Kỹ thuật truyền băng tần cơ bản và xử lý tín hiệu số MCM33EV

KỸ THUẬT TRUYỀN BĂNG TẦN
CƠ BẢN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ
MCM33/EV
BÀI 1:MÔ HÌNH CHUNG CỦA HỆ THỐNG
TRUYỀN TIN BĂNG GỐC
1. MỤC ĐÍCH:
 Giới thiệu mô hình tổng quát của hệ thống số cơ bản với tín hiệu băng cơ sở.
 Đảm bảo việc truyền dẫn thông tin từ nguồn đến đầu cuối chính xác nhất có thể.
2.

SƠ ĐỒ CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN BĂNG GỐC.

1


- Mã nguồn: hạn chế tốc độ tín hiệu của kênh rời rạc (giảm số lượng các bit (ký hiệu)
-

cần truyền trong một đơn vị thời gian) bằng cách loại đi phần dư thừa của nguồn.
Mã kênh: Tạo khả năng kiểm soát lỗi bằng cách thêm phần dư vào tín hiệu.
Mã hóa dòng: có các nhiệm vụ sau
◦ Giới hạn phổ mật độ công suất
◦ Thuận tiện cho việc khôi phục tín hiệu đồng bộ (clock)
◦ Cho phép kiểm tra chất lượng đường truyền

-

Bộ lọc phát, kênh truyền và bộ lọc thu: Là các thành phần của kênh vật lý. Trên
kênh truyền luôn xảy ra hiện tượng suy hao và méo tín hiệu dẫn đến nhiễu liên ký tự.
Ta phải kiểm soát méo của tín hiệu xung nhận được. Điều này thực hiện được nhờ bộ
định dạng xung (hay bộ lọc phát), và bộ cân bằng (bộ lọc thu) Trong bộ phát hiện

xung có 2 mạch hoạt động đồng thời:
◦ Mạch tái tạo tín hiệu thời gian (clock)
◦ Mạch lấy mẫu (sử dụng tín hiệu đồng bộ clock đã khôi phục)

3.

THỰC HÀNH:

Các chức năng của băng cơ sở:
•
•

Khi module được bật lên thì quá trình truyền được mặc định là NRZ .
Kiểm tra các led chỉ thị tiền mã 3B-4B và NRZ, differential được bật.

9B0.4:
Trả lời các câu hỏi Q trong quá trình thực hành.
Trước khi tiến hành một bài tập, kiểm tra tất cả các kết nối cần thiết để Module nguồn
ở ( +12V, -12V và đất) và chỉ sau khi cung cấp nguồn cho Module MCM33.

2


9B0.4.1 : Các chức năng truyền băng cơ sở:
Q1: Loại mã nào chứa trong đầu cuối truyền nhận:
a.
b.
c.
d.

Mã nguồn và mã kênh
Mã đường
Mã vi phân
Mã gray

Đáp án:a
Q2:Chức năng nào thuộc về kênh rời rạc:
a.
b.
c.
d.

Mã nhị phân
Mã đường truyền
Làm giảm dư thừa của thông tin được truyền
Lấy mẫu các kí hiệu được truyền

Chọn đáp án:d
Q3: Module hiển thị LCD biểu diển 2 “phổ” từ các chuỗi của các kí hiệu đến từ mã
đường truyền và bộ lọc nhận. Trong đó giá trị nào biểu diễn hai sơ đồ trong phạm vi tần
số?
a.
b.
c.
d.

Các giá trị xác suất
Các giá trị pha
Các giá trị biên độ
Các giá trị công suất cho HZ(mật độ công suất)

Đáp án :c
Q4: Ảnh hưởng làm hạn chế băng truyền trên các chuổi kí hiệu được chuyển tới thiết
bị thu là?
a.
b.
c.
d.

Tăng nhiễu
Biến thiên tốc độ tín hiệu
Nhiễu xuyên kí tự
Sự tách xung

3


Đáp án :c
Q5: Bộ định thời lấy mẫu các kí hiệu tại bộ nhận là:
a. Lấy mẫu các kí hiệu trong các khoản được xác định bởi một clock để đồng bộ với sự

có mặt của chúng trong tín hiệu.
b. Lấy mẫu các kí hiệu tại các chu kì thời gian đều đặn
c. Lấy mẫu các kí hiệu tại các chu kì thời gian cố định
d. Lấy mẫu các kí hiệu tại các chu kì thời gian phụ thuôc vào biên độ của chúng
Đáp án:a

BÀI 2:BỘ TRUYỀN
1.

MỤC ĐÍCH:

Mô tả các chức năng của bộ truyền như: module định thời,mô phỏng nguồn,mã hóa
kênh.Tấc cả các chức năng này đều được thể hiện trong truyền FPGA.
2.

THỰC HÀNH:
4


9B1.6:
9B1.6.1: Mã kênh




Thiết lập mặc định mã NRZ
Kiểm tra các LED chỉ thị
Sử dụng dao động kí đo dạng sóng TP1 và TP2 sử dụng TP0 làm nguồn đồng bộ.

Ảnh phổ của mã NRZ

5


Dạng Sóng TP0 (tín hiệu xung clock) và
TP2(tín hiệu NRZ sau mã hóa kênh) theo thứ tự từ trên xuống dưới.

Dạng Sóng TP1(tín hiệu NRZ trước mã hóa kênh) và
TP2(tín hiệu NRZ sau mã hóa kênh) theo thứ tự từ trên xuống dưới.

6


Nhận Xét:
 Dựa vào hình vẽ ta thấy tín hiệu ở TP2 có tần số cao hơn TP1 để phù hợp
với tốc độ bít trên kênh truyền.
 Hình dạng tín hiệu nguồn trên TP2 và TP1 phù hợp với mã NRZ

Trả lời câu hỏi:
Q1:Channel coding nghĩa là gì?
a.
b.
c.
d.

Một phương pháp để nén tín hiệu số
Một loại mã hóa vi phân
Một mô hình điều khiển các lỗi truyền
Một phương pháp để triệt nhiễu ISI
Đáp án: c
Q2:Channel coding bao gồn gì?

a.
b.
c.
d.

Một bộ điều khiển phần dư thừa
Một bộ điều khiển chế số
Bộ giảm dư thừa của các thông tin được truyền

Một bộ lọc thông thấp
Đáp án: a
Q3:Mã nào trong các mã này ứng dụng channel coding?

a.
b.
c.
d.

Các mã phi tuyến
Các mã khối tuyến tính
Các mã nhị phân kép
Mã Huffman
Đáp án: b
Q4:Mã nào trong các mã nhị phân này được kể đến trong biểu đồ channel coding?

a.
b.
c.
d.

Mã nhị phân tuyệt đối
Mã nhị phân gray
Mã nhị phântrong bù 2
Các Mã nhị phân vòng
Đáp án: d
7


Q5:unit nào trong các unit này phát ra channel coding?

a.
b.
c.
d.

Bộ phát tín hiệu nguồn
Bộ tạo mã ngẫu nhiên
Generator polynomial
Bộ phát tín hiệu
Đáp án: d
Q6:Khoản cách của biểu đồ channel coding tối thỉu là bao nhiêu?

a.
b.
c.
d.

Thời gian tối thỉu trải dài giữa 2 bản tin liên tiếp
Khoảng cách hamming tối thỉu trong tấc cả các cặp có thể của các từ mã
Con số tối thỉu các từ được chèn vào trong mã
Vi phân tối thỉu của chiều dài giữa các từ mã và bản tin
Đáp án: b
Q7:Quan sát trên dao động kí các tín hiệu của các điểm kiểm tra TP1,TP2,do các tần

số bit tương ứng.Tín hiệu TP2 có tần số cao hơn:bao nhiêu và tại sao?

a. Nhiều hơn với tỉ số 4/3 để phù hợp tốc độ bit với kênh truyền
b. với tỉ số 4/3 để phù hợp tốc độ bit với mã đường
c. với tỉ số 2/3 để phù hợp tốc độ bit một cách tỉ lệ với phần dư thừa được tạo ra bởi mã

hóa kênh
d. gấp đôi để phù hợp với bộ tách đồng bộ thu

Đáp án : d

8


BÀI 3: KÊNH RỜI RẠC VÀ MÃ HÓA ĐƯỜNG
1.

MỤC ĐÍCH:

Kiểm tra dạng dữ liệu tổng quát của mã đường và miêu tả mục đích của mã auxiliary hay
tiền mã,các đặc tính của mã tiền được sư dụng trong module.
2.

THỰC HÀNH:
9


9B2.4:
9B2.4.1: Mã đường
-

Thiết lập cho Module là mã NRZ, thiết lập mặc định lúc khởi động.Có thể một lí

-

do nào đó mà module được thiết lập trên một đường truyền khác.

Kiểm tra LED hiển thi đối với mã NRZ, bộ vi phân và tiền mã hóa 3B-4B.
Sử dụng dao động kí kiểm tra dạng sóng trên TP2(tín hiệu số được trả lại bởi mã
kênh), và TP4( chuỗi số được cung cấp bởi mã đường truyền).Sử dụng TP0 như là
nguồn đồng bộ.

Dạng Sóng TP0 (tín hiệu xung clock) và
TP2 (tín hiệu NRZ sau mã hóa kênh) theo thứ tự từ trên xuống dưới.

10


Dạng Sóng TP4 (tính hiệu NRZ sau mã hóa đường) và
TP2 (tín hiệu NRZ sau mã hóa kênh) theo thứ tự từ trên xuống dưới.
Nhận xét:
 Tín hiệu trên TP4 dạng sóng có dạng xung hẹp hơn và bị nhiễu nhiều hơn so với

dạng sóng trên TP2.
 Việc mã hóa đường truyền nhằm để giảm thành phần 1 chiều và tăng mật độ của
mức truyền dẫn.
 Mã đường truyền kết hợp với tín hiệu đến từ bộ mã kênh là mã lưỡng cực.
Q1: Tín hiệu được lấy từ TP2 là chuỗi nhị phân tại đầu ra của bộ mã hóa kênh,vậy tên
của loại mã đường nào có thể kết hợp với tín hiệu này?
a)
b)
c)
d)

No
Unipolar binary
Unipolar NRZ

Biphase
Đáp án: d

11


Q2:Tín hiệu của TP2 truyền theo các số nhị phân.Các bit được truyền được mã hóa
theo đại lượng nào dưới đây:
a)
b)
c)
d)

Điện áp 2 giá trị
2 giá trị pha
Khoản thời gian của một xung điện tạo nên tín hiệu
Khoản thời gian tách biệt giữa 2 mức chuyển đổi theo cùng 1 hướng

Q3: Tín hiệu tại TP4 là một tập tín hiệu nhị phân được gửi đến kênh truyền so với tín
hiệu của TP2 thì nó có các xung điện hẹp hơn.Nếu không xét đến sự khác này thì giữa 2
tín hiệu trên còn có điểm khác nhau nào khác không? Nếu có thì đó là gì?
a)
b)
c)
d)

Không có sự khác biệt
Dạng xung
Khoản thời gian của xung tương ứng với chu kì bít
Mức điện áp thiên áp mà mã hóa các bit

Đáp án: d

Q4: Tại sao precoding lại được đưa vào trước mã đường và khi nào phải làm điều đó?
a)
b)
c)
d)

Để thay đổi tốc độ tín hiệu khi mã đường yêu cầu tín hiệu này
Để thay đổi dạng xung của tín hiệu khi mã đường truyền yêu cầu.
Thay đổi khoản thời gian các xung tín hiệu khi mã đường cần đến
Để giảm các thành phần tín hiệu được và tăng mật độ chuyển đổi các mức khi mã
đường phải tuân theo các mục đích khác.

9B2.3.2: Mã hóa precoding 3B-4B
o

Sử dụng dao động kí kiểm tra dạng sóng TP2 và trên TP28(chuổi đơn cực của
mạch giải mã nơi nhận), TP0 là nguồn đồng bộ.

Q5: So sánh tín hiệu ở 2 điểm TP2 và TP8 và xác định tốc độ tín hiệu tương ứng
Fb=1/t0.Tín hiệu ở TP28 có tần số cao hơn tín hiệu TP2 là bao nhiêu và tại sao?
a)
b)
c)
d)

Cao hơn với tỉ số 4/3 do phần dư của precoding 3B-4B
Không có sự khác nhau
Gấp đôi vì kênh truyền là loại RZ

Cao hơn với tỉ số 3/2 bởi vì kênh truyền là lưỡng cực
12


Đáp án : c

BÀI 4: MÃ CỰC VI PHÂN NRZ
1. MỤC ĐÍCH:
• Mô tả và kiểm tra cấu trúc của 1 tín hiệu NRZ
• Mô tả và kiểm tra các đặc tính của mã hóa vi phân
2.

THỰC HÀNH:

9B3.2:
13


9B3.2.1: Mã differential
 Thiết lập module cho mã hóa NRZ,đây là thiết lập mặc định lúc khởi động. Kiểm

tra mã LED tương ứng với mã hóa 3B-4B,mã hóa NRZ và mã sai phân.Reset mức
suy hao, nhiễu và ngắt tất cả các jumper.
 Với dao động kí hãy kiểm tra dạng sóng ở TP4 và TP28(chuỗi NRZ đơn cực được

cung cấp bởi mạch giải mã ở nơi nhận), sử dụng TP0 làm nguồn đồng bộ.

Dạng Sóng TP0(tín hiệu xung clock) và
TP4(tính hiệu NRZ sau mã hóa đường) theo thứ tự từ trên xuống dưới.

14


Dạng Sóng TP28(chuỗi NRZ đơn cực được cung cấp bởi mạch giải mã ở nơi nhận) và
TP4(tính hiệu NRZ sau mã hóa đường) theo thứ tự từ trên xuống dưới.
Nhận xét:
 Tín hiệu NRZ được giải mã tại chân TP28 có sự dịch chu kì bit so với tín hiệu trên

TP4.
 Tín hiệu TP28 là tín hiệu đơn cực
Trả lời câu hỏi:
Q1.Tín hiệu ở TP4 tuân theo hoạt động nào dưới đây để phù hợp với mã hóa kênh?
a)
b)
c)
d)

Không
Thêm vào phần dư để đồng bộ tách sóng/bộ thu
Mã đường 3B-4B,NRZ vi phân –mã cực
Thêm vào phần dư để liên kết các chuỗi dữ liệu
Đáp án: a

Q2:Tín hiệu ở TP4 được mã hóa theo mã vi phân.Mã này sẽ gây ra điều gì cho tín
hiệu vào?
a) Mức tín hiệu ra thay đổi mỗi khi nó nhận 1 bit “1”
15


b) Bộ mã hóa sẽ chuyển tín hiệu NRZ thành biphase

c) Bộ mã hóa sẽ thay đổi các bit vào tùy theo các giá trị vi phân của chúng
d) Bộ mã hóa sẽ thay đổi vị trí thời gian của các bit đầu vào

Đáp án:c

BÀI 5:Mã MLT-3
1. MỤC ĐÍCH:
 Mô tả và kiểm tra các đặc tính của một tín hiệu được mã hóa theo mã MTL-3
16


2.

THỰC HÀNH:

9B4.2:
9B4.2.1: Mã hóa MLT-3:
 Thiết lập module cho mã hóa MLT-3.
 Cấp nguồn +12V, -12V và đất
 Kiểm tra hiển thị các LED tương ứng với các mã 3B-4B và mã hóa MLT-3. Reset

lại suy hao và nhiễu về mức 0, ngắt kết nối các jumper.
 Sử dụng dao động kí kiểm tra dạng sóng trên TP4 và TP28(chuỗi mã NRZ đơn cực
được cung cấp bởi mạch giải mã nơi nhận), Tín hiệu TP0 làm nguồn cho đồng bộ.

Phổ tín hiệu của mã MLT-3

17

Dạng Sóng TP0(tín hiệu xung clock) và
TP4(tính hiệu sau mã hóa đường) theo thứ tự từ trên xuống dưới.

Dạng Sóng TP28(chuỗi NRZ đơn cực được cung cấp bởi mạch giải mã ở nơi nhận)
và TP4(tính hiệu sau mã hóa đường) theo thứ tự từ trên xuống dưới.
18


Nhận xét:
 Do thiết bị bị hỏng nên ta không thể kiểm tra tín hiệu chân TP28 được.
 Tín hiệu sau khi qua bộ mã hóa đường truyền cho ra tín hiệu MLT-3 với 3 giá trị

mức điện áp có quay về mức 0

19


BÀI 6:MÃ CỰC RZ
1. MỤC ĐÍCH:
 Mô tả và kiểm tra các đặc tính của 1 tín hiệu được mã hóa bởi mã đường cực RZ
 Để trình bày các khái niệm cơ bản của mã lưỡng cực RZ.
2.

THỰC HÀNH:

9B5.2:
9B5.2.1: Mã hóa cực RZ
 Thiết lập lại module cho mã hóa cực RZ.
 Cấp nguồn +12V, -12V và đất
 Kiểm tra led sang tương ứng với mã được chọn, reset mức nhiễu, suy hao và ngắt

kết nối các jumper.
 Sử dụng dao động kí kiểm tra dạng sóng trên TP2(chuỗi đơn cực NRZ ban đầu)

hoặc TP28(chuỗi NRZ được giải điều chế) và chuỗi trong TP4(chuỗi cực RZ), TP0
làm nguồn đồng bộ.

Dạng sóng của tín hiệu tại TP0 (xung Clock) và
TP2(tín hiệu đơn cực NRZ ban đầu)

20


Dạng sóng của tín hiệu tại TP4(tín hiệu mã cực RZ)và
TP2(tín hiệu đơn cực NRZ ban đầu)
Nhận xét:
 Hai tín hiệu ở TP2 và TP4 khác dạng.
 TP4 có 3 mức giá trị, có quay về mức o và hai giá trị bên đối xứng
 Mã RZ tạo ra một tín hiệu cực với khoảng thời gian tồn tại của xung chỉ là nữa chu

kì bit.
Trả lời câu hỏi:
Q1:Mã cực RZ sinh ra loại tín hiệu nào dưới đây?
a)
b)
c)
d)

Preudoterary
Nhị phân cực với độ rộng xung bằng nữa chu kì bit

Tenary
Tenary trở về 0
Đáp án:a

Q2: Trong điều kiện nào ta co thể nói rằng tín hiệu thuộc loại mã cực RZ và giá trị tần
số của tín hiệu là bao nhiêu?
a) Với chuổi bit luôn bằng “1” giá trị tần số chính bằng tốc độ tín hiệu.
b) Với chuổi bit luôn bằng “0” giá trị tần số chính bằng tốc độ tín hiệu.

21


c) Với chuổi bit có giá trị “1” và “0” luân phiên ,giá trị tần số chính bằng ½ tần số tín

hiệu.
d) Không có điều kiện gì để nhận biết 1 tần số chính.

Đáp án: c
Q3: Loại quan hệ nào được tìm thấy giữa tín hiệu được mã hóa NRZ ở TP2 và TP28
với tín hiệu ở TP4?
a)
b)
c)
d)

Giữa giá trị các bit với thiên áp các xung.
Giữa giá trị các bit với khoản thời gian các xung
Giữa giá trị các bit với vị trí thời gian xung
Giữa giá trị các bit với sự luân phiên thiên áp các xung

Đáp án:d
Q4:Loại mã AMI-RZ gây ra cho tín hiệu điều gì?
a) Nó chuyển đổi tín hiệu đơn cực thành tín hiệu cực
b) Nó chuyển đổi tín hiệu NRZ thành tín hiệu RZ
c) Nó tạo ra sự luân phiên thiên áp các xung đối với các bit”1” theo phương pháp

mã hóa lưỡng cực RZ
d) Nó thay đổi vị trí thời gian của các bit vào.

22


BÀI 7:MÃ HDB3
1. MỤC ĐÍCH:
 Mô tả và kiểm tra các đặc tính của tín hiệu được sinh ra bởi các mã đường HDB3.
 Giới thiệu các khái niệm cơ bản của mã “modal non-alphabetical”.
2.

THỰC HÀNH:

9B6.2:
9B6.2.1: Mã hóa HDB3
 Thiết lập module cho mã hóa HDB3 nếu module được thiết lập cho một mã đường

truyền khác.
 Cấp nguồn +12V, -12V và đất
 Kiểm tra led tương ứng với mã được chọn, reset suy hao và nhiễu đồng thời ngắt

tất cả các jumper.
 Sử dụng dao động kí kiểm tra dạng sóng TP2(chuỗi NRZ đơn cực ban đầu) và trên

TP4( chuỗi HDB3), TP0 làm nguồn đồng bộ.

Phổ tín hiệu của mã HDB3

23


Dạng sóng của tín hiệu tại TP0 (xung Clock) và
TP2(tín hiệu đơn cực NRZ ban đầu)

Dạng sóng của tín hiệu tại TP4(tín hiệu mã HDB3) và
TP2(tín hiệu đơn cực NRZ ban đầu)
Nhận xét:
 Mã AMI và HDB3 có điểm chung là : điều là mã lưỡng cực và HDB3 được xem

như là mở rộng của mã AMI.
 Dạng sóng sau khi mã hóa dòng và mã hóa nguồn HDB3 có dạng 3 mức. TP4 có
biên đối xứng
24


Trả lời câu hỏi:
Q1:Tín hiệu lấy ở TP4 được mã hóa HDB3,loại mã này gây cho tín hiệu điều gì?
a) Nó chuyển đổi tín hiệu đơn cực thành tín hiệu cực.
b) Nó chuyển đổi tín hiệu NRZ thành tín hiệu RZ.
c) Dùng tín hiệu lưỡng cực luân phiên của các xung được thiên áp và sự chuyển đổi

bằng cách thêm vào các xung cưỡng bức một cách thích hợp để ngăn cản các bit
“0” liên tiếp.

Q2:Loại mã AMI và HDB3 được sử dụng trong module này có đặc điểm gì chung?
a)
b)
c)
d)

Cả 2 đều dùng tín hiệu lưỡng cực,mã HDB3 có thể xem như một sự mở rông
Tín hiệu ra là RZ
Thêm vào các bit cưỡng bức trên suốt chiều dài của chuỗi các bit “0”
Tín hiệu ra là NRZ
Đáp án: a

Q3:Mã B3ZS và HDB3 có điểm chung gì?
a)
b)
c)
d)

Thêm vào số các bit cưỡng bức bằng nhau
Thay đổi các chuổi có bit “0” liên tục với các mã làm đầy
Không thêm vào các bit cưỡng bức
Thay đổi các chuỗi có bit 0 có cùng độ dài
Đáp án:b

Q4:Cố định mã HDB3 biết các bit cưỡng bức thêm vào,câu nào dưới đây đúng?
a)
b)
c)
d)

Cơ chế đồng bộ thu là không bao giờ mất,
Tốc độ tín hiệu bị thay đổi.
Các chuỗi có nhiều bit “0” sẽ biến mất khỏi thông tin
Các bit dư được thêm vào để bảo vệ dữ liệu.
Đáp án: c

BÀI 8: MÃ CMI
1.

MỤC ĐÍCH:

Mô tả và kiểm tra các đặc tính của tín hiệu được mã hóa bằng CMI
2.

THỰC HÀNH:
25