hơn nữa ảnh 
hƣởng của xuyên nhiễu. 
c) Cáp đồng trục 
Các yếu tố giới hạn chính đối với cáp xoắn là khả năng và hiện tƣợng đƣợc gọi 
là “hiệu ứng ngoài da”. Khi tốc độ bit truyền gia tang dòng điện chạy trên đƣờng dây 
có khuynh hƣớng chỉ chạy trên bề mặt của dây dẫn, do đó dùng rất ít phần dây có sẵn 
điều này làm tăng trở kháng của đƣờng dây đối với cả tín hiệu có tần số cao, dẫn đến 
suy hao lớn đối với tín hiệu. Ngoài ra với tần số cao thì năng lƣợng tín hiệu bị tiêu hao 
nhiều do ảnh hƣởng bức xạ. Chính vì vậy trong các ứng dụng yêu cầu tốc độ bit cao 
hơn 1 Mbps, chúng ta dùng các mạch thu phát phức tạp hơn. 
Dây tín hiệu trung tâm đƣợc bảo vệ hiệu quả đối với các tín hiệu xuyên nhiễu từ 
ngoài nhờ lƣới dây bao quanh bên ngoài, chỉ suy hao lƣợng tối thiểu do bức xạ điện từ 
và hiệu ứng ngoài da do có lớp dây dẫn bao quanh. Cáp đồng trục có thể dùng với một 
số loại tín hiệu khác nhau nhƣng thông dụng nhất là dùng cho tốc độ 10 Mbps trên cự 
ly vài trăm mét, nếu dùng điều chế tốt thì có thể đạt đƣợc thông số cao hơn. 
d) Cáp quang 
Mặc dù có nhiều cải tiến nhƣng các loại dây cáp kim loại vẫn bị giới hạn về tốc 
độ truyền dẫn. Cáp quang khác xa với loại cáp trƣớc đây, cáp quang mang thông tin 
Nguyễn Thị Huyền Linh 84 
Đề cƣơng bài giảng Thông tin vô tuyến 
dƣới dạng các chùm dao động của ánh sáng trong sợi thủy tinh. Sóng ánh sáng có băng 
thông rộng hơn sóng điện từ, điều này cho phép cáp quang đạt đƣợc tốc độ truyền khá 
cao lên đến hàng trăm Mbps. Sóng ánh sáng cũng miễn dịch đối với các nhiễu điện từ 
và nhiễu xuyên âm. Cáp quang cũng cực kỳ hữu dụng trong việc các tín hiệu tốc độ 
thấp trong môi trƣờng xuyên nhiễu nặng ví dụ nhƣ điện cao thế, chuyển mạch. Ngoài 
ra còn dùng các nơi có nhu cầu bảo mật. 
Một cáp quang bao gồm một sợi thủy tinh cho mỗi tín hiệu đƣợc truyền đƣợc 
bọc bởi một lớp phủ bảo vệ ngăn ngừa bất kỳ một nguồn sáng nào từ bên ngoài tín 
hiệu ánh sáng phát ra bởi một bộ phát quang thiết bị này thực hiện chuyển đổi các tín 
hiệu điện thông thƣờng từ một đầu cuối dữ liệu thành tín hiệu quang. Một bộ thu 
quang đƣợc dùng để chuyển ngƣợc lại (từ quang sang điện) tại máy thu, thông thƣờng 
bộ phát là diode phát quang hay laser thực hiện chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu 
quang. Các bộ thu dùng photodiode cảm quang hay photo transistor. 
6.3.2. Truyền dẫn không 
dây a) Đường truyền vệ tinh 
Tất cả các môi trƣờng truyền có dây đã nêu đều đƣợc dùng một đƣờng dây vật 
lý để mang thông tin truyền. Số liệu cũng có thể truyền bằng cách dùng sóng điện từ 
qua không gian tự do nhƣ các hệ thống thông tin vệ tinh. Một chùm sóng viba trực xạ 
trên đó mang số liệu đã đƣợc điều chế, đƣợc truyền đến vệ tinh từ trạm mặt đất. Chùm 
sóng này đƣợc thu và đƣợc truyền lại đến các đích xác định trƣớc nhờ một mạch tích 
hợp thƣờng đƣợc gọi là transponder. Một vệ tinh có nhiều transponder, mỗi 
transponder đảm trách một băng tần đặc biệt. Mỗi kênh vệ tinh thông thƣờng đều có 
đƣợc một băng thông cực cao (500 MHz) và có thể cung cấp cho hàng trăm liên kết 
tốc độ cao thông qua kỹ thuật ghép kênh. Các vệ tinh dùng cho mục đích liên lạc 
thƣờng thuộc dạng địa tĩnh, có nghĩa là vệ tinh bay hết quỹ đạo quanh trái đất mỗi 24 
giờ nhằm đồng bộ với sự quay quanh mình của trái đất và do đó vị trí của vệ tinh là 
đứng yên so với mặt đất, quỹ đạo của vệ tinh đƣợc chọn sao cho đƣờng truyền thẳng 
tới trạm thu phát mặt đất, mức độ chuẩn trực của chùm sóng truyền lại từ vệ tinh có 
thể không cao để tín hiệu có thể đƣợc tiếp nhận trên một vùng rộng lớn, hoặc có thể 
hội tụ tốt để chỉ thu đƣợc trên một vùng giới hạn. Trong trƣờng hợp thứ tín hiệu có 
năng lƣợng lớn cho phép dùng các bộ thu có đƣờng kính nhỏ hơn thƣờng đƣợc gọi là 
Nguyễn Thị Huyền Linh 85 
Đề cƣơng bài giảng Thông tin vô tuyến 
chảo parabol, là các đầu cuối có độ mở rất nhỏ hay VSAT (Very Small Aperture 
Terminal). Các vệ tinh đƣợc dùng rộng rãi trong các ứng dụng truyền số liệu từ liên 
kết các mạng máy tính của quốc gia khác nhau cho đến cung cấp các đƣờng truyền tốc 
độ cao cho các liên kết truyền tin giữa các mạng trong cùng một quốc gia. 
b) Đường truyền viba 
Các liên kết viba mặt đất đƣợc dùng rộng rãi để thực hiện các liên kết thông tin 
khi không thể hay quá đắt tiền để thực hiện một môi trƣờng truyền vật lý, ví dụ khi 
vƣợt sông, sa mạc, đồi núi hiểm trở Khi chùm sóng viba trực xạ đi xuyên ngang môi 
trƣờng khí quyển nó có thể bị nhiễu bởi nhiều yếu tố nhƣ địa hình và các điều kiện 
thời tiết bất lợi. Trong khi đối với một liên kết vệ tinh thì chùm sóng đi qua khoảng 
không gian tự do hơn nên ảnh hƣởng của các yếu tố này ít hơn. Tuy nhiên, liên lạc 
viba trực xạ xuyên môi trƣờng khí quyển có thể dùng một cách tin cậy cho cự ly 
truyền dài hơn 50 km. 
c) Đường truyền vô tuyến tần số thấp 
Sóng vô tuyến tần số thấp cũng đƣợc dùng để thay thế các liên kết hữu tuyến có 
cự ly vừa phải thông qua các bộ thu phát khu vực. Ví dụ kết nối một số lớn các máy 
tính thu thập số liệu bố trí trong một vùng đến một tính giám sát số liệu xa, hay kết nối 
các máy tính trong một thành phố đến một máy cục bộ hay ở xa. Một trạm phát vô 
tuyến đƣợc gọi là trạm cơ bản (base station) đƣợc đặt tại một điểm kết cuối hữu tuyến 
cung cấp một liên kết không dây giữa máy tính và trung tâm. Cần nhiều trạm cơ bản 
cho các ứng dụng trên yêu cầu phạm vi rộng và mật độ phân bố user cao. Phạm vi bao 
phủ của mỗi trạm cơ bản là giới hạn, do sự giới hạn nguồn phát của nó, nó chỉ đủ kênh 
để hỗ trợ cho toàn bộ tải trong phạm vi đó. Phạm vi rộng hơn có thể đƣợc thực hiện 
bằng cách tổ chức đa trạm theo cấu trúc tế bào (cell). Trong thực tế kích thƣớc của mỗi 
tế bào thay đổi và đƣợc xác định bởi các yếu tố nhƣ mật độ và địa hình cục bộ. 
Mỗi trạm cơ bản dùng một dải tần số khác với trạm kế. Tuy nhiên, vì vùng phủ 
của mỗi trạm có giới hạn nên có thể dùng lại băng tần của nó cho các phần khác của 
mạng. Các trạm cơ bản đƣợc kết nối thành mạng hữu tuyến. Thông thƣờng tốc độ số 
liệu của mỗi máy tính trong một tế bào (cell) đạt đƣợc vài chục Kbps. 
Nguyễn Thị Huyền Linh 86