Giáo trình Truyền số liệu - Chương 2: Mã hóa dữ liệu - Vũ Mạnh Khánh

Nội dung text: Giáo trình Truyền số liệu - Chương 2: Mã hóa dữ liệu - Vũ Mạnh Khánh

1. Mã hóa dữ liệu Truyền Số Liệu  Biến đổi dữ liệu thành tín hiệu phù hợp với Mã hóa dữ liệu môi trường truyền thông  Số -Số  Số - Tương tự Giảng viên: Ths. Vũ Mạnh Khánh  Tương tự - Số  Tương tự - Tương tự Mã hóa Số - Số Mã hóa Số - Số  Mã đơn cực(unipolar)  Mã cực (polar):Mã này sử dụng hai mức  Một mức điện thế đại diện cho mức logic 1 thế, một dương, một âm để đại diện cho  Không có điện áp đại diện cho mức logic 0 mức logic 0 và logic 1. Nhờ vậy mà thành  Nhược điểm phần DC bị triệt tiêu.  Làm xuất hiện trên đường truyền thành phần điện áp một chiều DC  Khi truyền các logic 0 hoặc 1 liên tiếp kéo dài, bên nhận sẽ khó nhận biết được có bao nhiêu logic 0 hoặc logic 1.(Khi truyền liên tiếp các ký tự 1 thì ta phải sử dụng 1
2. Mã Cực Mã Cực Nonreturn to Zero _ Level Nonreturn to Zero Inverted Mã Cực Mã hóa Số - Số  Mã hai pha (biphase):Phương pháp này tín hiệu cũng thay đổi ở giữa khoảng bít nhưng không quay về zero mà tiếp tục cho đến mức thế cao hoặc thấp. Việc thay đổi giữa khoảng bit nhằm mục đích đồng bộ 2
3. Mã hai pha Mã hai pha Mã hóa Số - Số Mã hai cực  Mã hai cực (bipolar) 3
4. Bài tập Mã hóa Số - Tương tự  Mã hóa các chuỗi bit sau theo các mã  ASK : khoá dịch biên độ NRZ_L, NRZ_I, RZ, Manchester,  FSK : Khoá dịch tần số Manchester vi phân, AMI  PSK : Khoá dịch pha  011001011101  110000000111  001101010001  111110001111 ASK : khoá dịch biên độ ASK : khoá dịch biên độ  Hai giá trị nhị phân được biểu diễn bằng 2 biên độ khác nhau của tần số sóng mang.  Thông thường, bít 1 được biểu diễn bằng sự có mặt của sóng mang và và ngược lại, bít 0 được biểu diễn bằng sự vắng mặt của sóng mang 4
5. FSK : Khoá dịch tần số FSK : Khoá dịch tần số  Hai giá trị nhị phân được đại diện bởi hai tần số khác nhau gần tần số sóng mang. PSK : Khoá dịch pha PSK : Khoá dịch pha  Pha của sóng mang được dịch chuyển để biểu diễn dữ liệu. 5
6. Mã hóa Tương tự - Số Điều chế xung mã  Lấy mẫu tín hiệu  Lượng tử hóa các mẫu  Chuyển thành nhị phân các số đã được lượng tử hóa. Điều chế xung mã Điều chế xung mã  Lấy mẫu tín hiệu  Lượng tử hóa các mẫu  Tín hiệu f(t) được lấy mẫu trong khoảng thời gian đều đặn và ở tốc độ cao gấp 2 lần tần số tín hiệu thì các mẫu bao gồm các thông tin của tín hiệu gốc. 6
7. Điều chế xung mã Điều chế Delta  Chuyển thành nhị phân các số đã được lượng tử hóa. II.2: Truyền dữ liệu II.2: Truyền dữ liệu  Các vấn đề cần giải quyết  I. Khái niệm-Thuật ngữ  Băng thông  Tốc độ dữ liệu  Nhiễu  Tỉ lệ lỗi chấp nhận được 7
8. II.2: Truyền dữ liệu II.2: Truyền dữ liệu  I. Khái niệm-Thuật ngữ  I. Khái niệm-Thuật ngữ Mối quan hệ giữa tín hiệu-dữ liệu II.2: Truyền dữ liệu  I. Khái niệm-Thuật ngữ 8
9. II.2: Truyền dữ liệu II.2: Truyền dữ liệu  I. Khái niệm-Thuật ngữ  I. Khái niệm-Thuật ngữ  Truyền đơn công II.2: Truyền dữ liệu II.2: Truyền dữ liệu  I. Khái niệm-Thuật ngữ  I. Khái niệm-Thuật ngữ  Truyền Bán song công  Truyền Song công toàn phần 9
10. II.2: Truyền dữ liệu II.2: Truyền dữ liệu  I. Khái niệm-Thuật ngữ  I. Khái niệm-Thuật ngữ  Tốc độ dữ liệu: Đó là tốc độ (số bit trong một giây) mà  Truyền gián tiếp bất đồng bộ: chỉ đồng bộ khi dữ liệu có thể truyền. có dữ liệu truyền  Băng thông: Đó là băng thông của tín hiệu truyền  Truyền gián tiếp đồng bộ: đồng bộ trong suốt khi bị cưỡng bức bởi thiết bị truyền và trạng thái tự nhiên của phương tiện truyền dẫn, được biểu diễn bằng thời gian truyền. số chu kỳ trong một giây hoặc hertz.  Nhiễu: Đó là mức nhiễu trung bình trên đường truyền thông.  Tỷ lệ lỗi: Đó là tỷ lệ xuất hiện của lỗi, nhận được 1 khi truyền 0 hay nhận được 0 khi truyền 1 II.2: Truyền dữ liệu II.2: Truyền dữ liệu  II. Băng thông-Tốc độ dữ liệu.  III. Dung lượng kênh  Băng thông thực tế là dải trong đó tập trung hầu hết  Tốc độ dữ liệu lớn nhất có thể truyền qua năng lượng của tín hiệu một đường truyền thông cho trước hay một  Hệ thống truyền dẫn chỉ có thể hỗ trợ tần số trong kênh trong một điều kiện cho trước được gọi là một dải có giới hạn dung lượng kênh. giới hạn của tốc độ dữ liệu có thể truyền trên các thiết bị truyền dẫn. Băng thông của hệ thống truyền càng lớn thì tốc độ dữ liệu có thể truyền qua hệ thống càng lớn 10
11. II.2: Truyền dữ liệu II.2: Truyền dữ liệu  Băng thông Nyquist  Ví dụ  Xét một kênh không có nhiễu  Băng thông B= 3100Hz  Giới hạn của tốc độ dữ liệu chính là giới hạn  Số tín hiệu M = 8 băng thông của tín hiệu  Dung lượng Kênh:  Công thức Nyquist  C=2Blog2M =2*3100*log28 = 18600bps C=2B x Log2M  B: băng thông  M: số các tín hiệu rời rạc II.2: Truyền dữ liệu II.2: Truyền dữ liệu  Công thức Shannon  Công thức Shannon  Tốc độ dữ liệu & Nhiễu  Công thức tính dung lượng của Shannon  Tốc độ dữ liệu cao -> Khả năng nhiễu càng cao C= B x log2(1+ SNR)  Tỉ lệ tín hiệu thành nhiễu SNR(signal to noise)  B: băng thông  SNR = (Năng lượng tín hiệu)/(Năng lượng nhiễu)  SNR: tỉ lệ tín hiệu thành nhiễu  Tính theo decibel  SNRdb = 10 x log10(SNR) 11
12. II.2: Truyền dữ liệu II.2: Truyền dữ liệu  IV. Nhiễu  Nhiễu điều biến: Nhiễu điều biến xảy ra khi có một số thành phần không tuyến tính trong các thiết bị truyền, thiết bị nhận hoặc ở giữa các hệ thống truyền dẫn. (đầu ra không bằng một hằng số lần của đầu vào).  Nhiễu xuyên âm: Xuyên âm là sự kết hợp không mong muốn của hai đường tín hiệu.  Nhiễu xung động: bao gồm các xung không đều hoặc các đỉnh nhiễu trong một thời gian ngắn với biên độ tương đối lớn. II.2: Truyền dữ liệu II.2: Truyền dữ liệu  IV. Nhiễu  IV. Nhiễu  Số lượng nhiễu nhiệt trong một băng thông 1Hz trong  Nhiễu nhiệt: Nhiễu nhiệt gây ra bởi sự dao động của các electron. Nó diễn ra trong tất cả một thiết bị hay một chất dẫn điện bất kỳ là: các thiết bị điện, các phương tiện truyền dẫn N0 =kT(W/Hz) Nhiễu nhiệt phân bố đều trên cả phổ tần số và  Trong đó không thể bị triệt tiêu, vì vậy nó đặt ra một giới  N0 là mật độ năng lượng nhiễu theo watt trong mỗi 1Hz của hạn trên cho hiệu suất của mọi hệ thống truyền băng thông -23 o thông.  k là hằng số Boltzmann = 1.3803 x 10 J/ K  T là nhiệt độ Kelvin 12
13. Nhiễu Nhiệt Nhiễu Nhiệt  Tại nhiệt độ phòng, T = 17oC, hay 290oK, và mật độ năng lượng nhiễu là:  Ví dụ: -23 -21  o N0 = (1.3803 x 10 ) x 290 = 4 x 10 W/Hz = -204 dBW/Hz  Một thiết bị nhận tại nhiệt độ 100 Kvà  trong đó dBW là decibel-watt băng thông 10 MHz, khi đó mức nhiễu  Nhiễu được giả sử là độc lập với tần số. Vì vậy nhiễu nhiệt theo watt có trong một băng thông B hertz có thể nhiệt ở đầu ra của thiết bị nhận là: được biểu diễn: 2 7  N = -228.6 dBW + 10 log10 + 10 log 10 N = kTB   hay theo decibel-watt: = -228.6 + 20 +70 N = 10 log k + 10 log T + 10 log B  = -138.6 dBW = -228.6 dBW + 10 log T + 10 log B 13