Chương 3: Kỹ thuật mã hóa tín hiệu

Chia sẻ: Đỗ Hồng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:53

Thêm vào BST

Báo xấu

325
lượt xem 38
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các vấn đề khi sử dụng kênh thoại (voice channel) trong việc truyền tín hiệu số Một tín hiệu số là một tổ hợp của các tín hiệu khác. Đặc biệt, tín hiệu số có thể được biểu diễn như sau Signal = f + f3 + f5 +f7 +f9 +f11 +f13 ....f Do đó một tín hiệu số gồm 1 tần số cơ bản (f), cộng thêm tần số 3f (hài tần bậc 3), cộng thêm tần số 5f (hài tần bậc 5), Nếu biên độ của tần số f, f3, f5, … là a, a3, a5, … thì...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Chương 3: Kỹ thuật mã hóa tín hiệu

dce 2008 Chương 3 Kỹ thuật mã hóa tín hiệu  Dữ liệu số, tín hiệu số BK  Dữ liệu số, tín hiệu tương tự TP.HCM  Dữ liệu tương tự, tín hiệu số  Dữ liệu tương tự, tín hiệu tương tự
dce Tín hiệu analog 2008 • Ba đặc điểm chính của tín hiệu analog bao gồm – Biên độ (Amplitute) – Tần số (Frequency) – Pha (Phase) • Biên độ của tín hiệu analog – Đo độ mạnh của tín hiệu, đơn vị: decibel (dB) hay volts – Biên độ càng lớn, tín hiệu càng có cường độ mạnh – Tín hiệu tiếng nói - từ “hello” • Tiếng nói (speech) là một tín hiệu rất phức tạp • Tiếng nói chứa hàng ngàn tổ hợp khác nhau của nhiều tín hiệu Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 2
dce Tần số của tín hiệu analog 2008 • Tốc độ thay đổi của tín hiệu trong một giây, đơn vị Hz hay số chu kỳ trong một giây (cycles per second) – T/h 30Hz thay đổi 30 lần trong một giây • Một chu kỳ là sự di chuyển sóng của tín hiệu từ điểm nguồn bắt đầu cho đến khi quay trở về lại điểm nguồn đó. Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 3
dce Pha của tín hiệu analog 2008 • Tốc độ thay đổi quan hệ của tín hiệu đối với thời gian, được mô tả theo độ (degree) • Sự dịch pha xảy ra khi chu kỳ của tín hiệu chưa kết thúc, và một chu kỳ mới của tín hiệu bắt đầu trước khi chu kỳ trước đó chưa hoàn tất – Tai người không cảm nhận được sự dịch pha – T/h mang dữ liệu bị ảnh hưởng bởi sự dịch pha • Ví dụ các mối nối không hoàn hảo sẽ gây ra dịch pha Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 4
dce Tín hiệu digital 2008 • Tín hiệu số bao gồm chỉ hai trạng thái, được diễn tả với hai trạng thái ON hay OFF hoặc là 0 hay 1 • Tín hiệu số yêu cầu khả năng băng thông lớn hơn tín hiệu analog. Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 5
dce Tín hiệu digital 2008 • Các vấn đề khi sử dụng kênh thoại (voice channel) trong việc truyền tín hiệu số – Một tín hiệu số là một tổ hợp của các tín hiệu khác. Đặc biệt, tín hiệu số có thể được biểu diễn như sau Signal = f + f3 + f5 +f7 +f9 +f11 +f13 ....f – Do đó một tín hiệu số gồm 1 tần số cơ bản (f), cộng thêm tần số 3f (hài tần bậc 3), cộng thêm tần số 5f (hài tần bậc 5), … – Nếu biên độ của tần số f, f3, f5, … là a, a3, a5, … thì a = 3a3 = 5a5 … – Để gởi tín hiệu số qua kênh truyền thoại, băng thông của kênh truyền phải cho phép tần số cơ bản f, tần số 3f và tần số 5f đi qua mà không ảnh hưởng nhiều đến các tần số này – Đây là yêu cầu tối thiểu để bên nhận nhận đúng được tín hiệu số Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 6
dce Tín hiệu digital 2008 • Truyền 1 tín hiệu số nhị phân tốc độ 2400bps trên kênh thoại có băng thông 3.1kHz – Tần số cơ bản: 1200Hz (thông thường bằng ½ tốc độ bit) – Chỉ có tần số cơ bản đi qua mà không bị thay đổi Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 7
dce Dữ liệu, tín hiệu và truyền dẫn 2008 • Analog data/Analog Signal – Gởi bình thường hoặc mã hóa vào phần phổ khác Analog and digital • Analog data/Digital Signal transmission – Mã hóa dùng bộ codec để tạo ra chuỗi bit số Analog Analog Digital • Digital Data/Analog Signal data signal signal – Được mã hóa dùng modem để tạo ra t/h tương tự Digital Analog Digital • Digital Data/Digital Signal data signal signal – Biểu diễn trực tiếp dữ liệu hoặc mã hóa để tạo ra t/h số có đặc tính mong muốn • Analog Signal/Analog Transmission – Lan truyền thông qua các bộ khuếch đại, xử lý t/h như nhau bất kể dữ liệu là số hoặc tương tự • Analog Signal/Digital Transmission – Giả sử t/h biểu diễn dữ liệu số, lan truyền qua các bộ repeater • Digital Signal/Analog Transmission – Không dùng • Digital Signal/Digital Transmission – T/h là chuỗi nhị phân lan truyền qua các bộ repeater Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 8
dce Analog and digital Dữ liệu số, tín hiệu số 2008 transmission Analog Digital Analog Analog Digital signal signal data signal signal • Tín hiệu số Digital Analog Digital Analog – Xung điện áp rời rạc, không liên tục signal data signal signal – Mỗi xung là một phần tử tín hiệu – Dữ liệu nhị phân được mã hóa thành các phần tử tín hiệu Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 9
dce Thuật ngữ 2008 • Unipolar – Tất cả các phần tử t/h 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 – 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 tín hiệu) – Tốc độ mức t/h thay đổi – Đơn vị là baud = số phần tử t/h trong 1 giây • Mark và Space – Tương ứng với 1 và 0 nhị phân Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 10
dce Diễn giải tín hiệu 2008 • Cần biết – Định thời của các bit (khi nào chúng bắt đầu và kết thúc) – Mức tín hiệu tương ứng với bit 0, 1 • Yếu tố ảnh hưởng đến việc diễn giải t/h – Tỉ số SNR: càng lớn thì BER càng giảm – Tốc độ dữ liệu (bps): càng tăng thì BER càng tăng – Băng thông: càng lớn thì tốc độ dữ liệu càng tăng Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 11
dce Nonreturn to Zero (NRZ) 2008 • Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L) – 2 mức điện áp khác nhau cho bit 1 và bit 0 – Điện áp không thay đổi trong thời khoảng bit • Không có transition (no return to 0V level) – Bit 0 – không có điện áp; bit 1 – điện áp dương – Thông thường, điện áp âm dùng cho bit 0 và điện áp dương dùng cho bit 1 • Nonreturn to Zero Inverted (NRZI) – NRZI cho các bit 1 – Xung điện áp hằng số suốt thời khoảng bit – Dữ liệu được mã căn cứ vào việc có hay không sự thay đổi t/h ở đầu thời khoảng bit – Thay đổi t/h (L→H hoặc H→L) mã hóa nhị phân 1 – Không có thay đổi t/h mã hóa nhị phân 0 – Một ví dụ cho mã hóa sai phân (differential encoding) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 12
dce Nonreturn to Zero (NRZ) 2008 • Mã hóa sai phân – Dữ liệu được biểu diễn bằng sự thay đổi mức t/h (thay vì bằng mức t/h) – Nhận biết sự thay đổi dễ dàng hơn so với nhận biết mức – Trong các hệ thống truyền dẫn phức tạp, cảm giác cực tính dễ dàng bị mất • Ưu và nhược điểm của mã hóa NRZ – Ưu • Dễ dàng nắm bắt • Băng thông dùng hiệu quả – Nhược • Có thành phần một chiều • Thiếu khả năng đồng bộ – Dùng trong việc ghi băng từ, USB – Ít dùng trong việc truyền t/h Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 13
dce Multilevel Binary 2008 • Dùng nhiều hơn 2 mức tín hiệu • Bipolar-AMI (Alternate Mark Inversion) – 0 được biểu diễn bằng không có t/h – 1 được biểu diễn bằng xung dương hay xung âm – Các xung 1 thay đổi cực tính xen kẽ – Không mất đồng bộ khi dữ liệu là một dãy 1 dài (dãy 0 vẫn bị vấn đề đồng bộ) – Không có thành phần một chiều – Băng thông thấp – Phát hiện lỗi dễ dàng • Pseudoternary – 1 được biểu diễn bằng không có t/h – 0 được biểu diễn bằng xung dương âm xen kẽ nhau – Không có ưu điểm và nhược điểm so với bipolar-AMI Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 14
dce Multilevel Binary 2008 • Trade Off – Không hiệu quả bằng NRZ – Mỗi phần tử t/h chỉ biểu diễn 1 bit • Hệ thống 3 mức có thể biểu diễn log23 = 1.58 bit – Bộ thu phải có khả năng phân biệt 3 mức (+A, -A, 0) – Cần thêm khoảng 3dB công suất để đạt được cùng xác suất bit lỗi của binary code Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 15
dce Biphase: Manchester 2008 • Manchester – Thay đổi ở giữa thời khoảng bit – Thay đổi được dùng như t/h đồng bộ (clock) và dữ liệu LH biểu diễn 1 – HL biểu diễn 0 – – Dùng trong IEEE 802.3 (ethernet) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 16
dce Biphase: Differential Manchester 2008 • Differential Manchester – Thay đổi giữa thời khoảng bit chỉ dùng cho đồng bộ – Thay đổi đầu thời khoảng biểu diễn 0 – Không có thay đổi ở đầu thời khoảng biểu diễn 1 – Dùng trong IEEE 802.5 (token ring) Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 17
dce Biphase 2008 • Ưu và nhược điểm – Nhược • Tối thiểu có 1 thay đổi trong thời khoảng 1 bit và có thể có 2 • Tốc độ điều chế tối đa bằng 2 lần NRZ • Cần băng thông rộng hơn – Ưu • Đồng bộ dựa vào sự thay đổi ở giữa thời khoảng bit (self clocking) • Không có thành phần một chiều • Phát hiện lỗi – Khi thiếu sự thay đổi mong đợi Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 18
dce Bài tập 2008 Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 19
dce Scrambling 2008 • Dùng kỹ thuật scrambling để thay thế các chuỗi tạo ra hằng số điện áp • Chuỗi thay thế – Phải tạo ra đủ sự thay đổi t/h, dùng cho việc đồng bộ hóa – Phải được nhận diện bởi bộ thu và thay thế trở lại chuỗi ban đầu – Cùng độ dài như chuỗi ban đầu • Không có thành phần một chiều • Không tạo ra chuỗi dài các t/h mức 0 • Không giảm tốc độ dữ liệu • Có khả năng phát hiện lỗi Data Communication and Computer Networks ©2008, Dr. Dinh Duc Anh Vu 20