viễn thông mã hóa( coded communication) viễn thông mã hóa( coded communication) Bởi: phạm văn VIỄN THÔNG MÃ HÓA( coded communication) Ta thấy, tín hiệu digital bao gồm danh mục số, số lấy số hữu hạn trị giá Danh mục số không xác với trị mẫu gốc, mà phiên làm tròn trị Như vậy, chuyển đổi từ analog thành digital, tín hiệu kết dùng để tái tạo cách hoàn toàn tín hiệu analog nguyên thủy Vậy ta muốn đổi tín hiệu analog thành digital ? Phần sau trả lời vấn đề quan trọng Tiếng trống hay khói thổ dân Châu Mỹ nhiều thí dụ viễn thông digtal Tín hiệu trống truyền xa tiếng nói nơi tiếp nhận cần phân biệt loại âm nhiều ( background noise ) Những tín hiệu audio phức tạp khó phân biệt nhiễu dọc theo đường truyền Điện tín với chuỗi chấm gạch để đánh vần cho từ truyền, dạng viễn thông digital Máy thu dễ phân biệt thời khoảng ( Duration ) dài ngắn khác tín hiệu Điện tín dùng kỹ thuật mã hoá giãi mã tín hiệu, nhờ Operator Operator đọc ( hay nghe ) tin đổi chữ thành mã Morse Ở máy thu, nhận tin, operator thực ngược lại Vận tốc truyền kiểm soát cẩn thận để không vượt vận tốc giới hạn keyer Có lý cần phải mã hoá thông tin : Kênh truyền ( thường không khí ) bị ô nhiễm nhiều tín hiệu điện, khiến cho thông tin " tự nhiễu " ( noise - free ) trở nên khó khăn Tín hiệu bị làm sai lạc nhiễu dạng giao thoa khác Những kỹ thuật sửa sai méo nhiễu thường không hiệu nhiều Vậy thu tín hiệu bị làm thay đổi nhiễu tín hiệu khác, phải có biện pháp tách nhiễu khỏi tín hiệu Điều cần đến việc tín hiệu phải có dạng đặc trưng để phân biệt Nhưng hầu hết tín hiệu Analog dạng 1/4 viễn thông mã hóa( coded communication) Lý thứ hai cho nhấn mạnh lần viễn thông mã hoá digital thay đổi qui cách tín hiệu thông tin Nhiều năm trước đây, tín hiệu tín hiệu thông tin chiếm ưu tín hiệu audio ( có tần số bị giới hạn dãi tần thính cảm tai người ) Nhưng ngày nay, ta thấy thiết bị truyền liệu từ nơi đến nơi khác với thông tin khác biệt xa với sóng audio Nên yêu cầu đặt cho hệ thống viễn thông phức tạp nhiều so với hệ viễn thông truyền tín hiệu tiếng nói Mặc dù việc xây dựng mạch Analog dễ so với mạch digital, so với tiến ngành điện tử bán dẫn công nghệ IC làm đảo ngược lại Lý thứ ba, không mạch digital đáng tin cậy mà nhiều trường hợp rõ Việc chế tạo dễ dàng IC digital cho mạch phức tạp mở khả bao quát Trong hệ thống viễn thông mã hoá, ta truyền "từ" từ từ vựng ( dictionary ) từ tin chấp nhận Từ ( word ) thu không xác giống từ từ vựng, truyền bị tác động méo nhiễu Nếu sai lạc không lớn lắm, ta thử định với từ mà từ vựng gửi Đó điểm thông tin mã hoá Tiếng nói người có nhiều tính chất giống hệ thông tin digital Khi ta nói, gói lượng ( lần tạm dừng ) trình bày tín hiệu lấy từ từ vựng khoảng 25.000 từ ( tuỳ vào số từ vốn ngữ vựng người ) Giả sử ta truyền từ đến người khác, mà nhận hoàn hảo từ từ vựng Tín hiệu bị méo, bi sai lệch nhiễu chen vào Người nhận nhanh chóng so sánh với 25.000 từ từ vựng chọn từ gần giống với Bằng cách đó, nhiều sai sót sửa ( Ta đơn giản hoá khả " máy tính người " Thực thế, ta xem xét tín hiệu nhận mạch văn thông tin nhận trước ) Loại mã hoá thông tin thông dụng nhị phân Ta đổi tín hiệu chứa tin Analog thành chuỗi bit ( mà ta biết cách thực phần trước ) Xem kênh mà ngõ vô hoặc ngõ ( Hình 7.14 ) Bên trái ngõ vô Bên phải, ngõ Những đường ngang thu bit, đường chéo bit - error 2/4 viễn thông mã hóa( coded communication) Hình 7.14:Kênh nhị phân Trên đường ta xác xuất Pij xác xuất thu nhận i j gửi Thí dụ, P10 xác xuất truyền nhận sai máy thu Nếu ta gửi 1, máy thu phải nhận hoặc Tương tự ta gửi Vậy: P10 + P00 = P01 + P11 = Dĩ nhiên ta thích có kênh mà P10 = P01 = ( Và hậu P11 = P00 = ) Phần lớn hệ viễn thông digital có tính chất P10 = P01 ( hậu quả, P11 = P00 ) Điều xác xuất truyền nhận sai với xác xuất truyền nhận sai Một kênh có tính chất gọi kênh đối xứng nhị phân ( Binary Symetric Channel - BSC ) Hình 7.14b đặt P10 = P01 = P rồi, P00 = P11 = - P Giả sử ta muốn truyền tín hiệu đến khoảng cách xa Trong viễn thông Analog, ta đặt nhiều mạch khuếch đại dọc theo đường truyền Tỷ số S/N ngõ mạch khuếch đại không lớn ngõ vô (thực tế, nhỏ nhiễu cộng thêm vào) Vậy, nhiễu ngày lớn khoảng cách gia tăng Bây giờ, ta giả sử đổi tín hiệu Analog thành digital gồm chuỗi bit gồm Hơn nữa, giả sử ta mô hình hóa kênh BSC Ta tìm xác xuất toàn thể error ( gọi nhịp độ sai bit ): Pe = P [ PR(1) ] + P [ PR(0) ] (7.1) PR(1) khoảng thời gian gửi Số hạng thứ phương trình khoảng thời gian mà ta gửi nhận Số hạng thứ hai khoảng thời gian truyền ta gửi nhận Đó cách xử lý bit error Vì PR(1) + PR(0) = Ta có: 3/4 viễn thông mã hóa( coded communication) Pe = P [ PR1(1) ] + P [ PR(0) ] = P (7.2) Bây giả sử P không cao Một cách để cải thiện làm giảm khoảng cách đài phát máy thu Giả sử ta đặt trạm hai trạm gốc Ta có vị trí hình 7.15 Hình 7.15:Nối tiếp đôi BSC P' xác xuất error cho BSC Vì khoảng cách phân nữa, P' nhỏ P Liên hệ khoảng cách bit error phi tuyến, nên cắt khoảng cách làm hai cắt bit error hệ số lớn Trạm gọi Repeater Xác xuất toàn thể bit error hệ thống " hai bước nhảy " tổng xác xuất error bước thứ error bước thứ nhì Nếu ta làm hai error ( error cho bước ) bit error cho : Pe = 2p' ( - p' ) (7.3) Xác suất error bước nhảy thường bé Những số tiêu biểu từ p' = 10- đến p' = 10-10 Phương trình (7.3) tính xấp xĩ: Pe = 2P' (7.4) Vì P' thường nhỏ p\2 ta cải thiện bit error cách cộng thêm Repeater Phương trình (7.4) tổng quát hoá cho số bước nhảy (hop) bất kỳ, bước không cần có nhịp error Một cách tổng quát, error toàn thể hệ nhiều bước xấp xĩ với tổng error thành phần Khái niệm repeater phân biệt lớn viễn thông analog viễn thông digital 4/4 .. .viễn thông mã hóa( coded communication) Lý thứ hai cho nhấn mạnh lần viễn thông mã hoá digital thay đổi qui cách tín hiệu thông tin Nhiều năm trước đây, tín hiệu tín hiệu thông tin... Bên trái ngõ vô Bên phải, ngõ Những đường ngang thu bit, đường chéo bit - error 2/4 viễn thông mã hóa( coded communication) Hình 7.14:Kênh nhị phân Trên đường ta xác xuất Pij xác xuất thu nhận... thời gian truyền ta gửi nhận Đó cách xử lý bit error Vì PR(1) + PR(0) = Ta có: 3/4 viễn thông mã hóa( coded communication) Pe = P [ PR1(1) ] + P [ PR(0) ] = P (7.2) Bây giả sử P không cao Một