Bài giảng Truyền dẫn số: Chương 5 - Vũ Thị Thúy Hà

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:45

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Truyền dẫn số - Chương 5: Mã đường truyền, cung cấp cho người học những kiến thức như tổng quan về mã truyền dẫn; Các loại mã truyền dẫn. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Truyền dẫn số: Chương 5 - Vũ Thị Thúy Hà

Mã đường truyền Nội dung: Chương5 : 04 lý thuyết/ 01 bài tập/ 0 kiểm tra/ 0 thảo luận 5.1. Tổng quan về mã truyền dẫn 5.2. Các loại mã truyền dẫn 452.1. Mã AMI 5.2.2. Mã CMI 5.2.3. Mã HDBn 5.2.4. Mã BnZS 5.3. Kết luận chương 5 01-Nov-15 Communication CSE 501035 – Data 1 1 1
5.1 Tổng quan mã đường truyền Các tín hiệu số nhị phân khi rời khỏi một công đoạn xử lý nhất định nào đó đều cần phải phối hợp với đặc tính của kênh truyền dẫn. Việc truyền các tín hiệu nhị phân trên cự ly lớn bằng các đường dẫn có thể mang vào những méo và suy hao quá lớn dẫn đến lỗi thu (giảm chất lượng liên lạc). Thêm vào đó, trong các tuyến xử lý tín hiệu, nhằm phối hợp mạch điện, tạo phân cách lý tưởng về điện và giảm xuyên nhiễu người ta thường sử dụng các biến áp. Các biến áp cho qua các thành phần xoay chiều cao tần và gạt đi thành phần một chiều có trong tín hiệu. Các tín hiệu số nhị phân đơn cực có dạng NRZ lại chứa trong phổ của chúng thành phần một chiều và các thành phần tần thấp với năng lượng khá cao, do đó khi truyền qua các biến áp như thế sẽ bị méo lớn. Một điểm quan trọng khác nữa trong xử lý tín hiệu băng gốc là vấn đề tách tín hiệu định thời từ chuỗi tín hiệu tới. Tín hiệu định thời thường được tách ra từ các chuyển đổi cực tính xung thành phần. Trong trường hợp sử dụng các tín hiệu NRZ, một khi có nhiều xung cùng cực tính liên tiếp thì việc tách tín hiệu định thời sẽ rất khó khăn. Cuối cùng, các lỗi phát sinh trên các đường truyền tín hiệu số băng gốc cần phải có thể giám sát được. Các vấn đề trên có thể khắc phục hoặc hỗ trợ được nhờ mã hoá các tín hiệu nhị phân đơn cực trước khi truyền trực tiếp ra đường dây (có thể là đường dây cáp xoắn hay cáp có màn che vẫn thường dùng để truyền các tín hiệu analog, hoặc đoạn nối giữa các bộ phận xử lý tín hiệu). Mã hoá tín hiệu như vậy còn có tên gọi là mã hoá đường dây (line encoding). 01-Nov-15 Communication CSE 501035 – Data 2 2 2
(tt) Trong rất nhiều ứng dụng, việc không có hoặc hầu như không có thành phần một chiều (DC: Direct Current) có ý nghĩa đặc biệt. Các hệ thống mã không có thành phần DC được đặc trưng bởi Độ biến thiên tổng digit (DSV: Digital Sum Variation), là chênh lệch giữa các giá trị tổng digit thấp nhất và cao nhất của một số tuỳ ý các ký hiệu phần tử trong đó N và M là các giới hạn khảo sát tuỳ ý. Hiển nhiên, DSV càng nhỏ mật độ chuyển đổi cực tính xung của chuỗi tín hiệu được mã (càng tốt) và giá trị nhỏ nhất có thể có của DSV là 1. M  M  DSV    an  max    an  min n  N  n  N  01-Nov-15 Communication CSE 501035 – Data 3 3 3
Các yêu cầu của một mã đường dây:  Thành phần DC: càng gần zero càng tốt  Dải thông yêu cầu: càng nhỏ càng tốt  Khả năng dể dàng khôi phục đồng bộ: càng cao càng tốt  Khả năng tự sửa lỗi: càng cao càng tốt  Độ phức tạp mã hóa/ giải mã: càng nhỏ càng tốt  Có khả năng định dạng phổ phù hợp với kênh truyền 401-Nov-15 Communication CSE 501035 – Data 4 4
Các yêu cầu của một mã đường truyền 501-Nov-15 Communication CSE 501035 – Data 5 5
5. 1. Tổng quan về mã truyền dẫn CSE 501035 – Data Communication 6
5.1. Tổng quan về mã truyền dẫn - Signal element versus data element CSE 501035 – Data Communication 7
5.1. Tổng quan về mã đường truyền Đầu ra của ADC có thể truyền qua băng tần cơ sở baseband channel. •Dữ liệu số phải chuyển thành tín hiệu vật lý ( physical signal). •physical signal được gọi là mã đường line code.Các bộ mã đường thường biểu diễn mức điện áp cao(+V) cho bít 1 gọi là mark và bít 0 biểu diễn bởi mức 0 gọi là space . Analog Input Signal Sample X Quantize ADC XQ Encode Xk Line Code x(t) PCM signal 801-Nov-15 Communication CSE 501035 – Data 8 8
Bộ mã hóa đường dây  Bộ mã hóa đường dây thực hiện ánh xạ chuỗi dữ liệu thông tin nhị phân đầu vào ak (ak=0 hoặc ak=1 với mọi k=0, ±1, ±2,…) thành tín hiệu vật lý ở đầu ra x(t)  x(t )  a k  k p(t  kTb )  p(t) là dạng xung và Tb là khoảng thời gian của 1 bit, có Tb =Ts/n (Ts: khoảng thời gian của 1 ký hiệu và n là số bit/ký hiệu). αk là biên độ xung.
Các mã đường dây (line codes) thông dụng: Cách biểu diễn tín hiệu số 0, 1 bằng dạng sóng tín hiệu sao cho phù hợp khi truyền dải nền.  Phân loại các mã đường dây: Các loại mã đường dây Đơn cực Cực Lưỡng cực (Unipolar) (Polar) (Bipolar) NRZ RZ NRZ RZ Manchester NRZ RZ CMI HDB3 (AMI) NRZ: Non Return to Zore RZ: Return to Zero HDB3: High Density Bipolar 3 CMI: Coded Mark Inversion AMI: Alternate Mark Inversion 10 501035 – Data Communication 01-Nov-15 CSE 10 10
Thuật ngữ  Unipolar-  Tất cả các phần tử tín hiệu có cùng dấu  Polar  Một trạng thái logic được biểu diễn bằng mức điện áp dương, trạng thái logic khác được biểu diễn bằng mức điện áp âm  Tốc độ dữ liệu (data rate)  Tốc độ truyền dẫn dữ liệu theo bps (bit per second)  Độ rộng (chiều dài 1 bit)  Thời gian (thiết bị phát) dùng để truyền 1 bit  Tốc độ điều chế  Tốc độ mức tín hiệu thay đổi  Đơn vị là baud = số phần tử tín hiệu trong 1 giây  Mark và Space  Tương ứng với 1 và 0 nhị phân CSE 501035 – Data Communication 11
Line codes 1 1 0 1 0 0 1 BINARY DATA (a) Punched Tape Mark Mark space Mark space space Mark (hole) (hole) (hole) (hole) Volts A 0 (b) Unipolar NRZ Tb Time A (c) Polar NRZ 0 -A A 0 (d) Unipolar RZ A (e) Bipolar RZ 0 -A A (f) Manchester NRZ 0 -A Binary Signaling Formats
5.2 Các kiểu mã đường  Mỗi mã đường được mô tả bởi hàm ánh xạ ký hiệu ak và định dạng xung p(t):  x(t )  a k  k p(t  kTb )  Đặc điểm mã đường  Hàm ánh xạ ký hiệu (ak). • Unipolar -Đơn cực • Polar- Cực • Bipolar – Lưỡng cực  Định dạng xung p(t). • NRZ (Nonreturn-to-zero) • RZ (Return to Zero) • Manchester (split phase)
5.2.1. Mã đơn cực- NRZ Line Code  Mã đường unipolar nonreturn-to-zero được định nghĩa ánh xạ cực:  A when X k  1 ak    0 when X k  0  Xk là bit dữ liệu thứ k.  Định dạng xung NRZ là:  t  p(t )     NRZ pulse shape  Tb   Tb là chu kỳ bit Khó khôi phục tín hiệu đồng hồ Có thành phần 1 chiều 1 0 1 1 0 1 A 0 Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb
Unipolar NRZ scheme
Mã đơn cực- RZ Line Code  The unipolar return-to-zero line code has the same symbol mapping but a different pulse shape than unipolar NRZ:  A when X k  1 ak    0 when X k  0  t  p(t )     RZ pulse shape  Tb / 2  Long strings of 1’s no longer a problem. Xung bằng 1 nửa thời gian của NRZ However strings of 0’s still problem. Yêu cầu băng thông gấp đôi mã NRZ 1 0 1 1 0 1 A 0 Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb Eeng 360 16
5.2.2.Mã cực-Polar Encoding
a. Mã cực- Polar Line Codes  Polar line codes use the antipodal mapping:  A when X k  1 ak     A when X k  0  Polar NRZ uses NRZ pulse shape.  Polar RZ uses RZ pulse shape. Không có thành phần DC, yêu cầu công suất Tín hiệu thấp hơn mã đơn cực 1 0 1 1 0 1 A Polar NRZ Now we can handle long strings of 0’s, too. A Polar RZ A
Polar RZ scheme
b. Nonreturn to zero (NRZ)  Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L)  2 mức điện áp khác nhau cho bit 1 và bit 0  Điện áp không thay đổi (không có transition) khi không có sự thay đổi tín hiệu  Điện áp thay đổi (có transition) khi có sự thay đổi tín hiệu (từ 01 hoặc từ 10)  Nonreturn to Zero Inverted (NRZI)  NRZI cho các bit 1  Dữ liệu được mã hóa căn cứ vào việc có hay không sự thay đổi tín hiệu ở đầu thời khoảng bit.  Bit 1: được mã hóa bằng sự thay đổi điện áp (có transition)  Bit 0: được mã hóa bằng sự không thay đổi điện áp (không có transition)