Các thành phần:Nguồn: tương tự hoặc sốTạo khuôn tín hiệu: tạo khuôn dạng tín hiệu, thực hiện biến đổi tin tức cần truyền ơ dạng tín hiệu liên tục hay tín hiệu sốMã hóa và giải mã nguồn tín hiệu: thực hiện nén và giải nén tin nhằm giảm tốc độ bit để giảm phổ của tín hiệu số.Mã và giải mã mật: thực hiện mã và giải mã chuỗi bit theo một khóa xác định nhằm bảo mật tin tức.Mã và giải mã kênh: thực hiện nhằm chống nhiễu và các tác động xấu của kênh truyền dẫnĐồng bộ: Đồng bộ nhịp và đồng bộ pha sóng mang đối với các hệ thống thông
ĐỀ CƯƠNG THƠNG TIN SỐ Câu 1: Tín hiệu tương tự, Tín hiệu sơ, tham số tín hiệu tương tự, số - Tín hiệu tương tự: tín hiệu liên tục theo thời gian Biên đô, pha tần số dòng điện thay đổi liên tục theo thời gian - Ở hình ta thấy điện thay đổi theo đồ thị hình sin, khơng phải rời rạc tín hiệu số Trong đời sống, tín hiệu tương tự nhiều sóng âm thanh, sóng ánh sáng, xung não, Sự thay đổi nhiệt độ, đổ ẩm, vận tốc tạo đồ thị dạng sin - Ưu điểm: Tín hiệu tương tự (cịn gọi Analog) thường có biểu đồ hiển thị dạng hình Sin, Cos Hoặc hình cong Ngày nay, ngành sản xuất thiết bị thông tin liên lạc, camera quan sát,… Và hệ thống đàm Analog sử dụng kiểu điều chế tần số FM Kiểu điều chế tạo tín hiệu diễn liên tục với tín hiệu âm Nhờ cách tích hợp hệ thống đơn giản vào đơn chip Giá thành thiết bị Analog so với thiết bị Digital thấp nhiều Lưu lượng tín hiệu analog khơng gặp vấn đề mạng rủi ro truyền tải Băng thông truyền qua cáp đồng trục khơng giới hạn nên bạn hồn tồn yên tâm Hơn hình ảnh, âm sử dụng tín hiệu tương tự khơng bị ảnh hưởng Hoặc nhiễu vấn đề bên hệ thống giám sát hình ảnh Tuy nhiên, việc sử dụng thiết bị tín hiệu Analog giảm dần đời tín hiệu kỹ thuật số Nhược điểm: Là tảng dòng thiết bị số sau Nên tồn nhiều khuyết điểm Đó lắp đặt thiết bị Analog rắc rối không thẩm mỹ thiết bị Digital Bên cạnh liệu tín hiệu Analog dễ bị tác động có trực tiếp tác động đến thiết bị cáp truyền tải Trên kênh tần số liên lạc cho phép nhóm liên lạc cùng thời điểm Không hỗ trợ phần mềm, ứng dụng, … - Tín hiệu số : tín hiệu rời rạc theo biên độ Vì thời điểm có hai giá trị (ứng với 0V 5V) biểu diễn hình Trong sống, ví dụ tín hiệu số thấy máy truyền mã morse, tín hiệu dây mạng, usb, - Ưu điểm: Loại bỏ tất tạp âm hệ thống truyền tải tín hiệu Giúp cho việc chép thơng tin khơng bị giảm chất lượng khơng có giới hạn số lần chép Dao động nhiệt điện áp khơng bị ảnh hưởng đến tín hiệu digital Không bị biến dạng (dù biến dạng tuyến tính hay khơng tuyến tính) Tốc độ không làm biến dạng méo dao động - Nhược điểm: Vì dạng số liệu số, nên tín hiệu digital dễ bị tổn thất Chỉ vài byte liệu gây lỗi cho tín hiệu âm Hệ thống xử lý tín hiệu digital phức tạp tốn so với kỹ thuật analog Không thể cắt nối băng (hay đĩa) ghi âm digital ghi âm analog So sánh: Tín hiệu tương tự Tín hiệu số Tín hiệu Liên tục theo tời gian, gần gũi với tự nhiên Rời rạc theo thời gian, gần gũi với máy tính thiết bị tính tốn Cơng dụng Thường dùng cho đo lường, làm việc với thiết bị chuyên analog Dùng tính tốn, truyền thơng liệu số Khả lưu trữ Lưu dạng sóng, thiết bị từ (băng từ, đĩa từ, ), chứa nhiều thông tin Lưu dạng bit, thiệt bị nhớ đắt tiền (fash, rom, ), chứa thơng tin Truyền thông Lượng liệu truyền nhiều bị lỗi Lượng liệu truyền khoản thời gian dễ bị nhiễu Câu 2: Mơ hình hệ thống thơng tin số (sơ đồ thành phần, nguyên lý, ưu điểm hệ thống thông tin số so với hệ thống tương tự) Các thành phần: - Nguồn: tương tự số Tạo khn tín hiệu: tạo khn dạng tín hiệu, thực biến đổi tin tức cần truyền dạng tín hiệu liên tục hay tín hiệu số Mã hóa giải mã nguồn tín hiệu: thực nén giải nén tin nhằm giảm tốc độ bit để giảm phổ tín hiệu số Mã giải mã mật: thực mã giải mã chuỗi bit theo khóa xác định nhằm bảo mật tin tức Mã giải mã kênh: thực nhằm chống nhiễu tác động xấu kênh truyền dẫn Đồng bộ: Đồng nhịp đồng pha sóng mang hệ thống thơng - tin liên kết Lọc: Lọc hạn chế phố tần, lọc chống tạp nhiễu, lọc thích nghi sửa méo tín hiệu - gây đường truyền +Các nhánh bên thu thực thuật toán xử lý ngược lại tương ứng Với khối nhánh bên phát Ghi chú: + Một số khối tạo khuôn, điều chế, đồng bộ, Là khơng thể thiếu Modem đóng vai trị não hệ thống - - Ghép kênh phân kênh: cho phép Nhiều nguồn tin chia sẻ Đường truyền vật lý (cáp, hay đường Truyền vô tuyến) Trong hệ thống truyền Dẫn số, ghép kênh thường sử dụng phương pháp ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) Điều chế giải điều chế (MODEM): điều chế giúp dịng tín hiệu số truyền qua phương tiện truyền dẫn vật lý cụ thể với tốc độ cho trước, với mức độ méo chấp nhận yêu cầu lượng băng thông định Trải giải trải phổ: nhằm chống nhiễu bảo mật tin tức Đa truy nhập: cho phép nhiều đối tượng truy nhập mang thơng tin để sử dụng hệ thống truyền dẫn theo yêu cầu Kênh truyền tin: Môi trường vật lý cụ thể dùng để truyền tín hiệu nơi phát nơi thu, làm suy hao lượng, méo tín hiệu thơng tin tin hiệu Hai loại chính: đường truyền hữu tuyến đường truyền vô tuyến + đường truyền hữu tuyến: Thơng tin đượcc truyền dịng Điện, ánh sáng chay dây dẫn Vi dụ: cáp dây dòng xoắn, cáp đồng Trục, sợi quang + đường truyền vô tuyến: Truyền tin xạ sóng điện từ khơng gian, tín hiệu bị ảnh hưởng nhiễu yếu tố bên ngồi Ví dụ: HT phát thanh, truyền hình quang bá, HT di động, vệ tinh, • Ưu điểm hệ thống thơng tin số So vói hệ thống thơng tin tương tự hệ thống thơng tin số có số ưu điểm sau: − − − − − Tín hiệu số khỏe tín hiệu tương tự tạp âm nhiễu Có khả chống nhiễu cao nhờ mã hóa chống nhiễu, Khơng bị ảnh hưởng mơi trường Tín hiệu truyền dang xung nên đầu thu khơi phục lại xung xác, dễ dàng Có khả tách tạp âm khỏi tín hiệu Truyền, đường truyền khơng tích lūy tạp âm − − − − − − Hệ thống số dùng kỹ thuật mới, điều chế, tách sóng đại dễ dàng kết hợp với mạng đại tạo thành mạng đa liên kết có nhiều dịch vụ Thiết bị gọn nhẹ, khơng có nhiều lọc cồng kềnh phương thức truyền đại sử dụng nhiều Độ xác cao Sao chép trung thực nhiều lần Cho phép giảm dung lượng lưu trữ, tăng tốc độ truyền Linh hoạt mềm dẻo xử lý máy tính Tuy nhiên: Hệ thống phức tạp, chi phí lớn yêu cầu độ xác cao đặc biệt hệ thống đồng số Câu 3: -Khái niệm: Điều chế xung mã (PCM) q trình chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số, độ lớn mẫu tức thời tín hiệu tương tự biểu diễn từ số tương ứng với chuỗi tổ hợp xung (bit) - Thành phần: Lọc: hạn chế băng tần tín hiệu tương tự đầu vào Lấy mẫu: tạo tín hiệu PAM Lượng tử hóa: Làm trịn mẫu tới số hữu hạn giá trị Mã hóa: mẫu lượng tử mã hóa số bit cố định - Nguyên lí a, Lọc nhằm hạn chế phổ tần tín hiệu liên tục cần truyền: Biến đổi Fourier tín hiệu liên tục thực tế vơ hạn theo biến tần số, chí thời gian tồn chúng hữu hạn Chính vậy, tín hiệu liên tục cần truyền thiết phải lọc nhằm hạn chế phổ tới tần số cực đại W nhằm thỏa mãn tiền đề băng tần hạn chế định lý lấy mẫu b, Lấy mẫu: Tín hiệu liên tục sau lọc rời rạc hóa nhờ lấy mẫu tín hiệu liên tục chuỗi xung nhịp có tần số fs theo định lí lấy mẫu để có tín hiệu điều biên xung (PAM: Pulse Amplitude Modulation) c, Lương tử hóa: Số giá trị có tín hiệu PAM sau lấy mẫu vơ hạn, số bit cần thiết để giá trị xung PAM sau lấy mẫu vô hạn điều thực Để hạn chế số bit mã cần sử dụng, giá trị xung PAM cần làm tròn thành giá trị mẫu xác định gọi mức lượng tử (có số hữu hạn) q trình gọi lượng tử hóa d, Mã hóa: Các giá trị mức lượng tử ứng với xung PAM đợc mã hóa tổ hợp mã nhị phấn để truyền hệ thống truyền dẫn số Câu 4: Nguyên tắc chuyển đổi ứng dụng mã đường truyền cực, đơn cực lưỡng cực 4.2 Dữ liệu nhị phân truyền sử dụng nhiều dạng xung khác Việc lựa chọn cặp đặc biệt xung để đại diện cho kí hiệu gọi mã hóa đường truyền (line coding) Đây trình chuyển đổi ánh xạ chuỗi số liệu nhị phân thành tín hiệu số (dạng sóng truyền dẫn) Ứng dụng: Tạo phổ tín hiệu số cho phù hợp với kênh truyền Tạo khả tách tín hiệu đồng thu Tăng tốc độ truyền dẫn Giám sát chất lượng Có khả phát lỗi sửa lỗi Nguyên tắc: Tự đồng hóa Khơng có thành phần chiều (DC = 0) Năng lượng tần số thấp phải nhỏ Có nhiều cạnh xung để khơi phục xung clock thu Tín hiệu mã hóa phải có khả giải mã thành tín hiệu gốc Dễ phục hồi tín hiệu clock cho để đồng hóa dễ dàng Dải tần hẹp để tiết kiệm băng thông đường truyền Biến đổi có quy luật cho máy thu kiểm soát lỗi bit Câu 5: Khái niệm, nguyên nhân, hậu phương thức khắc phục nhiễu ISI • Khái niệm: - Với hệ thống thơng tin số dải băng gốc, băng tần hệ thống hữu hạn dải tần số làm việc từ đến giá trị fmax Do tín hiệu số truyền qua hệ thống bị hạn phổ • • • Theo tính chất phép biến đổi Fourie ngược điều làm cho tín hiệu thu bị trải rộng miền thời gian gây nhiễu lẫn symbol (ký hiệu) truyền hay gọi nhiễu ISI Ngun nhân: - Sự khơng xác định thời - Độ rộng băng tần không đủ - Méo biên độ: Các lọc sử dụng có đáp ứng xung riêng, đáp ứng tần số kênh bị ảnh hưởng Khi mà đặc tuyến tần số kênh truyền tin lệch khỏi giá trị chuẩn giá trị mong muốn có méo xung Việc bù sai lệch gọi cân biên độ - Méo pha: Một xung tổng hợp trồng sóng hình sin có biên độ pha riêng biệt Nếu quan hệ pha tương đối sóng hình sin biến đổi xuất méo pha Méo pha xuất thành phần tần số có khác biệt độ lệch thời gian trình truyền dẫn qua mơi trường Các cân độ lệch thời gian thường sử dụng để bù độ lệch giảm méo pha Hậu quả: - Tín hiệu thu bị méo lớn tin tức bị nhận sai định sai vượt ngưỡng định Khắc phục: - Để giảm nhiễu xuyên âm người ta phải làm hạn chế dải thông mà không gây ISI Khi dải thơng bị giới hạn, xung có đỉnh trịn thay đỉnh phẳng Những phương pháp để loại bỏ nhiễu ISI dùng lọc cos nâng lọc ngang ép không (phương pháp Nyquist I) Câu 6: Khái niệm, sơ đồ, thành phần, ưu nhược điểm, ứng dụng hệ thống ghép kênh TDM • • Khái niệm: TDM (Time Division Multiplexing): Ghép kênh phân chia theo thời gian Là kỹ thuật để tách băng thông đường truyền chia làm nhiều khung, khung chia thành nhiều khe thời gian (Time Slot) Mỗi người sử dụng cung cấp Time Slot riêng dành cho việc truyền tải liệu Đơn giản có nghĩa đường truyền từ nhà cung cấp dịch vụ đến người sử dụng có người th đường truyền sử dụng luồng tín hiệu, cho phép bảo mật đảm bảo tốc độ đường truyền Sơ đồ: • • • • Thành phần: Ưu điểm: - TDM mềm dẻo FDM phân phối nhiều khe thời gian khung thời gian cho người dùng - TDM yêu cầu cấu hình thiết bị đơn giản FDM Nhược điểm: - Cần phải đồng thời gian thu, phát trạm gốc tất thiết bị di động - Yêu cầu tốc độ truyền (ký hiệu) lớn, băng tần yêu cầu lớn, độ rộng ký hiệu hẹp ảnh hưởng ISI lớn Ứng dụng: Tín hiệu thoại T1, ISDN, … Câu 7: Cấu trúc khung đa khung PCM30: - N = 30 Cấu trúc ghép kênh sở chuẩn Châu Âu Tốc độ bit ngõ Encoder : 2048 kbit/s Line encoder : HDB3 - Mỗi đa khung - (mutiframe) có 16 khung (frame) (F0, F1, …F15) có độ dài ms Mỗi khung dài 125 µm chia làm 32 khe thời gian (time slot) (Ts0-Ts31) Mỗi khe thời gian dài 3,9µs gồm từ mã bit Thời gian bit 488ns Luật nén: Luật A A = 87,6 - Công suất báo hiệu: - Báo hiệu kênh liên kết: kbit / s - báo hiệu kênh chung: 64 kbit / s - Trong nhiều khung, hệ thống PCM 30 kênh có liệu đặc trưng sau: +Tần số đa khung: 500 Hz + Chu kỳ đa khung: ms +Thời gian vị trí khung đa: 32x16 = 512 Bits, khung đa: 256x16 = 4096 Câu 8: Cấu trúc khung đa khung PCM24 (luồng DS1) a b Tốc độ bit: V=(8bit/TS*24TS/khung+1)*8.103khung/s=1544Kb/s Mô tả: - Mỗi khung gồm 24 TS chứa 24 kênh thoại bit cờ - Đa khung gồm 12 khung 24 khung: + Đa khung 12 khung: Bit F khung chẵn: tạo từ mã đồng đa khung 00111 bit S cảnh báo đồng đa khung .Bit F khung lẻ: tạo từ mã đồng booj khung 101010 Khung F6 F12: bít thứ tất TS sử dụng để truyền báo hiệu + Đa khung 24 khung: Bit F khung F4, F8, F12, F20, F24: tạo từ mã đồng đa khung 001011 Bit F khung F2, F6, F10, F14, F18, F22: tạo mã CRC-6 Bit F khung lại: dùng cho đồng khung cảnh báo đồng khung Bit F6, F12, F18, F24: bit tất TS sử dụng để truyền báo hiệu Trình bày ưu nhược điểm phương thức ghép kênh bậc cao PDH SDH PDH Nhược điểm: - PDH chủ yếu dịch vụ thoại dịch vụ phi thoại (số liệu, ISDN) tín hiệu băng rộng khó đáp ứng Tốc độ tối đa tiêu chuẩn hóa 140Mbps (quốc tế) 565 với cấp quốc gia -> khó tạo xa lộ thông tin Khi muốn truy xuất luồng cấp cao phải trải qua nhiều cấp độ Ngược lại ghép luồng cấp thấp lên cao phải ghép cấp Khả quản lí, giám sát mạng Khung tín hiệu ghép PDH khơng đủ byte nghiệp vụ để cung cấp cho điều khiển, giám sát quan lí bả dưỡng hệ thống - Còn tồn ttaij loại phân cấp truyền dẫn khác -> việc khó khan phức tạp cho việc hịa mạng đồng mạng Chưa có tiêu chuẩn chung cho thiết bị đường dây Với đường tốc độ cao, thiết bị đầu cuối độc lập với thiết bị ghép kênh dẫn đến thiết bị cồng kềnh, phức tạp Ưu điểm: - Giảm độ di pha Có cấu trúc khung đặc trưng SHD Ưu điểm: - Làm đơn giản hóa mạng lưới nhờ việc tách ghép luồng trực tiếp nối chéo luồng phần mềm SHD tương thích với tất tín hiệu PDH Tốc độ 140Mbit/s tiêu chuẩn hóa phạm vi tồn giới Việc truyền dẫn tín hiệu quang đc tiêu chuẩn hóa thích hợp với thiết bị nhà sản xuất Cấu trúc khối- tách ghép luồng thông tin trở nên dễ dàng Các trang bị kênh riêng cho giám sát, quản lí, đo thử or điều khiển sử dụng quản lí mạng Nhược điểm: - Kĩ thuật phức tạp Dung lượng không đc đảm bảo cho hệ thống tín hiệu CEPT Việc xếp theo nguyên lí byte xen byte làm tang độ di pha Việc ghép luồng không đồng vs mà phải sử dụng số giao tiếp khác Đồng phải đc cung cấp từ ngồi Thiếu tín hiệu ghép trung gian 8Mbit/s Luồng STM- có tốc độ 155,52 Mbit/s chứa 63 luồng Mbit/s or luồng 34Mbit/s Câu 10: Khái niệm, phân loại, đặc điểm, sơ đồ ví dụ điều chế 2-ASK, B-FSK, 2-PSK 2-ASK: Khái niệm: bit đc biểu diễn sóng amh có biên độ số; cịn bit khơng xuất sóng mang Đặc điểm: Thiết bị đơn giản, dễ thiết kế dung sóng mang ASK nhạy cảm với nhiễu biên độ: tín hiệu điện áp đc xuất đg dây từ nguồn ttiiins hiệu khác ảnh hưởng lên biên độ tín hiệu ASK Sơ đồ điều chế: Cách 1: dùng chuyển mạch + data bit = điều khiển khóa K đơng (H-a), sóng ASK nhận đc đầu sóng mang truyền qua, có biên độ biên độ sóng mang (h-b) + data bit = điều khiển khóa K mở, sóng mang truyền qua khóa Tín hiệu ASK có biên độ = Cách 2: dùng trộn + trộn để nhân luồng tín hiệu băng tần sở vs sóng ngang +gọi điều chế tuyến tính BFSK (Binary FSK): FSK nhị phân Khái niệm: dùng tần số khác để biểu diễn trạng thái bit 0,1 Đặc điểm: Dùng nhiều tần số, băng thông hiệu Hạn chế nhiễu biên độ (đường bao tín hiệu khơng đổi) Sơ đồ điều chế BFSK: H a: data bit=1, điều khiển khóa K vị trí sóng mang (F1) với đầu FSK Khi data bit = 0, điều khiển khóa K vị trí sóng mang (F2) với đầu FSK H b: sử dụng máy phát điều khiển VCO ( ứng với trạng thái or liệu, VCO phát lần tần số F1 F2 tương ứng 2 –PSK Khái niệm:là trình bit làm thay đổi pha tín hiệu sóng mang ( biên độ số khơng đổi) pha , pha đc biễu diễn bit Đặc điểm: bị ảnh hưởng nhiễu biên độ Băng thơng hẹp Điều chế nhiều mức liêu truyền tải nhiều hơn-> tốc độ truyền tăng lên Sơ đồ điều chế: - Khi đưa bit=0 điều khiển sơ đồ cho sóng BPSK pha vs sóng mang Khi data bit = 1, điều khiển sơ đồ cho sóng BPSK ngược pha vs sóng mang Giống ASK , cách tạo sóng điều chế PSK khơng có lọc khơng thích hợp để đạt đc dạng sóng lọc nyquist khó khăn việc thực tần số dài thông cao - Vd ... đổi tin tức cần truyền dạng tín hiệu liên tục hay tín hiệu số Mã hóa giải mã nguồn tín hiệu: thực nén giải nén tin nhằm giảm tốc độ bit để giảm phổ tín hiệu số Mã giải mã mật: thực mã giải mã. .. nhiễu Câu 2: Mơ hình hệ thống thông tin số (sơ đồ thành phần, nguyên lý, ưu điểm hệ thống thông tin số so với hệ thống tương tự) Các thành phần: - Nguồn: tương tự số Tạo khn tín hiệu: tạo khn... hình quang bá, HT di động, vệ tinh, • Ưu điểm hệ thống thơng tin số So vói hệ thống thơng tin tương tự hệ thống thơng tin số có số ưu điểm sau: − − − − − Tín hiệu số khỏe tín hiệu tương tự tạp