Kỹ thuật truyền băng tần cơ bản và xử lý tín hiệu số MCM33EV

Kỹ thuật truyền băng tần cơ bản và xử lý tín hiệu số MCM33EV

KỸ THUẬT TRUYỀN BĂNG TẦN

CƠ BẢN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ

MCM33/EV BÀI 1:MÔ HÌNH CHUNG CỦA HỆ THỐNG

TRUYỀN TIN BĂNG GỐC

1 MỤC ĐÍCH:

 Giới thiệu mô hình tổng quát của hệ thống số cơ bản với tín hiệu băng cơ sở

 Đảm bảo việc truyền dẫn thông tin từ nguồn đến đầu cuối chính xác nhất có thể

2 SƠ ĐỒ CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN BĂNG GỐC.

- Mã nguồn: hạn chế tốc độ tín hiệu của kênh rời rạc (giảm số lượng các bit (ký

hiệu) cần truyền trong một đơn vị thời gian) bằng cách loại đi phần dư thừa củanguồn

- Mã kênh: Tạo khả năng kiểm soát lỗi bằng cách thêm phần dư vào tín hiệu.

- Mã hóa dòng: có các nhiệm vụ sau

◦ Giới hạn phổ mật độ công suất

◦ Thuận tiện cho việc khôi phục tín hiệu đồng bộ (clock)

◦ Cho phép kiểm tra chất lượng đường truyền

- Bộ lọc phát, kênh truyền và bộ lọc thu: Là các thành phần của kênh vật lý Trên

kênh truyền luôn xảy ra hiện tượng suy hao và méo tín hiệu dẫn đến nhiễu liên ký tự

Ta phải kiểm soát méo của tín hiệu xung nhận được Điều này thực hiện được nhờ bộđịnh dạng xung (hay bộ lọc phát), và bộ cân bằng (bộ lọc thu) Trong bộ phát hiệnxung có 2 mạch hoạt động đồng thời:

◦ Mạch tái tạo tín hiệu thời gian (clock)

◦ Mạch lấy mẫu (sử dụng tín hiệu đồng bộ clock đã khôi phục)

3 THỰC HÀNH:

Các chức năng của băng cơ sở:

 Khi module được bật lên thì quá trình truyền được mặc định là NRZ

 Kiểm tra các led chỉ thị tiền mã 3B-4B và NRZ, differential được bật

9B0.4:

Trả lời các câu hỏi Q trong quá trình thực hành

Trước khi tiến hành một bài tập, kiểm tra tất cả các kết nối cần thiết để Module nguồn

ở ( +12V, -12V và đất) và chỉ sau khi cung cấp nguồn cho Module MCM33

9B0.4.1 : Các chức năng truyền băng cơ sở:

Q1: Loại mã nào chứa trong đầu cuối truyền nhận:

c Làm giảm dư thừa của thông tin được truyền

d Lấy mẫu các kí hiệu được truyền

Chọn đáp án:d

Q3: Module hiển thị LCD biểu diển 2 “phổ” từ các chuỗi của các kí hiệu đến từ mã

đường truyền và bộ lọc nhận Trong đó giá trị nào biểu diễn hai sơ đồ trong phạm vi tần số?

Q4: Ảnh hưởng làm hạn chế băng truyền trên các chuổi kí hiệu được chuyển tới thiết

Q5: Bộ định thời lấy mẫu các kí hiệu tại bộ nhận là:

a Lấy mẫu các kí hiệu trong các khoản được xác định bởi một clock để đồng bộ với sự

có mặt của chúng trong tín hiệu

b Lấy mẫu các kí hiệu tại các chu kì thời gian đều đặn

c Lấy mẫu các kí hiệu tại các chu kì thời gian cố định

d Lấy mẫu các kí hiệu tại các chu kì thời gian phụ thuôc vào biên độ của chúng

Đáp án:a

 Kiểm tra các LED chỉ thị

 Sử dụng dao động kí đo dạng sóng TP1 và TP2 sử dụng TP0 làm nguồn đồng bộ

Ảnh phổ của mã NRZ

Dạng Sóng TP0 (tín hiệu xung clock) và TP2(tín hiệu NRZ sau mã hóa kênh) theo thứ tự từ trên xuống dưới.

Dạng Sóng TP1(tín hiệu NRZ trước mã hóa kênh) và

TP2(tín hiệu NRZ sau mã hóa kênh) theo thứ tự từ trên xuống dưới.

Nhận Xét:

 Dựa vào hình vẽ ta thấy tín hiệu ở TP2 có tần số cao hơn TP1 để phù hợp với tốc độ bít trên kênh truyền

 Hình dạng tín hiệu nguồn trên TP2 và TP1 phù hợp với mã NRZ

Trả lời câu hỏi:

Q1:Channel coding nghĩa là gì?

a Một phương pháp để nén tín hiệu số

b Một loại mã hóa vi phân

c Một mô hình điều khiển các lỗi truyền

d Một phương pháp để triệt nhiễu ISI

Đáp án: c

Q2:Channel coding bao gồn gì?

a Một bộ điều khiển phần dư thừa

a Mã nhị phân tuyệt đối

Q6:Khoản cách của biểu đồ channel coding tối thỉu là bao nhiêu?

a Thời gian tối thỉu trải dài giữa 2 bản tin liên tiếp

b Khoảng cách hamming tối thỉu trong tấc cả các cặp có thể của các từ mã

c Con số tối thỉu các từ được chèn vào trong mã

d Vi phân tối thỉu của chiều dài giữa các từ mã và bản tin

Đáp án: b

Q7:Quan sát trên dao động kí các tín hiệu của các điểm kiểm tra TP1,TP2,do các tần

số bit tương ứng.Tín hiệu TP2 có tần số cao hơn:bao nhiêu và tại sao?

a Nhiều hơn với tỉ số 4/3 để phù hợp tốc độ bit với kênh truyền

b với tỉ số 4/3 để phù hợp tốc độ bit với mã đường

c với tỉ số 2/3 để phù hợp tốc độ bit một cách tỉ lệ với phần dư thừa được tạo ra bởi mã hóa kênh

d gấp đôi để phù hợp với bộ tách đồng bộ thu

Đáp án : d

BÀI 3: KÊNH RỜI RẠC VÀ MÃ HÓA ĐƯỜNG

- Thiết lập cho Module là mã NRZ, thiết lập mặc định lúc khởi động.Có thể một lí

do nào đó mà module được thiết lập trên một đường truyền khác

- Kiểm tra LED hiển thi đối với mã NRZ, bộ vi phân và tiền mã hóa 3B-4B

- Sử dụng dao động kí kiểm tra dạng sóng trên TP2(tín hiệu số được trả lại bởi mã kênh), và TP4( chuỗi số được cung cấp bởi mã đường truyền).Sử dụng TP0 như là nguồn đồng bộ

Dạng Sóng TP0 (tín hiệu xung clock) và TP2 (tín hiệu NRZ sau mã hóa kênh) theo thứ tự từ trên xuống dưới.

Dạng Sóng TP4 (tính hiệu NRZ sau mã hóa đường) và TP2 (tín hiệu NRZ sau mã hóa kênh) theo thứ tự từ trên xuống dưới.

 Mã đường truyền kết hợp với tín hiệu đến từ bộ mã kênh là mã lưỡng cực

Q1: Tín hiệu được lấy từ TP2 là chuỗi nhị phân tại đầu ra của bộ mã hóa kênh,vậy tên

của loại mã đường nào có thể kết hợp với tín hiệu này?

Q2:Tín hiệu của TP2 truyền theo các số nhị phân.Các bit được truyền được mã hóa

theo đại lượng nào dưới đây:

a) Điện áp 2 giá trị

b) 2 giá trị pha

c) Khoản thời gian của một xung điện tạo nên tín hiệu

d) Khoản thời gian tách biệt giữa 2 mức chuyển đổi theo cùng 1 hướng

Q3: Tín hiệu tại TP4 là một tập tín hiệu nhị phân được gửi đến kênh truyền so với tín

hiệu của TP2 thì nó có các xung điện hẹp hơn.Nếu không xét đến sự khác này thì giữa 2 tín hiệu trên còn có điểm khác nhau nào khác không? Nếu có thì đó là gì?

a) Không có sự khác biệt

b) Dạng xung

c) Khoản thời gian của xung tương ứng với chu kì bít

d) Mức điện áp thiên áp mà mã hóa các bit

Đáp án: d

Q4: Tại sao precoding lại được đưa vào trước mã đường và khi nào phải làm điều đó?

a) Để thay đổi tốc độ tín hiệu khi mã đường yêu cầu tín hiệu này

b) Để thay đổi dạng xung của tín hiệu khi mã đường truyền yêu cầu

c) Thay đổi khoản thời gian các xung tín hiệu khi mã đường cần đến

d) Để giảm các thành phần tín hiệu được và tăng mật độ chuyển đổi các mức khi mã đường phải tuân theo các mục đích khác

9B2.3.2: Mã hóa precoding 3B-4B

o Sử dụng dao động kí kiểm tra dạng sóng TP2 và trên TP28(chuổi đơn cực của mạch giải mã nơi nhận), TP0 là nguồn đồng bộ

Q5: So sánh tín hiệu ở 2 điểm TP2 và TP8 và xác định tốc độ tín hiệu tương ứng

Fb=1/t0.Tín hiệu ở TP28 có tần số cao hơn tín hiệu TP2 là bao nhiêu và tại sao?

a) Cao hơn với tỉ số 4/3 do phần dư của precoding 3B-4B

b) Không có sự khác nhau

c) Gấp đôi vì kênh truyền là loại RZ

d) Cao hơn với tỉ số 3/2 bởi vì kênh truyền là lưỡng cực

Đáp án : c

BÀI 4: MÃ CỰC VI PHÂN NRZ

1 MỤC ĐÍCH:

 Mô tả và kiểm tra cấu trúc của 1 tín hiệu NRZ

 Mô tả và kiểm tra các đặc tính của mã hóa vi phân

 Với dao động kí hãy kiểm tra dạng sóng ở TP4 và TP28(chuỗi NRZ đơn cực được cung cấp bởi mạch giải mã ở nơi nhận), sử dụng TP0 làm nguồn đồng bộ

Dạng Sóng TP0(tín hiệu xung clock) và TP4(tính hiệu NRZ sau mã hóa đường) theo thứ tự từ trên xuống dưới.

Dạng Sóng TP28(chuỗi NRZ đơn cực được cung cấp bởi mạch giải mã ở nơi nhận) và

TP4(tính hiệu NRZ sau mã hóa đường) theo thứ tự từ trên xuống dưới.

Nhận xét:

 Tín hiệu NRZ được giải mã tại chân TP28 có sự dịch chu kì bit so với tín hiệu trên TP4

 Tín hiệu TP28 là tín hiệu đơn cực

Trả lời câu hỏi:

Q1.Tín hiệu ở TP4 tuân theo hoạt động nào dưới đây để phù hợp với mã hóa kênh?

Q2:Tín hiệu ở TP4 được mã hóa theo mã vi phân.Mã này sẽ gây ra điều gì cho tín

hiệu vào?

a) Mức tín hiệu ra thay đổi mỗi khi nó nhận 1 bit “1”

b) Bộ mã hóa sẽ chuyển tín hiệu NRZ thành biphase

c) Bộ mã hóa sẽ thay đổi các bit vào tùy theo các giá trị vi phân của chúng

d) Bộ mã hóa sẽ thay đổi vị trí thời gian của các bit đầu vào

Đáp án:c

Dạng Sóng TP0(tín hiệu xung clock) và TP4(tính hiệu sau mã hóa đường) theo thứ tự từ trên xuống dưới.

Dạng Sóng TP28(chuỗi NRZ đơn cực được cung cấp bởi mạch giải mã ở nơi nhận)

và TP4(tính hiệu sau mã hóa đường) theo thứ tự từ trên xuống dưới.

Nhận xét:

 Do thiết bị bị hỏng nên ta không thể kiểm tra tín hiệu chân TP28 được

 Tín hiệu sau khi qua bộ mã hóa đường truyền cho ra tín hiệu MLT-3 với 3 giá trịmức điện áp có quay về mức 0

BÀI 6:MÃ CỰC RZ

1 MỤC ĐÍCH:

 Mô tả và kiểm tra các đặc tính của 1 tín hiệu được mã hóa bởi mã đường cực RZ

 Để trình bày các khái niệm cơ bản của mã lưỡng cực RZ

Dạng sóng của tín hiệu tại TP0 (xung Clock) và TP2(tín hiệu đơn cực NRZ ban đầu)

Dạng sóng của tín hiệu tại TP4(tín hiệu mã cực RZ)và TP2(tín hiệu đơn cực NRZ ban đầu)

Nhận xét:

 Hai tín hiệu ở TP2 và TP4 khác dạng

 TP4 có 3 mức giá trị, có quay về mức o và hai giá trị bên đối xứng

 Mã RZ tạo ra một tín hiệu cực với khoảng thời gian tồn tại của xung chỉ là nữa chu

kì bit

Trả lời câu hỏi:

Q1:Mã cực RZ sinh ra loại tín hiệu nào dưới đây?

Q2: Trong điều kiện nào ta co thể nói rằng tín hiệu thuộc loại mã cực RZ và giá trị tần

số của tín hiệu là bao nhiêu?

a) Với chuổi bit luôn bằng “1” giá trị tần số chính bằng tốc độ tín hiệu

b) Với chuổi bit luôn bằng “0” giá trị tần số chính bằng tốc độ tín hiệu

c) Với chuổi bit có giá trị “1” và “0” luân phiên ,giá trị tần số chính bằng ½ tần số tínhiệu.

d) Không có điều kiện gì để nhận biết 1 tần số chính

Đáp án: c

Q3: Loại quan hệ nào được tìm thấy giữa tín hiệu được mã hóa NRZ ở TP2 và TP28

với tín hiệu ở TP4?

a) Giữa giá trị các bit với thiên áp các xung

b) Giữa giá trị các bit với khoản thời gian các xung

c) Giữa giá trị các bit với vị trí thời gian xung

d) Giữa giá trị các bit với sự luân phiên thiên áp các xung

Đáp án:d

Q4:Loại mã AMI-RZ gây ra cho tín hiệu điều gì?

a) Nó chuyển đổi tín hiệu đơn cực thành tín hiệu cực

b) Nó chuyển đổi tín hiệu NRZ thành tín hiệu RZ

c) Nó tạo ra sự luân phiên thiên áp các xung đối với các bit”1” theo phương pháp

mã hóa lưỡng cực RZ

d) Nó thay đổi vị trí thời gian của các bit vào

BÀI 7:MÃ HDB3

1 MỤC ĐÍCH:

 Mô tả và kiểm tra các đặc tính của tín hiệu được sinh ra bởi các mã đường HDB3

 Giới thiệu các khái niệm cơ bản của mã “modal non-alphabetical”

Dạng sóng của tín hiệu tại TP0 (xung Clock) và TP2(tín hiệu đơn cực NRZ ban đầu)

Dạng sóng của tín hiệu tại TP4(tín hiệu mã HDB3) và

TP2(tín hiệu đơn cực NRZ ban đầu)

Trả lời câu hỏi:

Q1:Tín hiệu lấy ở TP4 được mã hóa HDB3,loại mã này gây cho tín hiệu điều gì?

a) Nó chuyển đổi tín hiệu đơn cực thành tín hiệu cực

b) Nó chuyển đổi tín hiệu NRZ thành tín hiệu RZ

c) Dùng tín hiệu lưỡng cực luân phiên của các xung được thiên áp và sự chuyển đổi bằng cách thêm vào các xung cưỡng bức một cách thích hợp để ngăn cản các bit

“0” liên tiếp

Q2:Loại mã AMI và HDB3 được sử dụng trong module này có đặc điểm gì chung?

a) Cả 2 đều dùng tín hiệu lưỡng cực,mã HDB3 có thể xem như một sự mở rông

a) Thêm vào số các bit cưỡng bức bằng nhau

b) Thay đổi các chuổi có bit “0” liên tục với các mã làm đầy

c) Không thêm vào các bit cưỡng bức

d) Thay đổi các chuỗi có bit 0 có cùng độ dài

Đáp án:b

Q4:Cố định mã HDB3 biết các bit cưỡng bức thêm vào,câu nào dưới đây đúng?

a) Cơ chế đồng bộ thu là không bao giờ mất,

b) Tốc độ tín hiệu bị thay đổi

c) Các chuỗi có nhiều bit “0” sẽ biến mất khỏi thông tin

d) Các bit dư được thêm vào để bảo vệ dữ liệu

Đáp án: c

Dạng sóng của tín hiệu tại TP0 (xung Clock) và TP2( chuỗi NRZ đơn cực ban đầu) theo thứ tự từ trên xuống.

Dạng sóng của tín hiệu tại TP4(chuỗi CMI) và TP2( chuỗi NRZ đơn cực ban đầu) theo thứ tự từ trên xuống.

Nhận xét:

 Tính chất của mã CMI là : cần nhiều băng thông hơn khi số bit 0 hay số bit 1 tăng

do sự đảo mức liên tục của chúng

 Ưu điểm của tín hiệu được mã hóa CMI là: duy trì sự đồng bộ và có thành phần liên tục phổ đồng nhất

 Đặc tính của mã CMI: chiếm nhiều băng tần hơn khi số bit “0” hay “1” tăng vì các

 Kiểm tra led sáng tương ứng với mã được lựa chọn, bên cạnh đó reset mức nhiễu,

độ suy hao và ngắt kết nối tất cả các jumper

 Dùng dao động kí kiểm tra dạng sóng trên TP2 (chuỗi NRZ đơn cực ban đầu) hoặc trong TP28 (chuỗi NRZ đơn cực giải điểu chế) và chuỗi trong TP4 (chuỗi Manchester), sử dụng TP0 (FL2) làm nguồn đồng bộ

Phổ tín hiệu của mã Manchester

Dạng sóng của tín hiệu tại TP0 (xung Clock) và

TP2(tín hiệu đơn cực NRZ ban đầu)

Dạng sóng của tín hiệu tại TP4(tín hiệu mã Manchester) và

TP2(tín hiệu đơn cực NRZ ban đầu)

Nhận xét:

 Dạng sóng trên TP2 hoặc TP28 có dạng giống như những trường hợp ta đã khảo sát ở trên

 Tín hiệu sau giải mã sớm pha so với tín hiệu gốc

 Tín hiệu trên TP4 đã mã hóa tín hiệu ban đầu TP2 theo quy tắc mã hóa

Manchester

Trả lời câu hỏi:

Q2

Thuộc tính tín hiệu mã hóa manchester.

Thuộc tính của mã manchester cũng giống như mã RZ nhưng cần băng thônglớn hơn Mã này cung thực hiện đồng bộ nhận tốt và loại bỏ được thành phần

một chiều.

Phổ tín hiệu của mã 2B-1

Dạng sóng của tín hiệu tại TP0 (xung Clock) và

TP2(tín hiệu đơn cực NRZ ban đầu)

Dạng sóng của tín hiệu tại TP0 (xung Clock) và

TP3(thành phần dấu )

Dạng sóng của tín hiệu tại TP0 (xung Clock) và

TP5(thành phần mức)

Dạng sóng của tín hiệu tại TP0 (xung Clock) và

TP4(tín hiệu mã bậc 4 tổng hợp)

Nhận xét:

 Các mức điện áp của ký hiệu mã 2B-1Q đạt được bằng cách nhận các thành phần dấu và mức của số liệu từ đầu ra của bộ DAC

 Mã này dễ dàng hồi phục xung định thời

 Mã 2B-1Q sinh ra loại tín hiệu có 4 mức tại TP4

 Ưu điểm của mã này là làm giảm mức công suất của các phổ

Trả lời câu hỏi

Q1 Mã hóa bậc 4 tạo ra loại tính hiệu truyền gì?

- Tín hiệu truyền 4 giá trị

Q2 Mức thế các ký hiệu bậc 4 đạt được như thế nào?

- Các mức điện áp của ký hiệu mã 2B-1Q đạt được bằng cách nhận các thànhphần dấu và mức của số liệu từ đầu ra của bộ DAC

Q3 Mã hóa bậc 4 tạo ra lợi ích gì?

- Mã này đẽ dàng hồi phục xung định thời

BÀI 11: MÃ HÓA CHẾ ĐỘ DOUBINARY

Dạng sóng của tín hiệu tại TP0 (xung Clock) và TP2( mã NRZ của nguồn phát) theo thứ tự từ trên xuống.

Dạng sóng của tín hiệu tại TP4( mã Duobinary) và TP2( mã NRZ của nguồn phát) theo thứ tự từ trên xuống.

Nhận xét:

 Tín hiệu theo mode duobinary được đặc trưng bởi: ISI phụ thuộc vào mức tín hiệu

Trả lời câu hỏi

Q1 Chuẩn truyền duobinary được lắp đặt cùng với?

- Với bộ lọc truyền để hạn chế băng thông tín hiệu khi truyền trên kênh vật lý.

Q2 Đặc trưng của chuẩn truyền này là gì?

- Nhiễu xuyên kí hiệu được mở rộng ra ba khoảng tín hiệu.

Q3 Chuẩn duobinary tạo ra loại tín hiệu nào?

- Tín hiệu cực ba mức.

Q4 Bộ detetor lấy mẫu tín hiệu duobinary tại vị trí nào đối với các mẫu có logic

‘1’ và ‘’0’.

- Tại giá trị trung tâm của các xung dương hoặc xung âm biểu diễn cho logic

1 và không có xung biểu diễn cho logic 0.

Q5 Đặc điểm chính của chế độ duobinary là?

- Có sự bù các xung đảo trên đường truyền.

Q6 Tín hiệu đơn cực NRZ có thể quan sát được ở TP2 và TP28 có tương quan

với nhau không?

- Có

Dạng sóng của tín hiệu tại TP0 (xung Clock) và TP4( chuỗi ra của mã đường truyền) theo thứ tự từ trên xuống.

Dạng sóng của tín hiệu tại TP0 (xung Clock) và TP6 ( tín hiệu lấy mẫu được định dạng lại tại bộ lọc) theo thứ tự từ trên xuống.

Dạng sóng của tín hiệu tại TP0 (xung Clock) và

TP7 ( tín hiệu truyền) theo thứ tự từ trên xuống.

Dạng sóng của tín hiệu tại TP0 (xung Clock) và

TP8( tín hiệu ra khỏi đường dây) theo thứ tự từ trên xuống.

Dạng sóng của tín hiệu tại TP0 (xung Clock) và TP9( tín hiệu nhận) theo thứ tự từ trên xuống.

Nhận xét:

 Do hệ thống truyền vật lý của mạch bị suy hao nên tín hiệu của TP9 không giống

với tín hiệu phát ở bộ lọc

Trả lời câu hỏi:

Q1: So sánh tín hiệu TP6 và TP7, điểm cần lưa ý của các tín hiệu này là gì?

 tín hiệu đã mã hóa (TP4) được lọc tại bộ lọc truyền (TP6) và chuyển đến TP7 với cùng đặc tính

Q2: Cắm jumper ở bộ hạn chế đường truyền để được tần số lọc từ 3200 đến 400Hz

thì đầu ra của đường truyền TP8 và tại đầu nhận TP9 thay đổi như thế nào?

 chúng đều bị méo như nhau bởi vì các bộ lọc không tái tạo được các tần số đã bị loại bỏ bởi bộ lọc hạn chế đường truyền

Q3: Điểm khác nhau giữa tín hiệu ở TP4 và TP9?

 có sự khác biệt lớn bởi vì chúng là 2 dạng tín hiệu khác nhau