Nghiên cứu một số phương pháp mã hoá và giải mã tín hiệu số

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HOÁ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ PHẦN LÝ THUYẾT CHƢƠNG CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ XUNG 1.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ TRUYỀN THƠNG Sơ đồ hệ truyền thơng: Một hệ truyền thông gồm phận mô tả hình vẽ: Nguồn thơng tin Bộ phát Kênh truyền Bộ thu Nơi nhận Nguồn tạp âm Hình 1: Sơ đồ hệ truyền thông Nguồn thông tin: nơi phát sinh tin tức tiếng nói, ảnh truyền hình, điện tín…Nếu liệu khơng phải điện (như tiếng nói, hình ảnh…) biến đổi thành tín hiệu sóng điện coi tín hiệu băng gốc hay tín hiệu tin tức Bộ phát: biến đổi băng gốc để việc truyền thông hiệu Kênh truyền: mơi trường để truyền dẫn tín hiệu liệu từ nơi phát đến nơi thu Kênh truyền dùng dây dẫn (như dây đồng, cáp đồng trục, cáp quang…) đường truyền sóng vơ tuyến… Bộ thu: xử lý tín hiệu từ kênh truyền tới, thực biến đổi ngược lại so với biến đổi nơi phát Tín hiệu đưa qua biến tử để biến đổi tín hiệu thành dạng liệu gốc ban đầu (đó tin tức) Nơi nhận: nơi tin tức truyền tới Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HỐ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ Kênh truyền có vai trị quan trọng mạch lọc, làm suy giảm tín hiệu làm méo dạng sóng Độ dài kênh làm tăng suy giảm Thay đổi vài phần trăm khoảng cách ngắn tới cỡ lớn liên lạc hành tinh Dạng sóng bị méo tổng số khác tín hiệu tạo nên Kênh gây loại méo phi tuyến độ suy giảm thay đổi theo biên độ tần số Loại méo sửa phần nhờ bù máy thu Tín hiệu khơng bị méo kênh mà cịn bị ảnh hưởng tín hiệu khác đường truyền (được gọi chung nhiễu) Nhiễu tín hiệu ngẫu nhiên, khơng đốn trước nguyên nhân bên bên Nhiễu ngồi can thiệp tín hiệu phát gần kênh (như phát nhiễu từ tiếp điểm xấu thiết bị điện, xạ Bugi oto, đèn huỳnh quang…) nhiều tự nhiên từ chớp, xạ mặt trời, vũ trụ… Với khắc phục đặc biệt, nhiễu ngồi giảm tới mức tối thiểu, chí loại trừ Nhiễu chuyển động nhiệt điện tử chất dẫn điện, phát ngẫu nhiên, khuếch tán tái hợp phần tử mang điện phận dẫn điện Có nhiều cách làm giảm ảnh hưởng nhiễu không loại trừ Nhiễu nhân tố làm hạn chế tốc độ truyền thơng Tỷ số tín hiệu tạp định nghĩa tỷ số cơng suất tín hiệu cơng suất tạp Kênh làm méo tín hiệu nhiễu tích lũy lại dọc đường truyền Cường độ tín hiệu giảm nhiễu tăng theo khoảng cách từ phát Vì tỉ số tín hiệu tạp giảm khơng ngừng kênh Khuếch tín hiệu thu để bù trừ suy hao khơng nhiễu khuếch đại tỉ lệ 1.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU XUNG 1.2.1 Giới thiệu chung Như trình bày trên, tín hiệu muốn truyền xa muốn truyền nhiều nguồn thông tin từ đài phát người ta phải điều chế tín hiệu với sóng mang Một số phương pháp có dùng kỹ thuật Radio điều Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HOÁ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ biên, điều tần Trong điện thoại thường sử dụng điều chế xung, biến đổi tín hiệu từ dạng tương tự sang số S(t) TH Bộ lấy mẫu S(nT) Bộ lượng S’(nT) Bộ mã hóa tử hóa SN TH số Tương tự c) t Hình Sơ đồ mạch biến đổi tín hiệu tƣơng tự sang tín hiệu số a Tín hiệu tƣơng tự b Tín hiệu lấy mẫu c Tín hiệu số Trong hình vẽ trên, tín hiệu tương tự S(t) lấy mẫu thời điểm, khoảng thời gian lần lấy mẫu bội số số T (chu kỳ lấy mẫu) Tín hiệu lối lấy mẫu S(nT) giải thích kết q trình điều chế biên độ xung sóng mang, tín hiệu điều chế S(t) điều chế biên độ sóng mang (có khoảng thời gian kéo dài  ) Đây nguyên nhân tượng gọi là: Điều chế biên độ xung (Pulse Amplitude modulation - PAM) Tương tự trên, tín hiệu số SN coi q trình điều chế mã, xung mang điều chế tín hiệu mã Vì người ta gọi “Điều chế xung mã” (Pulse Code Modulation - PCM) Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HỐ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ 1.2.2 Điều chế giải điều chế biên độ xung PAM (Pulse Amplitude Modulation) 1.2.2.1 Khái niệm Một tín hiệu xung PAM tín hiệu tạo chuỗi xung mà biên độ chúng tỉ lệ với biên độ tín hiệu tương tự Trong điều chế biên độ PAM có hai phương pháp lấy mẫu: lấy mẫu tự nhiên lấy mẫu Hình Lấy mẫu tự nhiên lấy mẫu Lấy mẫu tự nhiên: tín hiệu tương tự ban đầu kết hợp với xung lấy mẫu cho tín hiệu lấy mẫu có dạng tín hiệu tương tự ban đầu Lấy mẫu bằng: tín hiệu tương tự ban đầu kết hợp với xung lấy mẫu cho xung lấy mẫu có biên độ xung mơ theo biên độ tín hiệu tương tự thời điểm lấy mẫu Lấy mẫu gây biến dạng tín hiệu ban đầu, sai lệch tăng thời gian kéo dài xung  tăng Tuy nhiên lấy mẫu trở nên cần thiết hệ thống mà mẫu sau lại chuyển đổi thành giá trị số (như hệ PCM) Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HOÁ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ 1.2.2.2 Các phƣơng pháp điều chế 1.2.2.2.1 Điều chế theo phƣơng pháp lấy mẫu tự nhiên Sơ đồ khối: TH vào FILTER PAM MODULATER TIMING PULSE GENERATOR TH Hình Điều chế theo phƣơng pháp lấy mẫu tự nhiên Tín hiệu tương tự lối vào qua lọc (FILTER) nhằm loại bỏ tượng Bí danh (Aliasing) Sau tín hiệu vào lấy mẫu Tần số lấy mẫu xác định khối định thời (TIMING) Độ rộng xung lấy mẫu xác định khối phát xung lấy mẫu (PULSE GENERATOR) Kết trình điều chế cho ta tín hiệu PAM có dạng xung tín hiệu tương tự ban đầu 1.2.2.2.2 Điều chế theo phƣơng pháp lấy mẫu Sơ đồ khối: TH vào TH FILTER S&H PAM MODULATER TIMING PULSE GENERATOR Hình Điều chế lấy mẫu Khác với lấy mẫu tự nhiên, lấy mẫu bổ xung thêm mạch lấy mẫu giữ mẫu (Sample & Hold) Mạch có nhiệm vụ: + Cố định tín hiệu biên độ Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HOÁ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ + Ổn định giá trị biên độ nhận vào thời gian lấy mẫu Sau lấy mẫu tạo xung đỉnh mà biên độ tỉ lệ với biên độ tín hiệu tương tự Ta có dạng tín hiệu PAM lấy mẫu sau: Hình Lấy mẫu 1.2.2.2.3 Khơi phục lại tín hiệu tƣơng tự Q trình khơi phục lại tín hiệu tương tự thực lọc thơng thấp Hình7 Q trình khơi phục lại tín hiệu tƣơng tự Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HỐ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ Mạch lọc thông thấp lý tưởng cho phép tần số qua khử tần số lại Ta thấy, tần số lấy mẫu 2B, lọc thơng thấp lý tưởng có dải thơng F/2 cho phổ hồn thiên giống tín hiệu gốc, phục hồi tín hiệu s(t) Nếu tần số lẫy mẫu tăng, trình lọc trở lên dễ dàng với lặp lại tín hiệu s(t) thưa Nếu tần số lấy mẫu giảm, tượng bí danh (aliasing) xảy 1.2.2.3 Giải điều chế tín hiệu PAM Như ta xét trên, để giải điều chế tín hiệu xung PAM cần lọc thông thấp đủ Thực tế phương pháp đơn giản không đảm bảo chất lượng liên kết tôt dùng trường hợp PAM hợp kênh phân chia theo thời gian TDM (Time Division Multiplexing) Do người ta đưa thêm vào mạch giải điều chế nhận tín hiệu PAM Các xung PAM đến từ đường truyền dẫn lấy mẫu tín hiệu lấy mẫu , tín hiệu phát thu Tín hiệu lối lấy mẫu giữ mức độ ổn định có mẫu tới, phát tín hiệu nhẩy bậc tín hiệu xấp xỉ với tín hiệu ban đầu Tín hiệu tái tạo tín hiệu nhẩy bậc có độ rộng lớn tín hiệu tái tạo trực tiếp từ xung PAM, làm cho việc lọc dễ dàng Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HỐ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ Sơ đồ khối: PAM in TH Khuếch đại Giới hạn S&H Lọc thông giải PLL Lọc thông thấp Chỉnh Pha Hình Sơ đồ giải điều chế tín hiệu PAM Ngun lý hoạt động: Q trình giải điều chế thực sau: - Tín hiệu PAM đến từ đường truyền sau khuếch đại đưa vào phần: giải điều biến (S & H) phát lại xung mẫu - Việc phát lại xung mẫu thực sau: Tín hiệu sau khuếch đại đưa vào mạch hạn chế (Limiter), mạch có nhiệm vụ làm giảm thay đổi biên độ tín hiệu Bộ giải thơng có nhiệm vụ tách riêng phần liên quan đến tần số lấy mẫu Sau tín hiệu đưa tới mạch PLL (Vịng bấm pha ), mạch phát tín hiệu lấy mẫu đồng với xung tín hiệu PAM mà nhận Tiếp theo đưa vào mạch chỉnh pha để điều chỉnh pha xung đến từ mạch PLL tới cho chúng trùng với điểm cực đại xung PAM đến từ giải điều biến (S & H) - Tín hiệu lối mạch giải điều biến lọc qua lọc thơng thấp, tạo tín hiệu tương tự tín hiệu gốc ban đầu 1.2.2.4 Hệ truyền thông PAM với đƣờng dây nhiễu Transmitter Signal PAM Transmitter Receiver Signal CHANEL PAM Receiver NOISE Hình Hệ truyền thông PAM với đƣờng dây nhiễu Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HỐ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ Thơng tin tín hiệu PAM mang ẩn chứa biên độ xung nó, trạng thái chồng lên xung làm thay đổi xung gốc Do mà đầu giải điều biến PAM tín hiệu bị méo so với tín hiệu gốc ban đầu truyền Trong trường hợp có nhiễu, dải thơng kênh truyền ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu nhận Nếu dải kênh truyền có độ rộng khơng tương xứng làm méo xung PAM từ làm ảnh hưởng xấu tới tỉ lệ tín hiệu / tạp đầu vào thu giảm chất lượng tín hiệu nhận 1.2.3 ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ PWM / PPM Một xung mang điều chế theo biên độ hay theo thời gian Ta nghiên cứu hai trường hợp đặc biệt phương pháp điều chế xung theo thời gian (Pulse Time Modulation - PTM) là: Điều chế độ rộng xung (Pulse width Modulation - PWM) Điều chế vị trí xung (Pulse Poisition Modulation PPM) Hình 10 Tín hiệu PAM / PWM / PPM Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HOÁ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ Một tín hiệu PWM có dạng xung mà độ rộng tỷ lệ với biên độ với biên độ tín hiệu tương tự đem điều chế Tín hiệu PWM cịn dùng để tạo tín hiệu PPM Tín hiệu PPM xung mà vị trí tỷ lệ với biên độ với biên độ tín hiệu tương tự điều chế Các xung PPM thường khởi phát sườn xung PWM Ta xét trình điều chế hai phương pháp này: 1.2.3.1 Bộ điều chế độ rộng xung (PWM) 1.2.3.1.1 Sơ đồ khối TH vào Lọc thông thấp S&H Điều chế PWM Phát xung cưa TIMING Bộ phát PPM/PWM PPM/PWM Hình 11 Sơ đồ khối điều chế PWM Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 10 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HỐ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ Một tín hiệu liệu I (cùng pha) gồm mức điện ứng với giá trị bit thứ mà cặp bit ta xét có độ dài khoảng cách bit Tín hiệu I định thời xung CKI Một tín hiệu liệu Q gồm mức điện ứng với giá trị bit thứ hai mà cặp bit ta xét có độ kéo dài khoảng cách bit định thời xung CKQ Một tín hiệu C (Điều khiển) gồm mức điện ứng với giá trị bit thứ ba mà cặp bit ta xét có độ dài khoảng cách ba bit định thời xung CKC Ta có dạng xung mã hóa Tribit sau: Hình 36 Mã Tribit 3.2.4 Mã vi phân bit Trong hệ thông tin, việc điều chế tiến hành cách so pha tức thời tín hiệu PSK với pha chuẩn tuyệt đối phát cục nơi thu Việc điều chế trường hợp coi PSK tuyết đối Khó khăn hệ cần phải giữ cho pha sóng mang phát lặp tuyệt đối không đổi Trong điều chế PSk vi phân, vấn đề giải thông tin chứa hiệu số pha hai khoảng điều chế cạnh pha tuyệt đối sóng mang điều chế Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 31 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HỐ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ Bộ mã hóa vi phân bit đảo bit lối (n+1) bit lối vào (n) “1” giữ nguyên không đổi bit lối vào (n) “0” Ta có dạng xung tín hiệu liệu mã hóa vi phân bit: Hình 37 Mã vi phân bit 3.2.5 Mã vi phân Dibit Trong mã vi phân Dibit, liệu mã hóa cách đặc biệt cho lái để thu độ dịch pha xác sóng mang Tín hiệu mã hóa vi phân Dibit: Diff – I Diff – Q với độ kéo dài khoảng cách bit có mức tùy thuộc vào trạng thái lúc tín hiệu liệu lối lối vào mã hóa Ta có dạng tín hiệu liệu mã hóa vi phân Dibit: Hình 38 Mã vi phân Dibit Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 32 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HỐ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ PHẦN MƠ PHỎNG MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HĨA VÀ GIẢI MÃ Mạch tạo xung đồng (xung clock) tín hiệu liệu 1.1 Mạch tạo xung đồng Sơ đồ nguyên lý nguyên tắc hoạt: Bộ ghi dịch dùng IC 7496 cho xung mẫu CKI , CKQ , CKC Khi mã hóa liệu để phục vụ cho điều chế pha chia (4.PSK), D.4PSK đòi hỏi xung mẫu chậm chu kỳ xung đồng hồ (CK) Nghĩa CK Q chậm CKI chu kỳ xung CK Điều thực cách nối chân 14 với chân IC 7496 Lúc công tắc SW nối với điểm Khi mã hóa liệu cho điều chế pha chia (8.PSK), điều chế biên độ góc phần tư QAM: địi hỏi xung mẫu khác nhau, chậm chu kỳ xung đồng hồ Lúc SW nối với điểm Tức chân 13 nối với chân (IC 7496) Hình 39 Sơ đồ mạch tạo xung đồng Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 33 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HỐ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ 1.2 Mạch tạo tín hiệu liệu Sơ đồ nguyên lý nguyên tắc hoạt động: Hình 40 Sơ đồ mạch tạo tín hiệu liệu Với xung đồng hồ CK xủ lý nhiều cách khác ta phát chuỗi liệu sau: Một đếm nhị phân bit (SN 7493) cấp cho ta tín hiệu sau: + Chân 3: chuỗi xung đồng hồ CK bị chia Dạng sóng tương đương với tín hiệu số liệu NRZ 0/1 xen kẽ + Chân 4: xung CK bị chia Dạng sóng tươn g đương với tín hiệu liệu 00/11 xen kẽ + Chân : Chuỗi xung CK bị chia Dạng sóng tương đương với tín hiệu số liệu NRZ với bit “0” bit “1” xen kẽ + Chân : Xung CK bị chia 16 Một ghi dịch bit (SN 74164) Hoặc – Tuyệt đối (EX-OR) (dùng IC 7486) phát chuỗi liệu giả ngẫu nhiên chứa 80 bit “0” 32 bit “1” Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 34 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HOÁ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ Kết mơ : Một số mạch mã hóa tín hiệu số 2.1 Mã hóa liệu kiểu Manchester Sơ đồ nguyên lý ngun tắc hoạt động: Hình 41 Mạch mã hóa Manchester Mạch mã hóa Manchester thực với mạch tuyệt đối (EXOR) (IC-7486) Chân nhận xung đồng âm, chân nhận liệu DATA vào Chân cho mã Manchester Dạng mã Manchester chu kỳ đồng hồ thuận bit liệu vào từ “0” chuyển lên “1” chu kỳ đồng hồ âm bit liệu từ “1” chuyển xuống “0” Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 35 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HOÁ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ Kết mơ phỏng: 2.2 Mã hóa liệu kiểu Dibit Sơ đồ nguyên lý nguyên tắc hoạt động: Hình 42 Mã hóa Dibit Mạch mã hóa Dibit dùng IC 7474 (triger D) Tín hiệu liệu đưa vào chân IC U1A U2B Chân chân 10 nối với điện 5v (ở mức cao) Chân chân 13 nối với xung reset từ mạch tạo xung IC dùng để mã hóa bit thứ tín hiệu DATA Triger thứ IC U1A hoạt động nhờ điều khiển xung mẫu CKI Còn Triger thứ IC U2A hoạt động nhờ điều khiển xung mẫu CKQ Đầu Triger chân IC U1B Tín hiệu tín hiệu I, có mức tương ứng với bit thứ Dibit ta xét, với độ kéo dài khoảng cách bit Tương tự IC U2A dùng để mã hóa bit thứ hai tín hiệu DATA Tín hiệu DATA đưa vào chân 2, vào Triger thứ IC Triger có chế 36 Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HỐ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ độ hoạt động nhờ điều khiển xung mẫu CKQ Đầu Triger chân IC Đây tín hiệu Q, có mức tương ứng với bit thứ hai Dibit ta xét, với độ kéo dài khoảng cách bit Kết mơ phỏng: 2.3 Mã hóa kiểu vi phân bit Sơ đồ nguyên lý nguyên tắc hoạt động: Hình 43 Mã hóa vi phân bit Mạch vi phân bit dùng mạch tuyệt đối (EX-OR) IC 7486 Triger thứ IC 7474 Nguyên lý hoạt động sau: Xung đồng hồ CK đưa vào chân IC 7474 vào chân CK Triger Tín hiệu liệu DATA đưa vào chân IC U4A (chân D 37 Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HỐ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ Triger) Trước tín hiệu liệu đưa vào Triger ta cho qua mạch tuyệt đối (EX-OR) Mạch so sánh tín hiệu liệu Data với tín hiệu lối Triger, để cấp tín hiệu liệu cho Triger Kết Triger đảo ngược bit lối (n+1) bit lối vào “1” giữ lối khơng đổi bít vào “0” Đây dạng liệu mã hóa theo kiểu vi phân bit Kết mơ phỏng: 2.4 Mã hóa vi phân Dibit Sơ đồ nguyên lý ngun tắc hoạt động: Hình 44 Mã hóa vi phân Dibit Mạch mã hóa vi phân Dibit dùng mạch mã hóa Dibit hai mạch mã hóa vi phân bit IC U6C U4A dùng để so sánh tín hiệu mã hóa Dibit (I Q) Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 38 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HỐ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ với tín hiệu liệu mã hóa vi phân Dibit (Diff I Diff Q) để đưa điều khiển mạch vi phân bit Kết lối chân chân IC U3 tín hiệu liệu mã hóa theo kiểu vi phân Dibit Chân Diff I, chân Diff Q Diff I Diff Q với độ kéo dài khoảng cách bit có mức tùy thuộc vào trạng thái lúc lối lối vào Kết mô phỏng: Mạch khôi phục xung đồng hồ liệu Như ta biết tín hiệu liệu truyền dây dẫn sóng vơ tuyến Để đồng tín hiệu nơi thu nơi phát, truyền người ta phải gửi kèm tín hiệu liệu xung đồng tương ứng Với phương pháp mã hóa trên, ta trộn xung đồng (xung đồng hồ CK) với tín hiệu liệu Cơng việc mã hóa tín hiệu nêu vừa thực việc truyền xung đồng từ nơi phát đến nơi thu đồng thời có tác dụng để nơi thu nhận xung đồng tín hiệu liệu xác Tại nơi thu, xung đồng (xung đồng hồ) dùng để mã hóa tín hiệu liệu nơi phát khôi phục Xung đồng khôi phục dùng để giải mã tín hiệu liệu mã hóa mà nơi thu nhận để tái tạo tín hiệu liệu gốc ban đầu Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 39 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HOÁ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ Sơ đồ nguyên lý nguyên tắc hoạt động: Tín hiệu liệu sau trễ nhờ mạch RC đưa tới mạch tuyệt đối (EX-OR) (IC 7486) để so sánh với tín hiệu vào khơng trễ Tín hiệu lối mạch EX-OR nối với lối vào mạch so pha PLL (IC 4046) Sóng hình vng cấp mạch so pha PLL sửa vuông cửa EX-OR tạo nên xung đồng khôi phục CK1 Bằng mạch dao động mạch chia (IC 7474) ta có xung đồng hồ âm CK xung đồng hồ thuận ngược CK Hình 45 Mạch khơi phục CK Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 40 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HỐ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ Kết mơ phỏng: Hình 56: Dạng xung mạch khơi phục xung liệu Một số mạch giải mã tín hiệu số 4.1 Giải mã Manchester Sơ đồ nguyên lý nguyên tắc hoạt động: Hình 46 Mạch giải mã Manchester Việc giải mã tín hiệu mã hóa Manchester thực cách lấy mẫu tín hiệu nửa khoảng bit Bộ giải mã gồm mạch Triger thứ ic U2B (7474) đạt nhờ tín hiệu mã hóa đồng hồ cho lấy mẫu, mẫu thu cách chia đôi tần số (nhờ Triger thứ IC U3A 7474) sóng hình vng phát mạch PLL (tần số gấp đơi tần số đồng hồ liệu) Mạch PLL gồm mạch Triger (IC U1A U1B 7474), cửa tuyệt đối EX-OR âm (IC 7486) mạch Triger (U2B 7474 – nối đơn Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 41 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HỐ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ hài) phát xung hẹp có biến đổi tín hiệu liệu (từ đến ngược lại) cho mặt sóng dương tín hiệu mẫu ln xảy nửa chu kỳ khoảng cách bit Kết mô phỏng: 4.2 Giải mã vi phân bit Sơ đồ nguyên lý nguyên tắc hoạt động: Hình 47 Mạch giải mã vi phân bit Việc giải mã thực cách so sánh tín hiệu mã hóa thuận với tín hiệu làm trễ Ta dùng Triger D để thực việc làm trễ tín hiệu mã hóa Kết chân chân IC U1A U1B cho tín hiệu mã hóa thuận tín hiệu mã hóa bị làm trễ để đưa vào mạch so sánh (Chân IC U2A- 74HC86) Hai tín hiệu đồng với xung CK1 tín hiệu mã hóa trễ bị làm trễ chu kỳ xung CK1 Nếu chúng khác nghĩa có bit Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 42 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HỐ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ liệu “1” vào làm thay đổi tín hiệu mã hóa Cịn chúng có nghĩa khơng có biến đổi bit liệu “0” Tín hiệu sau mạch so sánh có dạng giống tín hiệu gốc ban đầu Tín hiệu liệu đưa vào chân IC U3A-7474 (Triger D) để đồng với xung đồng hồ cách xác Kết mơ phỏng: 4.3 Giải mã Dibit Sơ đồ nguyên lý nguyên tắc hoạt động: Ta dùng mạch ghi dịch IC - 74195 Tín hiệu mã hóa I Q đưa vào chân chân Hai xung đồng hồ liệu CK1 Ck đưa vào chân 10 chân Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 43 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HOÁ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ Các tín hiệu I Q tải song song cho chu kỳ Dibit (CK1) đọc nối tiếp chu kỳ bit (CK1).Tín hiệu sau giải mã lấy chân 12 IC – 74195 Hình 48 Mạch giải mã Dibit Kết mơ phỏng: 4.4 Giải mã vi phân Dibit: Sơ đồ nguyên lý nguyên tắc hoạt động Hình 49 Mạch giải mã vi phân Dibit Mạch giải mã vi phân Dibit phát hai tín hiệu I Q tín hiệu vi phân Diff I- Diff- Q cấp từ khử điều chế QPSK Qua lối I Q có mức điện phụ thuộc vào trạng thái cặp cuối Dibit vi phân lối vào với độ kéo dài khoảng cách bit Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 44 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP MÃ HOÁ VÀ GIẢI MÃ TÍN HIỆU SỐ Sinh viên: Phạm Quang Tuyên Lớp: ĐT1001 45