Giáo trình Truyền Dẫn Vô Tuyến Số - Chủ biên TS. Trần Hoài Trung

Khám phá công nghệ truyền dẫn vô tuyến số, ứng dụng và lợi ích trong viễn thông hiện đại. Tìm hiểu xu hướng và tương lai của ngành.

• Đề tài: Truyền Dẫn Vô Tuyến Số

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1. VAI TRÒ TRUYỀN DẪN SỐ TRONG MẠNG VIỄN THÔNG
• 1.2. ĐẶC ĐIỂM TRUYỀN DẪN VÀ PHÂN LOẠI

Tóm tắt

I. Tổng Quan Truyền Dẫn Vô Tuyến Số Nền Tảng Viễn Thông Hiện Đại

Truyền dẫn vô tuyến số là công nghệ nền tảng của hầu hết các hệ thống viễn thông hiện đại, từ thông tin di động đến mạng không dây và truyền hình quảng bá. Công nghệ này chuyển đổi thông tin (âm thanh, hình ảnh, dữ liệu) thành chuỗi bit nhị phân, sau đó sử dụng các kỹ thuật điều chế số để mã hóa chuỗi bit này lên sóng điện từ và phát đi trong không gian. So với truyền dẫn tương tự, truyền dẫn vô tuyến số mang lại nhiều ưu điểm vượt trội: khả năng chống nhiễu và fading tốt hơn, hiệu quả sử dụng phổ tần số cao hơn, và dễ dàng tích hợp các thuật toán xử lý tín hiệu số phức tạp để sửa lỗi và bảo mật. Theo tài liệu "Truyền dẫn Vô tuyến số" của TS. Trần Hoài Trung, một hệ thống hoàn chỉnh bao gồm máy phát, kênh truyền vô tuyến, và máy thu. Phía phát thực hiện các chức năng cốt lõi như mã hóa nguồn để nén dữ liệu, mã hóa kênh để thêm thông tin dự phòng sửa lỗi, và điều chế để gán dữ liệu lên sóng mang. Tín hiệu sau đó được khuếch đại và phát qua anten. Tín hiệu lan truyền qua môi trường không gian, chịu nhiều tác động, và được thu lại bởi anten phía thu. Máy thu thực hiện các quy trình ngược lại: giải điều chế, giải mã kênh và giải mã nguồn để khôi phục lại thông tin gốc. Sự phát triển của các linh kiện vi điện tử đã thúc đẩy mạnh mẽ sự tiến bộ của công nghệ này, cho phép tạo ra các thiết bị thu phát nhỏ gọn, hiệu năng cao, đóng vai trò then chốt trong các ứng dụng từ điện thoại thông minh, trạm phát sóng di động, đến các thiết bị IoT và hệ thống DVB-T2.

1.1. Khái niệm và vai trò cốt lõi của truyền dẫn tín hiệu số

Truyền dẫn vô tuyến số là quá trình truyền tải thông tin đã được số hóa qua một môi trường không dây (kênh truyền vô tuyến) bằng cách sử dụng sóng điện từ. Vai trò của nó là vô cùng quan trọng, đóng vai trò là xương sống cho cuộc cách mạng kết nối toàn cầu. Nó cho phép truyền tải dữ liệu với độ tin cậy và tốc độ cao hơn hẳn so với công nghệ tương tự. Thay vì truyền tín hiệu biến thiên liên tục, hệ thống số truyền các mức điện áp rời rạc, giúp máy thu dễ dàng phân biệt tín hiệu với nhiễu, từ đó cải thiện đáng kể Tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR). Công nghệ này cũng cho phép ghép nhiều luồng thông tin trên cùng một băng thông, tối ưu hóa nguồn tài nguyên phổ tần số vốn có hạn. Nhờ vậy, các dịch vụ yêu cầu dung lượng lớn như streaming video HD, hội nghị truyền hình, và game online có thể hoạt động mượt mà trên các thiết bị di động.

1.2. Phân tích sơ đồ khối tổng quát của một hệ thống viễn thông

Một hệ thống truyền dẫn vô tuyến số tiêu chuẩn được mô tả qua một sơ đồ khối chức năng rõ ràng. Bắt đầu từ nguồn tin, dữ liệu đi qua khối mã hóa nguồn để loại bỏ các thông tin dư thừa, giảm tốc độ bit cần truyền. Tiếp theo, khối mã hóa kênh chèn thêm các bit kiểm tra theo một quy luật nhất định, giúp phía thu phát hiện và sửa lỗi gây ra bởi kênh truyền. Sau đó, khối điều chế số sẽ ánh xạ chuỗi bit đã mã hóa thành các dạng sóng tín hiệu tương tự phù hợp để truyền đi. Tín hiệu này được đưa qua bộ biến đổi lên tần, khuếch đại công suất và phát ra không gian qua anten. Tại phía thu, anten thu nhận tín hiệu yếu, khuếch đại và thực hiện các quy trình ngược lại: giải điều chế để lấy lại chuỗi bit, giải mã kênh để sửa lỗi và cuối cùng là giải mã nguồn để tái tạo thông tin ban đầu. Mỗi khối trong sơ đồ đều đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng và hiệu quả của toàn bộ hệ thống viễn thông.

II. Thách Thức Trong Kênh Truyền Vô Tuyến Nhiễu Fading Và Suy Hao

Kênh truyền vô tuyến là một môi trường phức tạp và không ổn định, đặt ra nhiều thách thức lớn cho việc thiết kế hệ thống. Không giống như cáp quang hay cáp đồng, tín hiệu vô tuyến lan truyền trong không gian mở, dễ bị ảnh hưởng bởi vô số yếu tố. Thách thức đầu tiên và phổ biến nhất là suy hao đường truyền, xảy ra khi năng lượng của sóng điện từ giảm dần theo khoảng cách. Thách thức thứ hai là nhiễu và fading. Nhiễu có thể đến từ các nguồn tự nhiên (nhiễu vũ trụ, sấm sét) hoặc nhân tạo (thiết bị điện, các hệ thống vô tuyến khác). Đặc biệt, hiện tượng fading (pha-đỉnh) là một trong những vấn đề nan giải nhất. Nó xảy ra do hiện tượng giao thoa của nhiều phiên bản tín hiệu đến máy thu theo các con đường khác nhau (đa đường), gây ra sự thay đổi ngẫu nhiên và đột ngột về biên độ và pha của tín hiệu. Hiện tượng này có thể làm giảm mạnh SNR tại máy thu, dẫn đến tăng vọt Tỷ lệ lỗi bit (BER) và thậm chí gây mất kết nối tạm thời. Cuối cùng, sự giới hạn về băng thông và sự chật chội của phổ tần số là một thách thức mang tính quản lý. Việc phải chia sẻ một tài nguyên hữu hạn đòi hỏi các kỹ thuật truyền dẫn phải cực kỳ hiệu quả về mặt phổ tần để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về dung lượng dữ liệu.

2.1. Phân tích ảnh hưởng của nhiễu Gauss trắng và suy hao không gian

Trong các mô hình phân tích, nhiễu nền trong kênh truyền vô tuyến thường được mô hình hóa là Nhiễu Gauss trắng cộng (AWGN - Additive White Gaussian Noise). Đặc tính "cộng" nghĩa là nó được cộng trực tiếp vào tín hiệu hữu ích. "Trắng" nghĩa là mật độ phổ công suất của nhiễu là hằng số trên toàn bộ băng thông của hệ thống. "Gauss" mô tả rằng biên độ của nhiễu tuân theo phân phối chuẩn. Loại nhiễu này là không thể tránh khỏi và là yếu tố cơ bản giới hạn hiệu năng của bất kỳ hệ thống truyền thông nào. Bên cạnh nhiễu, suy hao không gian tự do (Free-space path loss) là sự suy giảm công suất tín hiệu khi nó lan truyền ra xa nguồn phát. Theo định luật bình phương nghịch đảo, mật độ công suất giảm tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách, khiến cho tín hiệu thu được ở xa trở nên rất yếu, đòi hỏi các bộ khuếch đại có độ nhạy cao tại máy thu.

2.2. Hiện tượng Fading Nguyên nhân và tác động đến tín hiệu số

Hiện tượng Fading, hay pha-đỉnh, là sự thăng giáng cường độ tín hiệu tại máy thu do lan truyền đa đường (multipath propagation). Khi sóng điện từ lan truyền, chúng không chỉ đi theo đường thẳng (LOS - Line of Sight) mà còn bị phản xạ, nhiễu xạ, và tán xạ bởi các vật cản như tòa nhà, đồi núi. Điều này tạo ra nhiều bản sao của tín hiệu gốc, đến máy thu ở các thời điểm và pha khác nhau. Sự giao thoa của các tín hiệu này có thể là giao thoa cộng hưởng (tăng cường độ) hoặc giao thoa triệt tiêu (làm suy yếu nghiêm trọng tín hiệu). Fading được chia thành hai loại chính: fading phẳng (flat fading), ảnh hưởng đều lên toàn bộ băng thông, và fading lựa chọn tần số (frequency-selective fading), chỉ ảnh hưởng đến một phần của phổ tần số. Fading gây ra méo tín hiệu nghiêm trọng, làm tăng đáng kể BER và là một trong những thách thức lớn nhất cần giải quyết trong thông tin di động.

III. Phương Pháp Mã Hóa Kênh Tối Ưu Hóa Tỷ Lệ Lỗi Bit BER

Để chống lại các tác động tiêu cực của kênh truyền vô tuyến, đặc biệt là nhiễu và fading, kỹ thuật mã hóa kênh đóng một vai trò không thể thiếu. Nguyên tắc cơ bản của mã hóa kênh là chèn một cách có chủ đích các thông tin dư thừa (redundancy) vào luồng dữ liệu gốc trước khi phát. Những thông tin dư thừa này, thường là các bit kiểm tra, được tạo ra theo một thuật toán xác định. Tại phía thu, bộ giải mã sẽ sử dụng các bit dư thừa này để phát hiện và thậm chí sửa các lỗi bit xảy ra trong quá trình truyền. Việc này giúp cải thiện đáng kể độ tin cậy của liên kết truyền thông, cho phép hệ thống hoạt động ổn định ở mức SNR thấp hơn, hoặc đạt được Tỷ lệ lỗi bit (BER) thấp hơn ở cùng một mức SNR. Theo tài liệu học thuật, các kỹ thuật mã hóa kênh phổ biến bao gồm mã khối tuyến tính (linear block codes) và mã tích chập (convolutional codes). Các hệ thống hiện đại còn sử dụng các loại mã mạnh hơn như mã Turbo và mã LDPC (Low-Density Parity-Check), những công nghệ cốt lõi trong các tiêu chuẩn 4G, 5G và DVB-T2. Việc lựa chọn một sơ đồ mã hóa kênh phù hợp là một sự cân bằng giữa hiệu quả sửa lỗi, độ phức tạp tính toán của bộ giải mã, và lượng băng thông phụ trội cần thiết cho các bit dư thừa.

3.1. Nguyên lý cơ bản của mã hóa nguồn và mã hóa kênh

Cần phân biệt rõ ràng giữa mã hóa nguồn và mã hóa kênh. Mã hóa nguồn (ví dụ: các chuẩn nén MP3, JPEG) có mục tiêu là loại bỏ sự dư thừa trong dữ liệu gốc để giảm số bit cần truyền, giúp tiết kiệm băng thông. Ngược lại, mã hóa kênh lại có mục tiêu thêm sự dư thừa một cách có kiểm soát. Hai quá trình này có mục đích trái ngược nhưng bổ trợ cho nhau. Mã hóa nguồn làm cho dữ liệu trở nên tinh gọn và nhạy cảm hơn với lỗi, trong khi mã hóa kênh thêm vào "lớp bảo vệ" để dữ liệu có thể vượt qua kênh truyền nhiễu một cách an toàn. Trong một hệ thống truyền dẫn vô tuyến số, dữ liệu sẽ đi qua khối mã hóa nguồn trước, sau đó mới đến khối mã hóa kênh.

3.2. Các kỹ thuật mã hóa khối và mã hóa tích chập phổ biến

Mã hóa khối hoạt động bằng cách chia luồng dữ liệu đầu vào thành các khối (block) có độ dài cố định k bit. Mỗi khối k bit dữ liệu sẽ được ánh xạ thành một khối n bit mã (n > k), với (n-k) bit là các bit kiểm tra. Ví dụ điển hình là mã Hamming, có khả năng sửa một lỗi bit đơn trong mỗi khối. Mã hóa tích chập (convolutional code) lại hoạt động trên từng bit hoặc một nhóm nhỏ các bit. Nó tạo ra các bit mã hóa ở đầu ra không chỉ phụ thuộc vào các bit dữ liệu hiện tại mà còn phụ thuộc vào các bit dữ liệu trước đó, thông qua một bộ nhớ trạng thái. Mã tích chập thường được giải mã bằng thuật toán Viterbi, mang lại hiệu quả sửa lỗi rất tốt và được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống thông tin di động thế hệ cũ và truyền thông vệ tinh.

IV. Bí Quyết Điều Chế Số Hiện Đại Từ PSK QAM Đến OFDM Hiệu Năng

Điều chế số là trái tim của một hệ thống truyền dẫn vô tuyến số, là quá trình ánh xạ chuỗi bit nhị phân đã được mã hóa thành các tín hiệu sóng tương tự để truyền qua không gian. Việc lựa chọn phương pháp điều chế ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ dữ liệu, khả năng chống nhiễu, và hiệu quả sử dụng băng thông. Các kỹ thuật điều chế cơ bản bao gồm: Điều chế khóa dịch biên độ (ASK), Điều chế khóa dịch tần (FSK), và Điều chế khóa dịch pha (PSK). Trong đó, BPSK và QPSK là những dạng phổ biến của PSK, được sử dụng rộng rãi nhờ sự cân bằng giữa hiệu năng và độ phức tạp. Để đáp ứng nhu cầu tốc độ dữ liệu ngày càng cao, các hệ thống hiện đại thường sử dụng Điều chế biên độ cầu phương (QAM). Các biến thể như 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM cho phép truyền nhiều bit hơn trên mỗi ký hiệu (symbol), qua đó tăng hiệu quả sử dụng phổ tần số một cách đáng kể. Tuy nhiên, kỹ thuật đột phá nhất trong vài thập kỷ qua là Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM). OFDM chia một kênh băng rộng thành hàng trăm hoặc hàng nghìn sóng mang con băng hẹp, trực giao với nhau. Kỹ thuật này biến một kênh chịu ảnh hưởng của fading lựa chọn tần số thành nhiều kênh con chịu fading phẳng, giúp đơn giản hóa bộ cân bằng tại máy thu và tăng cường khả năng chống lại nhiễu đa đường.

4.1. So sánh các kỹ thuật điều chế cơ bản PSK FSK và QAM

PSK (Phase-Shift Keying) thay đổi pha của sóng mang để biểu diễn các bit dữ liệu, trong khi giữ nguyên biên độ và tần số. Kỹ thuật này có khả năng chống nhiễu tốt. FSK (Frequency-Shift Keying) sử dụng các tần số khác nhau để biểu diễn bit '0' và '1'. FSK đơn giản để thực hiện nhưng kém hiệu quả về mặt băng thông. QAM (Quadrature Amplitude Modulation) là một kỹ thuật tiên tiến hơn, kết hợp cả việc thay đổi biên độ và pha của sóng mang. Điều này cho phép QAM mã hóa nhiều bit trên một ký hiệu, ví dụ 64-QAM có thể truyền 6 bit/ký hiệu, giúp tăng tốc độ dữ liệu lên đáng kể trong cùng một băng thông so với PSK.

4.2. Công nghệ OFDM và giải pháp cho thách thức Fading đa đường

Công nghệ OFDM là một giải pháp xuất sắc cho vấn đề fading đa đường trong các kênh truyền băng rộng. Thay vì truyền một luồng dữ liệu tốc độ cao trên một sóng mang duy nhất, OFDM chia luồng dữ liệu này thành nhiều luồng tốc độ thấp và truyền song song trên nhiều sóng mang con. Vì mỗi sóng mang con có băng thông rất hẹp, nó gần như chỉ chịu ảnh hưởng của fading phẳng, dễ dàng xử lý hơn nhiều so với fading lựa chọn tần số. Bằng cách thêm vào một khoảng bảo vệ (guard interval) dưới dạng tiền tố vòng (cyclic prefix), OFDM có thể loại bỏ nhiễu liên ký hiệu (ISI) gây ra bởi trễ truyền đa đường. Nhờ những ưu điểm này, OFDM đã trở thành công nghệ điều chế nền tảng cho các tiêu chuẩn truyền thông không dây hiệu năng cao như Wi-Fi, 4G LTE, 5G, và DVB-T2.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Truyền Dẫn Vô Tuyến Số Hiện Nay

Công nghệ truyền dẫn vô tuyến số hiện diện trong mọi khía cạnh của cuộc sống hiện đại, là động lực chính thúc đẩy xã hội kết nối. Ứng dụng nổi bật và phổ biến nhất là trong lĩnh vực thông tin di động. Các thế hệ mạng di động từ 2G đến 5G đều dựa trên nền tảng số hóa. Đặc biệt, các hệ thống 4G (LTE) và 5G (NR) sử dụng các kỹ thuật tiên tiến như OFDM, QAM bậc cao, và hệ thống đa anten (MIMO) để cung cấp kết nối Internet băng rộng di động với tốc độ hàng trăm Mbps đến hàng Gbps. Trong lĩnh vực quảng bá, công nghệ này đã tạo ra một cuộc cách mạng với tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T2. So với truyền hình analog, DVB-T2 cho chất lượng hình ảnh sắc nét hơn (HD, 4K), âm thanh đa kênh, và khả năng phát nhiều kênh chương trình hơn trên cùng một dải tần. Tương tự, truyền thanh số (DAB) và truyền hình vệ tinh cũng tận dụng các ưu điểm của điều chế số và mã hóa kênh để cung cấp dịch vụ ổn định và chất lượng cao trên một vùng phủ sóng rộng lớn. Bên cạnh đó, mạng không dây cục bộ (WLAN - Wi-Fi) và mạng cá nhân (WPAN - Bluetooth, Zigbee) cũng là những ứng dụng quan trọng, kết nối hàng tỷ thiết bị từ máy tính, điện thoại đến các thiết bị gia dụng thông minh và cảm biến công nghiệp.

5.1. Ứng dụng trong hệ thống thông tin di động từ 4G đến 5G

Các mạng thông tin di động 4G và 5G là minh chứng rõ nét cho sức mạnh của truyền dẫn vô tuyến số. Chúng tích hợp các công nghệ phức tạp để tối đa hóa dung lượng và tốc độ. Công nghệ OFDM (cụ thể là OFDMA) được sử dụng để phân chia tài nguyên tần số một cách linh hoạt cho nhiều người dùng. Các sơ đồ điều chế số thích ứng như QPSK, 16-QAM, 64-QAM, và 256-QAM được lựa chọn động dựa trên chất lượng kênh truyền (SNR), giúp tối ưu hóa tốc độ dữ liệu. Cùng với đó, công nghệ MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) sử dụng nhiều anten ở cả bộ phát đáp và máy thu để tạo ra nhiều luồng dữ liệu không gian song song, nhân hiệu quả phổ tần lên nhiều lần.

5.2. Công nghệ trong truyền hình số DVB T2 và mạng Wi Fi

Tiêu chuẩn truyền hình số DVB-T2 sử dụng OFDM làm công nghệ điều chế chính, giúp nó có khả năng chống lại hiệu ứng đa đường rất tốt, đặc biệt phù hợp với môi trường đô thị có nhiều tòa nhà cao tầng gây phản xạ sóng. DVB-T2 cũng tích hợp các mã sửa lỗi LDPC và BCH, đảm bảo tín hiệu thu được ổn định ngay cả trong điều kiện kênh truyền không thuận lợi. Tương tự, các chuẩn mạng không dây Wi-Fi (IEEE 802.11a/g/n/ac/ax) cũng dựa trên OFDM. Sự phát triển qua các thế hệ Wi-Fi cho thấy sự cải tiến liên tục trong công nghệ điều chế số (lên đến 1024-QAM trong Wi-Fi 6) và công nghệ anten (MU-MIMO), mang lại tốc độ và hiệu quả kết nối ngày càng cao cho người dùng.

VI. Hướng Phát Triển Tương Lai Của Kỹ Thuật Truyền Dẫn Vô Tuyến Số

Tương lai của truyền dẫn vô tuyến số đang hướng tới việc đáp ứng các yêu cầu ngày càng khắt khe về tốc độ siêu cao, độ trễ cực thấp và khả năng kết nối hàng nghìn tỷ thiết bị. Một trong những hướng đi chính là tiếp tục cải tiến và phát triển các hệ thống đa anten thông minh. Công nghệ Massive MIMO, sử dụng hàng trăm anten tại trạm gốc, sẽ trở thành tiêu chuẩn trong mạng 6G, cho phép tập trung năng lượng phát sóng chính xác đến từng người dùng (beamforming), giúp tăng cường đáng kể SNR và hiệu quả sử dụng phổ tần số. Một hướng phát triển quan trọng khác là khai thác các dải tần số mới, cao hơn. Việc sử dụng phổ tần số sóng milimet (mmWave) và thậm chí là Terahertz (THz) hứa hẹn cung cấp một băng thông khổng lồ, mở đường cho các ứng dụng tương lai như thực tế ảo tăng cường (AR/VR) chất lượng cao và giao tiếp hologram. Tuy nhiên, việc truyền sóng ở các tần số này đối mặt với thách thức suy hao lớn và dễ bị che chắn. Do đó, các nghiên cứu đang tập trung vào việc thiết kế anten và các thuật toán xử lý tín hiệu số mới để khắc phục những nhược điểm này. Trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (ML) cũng được kỳ vọng sẽ đóng vai trò then chốt, giúp tối ưu hóa tài nguyên vô tuyến một cách tự động, quản lý nhiễu thông minh và thiết kế các sơ đồ điều chế và mã hóa linh hoạt hơn.

6.1. Công nghệ anten tiên tiến Massive MIMO và Beamforming

Massive MIMO là một bước tiến vượt bậc từ công nghệ MIMO truyền thống. Bằng cách trang bị cho trạm gốc một số lượng anten cực lớn, hệ thống có thể phục vụ đồng thời nhiều người dùng hơn trong cùng một ô sóng, trên cùng một tài nguyên thời gian-tần số. Kỹ thuật Beamforming (tạo búp sóng) cho phép hội tụ năng lượng của sóng điện từ thành các chùm tia hẹp, hướng trực tiếp đến thiết bị người dùng. Điều này không chỉ cải thiện chất lượng tín hiệu cho người dùng mục tiêu mà còn giảm nhiễu đến những người dùng khác, qua đó nâng cao dung lượng tổng thể của toàn mạng lưới.

6.2. Khai thác phổ tần số sóng milimet và xu hướng 6G

Để đạt được tốc độ dữ liệu hàng chục Gbps, việc mở rộng sang các dải tần số cao hơn là tất yếu. Phổ tần số sóng milimet (mmWave, từ 30-300 GHz) cung cấp băng thông rộng hơn nhiều lần so với các dải tần dưới 6 GHz đang được sử dụng hiện nay. Tuy nhiên, sóng mmWave có tầm phủ sóng ngắn và dễ bị suy hao bởi vật cản. Các hệ thống 5G và 6G trong tương lai sẽ kết hợp mạng lưới các trạm phát sóng nhỏ (small cells) với công nghệ beamforming để giải quyết vấn đề này. Hướng tới 6G, các nhà nghiên cứu còn đang khám phá dải tần Terahertz, hứa hẹn một cuộc cách mạng mới về tốc độ và ứng dụng cho hệ thống viễn thông toàn cầu.

Nội dung chính

Đánh Giá Học Thuật & Tổng Quan Giáo Trình: Truyền Dẫn Vô Tuyến Số

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Truyền Dẫn Vô Tuyến Số do TS. Trần Hoài Trung làm chủ biên, cùng các đồng tác giả TS. Võ Trường Sơn và ThS. Đàm Mỹ Hạnh, được Nhà xuất bản Giao thông Vận tải ấn hành năm 2018 tại Hà Nội. Đây là tài liệu giảng dạy chính quy được biên soạn nhằm phục vụ chương trình đào tạo kỹ sư chuyên ngành Kỹ thuật Viễn thông và Kỹ thuật Thông tin & Truyền thông (quy mô đào tạo định kỳ khoảng 120 sinh viên mỗi năm tại cơ sở đào tạo chính và Phân hiệu tại Thành phố Hồ Chí Minh).

Về mặt học phần, môn học Truyền dẫn vô tuyến số đóng vai trò nền tảng trong khối kiến thức cơ sở ngành viễn thông. Mục tiêu học tập (learning outcomes) của giáo trình tập trung vào việc trang bị cho sinh viên hệ thống lý thuyết từ bản chất vật lý của môi trường truyền sóng điện từ, các kỹ thuật xử lý tín hiệu băng gốc (mã hóa, ngẫu nhiên hóa, điều chế số), kiến trúc khối phần cứng máy phát - máy thu cao tần (RF), cho đến phương pháp luận định lượng để tính toán quỹ đường truyền (link budget) và phân tích các tham số tạp âm của hệ thống vô tuyến thực tế.

Cấu trúc giáo trình được phân bổ chặt chẽ thành 5 chương với sự tham gia chuyên trách của các tác giả theo tỷ lệ nội dung: ThS. Đàm Mỹ Hạnh (10% nội dung - Chương 1), TS. Võ Trường Sơn (15% nội dung - Chương 2), và TS. Trần Hoài Trung (75% nội dung - Chương 3, Chương 4, Chương 5). Điểm đặc thù của giáo trình là việc kết hợp đồng bộ giữa mô hình toán học giải tích truyền sóng (phương trình Maxwell, số sóng phức, suy hao không gian tự do) với các sơ đồ khối kiến trúc phần cứng vô tuyến (máy thu đổi tần trực tiếp, Hartley, Weaver, Heterodyne) và các tiêu chuẩn mạng vô tuyến quốc tế (ITU, IEEE, 3GPP).

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                       TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN SỐ (5 CHƯƠNG)                       |
+-------------------------------------------------------------------------------+
                                        |
  +-------------------------------------+-------------------------------------+
  |                                     |                                     |
[Chương 1]                            [Chương 2]                            [Chương 3]
Tổng Quan & Băng Tần                  Môi Trường Truyền Sóng                Kỹ Thuật Cơ Bản
- Phân bổ CCIR (ELF - EHF)            - Sóng đất, sóng trời, LOS            - Bộ xáo mã (Scrambler/PRBS)
- DAB, DVB, ATSC (8-VSB)              - Tầng điện ly (Lớp D, E, F1, F2)     - Mã khối, Hamming, xoắn
- Di động 2G -> 5G, Vệ tinh           - Phương trình Maxwell, sóng phẳng   - Điều chế ASK, PSK, QAM, FSK
- WLAN, WPAN, WSN, RFID               - Độ sâu bề mặt (δ), Poynting         - Đánh giá BER/SER
                                        |                                     |
                                        +------------------+------------------+
                                                           |
                                  +------------------------+------------------------+
                                  |                                                 |
                             [Chương 4]                                        [Chương 5]
                        Kiến Trúc Thu - Phát RF                           Quỹ Đường Truyền & Tạp Âm
                        - Mạch trộn MOSFET, PA CE                         - Độ nhạy thu, Dải động (SFDR)
                        - Kiến trúc TDD, HFDD, SCT                        - Điểm giao bậc 3 (IIP3), SNR
                        - Trộn hạ tần loại trừ ảnh                        - Hệ số tạp âm (NF), Nhiệt độ Te
                        - Máy thu Hartley, Weaver, Heterodyne             - Tính toán đường truyền UWB

Các chương và chủ đề chính

• Chương 1: Giới thiệu chung

  • Nội dung: Xác định định nghĩa, vai trò của truyền dẫn vô tuyến số trong mạng truyền tải (mạng lõi) và mạng ngoại vi (mạng truy nhập).
  • Phân bố phổ tần: Phân loại băng tần chuẩn hóa theo Ủy ban Tư vấn Vô tuyến Quốc tế (CCIR) kéo dài từ ELF ($30\text{--}300\text{ Hz}$), VF, VLF, LF, MF, HF, VHF, UHF, SHF đến EHF ($30\text{--}300\text{ GHz}$) và phổ quang.
  • Phân loại hệ thống: Phân tích nguyên lý hệ thống phát thanh số (DAB/Eureka 147 dùng COFDM, HD Radio), truyền hình số (DVB, ATSC dùng điều chế 8-VSB), hệ thống vô tuyến chuyên dụng (hàng hải, vô tuyến nghiệp dư, băng tần ISM), thông tin dưới nước, thông tin tế bào (2G GSM/cdmaOne, 3G UMTS/CDMA2000, 4G LTE/WiMAX với OFDMA và MIMO, định hướng 5G sóng mmWave), thông tin vệ tinh (GEO, VSAT), và các chuẩn mạng không dây (WLAN IEEE 802.11a/n/ac/ad/ay; WPAN IEEE 802.15 / Bluetooth, ZigBee, WirelessHD; mạng tùy biến Ad-hoc / VANET; mạng cảm biến WSN và nhận dạng RFID).

• Chương 2: Đặc tính và ảnh hưởng của môi trường truyền sóng

  • Cơ chế lan truyền: Phân tích ba phương thức truyền sóng chính gồm sóng đất (sóng bề mặt phân cực đứng, tiêu hao lớn trên $2\text{ MHz}$), sóng không gian/đường nhìn thẳng LOS (bị giới hạn bởi độ cong Trái đất, quy đổi bán kính tương đương $4/3 R$, khoảng cách chân trời vô tuyến $d \approx \sqrt{2h}$), và sóng trời (phản xạ từ tầng điện ly).
  • Cấu trúc tầng điện ly: Khảo sát các lớp plasma ion hóa gồm lớp D ($60\text{--}90\text{ km}$, hấp thụ sóng MF/HF vào ban ngày), lớp E ($90\text{--}150\text{ km}$ / lớp Kennelly-Heaviside), lớp F ($150\text{--}800\text{ km}$, tách thành F1 và F2 vào ban ngày); xác định tần số sử dụng cao nhất (MUF) và tần số sử dụng thấp nhất (LUF), hiện tượng xoay pha Faraday và hiệu ứng ống sóng đối lưu.
  • Cơ sở toán học điện từ: Thiết lập hệ phương trình Maxwell cho sóng phẳng đồng nhất; quan hệ vector Poynting $\mathbf{S} = \mathbf{E} \times \mathbf{H}$; trở kháng sóng của không gian tự do $Z_0 = \sqrt{\mu_0/\varepsilon_0} \approx 377,\Omega$; lan truyền trong môi trường dẫn điện với số sóng phức $jk = \alpha + j\beta$; xác định hằng số suy hao $\alpha$, hằng số pha $\beta$, và độ sâu lớp ngoài: $$\delta = \sqrt{\frac{2}{\omega \mu \sigma}} \quad (\text{m})$$
  • Suy hao công suất: Suy hao không gian tự do theo định luật nghịch đảo bình phương khoảng cách: $$\text{FSL} = 92{,}5 + 20\log f,(\text{GHz}) + 20\log d,(\text{km}) \quad (\text{dB})$$ và mô hình suy hao do vật chắn hình nêm $L(v)$.

• Chương 3: Kỹ thuật cơ bản trong truyền dẫn vô tuyến số

  • Ngẫu nhiên hóa tín hiệu: Bộ trộn giả ngẫu nhiên (Scrambler/PRBS) và bộ giải trộn (Descrambler) tại máy phát và máy thu nhằm đảm bảo tính ngẫu nhiên của chuỗi bit và hỗ trợ đồng bộ khung.
  • Mã hóa kênh sửa lỗi trước (FEC): Lý thuyết mã khối tuyến tính, khoảng cách Hamming 3-bit, cấu trúc bộ thu mã vòng, và mã hóa xoắn (với các tham số $K=3, k=1, M=3$), sơ đồ trạng thái và thuật toán giải mã lưới (Trellis) với các đường dẫn sống sót (survivor paths).
  • Kỹ thuật điều chế số: Điều chế khóa dịch biên độ (ASK) với tách sóng đồng bộ và dị bộ; khóa dịch pha (BPSK, QPSK, M-PSK); điều chế biên độ trực pha (16-QAM, 64-QAM) với không gian trạng thái (chòm sao tín hiệu) và bộ thu tối ưu tương hỗ; điều chế khóa dịch tần số (M-FSK); đánh giá và so sánh hiệu năng tốc độ lỗi bit (BER), tốc độ lỗi ký hiệu (SER) giữa các phương pháp.

• Chương 4: Thành phần và kiến trúc máy thu phát vô tuyến

  • Khối chức năng cao tần: Phần tử trộn tần dùng transistor MOSFET, mạch nâng tần trực giao (Quadrature up-conversion), mạch khuếch đại công suất cao tần (PA/HPA) sử dụng transistor cực phát chung (CE) kết hợp mạng phối hợp trở kháng đầu ra.
  • Kỹ thuật xử lý kênh: Trộn hạ tần có loại trừ tần số ảnh (Image rejection); mạch cân bằng miền thời gian và miền tần số nhằm triệt tiêu nhiễu giao thoa liên ký hiệu (ISI).
  • Cấu trúc chuyển mạch và song công: Mạng phân nhánh phân hướng SCT, kiến trúc song công phân chia theo thời gian (TDD), song công bán phần (HFDD).
  • Kiến trúc máy thu phát: Máy phát nâng tần trực tiếp và nâng tần hai bước; máy thu siêu Heterodyne (đổi tần kép); cấu hình máy thu loại bỏ ảnh Hartley và Weaver (phân tích đáp ứng tín hiệu trong miền tần số); máy thu chuyển đổi trực tiếp (Zero-IF / Direct-Conversion).

• Chương 5: Tính toán quỹ đường truyền và tham số máy thu

  • Tham số chất lượng máy thu: Độ nhạy thu ($S_i$), mức tín hiệu thu (RSL), tín hiệu tách sóng tối thiểu (MDS), dải động không giả (SFDR), điểm giao cắt bậc 3 tại đầu vào (IIP3).
  • Tạp âm và chọn lọc kênh: Quan hệ giữa nhiễu nền, công suất tạp âm, hệ số tạp âm ($NF$), nhiệt độ tạp âm đầu vào hệ thống ($T_e$), đáp ứng của bộ lọc thu đối với nhiễu kênh lân cận và nhiễu đồng kênh.
  • Tính toán đường truyền thực tế: Lập bảng tính toán quỹ đường truyền (Link Budget) chi tiết cho hệ thống vô tuyến băng siêu rộng (UWB) đa băng, tích hợp công suất phát, độ lợi anten, suy hao môi trường và các tham số công suất tạp âm.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập khối kiến thức nền tảng dựa trên bốn trụ cột lý thuyết:

1. Lý thuyết điện từ trường vi ba: Giải phương trình vi phân truyền sóng, điều kiện biên, phân cực sóng và tương tác điện từ trong môi trường dẫn điện/điện môi có tổn hao.
2. Lý thuyết thông tin và xử lý tín hiệu số: Đại số tuyến tính áp dụng cho không gian trạng thái điều chế, ma trận tạo mã khối, đa thức sinh mã vòng và cấu trúc đồ hình mã xoắn.
3. Lý thuyết mạch và kiến trúc siêu cao tần (RF): Phân tích phi tuyến của bộ trộn, mạch khuếch đại công suất, phối hợp trở kháng và kỹ thuật triệt tiêu tần số ảnh.
4. Lý thuyết tạp âm ngẫu nhiên và thống kê: Mô hình nhiễu Gauss trắng cộng (AWGN), phân bố pha đỉnh Rayleigh/Flat Fading và quan hệ tỷ số tín hiệu trên tạp âm ($SNR$).

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng phân tích và mô hình hóa: Xác định chính xác chế độ truyền sóng (sóng đất, sóng trời, LOS) tương ứng với từng dải tần số hoạt động ($3\text{ kHz}\text{--}300\text{ GHz}$).
• Kỹ năng tính toán kỹ thuật: Thiết lập phương trình cân bằng công suất tuyến thu - phát, tính toán khoảng cách đường nhìn thẳng có xét đến độ cong Trái đất và khúc xạ khí quyển, tính toán tham số tạp âm nối tầng ($NF$, $T_e$).
• Kỹ năng thiết kế hệ thống: Lựa chọn phương pháp điều chế và mã hóa kênh (FEC) tối ưu cho các kênh truyền có fading hoặc giới hạn băng thông; lựa chọn kiến trúc máy thu (Heterodyne, Hartley, Weaver, Direct-conversion) phù hợp với yêu cầu loại bỏ tần số ảnh.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được thiết kế theo tiến trình sư phạm tuyến tính từ vĩ mô đến vi mô, từ phân tích hiện tượng vật lý đến giải pháp mạch cụ thể:

[Tổng quan hệ thống & Phân bổ tần số] (Chương 1)
[Mô hình toán học môi trường truyền sóng] (Chương 2)
[Xử lý tín hiệu số: Mã hóa FEC & Điều chế] (Chương 3)
[Hiện thực hóa phần cứng RF máy thu/phát] (Chương 4)
[Tích hợp tham số & Tính toán Quỹ đường truyền] (Chương 5)

1. Tiếp cận theo mô hình khối chức năng: Mọi cấu trúc mạch phức tạp (như máy thu Weaver hay bộ giải điều chế tương hỗ) đều được trình bày kèm sơ đồ khối xử lý tín hiệu và biểu diễn toán học tương ứng trong miền thời gian lẫn miền tần số.
2. Kết hợp bài tập tính toán định lượng: Giáo trình tích hợp các dạng bài toán kỹ thuật trực tiếp như:
   • Tính toán cự ly cực đại của đường nhìn thẳng $d = \sqrt{2h_1} + \sqrt{2h_2}$ dựa trên chiều cao tháp anten.
   • Tính toán tổn hao điện môi, độ sâu lớp ngoài $\delta$ của vật liệu dẫn điện ở các tần số khác nhau.
   • Xây dựng ma trận kiểm tra chẵn lẻ, khoảng cách Hamming và sơ đồ lưới giải mã xoắn.
   • Tính toán điểm giao cắt IIP3 và dải động SFDR từ công suất tạp âm nền.
   • Lập bảng tổng hợp tham số quỹ đường truyền cho hệ thống UWB đa băng.
3. Hướng dẫn tự học và tra cứu: Cuốn sách cung cấp bảng danh mục hơn 70 từ viết tắt chuẩn hóa thuật ngữ chuyên ngành Anh - Việt (như AGC, AWGN, COFDM, EVM, LNA, SFDR, VSAT...) và hệ thống ký hiệu hình vẽ chi tiết, giúp người học dễ dàng đối chiếu với các tài liệu chuẩn quốc tế.

---

Điểm nổi bật và cập nhật của giáo trình

• Tính bao quát đa hệ thống: Giáo trình không giới hạn ở lý thuyết viễn thông truyền thống mà mở rộng khảo sát các chuẩn công nghệ hiện đại bao gồm phát thanh số DAB, truyền hình số DVB/ATSC, các hệ thống di động 3G (UMTS, CDMA2000), 4G (LTE, WiMAX), định hướng 5G (Massive MIMO, sóng milimet trên $30\text{ GHz}$), mạng không dây tốc độ cao IEEE 802.11ac/ad/ay, mạng cảm biến không dây WSN, mạng tùy biến Ad-hoc và mạng kết nối phương tiện giao thông (VANET).
• Phân tích sâu các môi trường phi truyền thống: Khảo sát chi tiết đặc tính truyền dẫn sóng vô tuyến dưới nước (suy hao do độ dẫn điện của muối biển, so sánh giữa sóng âm tốc độ thấp cự ly xa và sóng điện từ tốc độ cao cự ly ngắn), hiện tượng ống sóng (duct effect) trên bề mặt khối nước lớn, và sự biến đổi động của 3 lớp tầng điện ly (D, E, F).
• Trực quan hóa cấu trúc kiến trúc vô tuyến: Trình bày chi tiết cơ chế triệt tiêu tần số ảnh bằng phương pháp dịch pha $90^\circ$ trong máy thu Hartley và xử lý hai bước lọc trong máy thu Weaver, so sánh trực tiếp với kiến trúc máy thu đổi tần trực tiếp Zero-IF và siêu Heterodyne.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên đại học: Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên năm thứ 3 và năm thứ 4 chuyên ngành Kỹ thuật Viễn thông, Kỹ thuật Thông tin và Truyền thông, Điện tử - Viễn thông.
• Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần nền tảng gồm: Lý thuyết Mạch điện, Tín hiệu và Hệ thống, Trường điện từ & Sóng vô tuyến, và Xử lý tín hiệu số.
• Giảng viên và cán bộ nghiên cứu: Tài liệu cung cấp khung chương trình chuẩn 5 chương để xây dựng bài giảng, đề cương chi tiết học phần Truyền dẫn vô tuyến số, đồng thời là tài liệu tham khảo cho các đề tài nghiên cứu liên quan đến thiết kế tuyến truyền dẫn và đo kiểm vô tuyến.
• Kỹ sư thực hành: Tài liệu tham khảo hữu ích cho các kỹ sư vận hành mạng viễn thông, kỹ sư thiết kế tuyến vi ba băng rộng, kỹ sư thiết kế phần cứng RF cần công thức và quy trình tính toán quỹ đường truyền thực tế.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp nhất với đối tượng nào?

Giáo trình được biên soạn cho sinh viên đại học ngành Kỹ thuật Viễn thông và Kỹ thuật Thông tin & Truyền thông, đồng thời đóng vai trò tài liệu tham chiếu kỹ thuật cho kỹ sư vận hành, thiết kế hệ thống truyền dẫn vô tuyến và vô tuyến chuyên dụng.

2. Cần chuẩn bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học giáo trình này?

Người học cần nắm vững toán học giải tích (phương trình vi phân, số phức), cơ sở lý thuyết trường điện từ (phương trình Maxwell), giải thuật xử lý tín hiệu cơ bản và nguyên lý mạch bán dẫn/khuếch đại cao tần.

3. Cấu trúc giáo trình có điểm gì khác biệt so với các giáo trình cùng tên của các trường khác?

Giáo trình có sự phân công chuyên sâu giữa các tác giả: bao quát từ chuẩn phân bổ tần số CCIR/ITU, phân tích môi trường truyền sóng giải tích, đến kiến trúc mạch phần cứng thu phát thực tế (Hartley, Weaver, Superheterodyne) và hoàn thiện bằng bài toán định lượng quỹ đường truyền cho hệ thống UWB.

4. Làm thế nào để tự học và nắm vững kiến thức trong giáo trình hiệu quả?

Người học nên bám sát danh mục chữ viết tắt chuyên ngành, kết hợp nghiên cứu sơ đồ khối chức năng và tự giải lại các bài toán mẫu về tính toán bán kính chân trời vô tuyến, ma trận mã hóa Hamming/xoắn, và lập bảng phân bổ suy hao đường truyền (Link Budget).

5. Giáo trình đề cập đến những tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế nào?

Giáo trình phân tích các tiêu chuẩn của Hiệp hội Viễn thông Quốc tế (ITU/CCIR), các chuẩn mạng IEEE (802.11a/n/ac/ad/ay, 802.15/Bluetooth/ZigBee), các tiêu chuẩn phát thanh/truyền hình (DAB Eureka 147, DVB, ATSC), và các thế hệ di động thuộc tổ chức 3GPP/3GPP2 (GSM, UMTS, LTE, WiMAX).

---

Kết luận

Giáo trình Truyền Dẫn Vô Tuyến Số (NXB Giao thông Vận tải, 2018) là tài liệu học thuật có cấu trúc hoàn chỉnh, chuẩn hóa toàn diện các khối kiến thức từ lý thuyết điện từ trường, kỹ thuật xử lý tín hiệu băng gốc, đến thiết kế kiến trúc phần cứng RF và phân tích quỹ đường truyền viễn thông. Với dung lượng 5 chương chuyên sâu cùng hệ thống ký hiệu, bảng biểu và mô hình toán học rõ ràng, giáo trình cung cấp lộ trình học tập logic, đáp ứng đầy đủ yêu cầu đào tạo kỹ sư chuyên ngành Kỹ thuật Viễn thông và Kỹ thuật Thông tin & Truyền thông.

Trích đoạn nội dung tài liệu

chương 1. Nhóm biên soạn _TDVTS *3 DANH MỤC CÁC CHU VIET TAT Chir Chữ viết đầy đủ tiếng Anh -_ Chữ viết đầy đủ tiếng Việt viet tat 2G Second-generation Thế hệ 2 ` 3G Third-generation Thé hé 3: 3GPP | The 3rd Generation Partnership Project | Dy an hop tac thé hé 3 4G Fourth Generation Thé hé 4 8- VSB | 8-level Vestigial SideBand Băng phụ lọc tinh tám mức AGC Automatic Gain Control Điều khiển độ lợi tự động AM Amplitude modulation Điều chế biên độ AMSS_ | Aircraft Maintenance Support Services | Dịch vụ hỗ trợ duy trì hàng không ARQ Automatic Retransmission Request Yêu cầu truyền lại tự động ASCI | American Standard Code for Mã chuẩn Mỹ cho trao đổi Information Interchange thông tin ASK Amplitude-shift keying Diéu ché dich bién dé ATSC Advanced Television Systems Hiệp hội Hệ thống truyền hình Committee _| nang cao AWGN | Additive white Gaussian noise Nhiéu Gauss trắng cộng BB _| Baseband. Băng gốc BER Bit error rate Tốc độ lỗi bit BPF Band pass filter Lọc thông qua băng BPSK Binary phase shift key Điều chế địch pha nhị phân CCIR Comité Consultatif Internationa des Hiệp hội tư vẫn vô tuyến quốc Radiocommunications tÊ - CDMA | Code Division Multiple Access Da truy nhap theo ma CELP Code-excited linear prediction Dự đoán tuyến tính dự đoán mã CMOS_ | Complementary metal-oxide- † Bán dẫn kim loại ô xít phức hợp semiconductor CMW Centimeter Song cm COFDM | Coded Orthogonal F requency Division Ghép kénh phan chia theo tan Multiplexing SỐ trực giao được mã hóa CSMA | Carrier-sense multiple access. -| Đa truy nhập cảm nhận sóng mang DAB Digital Audio Broadcasting Quang ba 4m thanh sé DC | Direct current Dòng điện một chiều ' DMW Decimeter Sóng dm 'TDVTS *5 Chir Chữ viết đầy đủ tiếng Anh Chữ viết đầy đủ tiếng Việt viết tắt DPCM | Differential Pulse Code Modulation Điều chế xung mã vi sai DPSM _| Digital power sound module Mô đun âm thanh công suất số DVB Digital Video Broadcasting Quảng bá Video số EHF Extremely high frequency Tần số cực kỳ cao EIRP Equivalent Isotropically Radiated Power | Công suất bức xạ đẳng hướng ELF Extremely low frequency Tan sé cuc ky thap ETSI European Telecommunications Viên tiêu chuẩn viễn thông Standards Institute Châu Au EVM Error vector magnitude Biên độ vector lỗi - FCC Federal Communications Commission | Hiệp hội thông tin liên bang - FDD Frequency Division Duplex '§ong công theo tần số | FEC Forward Error Corection Sửa lỗi trước FET Field Effect Transistor Tran z1 to hiệu ứng trường FM Frequency modulation Điều chế tần số FRS Family Radio Service Dich vụ vô tuyến gia đình FSK Frequency-shift keying Điều chế dịch tần số GEO Geosynchronous Equatorial Orbit Quỹ đạo vệ tỉnh địa tĩnh GMSK_ | Gaussian Minimum Shift Keying -| Điều chế dịch tối thiêu Gauss GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu GSM Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động communication toàn cầu HF High Frequency Tan sé cao HFDD | Half FDD Bán sóng công FDD HPA High power amplifier Khuéch dai céng suat cao IEEE The Institute of Electrical and Viện Kỹ thuật Điện- Điện tử Electronics Engineers IF Intermediate frequency Tần số trung gian IM Intermodulation Tự điều chế IP Intercept Point Diém giao ISI Inter symbol interference Nhiễu ảnh hưởng liên ký hiệu ISM Industrial, scientific and medical Công nghiệp, khoa học và y khoa ITU : | International Telecommunication Tổ chức viễn thông quốc tế Union LAN Local area network Mạng nội bộ.

LF Low frequency Tân số thấp 6*TDVTS Chữ Chir Chữ viết đầy đủ tiếng Anh Chữ viết đầy đủ tiếng Việt viet tat LNA Low noise amplifier Khuếch đại tạp âm thấp LO Local oscillator Bộ đao động nội LOS Line of sight Đường nhìn thắng LPF Low pass filter Loc théng thap LSB Low side band Bang tan bén thap LTE Long Term Evolution Cuộc cách mạng thời gian dài LUF Lowest usable high frequency Tần số sử dụng thấp nhất ` MAN Metropolitan area network Mang trung tam MDS Minimum detectable signal Tín hiệu tách sóng tối thiểu. MF Medium frequency Tần số trung bình. | MODEMI Modultion/Demodulation Điều chế/ Giải điều chế MSK | Minimum-shift keying Điêu chế dich tối thiêu MUE Maximum usable frequency Tần số sử dụng lớn nhất NTSC National Television System Committee| Hiệp hội Hệ thống truyền hình Ti Quốc gia OFDM | Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần Multiplexing SÔ trực giao - OFDMA | Orthogonal Frequeney Division Multi Đa truy nhập phân chia theo tần Access : SỐ trực giao | OSI Open Systems Interconnection Kết nối hệ thống mở PA Power amplifier Khuếch đại công suất PAL Phase Alternating Line Dòng thay đổi theo pha PAN Personal area network Mạng cá nhân PCM Pulse-code modulation Điều chế xung mã PCS Personal Communications Service Dịch vụ thông tin cá nhân PRBS Pseudo Random Binary Sequence Chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên PSK Phase-shift keying Diéu ché dich pha QAM Quadrature amplitude modulation Diéu ché bién dé truc pha QPSK Quadrature Phase Shift Key Điều chế dịch pha trực giao RC Remote Control Điều khiển xa ˆ 1¬ RF Radio frequency Tân số vô tuyến RSL Receive Signal Level Mức tín hiệu thu Rx Receiver May thu SCT Subcutaneous Transmitter System Hệ thống phát phân hướng .TDVTS*7 Chữ Chữ viết đầy đủ tiếng Anh Chữ viết đầy đủ tiếng Việt viet tat SECAM | SEquentiel Couleur A Mémoire Mau tuan tự với bộ nhớ SER Symbol error rate Tốc độ lỗi ký tự SFDR Spurious-Free Dynamic Range Dải động tự do không giả SHF Super high frequency Tần số siêu cao SNR Signal to noise ratio Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu TDD Time Division Duplex Song công theo thời gian TWT Traveling Wave Tube Amplifiers Bộ khuếch đại đèn sóng chạy Tx Transmitter May phat UHF Ultra high frequency Tần số cực cao UHF CB | Citizen band Băng tần dân sự UMTS | The Universal Mobile Hé thống viễn thông di động Telecommunications System toan cau USB Upper side band Băng tần bên cao VCO Voltage-controlled oscillator _ Bộ dao động điều khiển bởi điện áp VF Voice frequency Tần số thoại VHF Very High Frequency Tần số rất cao VLF Very low frequency Tần số rất thấp VLF -Very high frequency Tan sé rat cao VSAT | Very-Small-ApertureTerminal Đầu cuỗi có khe hở rất nhỏ WAN Wide area network Mạng diện rộng WiMAX | Worldwide Interoperability fo Tương tích toàn thế giới cho Microwave Access truy nhập vi ba | WLAN | Wireless Local Area Network Mạng nội bộ vô tuyến WPAN | Wireless Personal Area Network Mạng cá nhân vô tuyến Scrambler Bộ trộn giả ngẫu nhiên Descrambler Giải trộn giả ngẫu nhiên Circulator Bộ phân hướng Flat Fading Pha đỉnh phẳng. Frequency Fading Pha đỉnh tần số 8 * TDVTS DANH MUC HINH VE Hình 1.

Ứng dụng truyền dẫn vô tuyến sỐ. Phố tần số vô tuyến và ứng dụng [13]. Sơ đồ khối hệ thống truyền dẫn số (a); sơ đồ máy phát và máy thu (b). Sơ đồ thiết bị phát, thu vô tuyến .--cc©cscccecvecseerrerree _ 31 Hình 2.

Các loại sóng vô tuyn. EAE111313E21 AE 1x 1erxrree 35 Hình 2. Không gian lan truyền qua mặt đất CON,. TH ninh 38 Hình 2.

Các loại sóng điện từ [11].-----cccsccccseeee HH ấu nu 40 Hình 2. Ảnh hưởng của anten đến tầm nhìn thẳng [11]. Hiện tượng ống sóng [11]. Các lớp điện ly trong thời gian ngày và tối [I].--<2<<<sss<se 42 Hình 2.

Minh họa các lớp D, E và E [1].--------«ccvee--eecrxesrrzerrxerrrecrrrrree 43 Hình 2. Không gian của “phản xạ” điện ly. ĐT ng in 44- Hình 2. Sơ đồ khái niệm của phân cực tuyến tính.

Tia sóng và mặt sóng [1 I]. Mặt cầu từ nguồn đẳng hướng [1 I]:. Suy hao do khi quyén trong điều kiện chuẩn. Sơ đồ khối hệ thống thu phát vô tuyến.

Bộ tạo mã giả ngẫu nhiên [15]. Yee Hee 62 Hình 3. Vị trí bộ tạo mã giả ngẫu nhiên [15]. Ma hoa khéi tuyén tinh.

Khoảng cách Hamming 3bït [15].---22ss2xxeeEEkvrtrketrtrrsrrerree ¬ 68 Hình 3. Bộ thu mã vòng [15] .-- ¿2 ©2+£+E££+k£E+s£EEEEES2EEE2EEEEEeErkrrrrrrrrree 69 Hình 3. Mã hóa xoắn với K=3, k=T, M=3 vessssccccccsesecssesecccsssscsccescesseeeesensnsnsesseeeeee 70 Hình 3. So dé trang thái của ví dụ mã hóa xoắn .---- se ©zs+reevssrrxeee 70 Hình 3.

Sơ đồ lưới của mã hóa xoắn- các đường dẫn sống sót. BO diéu ché ASK. Tách sóng ASK đị bộ. Tách sóng ASK đồng b6.

Dạng sóng và không gian trạng thái PSK [2]. Tach sóng tương hỗ tối ưu cho điều chế M-PSK. Không gian trạng thái cho QPSK, 16- QAM và 64- QAM [15]. Bộ thu tối ưu cho giải điều chế QAM tương hỗ.

se sex 81 Hình 3. B6 thu tuong hd cho didu ch M-FSK ccessccssssssssscsssccsssssssssesseescnsseseee 83 Hình 3. So sánh các phương pháp điều chế [15]. Phần tử điều chế- giải điều chế, trộn tần trong máy thu phát tổng quát.

Ví dụ bộ trộn tần thu dùng MOSFET.-2s 2222 2EE2zEErrsrrre 90 Hình 4. Nâng tần trực giao cho điều chế số .--- set tErkecrkirkrerkrervees 91 Hình 4. Kết nối bộ phối hợp trở kháng đến đầu ra bộ khuếch đại công suất. Ví dụ bộ khuếch đại công suất dùng Trasistor CE.6-cs«-cse¿ 93 Hình 4.

Nguyên lý trộn hạ tần có. tần số ảnh [13]. Bộ trộn hạ tần có loại trừ tần số ảnh [13]. Mạch cân bằng trong miễn thời gian.

Hiện tượng ISI [13]. Bộ cân bằng miền tần số [13. Mạng phân nhánh SCT.2--©t©tSx92E1E2EEE1227E11271E12211112E1e 22 Xe. Kiến trúc TDD [13].-----cc-cecrxgHt gi 99 Hình 4.

Kiến trúc HEDD [13]. -- ¿2 55° Set kvEEEEkEELSEEEtrkerkrrkrrrkrrkd 99 Hinh 4. Bo phat nang tan hai DUGC. Máy phát nâng tần trực tiép.

Máy thu siêu Heterodine với hai chuyển đổi tần số. Câu hình máy thu Harley. Xử lý miền tần số của máy thu Hartley. - 5+ sec creskvzkrrkrrrered 104 Hình 4.Máy thu loại bỏ ảnh Weaver.s:sssccce ban ren 105 _ Hinh 4.

Xử lý tín hiệu trong miễn tần số của máy thu Weaver. Máy thu chuyển đổi trực tiếp.-s-ccvtrscEEktrrirrrrtrrresrrkreere 106 10 * TDVTS Hình 4. Cấu trúc chung của máy thu Heterodyne. Phổ thu của chuỗi máy thu tại đầu ra của các thiết bị nối tiếp S199 1195 xe 108 Hình 5.

Mô tả mối quan hệ giữa nhiễu nền, IIP3 và dải động. Đáp ứng lọc thu với nhiễu kênh lân cận và đồng kênh. Nhiệt độ tạp âm đầu vào máy thu.-cccccccccccccecccccee " 120 TDVTS * 11 DANH MUC BANG BIEU Bang 1. Ky hiéu va phan chia bang tần theo CCIR [13].

Tính toán đường truyền cho hệ thông UWB đa băng. Tính toán đường truyền cho hệ thống UWB đa băng.-- 123 12 * TDVTS - Chương Í ¬ GIỚI THIỆU CHUNG 1. VAI TRO TRUYEN DAN SO TRONG MANG VIEN THONG | Truyền dẫn vô tuyến dựa trên nghiên cứu của James Clerk Maxwell, ngudi phát triển lý thuyết toán học của điện từ trường, và Heinrich Hertz, người đưa ra thiết bị tạo và tách chúng. Guglielmo Marconi, nhận ra khả năng dùng, sóng này trong hệ thống truyền thông vô tuyến, đã nghiên cứu vào điện báo vô tuyến (1895), sử dụng cuộn dây chuyển đổi từ Hert như là một máy phát và bộ tách sóng của Edouard Branly (trở kháng giữa hai cực của bộ tách sóng sẽ thay đổi theo tín hiệu thu được tác động lên thiết bị hiện điện báo), đây được coi như máy thu vô tuyến đầu tiên.