KHÁI NIỆM CHUNG
Những khái niệm chung
Dữ liệu là tập hợp các sự kiện, khái niệm và chỉ thị được trình bày dưới dạng phù hợp để con người hoặc máy móc có thể thông tin, thông dịch và xử lý hiệu quả.
Tin tức là ý nghĩa mà con người gán cho dữ liệu dựa trên các quy ước cụ thể Nó có thể được biểu thị qua tiếng nói, hình ảnh, văn bản, tập hợp con số và các ký hiệu, giúp con người hiểu nhau một cách hiệu quả.
Trong hệ thống truyền thông, thường người ta không phân biệt dữ liệu và tin tức
Tín hiệu là thông tin hoặc dữ liệu đã được chuyển đổi và xử lý bởi các bộ phận mã hóa hoặc chuyển đổi, nhằm phù hợp với môi trường truyền thông.
Nhiễu là các tín hiệu không mong muốn xuất hiện trong hệ thống hoặc trên đường truyền, ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu Dưới tác động của nhiễu, tín hiệu tương tự có thể bị biến dạng, trong khi tín hiệu số có nguy cơ gặp lỗi.
Cường độ tín hiệu được xác định bởi công suất hoặc điện áp trên tổng trở tải Ví dụ, tín hiệu có công suất 0,133mW hoặc biên độ 100mV trên tổng trở 75Ω.
Tỉ số cường độ giữa hai tín hiệu được sử dụng để mô tả độ lợi hoặc độ suy giảm của hệ thống, thường được thể hiện bằng đơn vị Decibel (dB) theo thang logarithm.
Tỉ số tín hiệu = 10log P2 /P 1
Đơn vị dB cho phép xác định độ lợi hoặc độ suy giảm của hệ thống nhiều tầng nối chuỗi bằng cách cộng các độ lợi của từng tầng Công suất tuyệt đối của tín hiệu thường được biểu thị bằng cách so sánh với tín hiệu chuẩn có công suất 1W.
Công suất tín hiệu = 10log P2 /W dB
Ngoài ra, người ta còn dùng đơn vị dBm để xác định cường độ tín hiệu so với tín hiệu chuẩn có công suất 1mW
Công suất tín hiệu = 10log P 2 /1mW dBm
Một tín hiệu có công suất 1W tương đương với 0 dB và 30dBm
Tín hiệu với biên độ 100mV tại tần số 75Ω tương ứng với công suất 0,133 mW, được tính theo đơn vị dBm là: 10log(0,133/1mW) = -8,76 dBm Ký hiệu âm cho thấy mức tín hiệu thấp hơn 1mW là 8,76 dBm.
Chú ý: Trong chuyển đổi đơn vị phải để ý đến tổng trở tải của tín hiệu
Biểu thức P = (V 2 /R ) có thể được dùng để tính điện áp hiệu dụng hoặc tỉ số điện áp Trong các hệ thống điện thoại tổng trở tải thường dùng là 600
Ví dụ: Tín hiệu 100mV trên tải 75 tương đương với tín hiệu 282mV trên tải là 600
Thật vậy, ở 600 , điện áp của tín hiệu xác định bởi :
Nếu các tín hiệu có chung tổng trở tải thì :
Tỉ số tín hiệu = 20log dB
Tỉ số tín hiệu nhiễu (SNR) là một chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng tín hiệu và hệ thống truyền tín hiệu SNR được tính bằng tỉ số giữa công suất tín hiệu có ích và công suất tín hiệu nhiễu, thường được biểu thị bằng đơn vị decibel (dB) hoặc decibel miliwatt (dBm).
Băng thông của tín hiệu là dải tần số chứa phần lớn công suất của tín hiệu, giúp xác định phổ tần hữu ích Điều này đặc biệt quan trọng khi tín hiệu có phổ tần rộng, cho phép tối ưu hóa việc truyền tải và xử lý thông tin.
Băng thông của kênh truyền được xác định bởi dải tần số của tín hiệu, trong đó độ suy giảm khoảng vài dB, thường là 3 dB, so với giá trị cực đại khi tín hiệu truyền qua hệ thống Độ suy giảm 3 dB tương ứng với điểm nửa công suất của tín hiệu.
Một kênh truyền hiệu quả cần có băng thông lớn hơn băng thông của tín hiệu, điều này giúp tín hiệu được tái tạo một cách chính xác mà không bị méo dạng hay suy giảm đáng kể trong quá trình truyền tải.
1.1.2 Mô hình truyền số liệu
Hệ thống thông tin chủ yếu nhằm mục đích trao đổi thông tin giữa hai đối tượng Sơ đồ khối đơn giản của hệ thống này được thể hiện trong hình 1.1.
Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống thông tin
- Nguồn (source): là thiết bị phát dữ liệu để truyền đi Ví dụ: điện thoại, các
Máy phát (transmitter) là thiết bị chuyển đổi và mã hóa dữ liệu từ hệ thống nguồn thành tín hiệu điện từ, cho phép truyền tải qua các hệ thống truyền dẫn Chẳng hạn, modem chuyển đổi dòng bit số từ máy tính cá nhân thành tín hiệu tương tự để truyền qua mạng điện thoại.
- Hệ thống truyền dẫn (transmission system): có thể là một đường truyền đơn, hoặc là một mạng phức tạp liên kết nguồn và đích
Máy thu (receiver) là thiết bị có chức năng nhận dữ liệu từ hệ thống truyền dẫn và chuyển đổi nó thành định dạng mà thiết bị đích có thể xử lý Chẳng hạn, một modem nhận tín hiệu tương tự từ mạng hoặc đường truyền đơn và biến đổi nó thành chuỗi bit số.
- Đích (Destination): nhận dữ liệu từ thiết bị nhận
Hình 1.2 Truyền tin qua mạng điện thoại công cộng PSTN a Hệ thống truyền tương tự
Hệ thống truyền dữ liệu là tập hợp các thiết bị được kết nối thông qua môi trường truyền dẫn truyền thông tin từ nguồn phát đến đích
Hình trạng hệ thống và các phương thức liên lạc
Về hình trạng, hệ thống thông tin có thể chia thành:
Điểm - điểm (Point to point) là phương thức truyền tải gói tin từ một nguồn đến một đích cụ thể Một ví dụ điển hình cho hình trạng này là sự liên lạc giữa máy tính và máy in.
Điểm - đa điểm (Multipoint) là phương thức truyền dữ liệu trong đó gói tin từ nguồn được sao chép và gửi đến một nhóm các nút trong mạng Hệ thống này có thể được cấu trúc theo các dạng như sao (star), vòng (ring) và multidrop.
Mạng hình sao mang lại lợi ích trong việc liên lạc nhờ vào khả năng truy xuất trực tiếp từ đài sơ cấp qua đài thứ cấp Tuy nhiên, chi phí triển khai cao do yêu cầu sử dụng đường dây riêng.
Mạng vòng: Thông tin phải đi theo vòng từ đài sơ cấp đến đài thứ cấp Nếu có một đài hỏng, hệ thống ngưng làm việc
Mạng multidrop: Các đài thứ cấp nối chung một đường dây vào trạm sơ cấp
- Truyền quảng bá: gói tin được gửi đi tất cả các nút trong mạng (trừ nút nguồn)
Hình 1.5 Hình trạng hệ thống
Về phương thức thức liên lạc, giữa các máy phát và thu trong một hệ thống thông tin có thể thực hiện theo 1 trong 4 phương thức:
Đơn công (Simplex transmission, SX) là phương thức truyền thông tin chỉ theo một chiều, nghĩa là nếu xảy ra lỗi, máy thu không thể yêu cầu máy phát phát lại dữ liệu Trong hệ thống này, máy thu thường được trang bị thêm bộ ROP (Read Only Printer) để hiển thị thông tin đã nhận.
Hệ thống radio, truyền hình và đài phát thanh hoạt động với tín hiệu một chiều, từ máy phát đến máy thu, mà không có khả năng truyền thông tin ngược lại Tương tự, thông tin giữa bàn phím và máy tính cũng chỉ diễn ra theo một chiều, từ bàn phím đến máy tính và từ máy tính đến màn hình.
Bán song công (Half duplex transmission, HDX) là phương thức truyền tín hiệu cho phép truyền theo hai hướng nhưng không thể thực hiện đồng thời Trong chế độ này, các thiết bị truyền dữ liệu sử dụng một nút ấn để phát tín hiệu (push to send), khi thiết bị đang phát, phần thu sẽ bị vô hiệu hóa và ngược lại.
Hệ thống thông tin sử dụng Walkie-Talkie (máy thu phát vô tuyến xách tay) hoạt động theo phương thức liên lạc bán song công Khi sử dụng, người dùng sẽ nhấn nút để phát tín hiệu, trong khi phần thu sẽ bị vô hiệu hóa Ngược lại, khi nhả nút, thiết bị sẽ chuyển sang chế độ nghe Điều này cũng áp dụng cho hệ thống máy bộ đàm, cho phép người dùng giao tiếp hiệu quả trong các tình huống cần sự liên lạc tức thì.
Song công (full duplex transmission, FDX) cho phép tín hiệu truyền theo hai chiều đồng thời, sử dụng hệ thống thường có 4 đường dây, với 2 dây cho mỗi chiều truyền Phương thức này thường được áp dụng trong các hệ thống điểm - điểm (point to point).
Hệ thống điện thoại là một ví dụ của phương thức truyền song công
Song công toàn phần (Full/Full-duplex, F/FDX) cho phép đài sơ cấp phát tín hiệu và nhận thông tin đồng thời từ nhiều đài thứ cấp khác nhau Phương thức này thường được áp dụng trong các hệ thống nhiều điểm (multipoint).
1.2.3 Các phương pháp truyền Để truyền tín hiệu người ta có thể dùng một trong hai phương pháp: phương pháp truyền dải nền và phương pháp điều chế
Phương pháp truyền dải nền cho phép tín hiệu được truyền đi có cùng tần số với tín hiệu nguồn Chẳng hạn, trong điện thoại, tín hiệu âm thanh hữu ích nằm trong khoảng tần số nhất định, đảm bảo chất lượng truyền tải tốt nhất.
300 - 3000 Hz được truyền đi mà không có sự biến đổi nào về phổ tần của nó
Phương pháp điều chế là kỹ thuật chuyển đổi phổ tần của tín hiệu nguồn sang một tần số khác phù hợp với kênh truyền, giúp giảm thiểu nhiễu do giao thoa Việc này đảm bảo các phổ tần cách nhau đủ xa để không bị chồng chéo, từ đó cải thiện chất lượng truyền tải tín hiệu.
Mạng truyền số liệu
Khi xây dựng các mạng riêng lẻ, mạng cỡ lớn vẫn bị giới hạn, trong khi nhu cầu trao đổi và truyền thông không bị ràng buộc bởi địa lý Để hình thành một mạng toàn cầu, các mạng này cần được kết nối và đảm bảo tính tương thích giao diện giữa chúng.
Mạng máy tính là một hệ thống bao gồm các máy tính độc lập, được liên kết với nhau thông qua các phương tiện truyền dẫn và theo một kiến trúc mạng cụ thể.
Trước đây, mạng điện thoại công cộng PSTN được sử dụng để truyền thông tin thoại và bức điện báo giữa các khu vực, nhưng dịch vụ này còn nghèo nàn, với lưu lượng thông tin thấp và tốc độ chậm Ngày nay, sự phát triển công nghệ và nhu cầu trao đổi đa dạng các loại hình dịch vụ như thoại, ảnh, video và văn bản đã thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của nền thông tin dữ liệu hiện đại.
Có nhiều phương pháp phân loại mạng dựa vào các yếu tố chính như khoảng cách địa lý, kỹ thuật chuyển mạch, cách trao đổi thông tin, loại dịch vụ và cấu trúc mạng Dựa vào khoảng cách địa lý, mạng có thể được chia thành các loại khác nhau.
Mạng cục bộ (LAN) được thiết lập trong các khu vực nhỏ như toà nhà, trường học hoặc cơ quan, với phạm vi hoạt động từ vài km đến vài chục km.
- Mạng đô thị (Metropolital Area Networks - MAN) sử dụng trong phạm vi đô thị, trung tâm kinh tế với bán kính nhỏ hơn 100Km
- Mạng diện rộng (Wide Area Networks - WAN) phạm vi vượt ra khỏi biên giới của một quốc gia
- Mạng toàn cầu (Global Area Networks - GAN) phạm vi trên khắp các lục địa b Dựa vào cách trao đổi tin
- Mạng quảng bá: một máy phát nhiều máy có thể thu
- Mạng gom tin: nhiều nơi phát tin, một nơi nhận
- Mạng thông tin c Dựa vào dịch vụ
- Mạng điện thoại công cộng: cung cấp dịch vụ thoại đảm bảo tính sẵn sàng thời gian thực cao
- Mạng điện thoại di động: đảm bảo tính sẵn sàng, cơ động, yêu cầu cao về thời gian thực
- Mạng Internet: đòi hỏi về tốc độ truyền, độ chính xác và khả năng bảo mật thông tin cao
Mạng WWW (World Wide Web) sử dụng giao thức HTTP, một giao thức truyền tải dữ liệu siêu văn bản, yêu cầu tốc độ truyền cao, độ chính xác và tính bảo mật thông tin tối ưu.
- Truyền hình hội nghị d Dựa vào kỹ thuật chuyển mạch
- Chuyển mạch kênh (Circuit Switching)
Mạng chuyển mạch kênh cho phép liên lạc qua các đường nối cố định giữa hai thuê bao Quá trình này gồm ba giai đoạn: xác lập kênh truyền, truyền số liệu và giải phóng kênh truyền.
Chuyển mạch kênh có nhược điểm là mất nhiều thời gian để thiết lập kênh truyền và hiệu suất sử dụng đường truyền không cao, như trong mạng thoại sử dụng kiểu chuyển mạch này.
- Chuyển mạch thông báo - chuyển mạch tin ( Message Switching)
Các thông báo, bao gồm bức điện báo, thư điện tử và các file dữ liệu trong máy tính, được truyền qua mạng dưới dạng dữ liệu số, cho phép trao đổi hai chiều giữa các thuê bao.
Chuyển mạch thông báo là một mô hình mạng cho phép truyền thông tin dưới dạng các thông báo có định dạng cố định mà không cần thiết lập lộ trình giữa các thuê bao Mỗi thuê bao khi gửi thông báo sẽ gán địa chỉ của thuê bao nhận vào thông điệp Điều này cho phép các thông báo khác nhau có thể được truyền qua các đường truyền khác nhau, giúp giảm tắc nghẽn trong mạng Mỗi nút trong mạng lưu trữ bản tin mà không giới hạn kích thước thông báo, nhưng phải tuân theo định dạng nhất định.
- Mạng chuyển mạch gói (Packet Switching)
Mô hình mạng chuyển mạch gói chia mỗi thông báo thành các gói tin nhỏ với khuôn dạng định trước Mỗi gói tin này chứa thông tin điều khiển, bao gồm địa chỉ nguồn và đích.
Chuyển mạch gói sử dụng các gói tin nhỏ, giúp dễ dàng xử lý tại các nút trung gian và mang lại hiệu suất cao và linh hoạt Tuy nhiên, để đảm bảo không xảy ra tình trạng gói tin bị thất lạc, cần có cơ chế đánh dấu gói tin, điều này hỗ trợ cho việc khôi phục dữ liệu dễ dàng hơn Tính năng này phụ thuộc vào cấu trúc mạng.
- Mạng dạng hình sao (Star topology)
Mạng hình sao bao gồm một bộ kết nối trung tâm như bộ chuyển mạch (Switch) hoặc bộ định tuyến (Router) cùng với các nút, bao gồm các trạm đầu cuối, máy tính và thiết bị khác Bộ kết nối trung tâm này đóng vai trò quan trọng trong việc điều phối mọi hoạt động trong mạng.
Hình 1.9 Cấu trúc mạng hình sao
Mô hình kết nối hình sao hiện nay rất phổ biến nhờ vào việc sử dụng các bộ tập trung hoặc chuyển mạch Cấu trúc hình sao có thể được mở rộng với nhiều mức phân cấp, giúp dễ dàng trong việc quản lý và vận hành hệ thống.
- Mạng hình tuyến (Bus topology)
Trong cách bố trí hành lang, các máy tính và thiết bị khác (các nút) được kết nối qua một đường dây cáp chính để truyền tải tín hiệu Tất cả các nút đều chia sẻ đường dây cáp này, và hai đầu của dây cáp được bịt kín bởi thiết bị gọi là Terminator Khi tín hiệu và dữ liệu được truyền đi trên dây cáp, chúng mang theo địa chỉ của điểm đến.
Hình 1.10 Cấu trúc mạng hình tuyến
- Mạng dạng vòng (Ring topology)
Sự chuẩn hóa và mô hình tham chiếu
1.4.1 Chuẩn hóa các mô hình truyền số liệu
Sự phát triển của lĩnh vực thông tin liên lạc và kỹ thuật truyền số liệu đã trở nên phổ biến toàn cầu, dẫn đến yêu cầu ngày càng cao về độ chính xác và tin cậy của thông tin Để đảm bảo điều này, các hệ thống thông tin cần tuân thủ nhiều quy định liên quan đến tốc độ truyền, phương pháp mã hóa, quy tắc đánh địa chỉ và các biện pháp xử lý lỗi Tất cả những quy định này được gọi là giao thức (protocols), đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả và an toàn cho các hệ thống thông tin.
Hệ thống thông tin là một mạng lưới rộng lớn với nhiều người dùng và nhà cung cấp sản phẩm thông tin, bao gồm cả phần cứng và phần mềm Để đảm bảo tính tương thích, các tiêu chuẩn được xây dựng nhằm kết nối các sản phẩm từ những nhà sản xuất khác nhau Công việc đầu tiên cần thực hiện là tạo ra một mô hình chung để phát triển các tiêu chuẩn này, phục vụ cho việc kết nối các hệ thống thông tin khác nhau Vào tháng 3 năm 1977, tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế ISO (International Standards Organization) đã được thành lập để thúc đẩy quá trình này.
Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế, dưới sự bảo trợ của Liên hợp Quốc, gồm các cơ quan chuẩn quốc gia, đang tiến hành nghiên cứu để xây dựng một mô hình chung nhằm hỗ trợ sự phát triển các tiêu chuẩn toàn cầu.
- Liên kết các hệ thống, các sản phẩm của các hãng sản xuất với nhau
- Phối hợp các hoạt động chuẩn hóa trong lĩnh vực viễn thông và các hệ thống thông tin
Năm 1984, mô hình OSI (Open Systems Interconnection) được giới thiệu và chính thức được CCITT công nhận, trở thành tiêu chuẩn toàn cầu cho việc kết nối các hệ thống mở, phục vụ cho các nhà nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và sản xuất thiết bị thông tin.
CCITT (Commite Consultatif International pour le Telegraphe et la Telephone - Tổ chức tư vấn quốc tế về điện tín và điện thoại)
1.4.2 Mô hình tham chiếu OSI
Nghiên cứu về mô hình OSI bắt đầu tại ISO vào năm 1971, với mục tiêu kết nối sản phẩm từ các nhà sản xuất khác nhau Ưu điểm lớn nhất của OSI là cung cấp giải pháp cho vấn đề giao tiếp giữa các máy tính khác nhau, cho phép hai hệ thống dù có sự khác biệt vẫn có thể giao tiếp hiệu quả nếu tuân thủ các điều kiện chung.
Chúng cài đặt cùng một tập các chức năng truyền thông
Các chức năng đó được tổ chức thành cùng một tập các tầng Các tầng đồng mức phải cung cấp các chức năng như nhau
Các tầng đồng mức khi trao đổi với nhau sử dụng chung một giao thức
Mô hình OSI là một khung chuẩn quốc tế cho các tiến trình truyền thông, giúp kết nối và liên lạc giữa các hệ thống khác nhau Mô hình này chia các giao thức truyền thông thành 7 tầng, mỗi tầng đảm nhận một phần cụ thể của quá trình truyền thông Việc phân chia này cho phép áp dụng nhiều giao thức khác nhau trong từng tầng, đáp ứng các nhu cầu truyền thông cụ thể một cách hiệu quả.
Tầng ứng dụng Tầng trình bày Tầng phiên Tầng vận chuyển Tầng mạng Tầng liên kết dữ liệu Tầng vật lý
Application layer Presentation layer Session layer Transport layer Network layer Data link layer Physical layer
Các giao thức đồng mức Đường truyền vật lý
Trong mô hình kiến trúc phân tầng OSI, có hai loại giao thức chính được sử dụng là giao thức có liên kết (connection-oriented) và giao thức không liên kết (connectionless).
Giao thức có liên kết yêu cầu thiết lập một liên kết logic trước khi truyền dữ liệu giữa hai tầng đồng mức, giúp nâng cao độ an toàn trong quá trình trao đổi các gói tin.
Giao thức không liên kết cho phép truyền dữ liệu mà không cần thiết lập liên kết logic trước, với mỗi gói tin được gửi độc lập, không phụ thuộc vào các gói tin trước hoặc sau.
Như vậy với giao thức có liên kết, quá trình truyền thông phải gồm 3 giai đoạn phân biệt:
Thiết lập liên kết logic giữa hai thực thể đồng mức trong các hệ thống thương lượng là quá trình thỏa thuận về các tham số sẽ được sử dụng trong giai đoạn truyền dữ liệu tiếp theo.
Truyền dữ liệu là quá trình mà dữ liệu được chuyển giao với các cơ chế kiểm soát và quản lý đi kèm, bao gồm kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, và cắt/hợp dữ liệu Những cơ chế này nhằm tăng cường độ tin cậy và hiệu quả trong việc truyền tải thông tin.
Hủy bỏ liên kết (logic) giúp giải phóng tài nguyên hệ thống đã được cấp phát cho liên kết, cho phép sử dụng lại cho các liên kết khác Đối với giao thức không liên kết, chỉ có một giai đoạn truyền dữ liệu duy nhất.
Gói tin trong giao thức mạng là đơn vị thông tin quan trọng dùng để liên lạc và chuyển giao dữ liệu giữa các máy tính Khi các thông điệp được gửi từ máy nguồn, chúng sẽ được đóng gói thành các gói tin và tại đích, những gói tin này sẽ được kết hợp lại để tái tạo thông điệp ban đầu Mỗi gói tin có thể chứa yêu cầu phục vụ, thông tin điều khiển và dữ liệu cần thiết cho quá trình truyền tải.
Trong mô hình mạng phân tầng, mỗi tầng thực hiện chức năng nhận dữ liệu từ tầng trên và chuyển giao xuống tầng dưới, cũng như ngược lại Chức năng này liên quan đến việc gắn thêm và gỡ bỏ phần đầu (header) của các gói tin trước khi chúng được truyền đi Mỗi gói tin bao gồm phần đầu và phần dữ liệu; khi đến một tầng mới, gói tin sẽ được gắn thêm một phần đầu mới và được coi là gói tin của tầng đó Quá trình này tiếp tục cho đến khi gói tin được truyền qua mạng tới bên nhận.
Tại bên thu, các gói tin được xử lý bằng cách loại bỏ phần đầu của chúng ở từng tầng tương ứng, điều này phản ánh nguyên lý cơ bản của mọi mô hình phân tầng.
Sự suy giảm và biến dạng của tín hiệu
Sự suy giảm tín hiệu là hiện tượng giảm biên độ của tín hiệu trong quá trình truyền dẫn, và mức độ suy giảm cho phép thường được quy định theo chiều dài cáp để đảm bảo hệ thống nhận có thể phát hiện và giải mã tín hiệu Trong trường hợp cáp quá dài, cần sử dụng một hoặc nhiều bộ khuếch đại (repeater) được lắp đặt dọc theo cáp để tiếp nhận và tái sinh tín hiệu.
Sự suy giảm tín hiệu gia tăng theo tần số, dẫn đến biến dạng do các thành phần suy giảm không đồng đều Để giải quyết vấn đề này, các bộ khuếch đại được thiết kế để khuếch đại tín hiệu ở các tần số khác nhau với hệ số khuếch đại riêng biệt Bên cạnh đó, thiết bị cân chỉnh gọi là equalizer được sử dụng để cân bằng sự suy giảm trong một băng tần nhất định.
Sự suy giảm và khuếch đại tín hiệu được đo bằng đơn vị decibels (dB) Mức năng lượng của tín hiệu truyền đi được ký hiệu là P1, trong khi mức năng lượng nhận được là P2.
Sự suy giảm log 1 0 P 1 /P 2 (dB) (1.1)
Sự khuếch đại log 1 0 P 1 /P 2 (dB) (1.2)
Vì cả P 1 và P 2 có cùng đơn vị là walls nên decibels là không thứ nguyên và đơn giản là đo lường độ lớn giữa hai mức năng lượng
Kênh truyền giữa hai DTE bao gồm ba phần: phần đầu tiên có độ suy giảm 16dB, phần thứ hai khuếch đại 20dB và phần thứ ba suy giảm 10dB Với mức năng lượng truyền là 400mW, cần xác định mức năng lượng ở đầu ra của kênh.
Vậy mức năng lượng ở đầu ra của kênh là 100,475mW
Hoặc: Tổng suy giảm =(16-20) + 10 = 6dB
Sự suy hao tín hiệu là điều không thể tránh khỏi khi truyền qua đường truyền vật lý, và giá trị suy hao này phụ thuộc vào tần số tín hiệu trong băng thông Do đó, việc điều chỉnh băng thông tín hiệu để phù hợp với băng thông kênh truyền là cần thiết nhằm giảm thiểu suy hao Ngoài ra, suy hao mối hàn cũng có thể khá lớn Để cải thiện chất lượng tín hiệu bị ảnh hưởng bởi suy hao, cần tính toán độ dự trữ và lắp đặt các trạm lặp hợp lý để bù đắp công suất và chỉnh sửa tín hiệu.
Sự suy hao công suất trong các kênh vô tuyến phụ thuộc vào nhiều yếu tố như khoảng cách, áp suất không khí và độ ẩm môi trường Để tính toán mức độ suy hao chính xác, cần tham khảo bảng số liệu theo từng khu vực cụ thể.
Khi truyền thông tin nhị phân qua kênh băng thông giới hạn như mạng điện thoại PSTN, có thể sử dụng nhiều hơn hai trạng thái tín hiệu Mỗi trạng thái này có thể đại diện cho nhiều ký số nhị phân Cụ thể, nếu số trạng thái tín hiệu là M, thì số bit trên một phần tử tín hiệu được tính bằng công thức m = log2 M.
Nếu có 4 trạng thái tín hiệu được dùng để truyền mỗi trạng thái có thể được dùng để truyền cho 2 digit nhị phân
Tốc độ thay đổi trạng thái tín hiệu, hay còn gọi là tốc độ phát tín R (signaling rate), được đo bằng đơn vị baud Tốc độ này có mối liên hệ trực tiếp với tốc độ truyền bit số liệu R s thông qua một đẳng thức cụ thể.
1.5.2 Sự giới hạn băng thông của kênh truyền
Băng thông của kênh truyền (Wc) là dải tần số cho phép tín hiệu đi qua, và mỗi loại kênh như cáp xoắn, cáp đồng trục hay radio đều có băng thông xác định Băng thông chỉ ra các thành phần tần số được truyền qua kênh mà không bị suy giảm, do đó, khi truyền dữ liệu, cần đánh giá ảnh hưởng của băng thông đối với tín hiệu số liệu được truyền.
Mọi tín hiệu, dù tuần hoàn hay không, đều có thể biểu diễn dưới dạng tổng của các tín hiệu điều hòa hình sin thông qua phương pháp phân tích Fourier Phương pháp này cho rằng bất kỳ tín hiệu tuần hoàn nào cũng được hình thành từ một dãy các thành phần tần số riêng biệt Chu kỳ của tín hiệu xác định thành phần tần số cơ bản, trong khi các thành phần tần số khác, là bội số của tần số cơ bản, được gọi là các hài bậc cao Biểu diễn toán học của dạng sóng tuần hoàn theo Fourier cho phép phân tích và hiểu rõ hơn về cấu trúc tần số của tín hiệu.
V(t) là tín hiệu điện áp, là hàm số theo thời gian t
0 là tần số cơ bản đơn vị là radian/s
T = 2/ 0 là chu kỳ của dạng sóng tính bằng giây a 0 , a n và b n là các hệ số Fourier được xác định từ ba tích phân sau: a 0 = 1/T T V t dt
Từ tích phân đầu tiên có thể suy ra a 0 chính là thành phần một chiều DC trong tín hiệu
Trong hệ thống số liệu, các tín hiệu truyền được biểu diễn bằng các bit nhị phân 0 và 1, xuất hiện ngẫu nhiên Để phân tích, chúng ta sẽ xem xét trường hợp xấu nhất với chuỗi bit 10101010, vì đây là dãy tín hiệu có chu kỳ ngắn nhất, dẫn đến thành phần tần số cơ bản lớn nhất Trường hợp này sẽ được sử dụng để phân tích băng thông.
Thêi bit T b Chu kỳ tín hiệu T
Ví dụ các tín hiệu thu
Hình 1.13 Ảnh hưởng do giới hạn băng thông: a) Tín hiệu nhị phân luân phiên b)
Các thành phần tần số của tín hiệu nhị phân c) Tín hiệu thu d) Biểu diễn băng thông
Tín hiệu nhị phân cơ bản có hai dạng chính: đơn cực (unipolar) và lưỡng cực (bipolar) Tín hiệu đơn cực có biên độ thay đổi giữa điện thế +V và mức 0, thường được gọi là tín hiệu quay về zero (RZ) Ngược lại, tín hiệu lưỡng cực có biên độ điện áp thay đổi giữa +V và -V.
V, các tín hiệu này gọi là không quay về zero (NRZ) Với tín hiệu đơn cực thì mức tín hiệu trung bình là V/2 trong khi tín hiệu lưỡng cực thì mức tín hiệu trung bình là không
(0) Chuỗi Fourier cho hai tín hiệu nay là: Đơn cực :
Bất kỳ chuỗi bit nhị phân tuần hoàn nào đều được hình thành từ các tín hiệu riêng biệt, bao gồm thành phần tần số cơ bản f0, các hài bậc 3 (3f0), bậc 5 (5f0), và các hài bậc lẻ khác Điều đáng lưu ý là biên độ của các thành phần này sẽ giảm dần khi tần số tăng lên.
Do băng thông của các kênh thông tin bị giới hạn, tín hiệu nhị phân khi truyền qua kênh chỉ cho phép một số thành phần tần số nhất định đi qua và được máy thu tiếp nhận.
Khi băng thông của kênh được đo lường bằng đơn vị Hertz thường được biểu diễn dưới dạng hàm của tần số và được mô tả như hình 1.13.(c)
Các loại tín hiệu
Tín hiệu tương tự là các đại lượng điện có giá trị thay đổi liên tục theo thời gian, thường được biểu diễn dưới dạng sóng, ví dụ như sóng hình sin Những tín hiệu này có thể được số hóa để chuyển đổi thành tín hiệu số, giúp dễ dàng xử lý và truyền tải trong các hệ thống điện tử hiện đại.
Hình 2.1 Tín hiệu tương tự và tín hiệu số
Tín hiệu số có dạng sóng đặc trưng, trong đó biên độ chỉ có hai giá trị duy nhất, tương ứng với hai trạng thái logic 0 và 1 trong hệ nhị phân Hệ thống truyền tín hiệu này được gọi là hệ thống truyền nhị phân.
Trong các hệ thống truyền số, tín hiệu có thể không hoàn toàn là tín hiệu số nhưng vẫn có các giá trị nhất định, như trong trường hợp tín hiệu ở Hình 2.1c Tín hiệu này có thể nhận một trong bốn giá trị: 0, 1, 2, 3 Để mã hóa tín hiệu này, cần sử dụng các số nhị phân với hai bit, do đó hệ thống truyền tín hiệu này được gọi là hệ thống truyền nhị phân hai bit.
Tín hiệu trên đường truyền, hay còn gọi là sóng mang, có thể là loại tương tự hoặc số, được sử dụng để truyền dữ liệu tương tự hoặc dữ liệu số Ví dụ, tiếng nói là dữ liệu tương tự được truyền qua hệ thống điện thoại bằng tín hiệu tương tự Các dữ liệu số, như mã ASCII của các ký tự, được biểu diễn dưới dạng xung điện nhị phân và truyền qua tín hiệu tương tự nhờ vào MODEM (Modulator/Demodulator) Tín hiệu tương tự sẽ được chuyển đổi thành dạng số qua mạch CODEC (Coder/Decoder), và dữ liệu số có thể được truyền trực tiếp qua hệ thống số.
Dữ liệu và tín hiệu là hai khái niệm quan trọng cần phân biệt trong mô hình truyền dữ liệu Cả dữ liệu và tín hiệu đều tồn tại dưới hai dạng chính: tương tự và số Để chuyển đổi dữ liệu thành các dạng tín hiệu phù hợp, các phương pháp mã hoá và điều chế được áp dụng.
Hình 2.3 Các kỹ thuật mã hoá và điều chế
Kỹ thuật điều chế
2.2.1 Điều chế AM, PM, FM, điều chế đa mức
Để truyền dữ liệu qua các đường truyền PSTN analog, cần chuyển đổi tín hiệu điện từ các DTE sang dạng phù hợp với mạng PSTN, vốn được thiết kế cho thông tin thoại với băng thông tần số thấp Việc này không cho phép đặt trực tiếp 2 mức điện áp từ DTE lên đường dây, do đó dữ liệu nhị phân phải được chuyển đổi sang dạng tương thích với tín hiệu thoại tại DTE và sau đó được chuyển đổi lại thành nhị phân ở đầu thu Mạch chuyển đổi ban đầu được gọi là bộ điều chế (modulator), trong khi mạch chuyển đổi ngược lại được gọi là bộ giải điều chế (demodulator) Cả hai mạch này đều cần thiết cho mỗi đầu liên kết, và chúng được kết hợp thành một thiết bị chung gọi là modem.
Hình 2.4 Các thành phân tần số sóng âm Điều chế
Có ba phương pháp điều chế cơ bản để chuyển tín hiệu nhị phân cho mạng điện thoại công cộng PSTN: điều chế biên độ (ASK), điều chế tần số (FSK) và điều chế pha (PSK) Những phương pháp này chỉ yêu cầu hai mức tín hiệu cho dữ liệu nhị phân, với sự chuyển mạch giữa hai mức mang ý nghĩa khoá.
Nguyên lý hoạt động cơ bản của ASK được minh hoạ trong hình 2.5(a), sóng dạng đơn giản ở hình 2.5(b)
Phương pháp điều chế âm tần chuyển đổi biên độ giữa hai mức với tốc độ xác định bởi tốc độ bit của tín hiệu nhị phân Sóng mang có tần số trong băng thông PSTN, và kích thước băng thông yêu cầu tỷ lệ thuận với tốc độ bit: tốc độ bit cao hơn đồng nghĩa với băng thông lớn hơn Do các phương pháp điều chế khác nhau yêu cầu độ rộng băng thông khác nhau, việc đánh giá mức băng thông cần thiết cho từng phương pháp là rất quan trọng.
Hoạt động điều chế ASK, FSK và PSK trong toán học tương đương với việc kết hợp tín hiệu sóng mang với tín hiệu dữ liệu nhị phân Sóng mang có tần số riêng là ωC và biên độ không đổi, có thể được biểu diễn dưới dạng điện áp.
Trong phần trước, chúng ta đã biểu diễn tín hiệu số liệu tuần hoàn đơn cực với biên độ không đổi và tần số cơ bản ω₀ thông qua chuỗi Fourier Tín hiệu này có thể được mô tả bằng đơn vị radian/giây, cho phép phân tích và hiểu rõ hơn về các thành phần tần số của nó.
V d (t) = 1 / 2 + 2 / (cos 0 t - 1/ 3 cos 3 0 t + 1/ 5 cos 5 0 t - ) Suy ra ASK có thể biểu diễn :
Do đó: V ASK (t) = 1/2 cos c t + 2/ (cos c t cos 0 t - 1/ 3 cos c t cos3 0 t + ) Suy ra :
V ASK (t) = 1/2 cos c t + 1/ [cos( c - 0 ) t +cos( c + 0 ) t - 1/ 3cos( c -3 0 )t - 1/ 3 cos ( c + 3 0 )t + ] (2.3)
Tín hiệu ASK là tín hiệu số liệu nguồn được chuyển đổi sang dạng tần số của sóng mang, bao gồm hai thành phần tần số cơ bản (ωc).
- 0 ) và ( c + 0 ) và hai thành phần hài bậc cao ( c -3 0 ) và ( c +3 0 ) Tất cả hình thành nên biên tần cơ bản, do đó băng thông của ASK được trình bày trên hình 2.5(c)
Hình 2.5 ASK: (a) Lược đồ mạch (b) Dạng sóng hoạt động (c) Băng thông
Băng thông lớn giúp tín hiệu thu được trung thực hơn, nhưng để đạt hiệu quả hoạt động, băng thông của kênh cần đủ khả năng truyền tải tần số cơ bản của dữ liệu 101010 Tần số cơ bản f0, bằng nửa tốc độ bit (bps), xác định băng thông tối thiểu của ASK tương đương với tốc độ bit tính theo Hz, tức là 2f0 Để thu được thành phần hài bậc 3, băng thông cần gấp 3 lần tốc độ bit, tương đương với 6f0.
Hình 2.5 cho thấy rằng trong hệ thống ASK, tín hiệu sóng mang vẫn xuất hiện trong tín hiệu thu ngay cả khi không có tín hiệu thông tin f0, 3f0, v.v Điều này được minh chứng qua các công thức liên quan.
Theo định lý Nyquist, với tín hiệu nhị phân, tốc độ truyền dữ liệu tối đa đạt được là gấp đôi băng thông Nếu băng thông là 2f0, thì tốc độ Nyquist sẽ là 2 lần giá trị đó Điều này xảy ra vì cả hai biên tần được sử dụng để xác định băng thông tối thiểu Trong hình 2.5(c), cả hai biên đều chứa tín hiệu yêu cầu f0 Để tối ưu hóa băng thông, có thể sử dụng bộ lọc thông như trong hình 2.5(a) để giới hạn băng tần đến f c + (f c + f 0), loại bỏ biên thấp f c - f 0 Việc này giúp giảm băng thông yêu cầu xuống f0, cho phép đạt tốc độ Nyquist Tuy nhiên, điều này cũng làm giảm một nửa năng lượng của tín hiệu biên tần chính, liên quan đến sóng mang, dẫn đến giảm SNR và tăng tỷ lệ lỗi bit (BER).
Khôi phục tín hiệu số trong máy thu được thực hiện thông qua giải điều chế ASK Về mặt toán học, tín hiệu sau khi giải điều chế là tín hiệu thu được nhân với sóng mang và sau đó được đưa qua bộ lọc.
(2.6) Đưa qua bộ lọc thông thấp ta lấy được V d (t )
Mặc dù ASK là phương pháp đơn giản để thực hiện, nhưng không phù hợp với các modem tốc độ thấp thế hệ đầu do hệ thống truyền tin chủ yếu sử dụng kỹ thuật tương tự, dẫn đến suy giảm tín hiệu Gần đây, với sự chuyển đổi sang kỹ thuật số trong tất cả các hệ thống truyền dẫn và chuyển mạch, ASK đã có cơ hội phát triển, thường được kết hợp với PSK để thiết kế các modem tốc độ cao.
Trong ví dụ 2.1, khi sử dụng ASK để điều chế, cần ước lượng băng thông yêu cầu của kênh truyền trong hai trường hợp: một là chỉ với thành phần tần số cơ bản của chuỗi dữ liệu 101010…, và hai là khi bao gồm cả thành phần tần số cơ bản cùng với hài bậc 3 Phân tích sẽ được thực hiện ở ba tốc độ khác nhau.
Tốc độ bit 300 bps 1200 bps 4800 bps
Thành phần tần số cơ bản 150 Hz 600 Hz 2400 Hz
Thành phần hài bậc 3 450 Hz 1800 Hz 7200 Hz
Băng thông với tần số cơ bản 300 Hz 1200 Hz 4800 Hz Băng thông với tần số cơ bản và hài bậc 3
Băng thông hữu dụng của mạng PSTN chỉ đạt 3000 Hz, do đó chỉ có thể đạt được tốc độ 300 bps với hài bậc 3 Tốc độ 1200 bps chỉ có thể đạt được với thành phần cơ bản, trong khi tốc độ 4800 bps không thể truyền tải nếu chỉ sử dụng phương pháp ASK (amplitude-shift keying) Phương pháp này còn được gọi là on-off keying, và FSK (frequency-shift keying) là một lựa chọn khác.
FSK (Frequency Shift Keying) là phương pháp điều chế phổ biến trong các modem tốc độ thấp thế hệ đầu Nguyên lý hoạt động của FSK được thể hiện qua hình 2.6 Để đảm bảo tính ổn định và tránh biến đổi biên độ, FSK sử dụng hai tín hiệu sóng mang có biên độ cố định và bằng nhau, trong đó một tín hiệu đại diện cho bit nhị phân 0 và tín hiệu còn lại cho bit nhị phân 1.
Sự khác biệt giữa hai tần số sóng mang là kết quả của hoạt động điều chế, tương ứng với việc tổng hợp đầu ra từ hai bộ điều chế ASK riêng biệt Cụ thể, một bộ điều chế sử dụng phần gốc của tín hiệu (mức cao) trên sóng mang thứ nhất, trong khi bộ điều chế còn lại áp dụng phần bù của tín hiệu dữ liệu (mức 0) trên sóng mang thứ hai.
Hình 2.6 FSK(a) nguyên lý hoạt động ;(b) băng thông
Về mặt toán học có thể suy ra băng thông yêu cầu với phương pháp FSK thông qua biểu thức sau:
Trong đó 1 và 2 là tần số gốc của hai sóng mang
V d ‟(t) là phần bù của tín hiệu gốc V d (t)
Ta có V ' d ( t ) 1 V d ( t ).Vì vậy ta giả sử tín hiệu dữ liệu tuần hoàn với tần số cơ bản thì:
Mã hóa đường dây
Mã hóa đường dây là phương pháp chuyển đổi dữ liệu số thành tín hiệu số, cho phép truyền tải thông tin hiệu quả Khi dữ liệu được gửi từ máy tính đến máy in, cả hai đều ở dạng số Trong quá trình này, các bit 1 và 0 được chuyển đổi thành chuỗi xung điện áp, giúp truyền tải qua đường dây một cách chính xác.
Trong mô hình mã hóa đường dây, máy thu cần nhận diện điểm bắt đầu và kết thúc của một bit để đồng bộ với máy phát Trong chế độ truyền đồng bộ, máy phát và máy thu không có xung đồng hồ riêng biệt; thay vào đó, máy thu phải phục hồi xung này từ chuỗi dữ liệu được phát Do đó, tín hiệu truyền phải cho phép máy thu khôi phục xung đồng hồ ẩn trong chuỗi dữ liệu, yêu cầu sự biến đổi thường xuyên giữa các mức tín hiệu.
- Nonreturn - to - zero - Level (NRZ - L)
Mức thấp là dạng mã đơn giản nhất, sử dụng hai trị điện thế cùng dấu (đơn cực) để biểu diễn hai trạng thái logic Loại mã này thường được áp dụng trong việc ghi dữ liệu lên băng từ và đĩa từ.
- Nonreturn - to - zero inverted (NRZI)
0 = chuyển mức điện thế ở đầu bit
1 = không chuyển mức điện thế ở đầu bit
NRZI là một phương pháp mã vi phân, trong đó việc mã hóa dựa vào sự thay đổi trạng thái của các bit liên tiếp thay vì bản thân giá trị của bit Ưu điểm của mã này là máy thu chỉ cần phát hiện sự thay đổi trạng thái của tín hiệu để phục hồi dữ liệu, mà không cần so sánh với một ngưỡng nhất định để xác định trạng thái logic Nhờ đó, mã vi phân mang lại độ tin cậy cao hơn trong quá trình truyền tải dữ liệu.
0 = không tín hiệu (hiệu thế = 0)
1 = hiệu thế âm hoặc dương, luân phiên thay đổi với chuỗi bit 1 liên tiếp
0 = hiệu thế âm hoặc dương, luân phiên thay đổi với chuỗi bit 0 liên tiếp
1 = không tín hiệu (hiệu thế = 0)
Hai loại mã giống nhau sử dụng nhiều mức điện thế để tạo mã, cụ thể là ba mức: âm, dương và không Lợi ích của loại mã này bao gồm khả năng truyền tải thông tin hiệu quả hơn và giảm thiểu sai sót trong quá trình truyền tín hiệu.
Việc tạo đồng bộ dễ dàng ở máy thu nhờ sự thay đổi trạng thái của tín hiệu điện, mặc dù các trạng thái logic vẫn không thay đổi Tuy nhiên, điều này chỉ áp dụng cho một loại bit; loại bit thứ hai sẽ được cải thiện thông qua kỹ thuật ngẫu nhiên hóa.
Sự thay đổi mức điện thế của các bit liên tiếp giống nhau tạo điều kiện thuận lợi cho việc dò sai, giúp máy thu dễ dàng phát hiện các vi phạm do nhiễu xâm nhập.
Một khuyết điểm của loại mã này là hiệu suất truyền tin kém do phải sử dụng 3 mức điện thế
0 = Chuyển từ cao xuống thấp ở giữa bit
1 = Chuyển từ thấp lên cao ở giữa bit
Luôn có chuyển mức ở giữa bit
1 = không chuyển mức ở đầu bit
Hai mã Manchester và Differential Manchester đều có đặc điểm chung là mỗi bit được thể hiện qua hai pha điện thế (Biphase), dẫn đến sự thay đổi mức điện thế ở từng bit Điều này giúp máy thu phục hồi xung đồng hồ, tạo ra sự đồng bộ Nhờ khả năng tự đồng bộ, loại mã này được gọi là Self Clocking Codes Bên cạnh đó, vì mỗi bit được mã hóa bằng hai pha điện thế, vận tốc điều chế (Modulation rate) của mã này tăng gấp đôi so với các loại mã khác, với vận tốc tối đa đạt 2/T, trong đó T là thời gian của một bit.
Kỹ thuật thay thế (Scrambling techniques) được áp dụng để khắc phục nhược điểm của mã AMI, đó là việc duy trì mức điện thế không đổi khi có chuỗi nhiều bit 0 liên tiếp Nguyên tắc của kỹ thuật này là tạo ra sự thay đổi điện thế giả bằng cách thay thế một chuỗi bit liên tiếp, giúp cải thiện tính hiệu quả trong truyền tải dữ liệu.
Một chuỗi tín hiệu với điện thế thay đổi có thể dẫn đến vi phạm quy tắc biến đổi của bit 1, nhưng chính những vi phạm này giúp máy thu nhận diện và thực hiện giải mã thích hợp Bài viết này giới thiệu hai dạng mã đã được ngẫu nhiên hóa, thường được sử dụng trong các hệ thống thông tin với khoảng cách xa và tốc độ bit cao.
- B8ZS: là mã AMI có thêm tính chất: chuỗi 8 bit 0 liên tục được thay bởi một chuỗi 8 bit có cả bit 0 và 1 với 2 mã vi phạm luật đảo bit 1
- Nếu trước chuỗi 8 bit 0 là xung dương, các bit 0 này được thay thế bởi 000 + - 0 - +
- Nếu trước chuỗi 8 bit 0 là xung âm, các bit 0 này được thay thế bởi 000 - + 0 + -
Quy tắc mã B8ZS cho thấy sự vi phạm luật đảo bit tại vị trí thứ 4 và thứ 7 trong chuỗi 8 bit, điều này được thể hiện qua bảng mã thay thế.
- HDB3 : là mã AMI có thêm tính chất: chuỗi 4 bit 0 liên tục được thay bởi một chuỗi 4 bit có cả bit 0 và 1 với 1 mã vi phạm luật đảo bit 1
Sự thay thế chuỗi 4 bit của mã HDB3 còn theo qui tắc sau:
Cực tính của xung trước đó Số bit 1 từ lần thay thế cuối cùng
Sự vi phạm luật đảo bit xảy ra ở bit thứ 4 trong chuỗi 4 bit
Ngoài ra hệ thống Telco còn có hai loại mã là B6ZS và B3ZS dựa theo qui luật sau:
- B6ZS: Thay chuỗi 6 bit 0 bởi 0 - + 0 + - hay 0 + - 0 - + sao cho sự vi phạm xảy ra ở bit thứ 2 và thứ 5
- B3ZS: Thay chuỗi 3 bit 0 bởi một trong các chuỗi: 00 +, 00 -, - 0 - hay + 0 +, tùy theo cực tính và số bit 1 trước đó (tưong tự như HDB3)
Hình 2.21 Các loại mã hoá Hình 2.21 dưới đây là một ví dụ của mã B8ZS và HBD3
B = Valid bipolar signal; V = Bipolar violation Hình 2.22 Mã HDB3 và B8ZS
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 2
Trình bày đặc điểm của các loại mã NRZ-L, NRZI, AMI, Manchester, Manchester vi phân , HDB3, B8ZS ?
Trình bày nguyên lý hoạt động cơ bản của ASK? Vẽ hình minh họa cho dãy dữ liệu: 1110110?
Trình bày nguyên lý hoạt động cơ bản của FSK? Vẽ hình minh họa cho dãy dữ liệu: 0111001?
Trình bày nguyên lý hoạt động cơ bản của PSK? Vẽ hình minh họa cho dãy dữ liệu: 0111001?
Trình bày quá trình số hóa tiếng nói? Vẽ hình minh họa trong trường hợp sử dụng 8 mức lượng tử
Cho chuỗi bit đầu vào của bộ mã hóa đường dây như sau : 01100000000001 Hãy mã hóa chuỗi bit trên theo các mã đường dây NRZ, NRZ_I, AMI,
Manchester, Manchester vi sai, B8ZS, HDB3
Cho tín hiệu nhị phân gốc sau: 10110000010000000001
Hãy thực hiện mã hóa tín hiệu nhị phân gốc trên thành mã đường dây dạng AMI, HDB3,B8ZS?
Vẽ dạng xung của các mã đường đó theo tín hiệu nhị phân
Cho chuỗi bit dữ liệu được phát đi như sau: a 10000111000000001101 b 1110000000011000011
Sau khi mã hóa các chuỗi bit dữ liệu với các loại mã như AMI, HDB3 và B8ZS, tín hiệu truyền đi sẽ có dạng khác nhau Mã AMI sử dụng các mức điện áp dương và âm để biểu diễn các bit 1, trong khi bit 0 được mã hóa bằng mức điện áp không Mã HDB3 thay thế các chuỗi bit 0 liên tiếp bằng một mẫu nhất định để duy trì cân bằng điện áp Mã B8ZS, tương tự, thay thế các chuỗi bit 0 dài bằng các mẫu cụ thể để đảm bảo không có chuỗi bit 0 nào quá dài, giúp duy trì đồng bộ hóa Những đặc điểm này ảnh hưởng đến cách tín hiệu được truyền tải và nhận diện trong hệ thống.
Vẽ dạng tín hiệu được truyền đi sau khi chuỗi bit nhị phân 10000001011000001 được mã hoá với các loại mã: AMI, Manchester, HDB3
Cho chuỗi dữ liệu như sau: 10100001010110000000011 Vẽ dạng tín hiệu của các loại mã sau: NRZ, AMI, HDB3, B8ZS
Trình bày phương pháp điều chế biên độ xung PAM
Trình bày phương pháp điều chế bề rộng xung PWM
Trình bày phương pháp điều chế xung theo mã PCM
Theo định lý Nyquist, để tính tốc độ lấy mẫu cho các tín hiệu tương tự, ta cần xác định băng thông của chúng Đối với tín hiệu tương tự có băng thông 2.000 Hz, tốc độ lấy mẫu tối thiểu cần đạt là 4.000 Hz Còn với tín hiệu có tần số từ 2.000 Hz đến 6.000 Hz, băng thông là 4.000 Hz, do đó tốc độ lấy mẫu tối thiểu phải là 8.000 Hz.
Nếu tín hiệu được lấy mẫu 8.000 lần trong một giây, cho biết khoảng cách giữa 2 mẫu (chu kỳ lấy mẫu) là bao nhiêu?
Nếu khoảng cách giữa hai mẫu tín hiệu lấy mẫu là 125 microgiây, cho biết tốc độ lấy mẫu là bao nhiêu?
Để biểu diễn mỗi mẫu tín hiệu với bốn mức khác nhau, cần sử dụng 2 bit cho mỗi mẫu Nếu tốc độ lấy mẫu là 8.000 mẫu/giây, thì tốc độ bit sẽ là 16.000 bit/giây.
Tính tốc độ baud nếu biết tốc độ bit và tổ hợp bit: a 2.000 bps, dibit (2 bit) b 6.000 bps, tribit (3 bit) c 6.000 bps, quabit (4 bit) d 6.000 bps, 8 bit
Tính tốc độ bit khi có tốc độ baud và dạng điều chế: a 1.000 baud, FSK b 1.000 baud, ASK c 1.000 baud, 8-PSK d 1.000 baud, 16 -QAM
Tính tốc độ baud của các tín hiệu dựa trên tốc độ bit và phương thức điều chế có thể được xác định như sau: đối với tín hiệu FSK với tốc độ 2.000 bps, tốc độ baud là 2.000; với tín hiệu ASK ở 4.000 bps, tốc độ baud cũng là 4.000; tín hiệu 2-PSK ở 6.000 bps có tốc độ baud là 6.000; trong khi đó, 4-PSK và 8-PSK đều ở mức 6.000 bps nhưng có tốc độ baud khác nhau; tín hiệu 4-QAM ở 4.000 bps cho tốc độ baud là 4.000; tín hiệu 16-QAM với tốc độ 6.000 bps có tốc độ baud là 6.000; cuối cùng, tín hiệu 64-QAM với tốc độ 36.000 bps có tốc độ baud là 36.000.
ASK, PSK, FSK là dạng điều chế: a Số - số b Số -tương tự c Tương tự -tương tự d.Tương tự - số
PCM là thí dụ về phương pháp điều chế nào: a Số - số b Số -tương tự c Tương tự -tương tự d Tương tự - số
AM và FM là các phương thức điều chế: a Số - số b Số -tương tự c Tương tự -tương tự d Tương tự - số
Cho biết phương thức nào dễ bị ảnh hưởng của nhiễu biên độ: a PSK b ASK c FSK d QAM
Nếu phổ tín hiệu có băng thông là 500Hz, tần số cao nhất là 600Hz thì tốc độ lấy mẫu là: a 200 mẫu/giây b 500 mẫu/giây d 1.200 mẫu/giây
Nếu tốc độ baud là 400 của tín hiệu 4-PSK thì tốc độ bit là a 100 b 400 c 800 d 1600
Nếu tốc độ bit của ASK là 1200 bps thì tốc độ baud là a 300 b 400 c 600 d 1200
Nếu tốc độ bit của tín hiệu FSK là 1200 bps thì tốc độ baud là a 300 b.400 c 600 d 1200