Bài giảng Truyền số liệu 2 ppsx

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 1
Chương 2: Điều chế tín hiệu
1. Khái niệm chung
2. Điều chế dữ liệu số thành tín hiệu số
3. Điều chế dữ liệu số thành tín hiệu liên tục
4. Điều chế dữ liệu tương tự thành tín hiệu số
5. Điều chế dữ liệu tương tự thành tín hiệu
tương tự
6. Điều chế phổ rộng
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 2
Khái niệm chung

Dữ liệu mã hóa bằng tín
hiệu số

dạng của x(t) phụ thuộc
vào kỹ thuật mã hóa

sử dụng tối ưu môi
trường truyền tin

Dữ liệu mã hóa bằng tín
hiệu liên tục

Sử dụng sóng mang có
tần số phù hợp với môi
truờng truyền tin

Thay đổi các tính chất dữ
liệu theo dữ liệu đầu vào


sử dụng tối ưu môi
trường truyền tin
4 dạng điều chế
•
Dữ liệu Số- tín hiệu Số
•
Dữ liệu số tín hiệu liên tục
•
Dữ liệu liên tục-tín hiệu số
•
Dữ liệu liên tục-tín hiệu liên tục
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 3
Dữ liệu số- Tín hiệu số-01

Đơn vị dữ liệu: 1 bít

Tín hiệu số là một chuỗi các xung

Mỗi xung có thể coi là một đơn vị tín hiệu.

Một đơn vị tín hiệu có thể biểu thị 1 bít

Tín hiệu có thể là đơn cực hoặc đa cực

Tốc độ dữ liệu: tốc độ truyền tin tính theo bít/s

Chiều dài của bít: 1/R

Tốc độ điều chế: tốc độ thay đổi mức của tín
hiệu, tính theo baud= số lượng đơn vị tín hiệu

trong 1s
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 4
Dữ liệu số-tín hiệu số-02

Thiết bị thu

Phát hiện điểm đầu và điểm cuối của mỗi bít

Phân biệt các mức tín hiệu

Tỷ lệ lỗi

Tốc độ dữ liệu, tỷ lệ tín hiệu/tiếng ồn, giải thông

Tốc độ dữ liệu càng lớn, tỷ lệ lỗi càng lớn

Tín hiệu/tiếng ồn càng lớn, tỷ lệ lỗi càng nhỏ

Giải thông lớn cho phép tốc độ dữ liệu lớn

Phương pháp mã hóa
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 5
Tiêu chí của một phương pháp mã hóa

Giải tần số của tín hiệu: các tần số cao (sóng
hài), thành phần một chiều

Khả năng đồng bộ:

một dây tín hiệu riêng


Đồng bộ bằng bản thân tín hiệu mã hóa

Khả năng phát hiện lỗi

Khả năng chống nhiễu và tiếng ồn

Độ phức tạp và giá thành
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 6
Các phương pháp mã hóa

NRZ

NRZ-L,NRZI

Nhị phân đa mức

Đa cực AMI

Pseudoternary

Hai pha

Manchester

Manchester vi sai

Kỹ thuật xáo trộn

B8ZS


HDB3
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 7
NRZ Non return to zero

Trong thời gian của một bít, tín hiệu không trở
về mức 0

Không có chuyển mức trong khoảng thời gian
của một bít

NRZ-L Non return to zero level

Bít 1 tương ứng mức tín hiệu cao/thấp

Bít 0 tương ứng với mức tín hiệu thấp/cao
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 8
NRZI Non return to zero invert

Bít 0 tương ứng với không chuyển mức ở đầu
thời gian bít

Bít 1 tương ứng với chuyển mức ở đầu thời
gian bít

Phương pháp điều chế vi sai:

0 và 1 tương ứng với chuyển mức, không phải với
mức giá trị


Tin cậy hơn điều chế theo mức

Không phụ thuộc vào cực của tín hiệu
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 9
NRZ

Ưu điểm

Đơn giản, sử dụng tối đa đường truyền

Giải tần số tập trung từ 0 đến ½ tốc độ dữ liệu

Vd 9600bps->4800khz

Nhược điểm

Khó đồng bộ bằng tín hiệu

Vd với NRZ-L khi có nhiều 0 hoặc 1 liên tiếp, tín hiệu giữ một mức
trong khoảng thời gian dài, dễ mất đồng bộ. Với NRZ-I, một chuỗi 0
cũng gây ra tình trạng như vậy

Thành phần một chiều

Ứng dụng

Lưu trữ dũ liệu trên các vật liệu từ tính

Ít dùng trong truyền số liệu
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 10

Điều chế nhị phân đa mức

Sử dụng nhiều hơn 2 mức tín hiệu cho một bít

Bipolar alternate mark inversion. Lưỡng cực đảo mức 1

0 Tương ứng với không có tín hiệu

1 tương ứng với có tín hiệu. Tín hiệu đảo cực giữa hai bít 1 liên tiếp

Giả tam phân (pseudoternary)

1 Tương ứng với không có tín hiệu

0 tương ứng với có tín hiệu. Tín hiệu đảo cực giữa hai bít 0 liên tiếp

Thành phần một chiều=?

Có khả năng phát hiện lỗi

Đồng bộ khi có nhiều bít 1(0), không đồng bộ khi có nhiều bít
0(1)

3 mức tín hiệu cho một bít:

Không sử dụng tối ưu đường truyền

Tăng tỉ lệ lỗi (đích cần phân biệt 3 mức tín hiệu)
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 11
So sánh tỉ lệ lỗi NRZ/nhị phân đa mức

08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 12
Điều chế hai pha: Manchester/ vi sai

Luôn luôn có chuyển mức ở giữa thời gian của một bít

Thấp lên cao: 1, cao xuống thấp 0

Chuyển mức cung cấp cơ chế đồng bộ

Manchester visai

0: có chuyển mức ở đầu bít, 1 không có chuyển mức

Chuyển mức ở giữa bít chỉ phục vụ cho đồng bộ

Nhược điểm:

2 lần chuyển mức trong một đơn vị tín hiệu

Tốc độ điều chế=2 lần tốc độ dữ liệu

Ưu điểm

Đồng bộ, Không có thành phần một chiếu, Có khả năng phát hiện lỗi

Được dùng trong mạng cục bộ, CSMA/CD, Token ring, …
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 13
Tốc độ điều chế

Tốc độ dữ liệu=1/tbit


Tốc độ điều chế phụ thuộc
vào đơn vị tín hiệu

Ví dụ với mã manchester,
nếu dữ liệu gồm toàn 1 hoặc
0, tín hiệu sẽ gồm toàn các
xung có chiều dài ½ bít, do
đó tốc độ điều chế là 2/t bits

Tổng quát

D: tốc độ điều chế

R: tốc độ dữ liệu

L số lượng tín hiệu khác
nhau trong thời gian 1 bít

B số bit cho 1 đơn vị tín hiệu
2
log
R R
D
B L
= =
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 14
Tốc độ điều chế

Số lượng chuyển mức trong thời gian một bit


Câu hỏi: có bao nhiêu tín hiệu dùng cho 1 bít trong mã
hóa manchester
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 15
Điều chế xáo trộn (Scrambling)

Chuỗi bít gây ra một khoảng tín hiệu đồng mức được mã hóa
một cách đặc biệt, cho phép đồng bộ hóa.

Đích cần phát hiện chuỗi tín hiệu này và thay bằng chuỗi bít
ban đầu

B8ZS: Dựa trên phương pháp nhị phân đa mức đảo cực

8 bit 0 liên tiếp được mã hóa phụ thuộc vào bít trước 8 số 0 đó

Nếu là +, 8 số 0 được thay bằng 000+-0-+

Nếu là -, 8 số 0 được thay bằng 000-+0+-

Phá luật AMI hai lần

HDB3

4 bit 0 liên tiếp được thay thế bằng 4 xung, trong đó xung cuối cùng vi
phạm luật AMI

Để đảm bảo thành phần một chiều=0, hai vi phạm liên tiếp ngược chiều
nhau


Do đó nếu số bít 1 giữa hai lần thay thế là chẵn, đổi xung 1 theo luật.
Xung 1 và 4 khi đó cùng dấu. Nếu lẻ xung 1 bằng 0

+ lẻ 000-, chẵn +00+

- lẻ 000+ chẵn -00-
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 16
Điều chế xáo trộn
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 17
Chương 2: Điều chế tín hiệu
1. Khái niệm chung
2. Điều chế dữ liệu số thành tín hiệu số
3. Điều chế dữ liệu số thành tín hiệu liên tục
4. Điều chế dữ liệu tương tự thành tín hiệu số
5. Điều chế dữ liệu tương tự thành tín hiệu
tương tự
6. Điều chế phổ rộng
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 18
Điều chế số-liên tục

Ví dụ: truyền số liệu thông qua hệ thống điện
thoại

Hệ thống điện thoại truyền, chuyển tiếp tín hiệu
điện có tần số 300Hz đến 3400Hz

Tại nguồn và đích, dữ liệu số cần được điều chế
thành tín hiệu liên tục để truyền trên đường điện
thoại


Căn cứ vào tính chất của tín hiệu, chúng ta có
3 kỹ thuật điều chế

Điều chế khóa dịch biên độ

Điều chế khóa dịch pha

Điều chế khóa dịch tần số
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 19
Điều chế khóa dịch biên độ (ASK)

0 và 1 tương ứng với hai biên độ tín hiệu, thông
thường một trong hai biên độ=0

Dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu (1200bps cho đường
thoại)

Khó đồng bộ

Thường được dùng trong cáp quang (LED hoặc laser)
cos(2 ft) cho 1
( )
0 cho 0
A
s t
π

=



08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 20
Điều chế khóa dịch tần số (FSK)

Hai giá trị nhị phân được
biểu diễn bởi hai tín hiệu
tần số khác nhau

Ví dụ về điều tần song
công

Tỷ suất lỗi thấp hơn

Dùng trong truyền số
liệu qua đường điện
thoại (tần số thấp), hoặc
trong mạng không dây
(tần số cao)
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 21
Điều chế khóa dịch pha (PSK)

0,1 tương ứng với hai độ
lệch pha khác nhau

0,1 tương ứng với chuyển
pha (vi sai)

Có thể sử dụng giải thông
một cách hiệu quả hơn khi
mã hóa cùng lúc nhiều bít


Có thể kết hợp với điều biên

Nếu tốc độ dữ liệu là 9600
bps, tốc độ điều chế là ?
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 22
Chương 2: Điều chế tín hiệu
1. Khái niệm chung
2. Điều chế dữ liệu số thành tín hiệu số
3. Điều chế dữ liệu số thành tín hiệu liên tục
4. Điều chế dữ liệu tương tự thành tín hiệu số
5. Điều chế dữ liệu tương tự thành tín hiệu
tương tự
6. Điều chế phổ rộng
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 23
Điều chế dữ liệu liên tục-tín hiệu số

Điều chế dữ liệu số thành dữ liệu liên tục, sau đó

Mã hóa trực tiếp bằng NRZ-L

Mã hóa thành tín hiệu số sử dụng phương pháp khác

Mã hóa thành tín hiệu liên tục

Có hai phương pháp chính

Điều chế mã xung

Điều chế Delta
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 24

Điều chế mã xung (PCM)

Pulse Code Modulation

Lấy mẫu tín hiệu dựa
trên định luật lấy mẫu
của Shannon

Nếu tần số lấy mẫu >= 2
lần tần số (có ý nghĩa)
cao nhất của tín hiệu,
phép lấy mẫu bảo toàn
thông tin của tín hiệu

Vd: Tiếng nói tần số tối
đa 4300Hz, cần lấy mẫu
với tần số min 8600Hz

Tiến hành theo hai bước

Lấy mẫu (PAM)

Lượng tử hóa
08/09/14 @Hà Quốc Trung 2004. Truyền số liệu. Điều chế-Giải điều chế 25
Lượng tử hóa

Làm tròn giá trị tín hiệu

Dùng n bít -> có 2
n

mức

Tín hiệu ban đầu được xấp xỉ, do đó bị sai lệch
so với tín hiệu ban đầu

Sai số này gọi là nhiễu lượng tử

Để giảm sai số lượng tử

Tăng số bít (tăng độ chính xác)

Dùng phép lượng tử không tuyến tính

Khoảng cách giữa các mức nhỏ với tín hiệu nhỏ

Khoảng cách giữa các mức lớn với tín hiệu lớn

Giảm sai số tuyệt đối của tín hiệu