a. Mã nhóm: là mã mà mỗi thông báo ứng với một nhóm n phần tử. Nếu các từ mã có độ dài n như nhau thì đó là mã đồng đều. Nếu độ dài khác thì là mã không đồng đều.
b. Mã đường dây (mã mức vật lý)
Mã hóa đường dây là phương pháp chuyển đổi số-số cụ thể hơn đây là phương pháp biểu diễn dữ liệu số bằng tín hiệu số. Thí dụ, khi ta chuyển dữ liệu từ máy tính sang máy in, dữ liệu gốc và dữ liệu truyền đều ở dạng số. Trong phương pháp này , các bit 1 và 0 được chuyển đổi thành chuỗi xung điện áp để có thể truyền qua đường dây, như hình 2.3.
Digital/Digital encoding 0 1 0 1 1 1 0 1
Hình 2.3: Sơ đồ đặc trưng của mã đường dây
Mã hóa đường dây có 3 nhóm chính là mã đơn cực (unipolar), mã lưỡng cực (polar), và mã tam phân (bipolar). Unipolar chỉ có một dạng, polar có 3 dạng NRZ, RZ và biphase. Bipolar có 3 dạng AMI, B8ZS, và HDB3.
c. Mã đơn cực Unipolar:
Là dạng đơn giản nhất và nguyên thủy nhất. Cho dù đây là dạng đã lạc hậu, nhưng tính chất đơn giản của nó luôn là tiền đề cho các ý niệm về phát triển các hệ thống phức tạp hơn, đồng thời phương pháp này cũng giúp ta nhìn thấy nhiều vấn đề trong truyền số liệu phải giải quyết.
Hệ thống truyền số liệu hoạt động trên cơ sở gởi các tín hiệu điện áp trong môi trường kết nối, thường là dây dẫn hay cáp. Trong nhiều dạng mã hóa, một mức điện áp biểu thị cho giá trị nhị phân 0 và một mức khác cho giá trị 1. Cực tính của xung tùy thuộc vào giá trị điện áp là dương hay âm. Mã hóa đơn cực (unipolar) là phương pháp chỉ dùng một dạng cực tính.
Quy tắc mã: mã này thực hiện chuyển đổi giá trị “0” của tín hiệu nhị phân thành mức điện áp 0v và giá trị “1” thành mức điện áp +Av.
Đặc điểm:
Chuyển đổi tín hiệu đơn giản
Giả sử xắc suất xuất hiện của các bit “0” và “1” là như nhau (p=1/2) khi đó ta có công suất trung bình của tín hiệu là P = ½.A2+ ½..02 =A2/2: công suất tương đối lớn. Phổ tần tín hiệu có chứa thành phần một chiều và công suất chủ yếu tập trung ở tần số thấp do đó hiệu quả mã chưa cao. Tuy nhiên, phương pháp đơn cực gặp phải hai vấn đề khó khăn: thành phần điện áp DC và vấn đề đồng bộ.
Thành phần DC: Trị trung bình của mã đơn cực khác không, tạo ra thành phần điện áp DC trên đường truyền. Khi tín hiệu tồn tại thành phần DC (tức là có tần số bằng 0) thì không thể đi xuyên qua môi trường truyền được.
Vấn đề đồng bộ (synchronization): Khi tín hiệu truyền có giá trị không thay đổi thì máy thu không thể xác định được thời gian tồn tại của một bit. Như thế cần có vấn đề đồng bộ khi truyền một chuỗi nhiều bit 1 hay bit 0 bằng phương pháp đơn cực do không có thay đổi trong giá trị điện áp truyền.
Vấn đề đồng bộ thật khó giải quyết trong phương pháp này, hướng giải quyết có thể làm dùng thêm một dây dẫn để truyền tín hiệu đồng bộ giúp máy thu biết về thời khỏang của từng bit. Tuy nghiên phương pháp này là không thực tế, do làm gia tăng chi phí và không kinh tế, nên thực tế phương pháp này không dùng trong truyền tín hiệu số.
d. Mã lưỡng cực NRZ (NRZ polar)
Quy tắc: Phương pháp này thực hiện việc chuyển đổi giá trị ‘0’ và ‘1’ của tín hiệu nhị phân thành xung của 2 mức +A/2v và -A/2v.
Công suất P = 1/2.(A/2) 2+1/2.(-A/2) 2 = A2/4 giảm một nửa so với mã đơn cực NRZ.Đặc tính của loại mã này là không tồn tại thành phần một chiều và sử dụng luân phiên +A/2v, -A/2v để có thể phát hiện lỗi. Nhược điểm của loại mã này là không có
chức năng khử các mã 0 liên tục, đầu thu có nhiều khó khăn trong việc tách riêng tín hiệu thời gian.
e. Mã Manchester
Quy tắc mã: Ở nửa đầu của bit “1” tín hiệu được chuyển thành A/2v và -A/2v ở nửa cuối. Còn ở bit “0” nửa đầu được chuyển thành -A/2v và nửa cuối thành A/2v.
Đặc điểm:
Công suất tín hiệu là A2/4 (tương đối nhỏ). Do tín hiệu đảo chiều liên tục ngay cả khi truyền liên tiếp các số “0” và “1” vì vậy nó dễ dàng tách xung đồng bộ. Tín hiệu không chứa thành phần một chiều và phổ tần chủ yếu tập trung ở vùng tần số cao. Tuy nhiên tần số tăng gấp đôi do đó độ rộng phổ cũng tăng gấp đôi.
Mã này được sử dụng trong các chuẩn Ethernet và token-ring LAN
Mã Manchester vi sai hoạt động tương tự như mã manchester cũng chia đôi Tbit nhưng các bit 0 và một luôn đảo dấu so với các bit cùng mức trước nó.
Hình 2.5: Dạng tín hiệu của mã
f. Mã tam phân AMI
Thực hiện mã hóa bằng cách chuyển các tín hiệu “0” nhị phân thành 0v còn tín hiệu có giá trị “1” luôn phiên thay đổi thành +Av và -Av.
Đặc điểm: công suất trung bình tương đối lớn A2/2. Chuỗi “1” liên tiếp tạo ra các xung vuông có chu kỳ 2Tbit do đó phổ tập trung ở tần số f ≈ 1/2Tbit. Mã này chỉ phát hiện được các xung đồng bộ khi phát chuỗi các số “1” còn chuỗi các số “0” vẫn không phát hiện được.
Mã PST- Mã tam phân lựa chọn cặp
Biến đổi từ tín hiệu nhị phân đơn cực thành tín hiệu tam phân lựa chọn cặp được tiến hành bằng cách ghép 2 bit kề cận và sử dụng quy luật mã hóa như sau:
Bảng 2.1: Quy luật mã hóa
Các cặp kề nhau mã nhị phân
Mã ra
Mode dương Mode âm 00
01 10 11
-Av; +Av -Av; +Av
0v +Av 0v -Av
+Av 0v -Av 0v
+Av -Av +Av -Av
Mã PST làm dãy dài liên tiếp các bit “0” “1” không xuất hiện nên nó cân bằng được dòng dữ liệu đầu ra, dễ tách tín hiệu định thời ở các thiết bị lặp và các thiết bị thu đầu cuối.
B8ZS là qui ước được dùng tại Bắc Mỹ nhằm cung cấp đồng bộ cho chuỗi nhiều bit 0. Chức năng của B8ZS thì tương tự như AMI, theo đó AMI thay đổi cực tính sau mỗi lần xuất hiện bit 1, nhằm cung cấp đồng bộ cho máy thu. Tuy nhiên khi xuất hiện một chuỗi liên tiếp các bit 0 thì phương pháp này không đáp ứng được dễ bị mất đồng bộ.
Sự khác biệt giữa AMI và B8ZS xuất hiện khi có hơn hay bằng 8 bit 0 liên tiếp trong dòng dữ liệu. Giải pháp mà B8ZS đưa ra là áp đặt cho tín hiệu thay đổi một cách nhân tạo, được gọi là vi phạm (violation), trong dòng các bit 0. Khi có 8 bit 0 liên tiếp xuất hiện, B8ZS đưa vào các thay đổi trên mẫu tín hiệu dựa trên cực tính của bit 1 vừa xuất hiện (bit 1 xuất hiện ngay trước chuỗi các bit 0), xem hình 5.11.
Hình 2.6: So sánh sự khác biệt giữa mã AMI và mã B8ZS
Nếu bit 1 trước đó có cực tính dương, thì các bit 0 sẽ được mã hóa theo zêrô, zêrô, zêrô, dương, âm, zêrô, âm, dương. Xin chú ý là máy thu đang tìm kiếm sự thay đổi cực tính liên tiếp thay đổi của bit 1. Khi máy thu nhận thấy hai cực tính dương liên tiếp nhau, tiếp theo là 3 bit 0, thì nhận ra dấu hiệu vi phạm chứ không phải là lỗi, nên tiếp tục tìm kiếm cặp vi phạm thứ hai. Nếu tìm được, thì máy thu diễn dịch tất cả 8 bit thành bit 0 vàchuyển chúng sang chế độ AMI thông thường.
Nếu cực tính của bit 1 trước đó là âm, thì các mẫu vi phạm là tương tự nhưng có cực tính đổi lại, như vẽ ở hình 2.6.
HDB3 (High-Density Bipolar)
Phương pháp này đưa thay đổi vào mẫu tín hiệu AMI khi xuất hiện 4 bit 0 liên tiếp, chứ không cần là 8 bit như B8ZS, như vẽ ở hình 2.7.
(a ) If the number of 1s since the last substitution is odd
(b ) If the number of 1s since the last substitution is even 0 0 0 0 + - 0 0 0 0 - 0 0 0 - - 0 0 - + - + 0 0 + 0 0 0 0 - + 0 0 0 + 0 0 0 0 +
Hình 2.7: Mẫu tín hiệu vi phạm( violation)
Tương tự như trong B8ZS, các mẫu vi phạm trong HDB3 dựa trên cực tính của bit 1 trước đó. Tuy nhiên, HDB3 cũng đồngthời quan sát số bit 1 xuất hiện trong dòng bit kể từ khi xuất hiện thay thế trước đó. Tổng số bit 1 trong lần thay thế trước đó là lẻ, HDB3 đưa vi phạm vào vị trí của bit 0 thứ tư liên tiếp. Nếu cực tính của bit trước đó là âm, thì vi phạm là âm.
Khi số bit 1 trước đó là chẵn, HDB3 đưa vi phạm vào vị trí thứ nhất và thứ tư trong chuỗi bốn bit 0 liên tiếp. Nếu cực tính của bit trước đó là dương, thì các vi phạm là dương. Các trường hợp này được vẽ trong hình 2.7.
Như thế, các điểm vi phạm chính là phương pháp máy thu nhận ra và thiết lập đồng bộ cho hệ thống.
Thí dụ 1:
Dùng B8ZS, mã hóa dòng bit 1000000000010. Giả sử cực tính của bit 1 trước đó là dương.
Kết quả dạng sóng nhưhìnhvẽ sau Amplitude
Time 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
Thí dụ 2:
Dùng HDB3, mã hóa dòng bit 1000000000010. Giả sử số của bit 1 trước đó là lẻ và bit 1 đầu tiên là dương.
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 Amplitude
Time