THIẾT KẾ MỘT SỐ BỘ MÃ SỬ DỤNG VHDL ỨNG DỤNG TRONG VIỄN THÔNG
3.2 THIẾT KẾ MẠCH MÃ HOÁ VÀ GIẢI MÃ MANCHESTER 1 Đặt vấn đề
3.2.1 Đặt vấn đề
Trong viễn thông, mã đường dây (còn được gọi là điều chế số băng gốc) là mã dùng cho hệ thống thông tin với các mục đích truyền dẫn. Dữ liệu số chuyển tải mã đường dây thường được sử dụng. Mã hoá đường dây biểu diễn tín hiệu số được truyền dẫn, bởi tín hiệu có biên độ và thời gian rời rạc, được điều chỉnh tối ưu với các thuộc tính đặc trưng của kênh vật lý. Dạng sóng điện áp hoặc dòng điện được sử dụng để biểu diễn các tín hiệu số “1” và “0” trên đường truyền dẫn được gọi là mã hoá đường dây. Các dạng thường gặp của mã hoá đường dây là mã hoá đơn cực, có cực, lưỡng cực và Manchester.
Sau khi mã hoá đường dây, tín hiệu được đưa qua một kênh vật lý, một môi trường truyền dẫn hoặc môi trường lưu trữ dữ liệu. Đôi khi các đặc trưng của 2 kênh dường như vừa khác nhau lại vừa giống nhau mà mã đường dây được sử dụng cho chúng. Các kênh vật lý thông thường nhất là:
+ Tín hiệu mã hoá đường dây có thể truyền trực tiếp trên đường truyền dẫn, trong các dạng biến đổi của điện áp hoặc dòng điện (thường dùng tín hiệu vi phân).
+ Tín hiệu mã hoá đường dây (tín hiệu băng gốc) sau đó được điều chế để tạo ra tín hiệu tần số vô tuyến (RF - Radio Frequency) có thể truyền qua không khí.
+ Tín hiệu mã hoá đường dây được sử dụng để bật hoặc tắt ánh sáng quang học trong không gian, thông thường nhất là điều khiển từ xa bằng hồng ngoại.
+ Tín hiệu mã hoá đường dây có thể được in trên giấy để tạo thành BARcode.
hoá trên ổ đĩa cứng hoặc băng từ.
+ Tín hiệu mã hoá đường dây có thể biến đổi thành các hốc trên đĩa quang.
Tuy nhiên, nhiều kênh thông tin với khoảng cách lớn không thể truyền đi thành phần một chiều. Thành phần một chiều được gọi là chênh lệch, thiên áp, hoặc hệ số một chiều. Có thể mã đường dây đơn giản nhất, gọi là đơn cực tại vì nó có thành phần một chiều không bị chặn, mang nhiều lỗi trên các hệ thống. Rất nhiều các mã đường dây khử bỏ thành phần một chiều - như các mã cân bằng thành phần một chiều, thành phần một chiều bằng 0, điện áp không.
Quá trình mã hoá đường dây sẽ được tạo ra nếu có thể để máy thu thực hiện đồng bộ chính nó về pha của tín hiệu thu được. Nếu quá trình đồng bộ không hoàn hảo, từ đó tín hiệu được giải mã sẽ không có các sai khác tối ưu (về biên độ) giữa các số khác nhau hoặc các ký hiệu được sử dụng trong mã đường dây. Vấn đề này sẽ làm gia tăng xác suất lỗi trong khi thu tín hiệu. Chú ý là tín hiệu đã mã hoá đường dây và tín hiệu điều chế tại một thiết bị đầu cuối sẽ được phân biệt. Mã đường dây sẽ yêu cầu kỹ thuật ánh xạ đặc trưng của môi trường truyền dẫn, như sợi cáp quang hoặc dây đôi xoắn được che chắn. Các yêu cầu này là duy nhất cho mỗi môi trường, tại vì mỗi môi trường có trạng thái liên kết khác nhau về nhiễu, méo, dung lượng và suy hao biên độ.
Mã Manchester (còn gọi là mã hoá PE - Phase Encoder) là mã đường dây thực hiện mã hoá mỗi bit dữ liệu có ít nhất một chuyển đổi và chiếm toàn bộ thời gian tương ứng. Vì vậy, nó có khả năng tự tạo xung nhịp, có nghĩa là tín hiệu xung đồng hồ có thể được khôi phục từ dữ liệu đã mã hoá.
Mã Manchester được sử dụng rộng rãi (ví dụ trong mạng Ethernet). Đây là loại mã phức tạp hơn, ví dụ như mã hoá 8B/10B được sử dụng với băng tần nhỏ để đạt được tốc độ dữ liệu tương ứng (nhưng có thể xuất hiện
các lỗi sai lệch tần số và rung pha trong khi phát và thu các xung đồng hồ chuẩn). Mã Manchester cung cấp một phương pháp mã hoá đơn giản mà không xuất hiện một chuỗi dài không có một mức chuyển đổi nào. Quá trình này sẽ hỗ trợ việc khôi phục xung đồng hồ. Thành phần một chiều của tín hiệu đã mã hoá không phụ thuộc vào dữ liệu và vì vậy không mang thông tin, cấp phát tín hiệu truyền trong môi trường đối lưu (ví dụ Ethernet) mà luôn luôn không truyền thành phần một chiều.