- sinœ,f cosoœ,f ‡ sineœf coseœJ
HI.1.22 Sự phât triển của truyền thông số
Bín cạnh câc ưu điểm về công nghệ của xử lý số với tương tự, cũng có văi lý do tốt để chú trọng xử lý tín hiệu sô. Lý thuyết truyền thông sô hiện đại bắt đầu văo năm 1928 với nín tảng của Nyquits lăm việc trín lý thuyết truyền điện tín. Học thuyết năy đê giới hạn băng thông biểu hiện bằng thời gian rời rạc, nghĩa lă tín hiệu mă băng thông của nó bị giới hạn thì luôn được biểu diễn bởi giă trị câc mẫu lấy được tại câc khoảng thời gian rời rạc. Lý thuyết lẫy mẫu của học thuyết năy khẳng định tín hiệu có băng thông giới hạn luôn được khôi phục chính xâc từ câc mẫu lấy trong thời gian rời rạc. Câc mẫu rời rạc năy được xử lý ở bộ nhận khi chúng chứa tất cả câc thông tin cần thiết về dạng sóng.
Điều cốt lõi thứ hai để xử lý thông tin số chính xâc có trong học thuyết của Shannon năm 1948. Shannon chứng minh câc mẫu có thời gian rời rạc dùng để khôi phục tín hiệu có băng thông giới hạn có thể được mô tả đầy đủ bởi số lượng vô hạn câc mẫu biín độ, vă con số năy phụ thuộc văo câc mức của nhiễu kính truyền. Số lượng vô hạn câc mức lấy được ở câc khoảng thời gian rời rạc thì đủ để mô tả bất cứ tín hiệu có băng thông giới hạn năo trong sự tồn tại của nhiễu trín bất cứ hệ thống truyền thông năo.
Ta mô tả lý thuyết lấy mẫu của Nyquits, lă một chuỗi chính xâc được triển khai trong hăm s(£€) có băng thông từ [ -1/(2T), 1/27T)]
®œ
sứ) = _ sŒT7 )sinc cứ — :7)) ) sinc(X) =
i=—Co
sin(x)
Với kết quả trín kỹ thuật đê hoăn toăn chuyển sang hệ thống truyền thông số, với
ECC lă chìa khóa đí nhận dạng đđy đủ câc mức biín độ rời rạc.
CHƯƠNG III: TƠM -31-
HI.1.3 Hệ thống truyền thông
Đigttal data
SOUrcc
, —— Digiuzer |=— Analog information comprcssion comprcssion Synchronization EEC block | ộ _ ˆ Wavcform - : Encodcr/Modulator Dcmodulator/Decoder : ‡ channcl
gâc k4 M4 4 4 âc KG G KG G Âc HUẾ Z4 4X K KH ẢI .414 4142006664640 6:4 6 0Â 4140464946211 ĐÂ 6 4 4 4 4 Ân €4 4748.40.44 3 60 Â 4 6 6 4.4640 cv. 4n 4X. .06 64 in k ti k 440 8.6.6 0 Â k6 ĐU Ki Vi Hi 4.4 6.204 1£ 906 Ki in 4 tin 6 4 kg
Eairor ARQ ~. „ . đetcction
ve . Đ/A urcc de-
Analog informaton ==——— . man So de ~
CORVCrsion COmprcssion
Đigital snk —=
Hình 3.1 Hệ thống truyền thông cơ bản
Hình trín mô tả cấu hình cơ bản của một đường truyền thông số điểm — nối - điểm, đữ liệu được truyền trín đường năy có thể lă nguồn tương tự vă trong trường hợp năy nó phải được chuyển sang định dạng số, hay lă nguôn dữ liệu số. Nếu dữ liệu năy lă tính hiệu thoại, bộ sô hóa lă bộ “mê hóa - giải mê” thoại. Thường dữ liệu số lă nguồn được mê hóa để giảm câc dư thừa không cđn thiết, nguồn dữ liệu được nĩn lại. Mê hóa nguồn có ưu điểm. lă dữ liệu sô đưa văo bộ mê hóa có thống kí tương tự như của một nguồn ký hiệu ngẫu nhiín với Entropy tối đa, đó lă tất cả câc ký tự khâc nhau xuất hiện với khả năng tương đương vă độc lập. Bộ mê hóa kính lăm việc trín câc đữ liệu nĩn vă câc xử lý thừa trín kính truyền. Bộ điều chế chuyín câc ký hiệu kính rời rạc trong dạng sóng được truyền thông qua kính truyền. Bộ giải mê giải điều chế dang sóng trở lại chuỗi ký hiệu rời rạc nhận được, vă bộ giải mê tâi tạo câc ước lượng của chuỗi dữ liệu đầu văo được nĩn mă nó chuyển đổi lại tín hiệu gốc hay chuỗi dữ liệu gốc.
CHƯƠNG III: TCM -32-
Một chức năng quan trọng ở bộ nhận lă xử lý đồng bộ. Ta cần thu được tần số sóng mang vă pha đồng bộ như lă ký hiệu đồng bộ thời gian, đó lă yíu cầu để có thể hoạt động. Ta không đi sđu về vấn đề đồng bộ, chỉ thừa nhận lă vấn đề đồng bộ được thiết lập (trừ đồng bộ pha trong mê bất biến xoay vòng — rotationally invariant code). Khi đồng bộ như lă xử lý ước lượng chậm, việc dò đữ liệu lă xử lý nhanh, ta có hai công việc được tâch rời trong sự vận hănh của bộ nhận thực tế ở hình trín.
Một khía cạnh quan trọng trong hệ thống truyền thông lă Automatic Repeat Request — ARQ (yíu cầu trả lời tự động). Trong ARQ bộ nhận cũng thực hiện dò lỗi vă thông qua kính phản hồi, yíu cầu truyền lại câc khối đữ liệu bị lỗi hay câc khối dữ liệu không thể khôi phục định nghĩa đúng. ARQ thường phât triển chất kượng truyền đữ liệu, nhưng kính phản hồi cho ARQ không phải lúc năo cũng có sẵn, có khi không có. Với chương trình dò tìm ngoăi không gian hệ mặt trời, ARQ không khả thi khi phần phản hồi quâ dăi (nhiều giờ). Với tín hiệu mê hóa thoại, ARQ thường khả thi với cúng lý do trín, khoảng thoại trễ tối đa cỡ 200 ms lă chấp nhận được. Trong hệ thống quảng bâ, ARQ được quy định rõ răng. ECC không có ARQ được đặt tín lă Forward Error Correction — Control (FEC). FEC có câch thực hiín khó hơn so với câc câch dò lỗi đơn giản hay ARQ, nhưng bỏ qua kính phản hồi. Thông thường FEC vă ARQ được ghĩp văo trong hệ thống điều khiển lỗi trong truyền thông đữ liệu.
Chương trình năy chủ yếu xử lý khối FEC (được đóng khung). Ta có thể lăm dễ dăng vì câc chức năng của câc khối khâc nhau chỉ cần thảo luận. Mỗi phần trong chúng đê được chia ra thănh câc thực thể với chiến lược tối ưu, vă dữ liệu được truyền đươn giản mă không tính đến tâc động qua lại. Điểm đâng chú ý trong hình trín lă câc bộ Encoder/Modulator vă Demodulator/Decoder được kết hợp. điều năy đê sinh ra bộ TCM - Trellis Coded Modulation. Tham gia thiết kế bộ Encoder/Modulation lă Wozencraft va Massey vă được chỉnh lý tuyệt vời bởi Ungerboeck.
Từ nay ta thừa nhận dữ liệu đầu văo của bộ mê hóa lă một chuỗi ký tự độc lập đồng nhất vă phđn phối đều (đạt được do nĩn nguồn). Đại lượng quan trong nhất để tối ưu hóa khối FEC lă bit hoặc/ hay tốc độ lỗi ký tự, ta sẽ chọn lựa nó để đạt tiíu chuẩn của hệ thống FEC. Chú ý nó không phải lă đơn vị đo lường quan trọng nhất trong tất cả câc trường hợp. Lấy ví dụ, cđn nhắc tốc độ điều xung mê — Pulse Code Modulation — PCM, tại đđy lỗi trín bit có ý nghĩa quan trọng nhất thì rõ răng nghiím trọng hơn trín câc bit khâc. Câc nhă nghiín cứu cũng quan tđm đến câch bảo vệ lỗi không tương đương. Tuy nhiín câc phương phâp đó thường có những khâc biệt cơ bản đo tồn tại tốc độ lỗi bit tối thiểu.
CHƯƠNG III: TCM -33-
HI.1.4 Mê điều khiển lỗi - Error Control Coding
Mê hóa cho phĩp tăng tốc độ truyền trong cùng điều kiện truyền mă vẫn giữ nguyín xâc suất sai bit (BER), nói câch khâc, mê hóa có thể được dùng để giảm BER trong khi vẫn giữ nguyín tốc độ truyền. Do đó, mê hóa lă phương phâp thường được sử dụng trong thông tin vệ tinh để giảm BER. Đặc điểm của câc mê sửa lỗi lă chỉn văo chuỗi đữ liệu một số bit không mang thông tin tại câc vị trí xâc định tùy thuộc văo loại mê.
Trong câc ứng dụng với truyền thông tin bằng vi ba, coding được sử dụng như lă phương phâp phât hiện sai vă sửa sai tại phía thu mă không cần phải liín hệ gì với phía phât. Dạng coding năy được gọi lă ƒorward error coding (FEC). Trong một vải câc ứng dụng khâc, việc sửa lỗi được thực hiện bằng câch phản hồi tới phía phât yíu cầu truyền lại câc bit bị ảnh hưởng của nhiễu, dạng coding năy được gọi lă aumatic repeả request (ARQ ).