Chương 3: Kỹ thuật mã hóa tín hiệu pptx

BK TP.HCM 2008 dce Chương 3 Kỹ thuật mã hóa tín hiệu  Dữ liệu số, tín hiệu số  Dữ liệu số, tín hiệu tương tự  Dữ liệu tương tự, tín hiệu số  Dữ liệu tương tự, tín hiệu tương tự 2008 dce ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 2 Data Communication and Computer Networks Tín hiệu analog • Ba đặc điểm chính của tín hiệu analog bao gồm – Biên độ (Amplitute) – Tần số (Frequency) – Pha (Phase) • Biên độ của tín hiệu analog – Đo độ mạnh của tín hiệu, đơn vị: decibel (dB) hay volts – Biên độ càng lớn, tín hiệu càng có cường độ mạnh – Tín hiệu tiếng nói - từ “hello” • Tiếng nói (speech) là một tín hiệu rất phức tạp • Tiếng nói chứa hàng ngàn tổ hợp khác nhau của nhiều tín hiệu 2008 dce ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 3 Data Communication and Computer Networks Tần số của tín hiệu analog • Tốc độ thay đổi của tín hiệu trong một giây, đơn vị Hz hay số chu kỳ trong một giây (cycles per second) – T/h 30Hz thay đổi 30 lần trong một giây • Một chu kỳ là sự di chuyển sóng của tín hiệu từ điểm nguồn bắt đầu cho đến khi quay trở về lại điểm nguồn đó. 2008 dce ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 4 Data Communication and Computer Networks Pha của tín hiệu analog • Tốc độ thay đổi quan hệ của tín hiệu đối với thời gian, được mô tả theo độ (degree) • Sự dịch pha xảy ra khi chu kỳ của tín hiệu chưa kết thúc, và một chu kỳ mới của tín hiệu bắt đầu trước khi chu kỳ trước đó chưa hoàn tất – Tai người không cảm nhận được sự dịch pha – T/h mang dữ liệu bịảnh hưởng bởi sự dịch pha • Ví dụ các mối nối không hoàn hảo sẽ gây ra dịch pha 2008 dce ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 5 Data Communication and Computer Networks Tín hiệu digital • Tín hiệu số bao gồm chỉ hai trạng thái, được diễn tả với hai trạng thái ON hay OFF hoặc là 0 hay 1 • Tín hiệu số yêu cầu khả năng băng thông lớn hơn tín hiệu analog. 2008 dce ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 6 Data Communication and Computer Networks Tín hiệu digital • Các vấn đề khi sử dụng kênh thoại (voice channel) trong việc truyền tín hiệu số – Một tín hiệu số là một tổ hợp của các tín hiệu khác. Đặc biệt, tín hiệu số có thể được biểu diễn như sau Signal = f + f 3 + f 5 +f 7 +f 9 +f 11 +f 13 f  – Do đómột tín hiệu số gồm 1 tần số cơ bản (f), cộng thêm tần số 3f (hài tần bậc 3), cộng thêm tần số 5f (hài tần bậc 5), … – Nếu biên độ của tần số f, f 3 , f 5 , … là a, a 3 , a 5 , … thì a = 3a 3 = 5a 5 … – Để gởi tín hiệu số qua kênh truyền thoại, băng thông của kênh truyền phải cho phép tần số cơ bản f, tần số 3f và tần số 5f đi qua mà không ảnh hưởng nhiều đến các tần số này – Đây là yêu cầu tối thiểu để bên nhận nhận đúng được tín hiệu số 2008 dce ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 7 Data Communication and Computer Networks Tín hiệu digital • Truyền 1 tín hiệu số nhị phân tốc độ 2400bps trên kênh thoại có băng thông 3.1kHz – Tần số cơ bản: 1200Hz (thông thường bằng ½ tốc độ bit) – Chỉ có tần số cơ bản đi qua mà không bị thay đổi 2008 dce ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 8 Data Communication and Computer Networks Dữ liệu, tín hiệu và truyền dẫn • Analog data/Analog Signal – Gởi bình thường hoặc mã hóa vào phần phổ khác • Analog data/Digital Signal – Mã hóa dùng bộ codec để tạo ra chuỗi bit số • Digital Data/Analog Signal – Được mã hóa dùng modem để tạo ra t/h tương tự • Digital Data/Digital Signal – Biểu diễn trực tiếp dữ liệu hoặc mã hóa để tạo ra t/h số có đặc tính mong muốn • Analog Signal/Analog Transmission – Lan truyền thông qua các bộ khuếch đại, xử lý t/h như nhau bất kể dữ liệu là số hoặc tương tự • Analog Signal/Digital Transmission – Giả sử t/h biểu diễn dữ liệu số, lan truyền qua các bộ repeater • Digital Signal/Analog Transmission – Không dùng • Digital Signal/Digital Transmission – T/h là chuỗi nhị phân lan truyền qua các bộ repeater Analog and digital transmission Analog data Analog signal Digital signal Digital data Analog signal Digital signal 2008 dce ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 9 Data Communication and Computer Networks Dữ liệu số, tín hiệu số Analog and digital transmission Analog data Analog Analog Analog signal signal signal Digital Digital Digital signal signal signal Digital data Analog Analog Analog signal signal signal Digital Digital signal signal • Tín hiệu số – Xung điện áp rời rạc, không liên tục – Mỗi xung là một phần tử tín hiệu – Dữ liệu nhị phân được mã hóa thành các phần tử tín hiệu 2008 dce ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 10 Data Communication and Computer Networks Thuật ngữ • Unipolar – Tất cả các phần tử t/h có cùng dấu • Polar – Một trạng thái logic được biểu diễn bằng mức điện áp dương, trạng thái logic khác được biểu diễn bằng mức điện áp âm • Tốc độ dữ liệu – Tốc độ truyền dẫn dữ liệu theo bps (bit per second) • Độ rộng (chiều dài 1 bit) – Thời gian thiết bị phát dùng để truyền 1 bit • Tốc độ điều chế (tốc độ tín hiệu) – Tốc độ mức t/h thay đổi – Đơn vị là baud = số phần tử t/h trong 1 giây • Mark và Space – Tương ứng với 1 và 0 nhị phân [...]... hằng số suốt thời khoảng bit Dữ liệu được mã căn cứ vào việc có hay không sự thay đổi t/h ở đầu thời khoảng bit Thay đổi t/h (L→H hoặc H→L) mã hóa nhị phân 1 Không có thay đổi t/h mã hóa nhị phân 0 Một ví dụ cho mã hóa sai phân (differential encoding) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr Dinh Duc Anh Vu 12 dce 2008 Nonreturn to Zero (NRZ) • Mã hóa sai phân – Dữ liệu được biểu diễn bằng... phức tạp, cảm giác cực tính dễ dàng bị mất • Ưu và nhược điểm của mã hóa NRZ – Ưu • Dễ dàng nắm bắt • Băng thông dùng hiệu quả – Nhược • Có thành phần một chiều • Thiếu khả năng đồng bộ – Dùng trong việc ghi băng từ, USB – Ít dùng trong việc truyền t/h Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr Dinh Duc Anh Vu 13 dce 2008 Multilevel Binary • Dùng nhiều hơn 2 mức tín hiệu • Bipolar-AMI (Alternate... với sóng tham chiếu cố định) Cho phép mã hóa nhiều bit trên mỗi thay đổi tín hiệu sóng mang (Phase Amplitude Modulation) Phương pháp này thường được dùng trong truyền dữ liệu ở tốc độ 2400bps (2 bits per phase change - CCITT V.26) hoặc 4800bps (3 bits encoding per phase change - CCITT V.27) hoặc 9600bps (4 bits encoding per phase/amplitude change) – Tổng quát cho mã hóa NRZ-L D R R  l log 2 L Data Communication... ©2008, Dr Dinh Duc Anh Vu 23 dce 2008 Dữ liệu số, tín hiệu tương tự Analog and digital transmission • Ứng dụng – Dùng để truyền dữ liệu số trên mạng điện thoại công cộng Analog data • Thiết bị Digital Digital signal signal Digital data • 300Hz  3400Hz Analog Analog signal signal Analog signal Digital Digital signal signal – MODEM (MOdulator-DEMulator) • Kỹ thuật – Điều biên: Amplitude-Shift Keying (ASK)... 0 binary 0  • Sử dụng một tần số sóng mang duy nhất • Phương pháp này chỉ phù hợp trong truyền số liệu tốc độ thấp (~1200bps trên kênh truyền thoại) • Tần số của tín hiệu mang được dùng phụ thuộc vào chuẩn giao tiếp đang được sử dụng • Kỹ thuật được dùng trong cáp quang – LED: sáng, không sáng – ILD: 2 mức sáng khác nhau Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr Dinh Duc Anh Vu 26 dce 2008...dce 2008 Diễn giải tín hiệu • Cần biết – Định thời của các bit (khi nào chúng bắt đầu và kết thúc) – Mức tín hiệu tương ứng với bit 0, 1 • Yếu tố ảnh hưởng đến việc diễn giải t/h – Tỉ số SNR: càng lớn thì BER càng giảm – Tốc độ dữ liệu (bps): càng tăng thì BER càng... (QAM) • • • • QAM được dùng trong ADSL và một số hệ thống wireless Kết hợp giữa ASK và PSK Mở rộng logic của QPSK Gởi đồng thời 2 tín hiệu khác nhau cùng tần số mang – – – – Dùng 2 bản sao của sóng mang, một cái được dịch đi 90 độ Mỗi sóng mang đã được điều chế ASK 2 tín hiệu độc lập trên cùng môi trường Giải điều chế và kết hợp cho dữ liệu nhị phân ban đầu Data Communication and Computer Networks ©2008,... Dinh Duc Anh Vu 18 dce 2008 Bài tập Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr Dinh Duc Anh Vu 19 dce 2008 Scrambling • Dùng kỹ thuật scrambling để thay thế các chuỗi tạo ra hằng số điện áp • Chuỗi thay thế – Phải tạo ra đủ sự thay đổi t/h, dùng cho việc đồng bộ hóa – Phải được nhận diện bởi bộ thu và thay thế trở lại chuỗi ban đầu – Cùng độ dài như chuỗi ban đầu • • • • Không có thành phần một... Communication and Computer Networks ©2008, Dr Dinh Duc Anh Vu 35 dce 2008 Hiệu suất • Băng thông – Băng thông ASK và PSK liên quan trực tiếp với tốc độ bit BT = (1+r)R – Băng thông FSK có quan hệ với tốc độ dữ liệu đối với các tần số thấp, có quan hệ với độ sai lệch của các tần số điều chế đối với tần số cao BT = 2F + (1+r)R – Tín hiệu nhiều mức BT = (1+r)R/l = (1+r)R/log2L • Trong trường hợp có lỗi,... 2008 B8ZS và HDB3 • B8ZS (Bipolar With 8 Zeros Substitution) – Dựa trên bipolar-AMI – Nếu có 8 số 0 và xung điện áp cuối cùng trước đó là dương, mã thành 000+–0–+ – Nếu có 8 số 0 và xung điện áp cuối cùng trước đó là âm, mã thành 000–+0+– – Gây ra 2 vi phạm mã AMI – Có thể lầm lẫn với tác động gây ra bởi nhiễu – Bộ thu phát hiện và diễn giải chúng như 8 số 0 • HDB3 (High Density Bipolar 3 Zeros) – Dựa . BK TP.HCM 2008 dce Chương 3 Kỹ thuật mã hóa tín hiệu  Dữ liệu số, tín hiệu số  Dữ liệu số, tín hiệu tương tự  Dữ liệu tương tự, tín hiệu số  Dữ liệu tương tự, tín hiệu tương tự 2008 dce ©2008,. Networks Tín hiệu digital • Các vấn đề khi sử dụng kênh thoại (voice channel) trong việc truyền tín hiệu số – Một tín hiệu số là một tổ hợp của các tín hiệu khác. Đặc biệt, tín hiệu. Networks Tín hiệu digital • Tín hiệu số bao gồm chỉ hai trạng thái, được diễn tả với hai trạng thái ON hay OFF hoặc là 0 hay 1 • Tín hiệu số yêu cầu khả năng băng thông lớn hơn tín hiệu