Hiện nay có một số hàm cơ bản có thể được sử dụng như là Wavelet mẹ cho các biến đổi Wavelet. Vì Wavelet mẹ sinh ra tất cả các hàm Wavelet được sử dụng trong biến đổi nhờ phép tịnh tiến và lấy tỷ lệ, xác định các đặc điểm của biến đổi Wavelet kết quả. Do vậy, đặc điểm của từng ứng dụng riêng cần được quan tâm và Wavelet mẹ thích hợp sẽ được chọn để có được biến đổi Wavelet hiệu quả.
Hình 2.6: Các họ Wavelet (a) Haar (b) Daubechies4 (c) Coiflet1 (d) Symlet2
(e) Meyer (f) Morlet (g) Mexican Hat
Formatted: Font color: Auto
Formatted: Level 5
Formatted: Justified, Indent: Left: 0 cm, First line: 0,95 cm
Formatted: Indent: Left: 0 cm, First line: 0,95 cm
Field Code Changed
Field Code Changed
Formatted: Font color: Auto
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt, Position: Vertical: 0,01 cm, Relative to: Paragraph, Height: Exactly 0,53 cm
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt
Hình 2.136 mô tả một số hàm Wavelet được sử dụng phổ biến. Wavelet Haar
là một trong những Wavelet đầu tiên và đơn giản nhất. Wavelet Daubechies là Wavelet phổ biến nhất, wavelet Haar là cơ sở cho xử lý tín hiệu Wavelet và được sử dụng trong nhiều ứng dụng. Các Wavelet Haar, Daubechies, Symlets và Coiflets là những Wavelet trực giao. Những Wavelet theo dạng Wavelet Meyer có khả năng khôi phục hoàn hảo. Các Wavelet Meyer, Morlet và Mexican Hat có dạng đối xứng.
2.1.3.1. Lựa chọn Wavelet
Như đã đề cập ở trên, có nhiều dạng wavelet khác nhau, mỗi dạng Wavelet này đều có những ưu điểm cũng như hạn chế riêng. Do vậy vấn đề chọn sử dụng Wavelet nào trong biến đổi là phụ thuộc vào ứng dụng. Lựa chọn sử dụng Wavelet nào dựa trên hình dạng của chúng và khả năng phân tích tính hiệu trong từng ứng dụng cụ thể.
2.1.3.2. Lựa chọn biến đổi
Dạng phân tích nào nên được sử dụng liên tục hay rời rạc? Câu trả lời là mỗi dạng phân tích đều có những ưu điểm riêng.
Phân tích liên tục dễ thể hiện hơn, sự dư thừa của phân tích dẫn tới sự tăng
cường các đặc điểm tiêu biểu và làm toàn bộ thông tin rõ ràng hơn. Phân tích liên
tục đặc biệt phù hợp với trường hợp thông tin không rõ ràng (subtle information).
Phân tích rời rạc bảo đảm tiết kiệm không gian mã và đủ để cho tổng hợp.
2.1.3.3. Tổng kết tính chất của một số Wavelet
Bảng 2.1: Tổng kết tính chất của một số Wavelet
Tính chất Haar dbN symN coifN
Compactlysupported orthgonal Symmetry Asymmetry Near symmetry Orthogonal analysis Biorthogonal analysis Exact reconstruction
Formatted: Indent: Left: 0 cm, First line: 0,95 cm
Formatted: Font: Not Bold, Italic
Formatted: Font: Not Bold, Italic
Formatted: Font: Italic
Formatted: Font: Not Bold, Italic
Formatted: Centered, Level 5, Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Font: Bold
Formatted: Font: Italic
Formatted: Centered, Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Centered, Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Centered, Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Centered, Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Centered, Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Centered, Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Centered, Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt, Position: Vertical: 0,01 cm, Relative to: Paragraph, Height: Exactly 0,53 cm
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt
FIR filter Continous transform Discrete transform Fast algorithm Bảng 2.1: Tổng kết tính chất của một số Wavelet 2.1.3.4. Ứng dụng của Wavelet
Ngày nay biến đổi Wavelet có phạm vi ứng dụng rộng rãi. Biến đổi Wavelet được áp dụng trong những lĩnh vực khác nhau từ xử lý tín hiệu tới sinh trắc học, và phạm vi ứng dụng của biến đổi Wavelet ngày càng được mở rộng. Một trong các ứng dụng nổi bật của Wavelet là trong chuẩn nén dấu vân tay của FBI. Biến đổi Wavelet được sử dụng để nén ảnh dấu vân tay để lưu giữ trong ngân hàng dữ liệu của FBI. Ban đầu FBI chọn biến đổi Cosine rời rạc (DCT) nhưng biến đổi này không được thực hiện tốt ở tỷ số nén cao. Biến đổi này đưa ra một vài hiệu ứng chặn làm cho không thể theo các đường vân tay sau khôi phục. Điều này hoàn toàn không xảy ra với biến đổi Wavelet vì các tính chất của nó cho phép lưu giữ lại chi tiết có trong dữ liệu.
Với biến đổi Wavelet rời rạc, hầu hết thông tin quan trọng xuất hiện trong các biên độ lớn và các thông tin kém quan trọng hơn xuất hiện ở những biên độ rất nhỏ. Việc nén dữ liệu có thể thu được nhờ loại bỏ các biên độ thấp. Biến đổi Wavelet cho phép tỷ số nén cao với chất lượng khôi phục tốt. Hiện nay, ứng dụng Wavelet cho nén ảnh là một trong những lĩnh vực nghiên cứu được quan tâm nhất. Gần đây, biến đổi Wavelet đã được chọn cho chuẩn nén JPEG 2000.
Hình 2.7: Ứng dụng xử lý tín hiệu sử dụng biến đổi Wavelet
Hình 2.14 thể hiện các bước chung trong ứng dụng xử lý tín hiệu. Quá trình xử lý tín hiệu có thể bao gồm nén, mã hoá, khử nhiễu,… Tín hiệu đã xử lý được lưu giữ hoặc truyền phát đi. Với hầu hết các ứng dụng nén, quá trình xử lý bao gồm
Formatted: Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Centered, Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Centered, Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Centered, Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Centered, Line spacing: Multiple 1,4 li
Formatted: Font: Italic
Formatted: Left, Indent: Left: 0 cm, First line: 0,95 cm
Formatted: Font: Not Bold, Italic
Formatted: Font: Not Bold, Italic
Formatted: Font: 13 pt, Italic
Field Code Changed
Formatted: Font color: Auto
Formatted: Level 5
Formatted: Indent: Left: 0 cm, First line: 0,95 cm, Tab stops: 1,14 cm, Left
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt, Position: Vertical: 0,01 cm, Relative to: Paragraph, Height: Exactly 0,53 cm
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt lượng tử hoá mã hoá entropy cho tới nén ảnh. Trong suốt quá trình này, toàn bộ các
hệ số wavelet dưới ngưỡng được chọn bị loại bỏ. Các hệ số bị bỏ qua được thay thế bằng không trong suốt quá trình khôi phục ở đầu kia. Để khôi phục tín hiệu, mã hoá entropy được giải mã, sau đó được lượng tử hoá và cuối cùng được biến đổi Wavelet ngược.
Wavelet cũng được ứng dụng trong nén tiếng nói, nó làm giảm thời gian truyền dẫn trong các ứng dụng di động. Wavelet được sử dụng để khử nhiễu, phát hiện sườn, trích các đặc điểm, nhận dạng tiếng nói, loại bỏ tiếng vọng,… Wavelet cũng cho thấy nhiều ứng dụng triển vọng trong nén tín hiệu audio và video thời gian thực. Wavelet cũng được ứng dụng trong thông tin số tiêu biểu như ghép kênh phân
chia theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing).
2.2Tổng quan về ADSL
2.2.1. Khái niệm về ADSL
ADSL là kỹ thuật truyền thông băng rộng sử dụng đường cáp đồng điện thoại sẳn có tại nhà khách hàng để truy nhập internet tốc độ cao. Khái niệm ADSL xuất hiện từ năm 1989 tại Mỹ, ADSL bắt đầu thử nghiệm vào năm 1995 và phát triển đến nay. ADSL truyền dữ liệu có tốc độ của luồng dữ liệu xuống (downsttream) nhanh hơn tốc độ truyền của luồng dữ liệu lên (upstream).
2.2.1.21. Đặc Điểm ADSL
- Internet và voice/fax cùng đi chung trên một đôi cáp điện thoại nhưng hai luồng tín hiệu gồm: dữ liệu và thoại truyền đi riêng biệt không chồng lấn nhau, không làm ảnh hưởng đến các dịch vụ điện thoại.
- ADSL cho kết nối internet nhanh gấp 160 lần kiểu kết nối modems analog chuẩn V90/56kbps.
- Kết nối theo kiểu thường trực (always on), vì thoại và dữ liệu truyền riêng lẻ nhau, khi kết nối truy nhập internet thường trực nhưng không làm bận hay gián đọan cuộc gọi đến trên đường dây điện thoại. Không sử dụng kết nối, giải tỏa, bị tín hiệu bận hoặc bị mất thời gian trong quá trình mở trình duyệt truy nhập internet.
- Sử dụng đầy đủ tốc độ của đường kết nối. Nếu tốc độ của đường ADSL là
Formatted: Font: Italic
Formatted: Font: Not Bold
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt, Position: Vertical: 0,01 cm, Relative to: Paragraph, Height: Exactly 0,53 cm
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt 1.5Mbps thì người dùng sử dụng đủ tốc độ kết nối internet 1.5Mbps. Chia sẽ băng
thông với nhiều users khác nhau nhưng không làm giảm tốc độ truyền
- Có độ tin cậy cao, thậm chí trong trường hợp mất nguồn thì ta vẩn có thể gọi điện thoại bình thường.
- Có tính bảo mật, an toàn dữ liệu. Đây là một ưu điểm nổi trội của ADSL mỗi mạch điện là một kết nối riêng biệt. Hay nói cách khác, mỗi thuê bao trong mạng chỉ dùng một kết nối riêng biệt.
2.2.1.3 2 Tốc Độ ADSL
ADSL cung cấp tốc độ truyền dữ liệu tốc độ cao so với tốc độ điện thoại thông thường. Nhưng tốc độ của dữ liệu truyền theo hai hướng khác nhau. Tốc độ dữ liệu chiều xuống có thể từ 1.5 đến 6.1Mbps (có thể đến 8Mbps), tốc độ chiều truyền dữ liệu lên từ 16 đến 640 kbps (có thể đạt tối đa 1.5Mbps). Do sự giới hạn của đôi cáp đồng nên làm hạn chế tốc độ truyền của DSL. Cáp đồng bị các giới hạn sau:
Băng thông (đáp ứng tần số) của sợi cáp đồng
Đôi dây cáp đồng xoắn chỉ thích hợp cho tín hiệu audio tần số thấp, vì thế cáp đồng thì không thích hợp với tín hiệu có tần số cao. Tín hiệu analog (tín hiệu thoại) thì có tần số đến 3.4 kHz và công nghệ xDSL sử dụng tần số đến 1.1 MHz.
Bởi vì khi tín hiệu có tần số cao truyền trên cáp đồng sẽ bị suy hao lớn. Đáp ứng tần số của tín hiệu truyền trên đôi cáp đồng phụ thuộc vào các thông số sau: đường kính của cáp đồng (gauge), môi trường xung quanh cáp . . .
Bảng 2.2: Các thông số Đáp ứng tần số của tín hiệu truyền trên cáp đồng
Nhiểu xuyên kênh (Crosstalk).
Nhiểu xuyên kênh xảy ra làm suy giảm năng lượng tín hiệu truyền trên cáp đồng. Xuyên kênh làm ảnh hưởng rất lớn đến kỹ thuật DSL trên mạch vòng (local
Formatted: Font: Not Bold
Formatted: Indent: Left: 0 cm, First line: 0,95 cm
Formatted: Font: Not Bold
Formatted: Condensed by 0,1 pt
Formatted: Indent: Left: 0 cm, First line: 0,95 cm, No widow/orphan control, Tab stops: 1,14 cm, Left
Formatted: Line spacing: 1,5 lines
Formatted: Font: Italic
Formatted: Font: Bold
Formatted: Indent: Left: 0 cm, First line: 0,95 cm, Tab stops: 1,14 cm, Left
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt, Position: Vertical: 0,01 cm, Relative to: Paragraph, Height: Exactly 0,53 cm
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt loop) thuê bao. Xuyên kênh gây ra bởi các hiện tượng cảm ứng điện từ bởi các
đường dây cùng sợi cáp.
- Xuyên kênh của đường cáp lớn sang đường cáp nhỏ. - Càng nhiều đường dây ADSL càng tăng xuyên kênh. - Xuyên kênh tăng theo tần số.
Xuyên kênh được chia làm hai lọai: xuyên kênh đầu gần (NEXT: Near End Crosstalk) và xuyên kênh đầu xa (FEXT: Fax End Crosstalk).
- NEXT: xảy ra khi bộ thu DSL bị nhiễu từ tín hiệu DSL khác trên cùng đầu cáp. NEXT sẽ rất trầm trọng nếu tín hiệu của hai hướng truyền có cùng dãy tần số. vì thế trong ADSL để hạn chế Next ta dùng tần số downstream khác tần số upstream.
- FEXT: xảy ra khi bộ thu DSL bị nhiễu từ tín hiệu DSL khác từ phía đầu cáp ở xa. NEXT sẽ rất trầm trọng nếu tín hiệu của hai hướng truyền có dãy tần số khác nhau.
- Ảnh hưởng của NEXT và FEXT
Trong một số trường hợp, modem1 nhận được một số tín hiệu từ modem2 do nhiểu crosstalk giữa hai đôi cáp 1 và 2.
Đường dây điện thoại bị ảnh hưởng nhiểu từ các nguồn tín hiệu Radio Đường dây điện thoại bị xâm nhập nhiểu sóng điện từ hay nhiểu tín hiệu điện các nguồn khác như: Sóng radio phát thanh, động cơ điện, sét, đèn hùynh quang . . . tín hiệu nhiểu này sẽ làm suy giảm tín hiệu DSL truyền trên đường dây điện thoại.
Ảnh hưởng của cuộn tải (load coil): tác dụng của cuộn tải là khử dung kháng trên các đường dây thuê bao dài. Cuộn tải làm tăng suy hao với tín hiệu tần số cao. Vì thế tín hiệu DSL không truyền qua được trên đường dây thuê bao có cuộn tải, nên phải gỡ bỏ cuộn tải.
Rẽ nhánh (Bridge taps)
Formatted: Condensed by 0,3 pt
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt, Position: Vertical: 0,01 cm, Relative to: Paragraph, Height: Exactly 0,53 cm
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt Rẽ nhánh trong đường dây điện thoại sẽ làm triệt tiêu một số tín hiệu truyền do
bị phản xạ từ rẽ nhánh. Rẽ nhánh sẽ làm tăng nhiểu, tăng suy hao.
Suy giảm tín hiệu do mối nối (line splice attenuation) và suy giảm do điện trở đường dây điện thoại (line resistance attenuation).
Suy hao trên đường dây sẽ tăng theo chiều dài cáp và tần số tín hiệu truyền, suy hao trên đường dây sẽ giảm khi kích thước đường kính dây lớn. Số mối nối trên cáp càng nhiều thì suy hao tín hiệu càng lớn. Tất cả chúng làm ảnh hưởng đến tốc độ truyền của DSL trên đường cáp điện thoại.
2.2.1.43. Dãy Tần Số Họat Động Của ADSL
Thiết bị ADSL kết nối với mỗi modem ADSL bằng đôi cáp điện thoại theo 3 kênh truyền dữ liệu như sau:
- Kênh truyền dữ liệu xuống tốc độ cao từ 1.5 đến 6.1Mbps (tối đa 8Mbps) - Kênh truyền dữ liệu lên tốc độ từ 16 đến 640 kbps (tối đa 1.5Mbps) - Kênh truyền dịch vụ điện thoại truyền thống (voice).
Modems ADSL chia băng thông trên đường dây điện thoại theo một trong hai cách sau:
- Theo kỹ thuật FDM (Frequency Division Multiplexing) - Theo kỹ thuật Echo Cancellation (overlapped spectrum) Trong đó kỹ thuật FDM có ưu điểm hơn như sau:
- Không cần dùng đến bộ lọc Echo vì echo không làm ảnh hưởng trong luồng dữ liệu lên ADSL do băng tần của luồng này thì tai nghe không nhận ra được.
- Nhiểu NEXT thì không ảnh hưởng, vì dãy tần số thu và phát riêng biệt nhau.
Formatted: Font: 8 pt
Formatted: Indent: Left: 0 cm, First line: 0,95 cm
Formatted: Font: Not Bold
Formatted: Font: Not Bold
Formatted: Indent: Left: 0 cm, First line: 0,95 cm, Tab stops: 1,14 cm, Left
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt, Position: Vertical: 0,01 cm, Relative to: Paragraph, Height: Exactly 0,53 cm
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt