Bài giảng Thông tin dữ liệu và mạng máy tính - Chương 1: Thông tin số liệu

Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính

Chương 1. Thông tin số liệu

Chương 1: THÔNG TIN SỐ LIỆU
1.1 Tổng quan:
- Thông tin (information -> còn được gọi là tin tức): hiện nay chưa có một định nghóa
nào đày đủ cho khái niệm thông tin. Tuy nhiên, chúng ta tạm sử dụng khái niệm
sau để định nghóa về thông tin:
o Thông tin là sự hiểu biết của con người về thế giới xung quanh (thông qua
tiếp xúc với nó) và càng tiếp xúc với môi trường xung quanh con người càng
hiểu biết và càng làm tăng lượng thông tin thu nhận được.
o Thông tin truyền và xử lý trong các hệ thống truyền tin được biểu thị dưới
dạng các tín hiệu.
- Tín hiệu: là đại lượng vật lý mang thông tin và thường được biểu thị dưới 2 dạng:
tín hiệu tương tự và tín hiệu số.
o Tín hiệu tương tự: là tín hiệu mà khi biểu diễn tóan học là một hàm liên tục
theo thời gian
o Tín hiệu số: là tín hiệu mà khi biểu diễn tóan học là một hàm gián đọan
theo thời gian và tập hợp các giá trị là hữu hạn.
u(t)
u(t)

t
0

a./ Tín hiệu tương tự
u(t)

t
0

b./ Tín hiệu rời rạc (số)

t
c./ Tín hiệu số nhị phân được biểu thị dưới dạng tín hiệu tương tự

-

-

Hình 1.1: Mô tả dạng tín hiệu tương tự và số
Một hệ thống thông tin được dùng để truyền và nhận thông tin từ nơi này sang nơi
khác. Tuỳ theo dạng thông tin cần truyền, cách xử lý thông tin trong quá trình
truyền nhận và cự ly truyền có thể phân thành nhiều loại hệ thống khác nhau. Nếu
căn cứ vào dạng tín hiệu truyền có thể tạm phân làm 3 loại thông tin chủ yếu là:
thông tin tương tự (analog communication), thông tin số (digital communication)
thông tin số liệu (data communication).
Thông tin truyền và xử lý trong các hệ thống truyền tin được biểu thị dưới dạng
các tín hiệu.
Hệ thống truyền tin truyền các tín hiệu tương tự được gọi là hệ thống truyền tin
tương tự. Hệ thống truyền tin truyền các tín hiệu số được gọi là hệ thống truyền tin
số.

ĐH Kỹ thuật Công nghệ


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính
Chương 1. Thông tin số liệu
- Trong các hệ thống truyền tin có sự tham gia của các máy tính, tin tức hoặc thông
tin được biểu thị dưới dạng dữ liệu, hệ thống hoặc mạng truyền tin đó được gọi là

hệ thống hoặc mạng truyền dữ liệu.
- Dữ liệu là một khái niệm rất rộng, ở đây thuật ngữ dữ liệu (data) được hiểu là các
thông tin được biểu thị, lưu trữ dưới dạng số nhị phân và việc truyền được thực
hiện thông qua việc xử lý của các máy tính số.
- Dữ liệu ở cả hai phiùa truyền tin và nhận tin là dữ liệu số nhưng trong quá trình
truyền dẫn dữ liệu thì các dữ liệu đó có thể hoặc là dạng số hoặc là dạng tương tự.
1.2 Mô hình của một hệ thống truyền dữ liệu: gồm 5 thành phần

Hình 1.2: Mô hình tổng quát của một hệ thống truyền dữ liệu
- Thông điệp: là tin hay dữ liệu được thông tin. Nó có thể là văn bản, hình ảnh, âm
thanh hoặc bất kỳ sự kết hợp nào của chúng.
- Bộ gởi: là thiết bị gởi thông điệp dữ liệu. Nó có thể là máy tính, trạm làm việc,
máy điện thoại, camera…
- Bộ nhận: là thiết bị nhận thông điệp dữ liệu. Nó có thể là máy tính, trạm làm việc,
máy điện thoại, máy thu hình…
- Môi trường truyền dẫn (hoặc kênh truyền dẫn): là phương tiện để mang thông điệp
từ máy phát đến máy thu. Có rất nhiều môi trường truyền dẫn khác nhau như: các
đường dây điện thoại xoắn đôi, cáp song hành, cáp đồng trục, cáp quang, môi
trường vô tuyến như viba, radio, vệ tinh…
- Nghi thức: một nghi thức là tập hợp quy luật dùng điều hành thông tin dữ liệu. Nó
tiêu biểu cho một thỏa ước giữa các thiết bị truyền thông. Không có nghi thức, hai
thiết bị có thể kết nối nhưng không thể thông tin.
1.3 Môi trường truyền dẫn
1.3.1 Môi trường hữu tuyến:
a. Dây song hành:
Hình 1.3: Dây song hành
- Là phương tiện truyền dẫn đơn giản nhất, 2 dây dẫn cách ly nhau và cả 2 xuyên tự
do trong môi trường không khí.
- Loại đường truyền này thích hợp cho kết nối 2 thiết bị cách xa nhau tối đa là 50m,
tốc độ bit khoảng 19kbps.

- Hạn chế:
+ Do tụ ghép ký sinh giữa 2 đường dây Ỉ gây nhiễu xuyên kênh.

ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 2


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính
Chương 1. Thông tin số liệu
+ Chống nhiễu kém do không có lớp cách ly về điện đối với môi trường bên ngoài Ỉ
xác suất lỗi cao.
+ Băng thông hẹp Ỉ tốc độ thấp
+ Không truyền đi xa được
- Ưu điểm: đơn giản, rẻ tiền.
b. Cáp xoắn:

Bước xoắn

Hình 1.4: Cáp xoắn
- Gồm 2 sợi dây đồng cách điện và xoắn lại với nhau. Khoảng cách giữa 2 nút liên
tiếp nhau được gọi là bước xoắn, bước xoắn càng ngắn thì càng làm giảm ảnh
hưởng của tụ ký sinh giữa 2 đường dây.
- Khoảng cách kết nối giữa 2 thiết bị có thể lên tới 100m, tốc độ khoảng 100Mbps
- Có 2 loại cáp xoắn:
+ Cáp xoắn không có lớp bảo vệ (UTP - Unshield Twisted Pair): không có bọc giáp
bên ngoài Ỉ dùng trong mạng LAN và mạng điện thoại.
+ Cáp xoắn có lớp bảo vệ (STP - Shield Twisted Pair): có bọc 1 lớp giáp cách ly bên
ngoài để hạn chế ảnh hưởng của nhiễu.
c. Cáp đồng trục:

Hình 1.5: Cáp đồng trục
- Cáp đồng trục cải tiến được 2 hạn chế lớn của cáp song hành và cáp xoắn: hiệu
ứng da và sự tiêu hao năng lượng của tín hiệu do sự bức xạ ở tần số cao.
• Hiệu ứng da: khi tốc độ bit càng tăng Ỉ tần số tín hiệu càng tăng Ỉ
dòng điện chỉ tập trung chảy ở bề mặt ngoài của dây dẫn Ỉ điện trở
của dây dẫn tăng. Do đó, khi tần số của tín hiệu tăng thì sự suy hao
của tín hiệu càng nhiều.
Nhờ có lớp bọc giáp cách điện bằng kim loại mà khi tín hiệu bị bức xạ
Ỉ đưa xuống mass Ỉ giảm bớt suy hao.
- Nhờ những ưu điểm trên mà khoảng cách kết nối 2 thiết bị tăng lên được khoảng
vài trăm mét, tốc độ khoảng 10Mbps
d. Cáp quang:
- Cấu tạo: gồm lõi cáp để truyền tín hiệu và vỏ cáp. Trong đó chiết suất vỏ nhỏ hơn
chiết suất lõi.

ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 3


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính

-

1.3.2
-

-

a.

Chương 1. Thông tin số liệu

Hình 1.6: Cáp quang
Về bản chất, cáp quang truyền tải thông tin đi dưới dạng các tia sáng bên trong sợi
thủy tinh.
Sóng ánh sáng có băng thông rộng hơn sóng điện từ Ỉ điều này cho phép cáp
quang đạt được tốc độ truyền khá cao, lên đến hàng trăm Mbps.
Sóng ánh sáng cũng kháng được nhiễu điện từ và nhiễu xuyên âm.
Cáp quang cũng rất hữu dụng trong việc truyền các tín hiệu tốc độ thấp trong môi
trường xuyên nhiễu nặng ví dụ như điện cao thế, chuyển mạch.
Ngoài ra, cáp quang còn dùng trong các nơi có nhu cầu bảo mật cao vì rất khó mắc
xen rẽ (câu trộm) về mặt vật lý.
Quá trình truyền nhận tín hiệu được thực hiện như sau:
+ Tại nơi phát: sử dụng thiết bị chuyển đổi tín hiệu từ điện sang quang sử dụng
LED, tín hiệu quang được truyền đi trên cáp quang.
+ Tại nơi thu: tín hiệu thu được sẽ được chuyển đổi ngược lại từ quang sang điện
bằng cách sử dụng photo-diode hay photo-transistor.
Môi trường vô tuyến
Sử dụng phương thức lan truyền của sóng điện từ trong không gian Ỉ sử dụng
anten.
Để có thể bức xạ tín hiệu vào không gian dưới dạng sóng điện từ thì ở đầu ra của
máy phát phải có anten phát. Theo lý thuyết trường điện từ, kích thước của anten
phát không nhỏ hơn 1/10 độ dài của bước sóng phát xạ. Ví dụ: muốn truyền tín
hiệu âm thanh trên khoảng cách lớn bằng sóng điện từ. Phổ của tín hiệu tiếng nói
thường vào khoảng 200Hz – 20kHz. Như vậy, kích thước của anten phát phải lớn
cỡ vài chục km, đó là điều không thể thực hiện được trong thực tế. Do vậy, phải
thực hiện điều chế tín hiệu để chuyển phổ của tín hiệu lên phạm vi tần số lớn, ở
đó, ta có thể có kích thước hợp lý của anten.

Một số loại điều chế cơ bản:
o Điều chế tương tự: AM, PM, FM
o Điều chế số: ASK, PSK, FSK, QAM
Đường truyền viba:

Hình 1.7: Mô hình đường truyền viba
ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 4


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính
Chương 1. Thông tin số liệu
- Tuyến liên lạc viba có đặc điểm là anten phát và anten thu phải trong tầm nhìn
thẳng, phải có tính định hướng cao.
- Sóng viba được sử dụng trong trường hợp cung cấp các tuyến thông tin khi có sự
hạn chế về địa hình, không cho phép xây dựng các đường cáp nối.
Ví dụ: vượt sông, sa mạc, đồi núi hiểm trở.
- Ưu điểm: tần số cao, băng thông rộng Ỉ biên độ truyền rất cao, khoảng cách có
thể lên tới 50km.
- Nhược điểm: rất nhạy với thời tiết
b. Radio:
- Sử dụng trong trường hợp các trạm thông tin phân bố thưa và rộng Ỉ việc kết nối
các đường truyền vật lý (cáp) là không hiệu quả (về kinh tế).
- Dãy tần số của radio có thể từ 30MHz – 1GHz, tốc độ bit tối đa là vài chục đến
vài trăm kbps.
- Ưu điểm: cự ly thông tin xa và ít nhạy với thời tiết hơn so với viba.
c. Vệ tinh
- Là một thiết bị thu phát được phóng lên từ mặt đất sao cho sự chuyển động của nó
so với mặt đất là đứng yên (tức là vệ tinh quay với chu kỳ 24giờ đồng bộ với

hướng quay của trái đất). Vì thế, vệ tinh này còn có tên gọi là vệ tinh địa tónh.
- Vị trí đặt vệ tinh và các trạm mặt đất được chọn sao cho vệ tinh có thể liên lạc trực
tiếp với các trạm thu và phát. Tần số dùng cho vệ tinh ở dải GHz, mỗi vệ tinh
truyền và nhận trên 2 tần số khác nhau.

-

Hình 1.8õ: Mô hình truyền dẫn vệ tinh
Vệ tinh đóng vai trò là bộ chuyển đổi trung gian giữa bộ phát và bộ thu. Tại trạm
phát, dữ liệu được điều chế và truyền lên vệ tinh với tần số fuplink. Vệ tinh thu sóng
và sẽ truyền lại tới các trạm thu mặt đất xác định trước nhờ dùng anten hướng tính
và bộ chuyển đổi với tần số fdownlink. Băng tần số của vệ tinh nhö sau:
Bank
C
Ku
Ka

Downlink (GHz)
3.7 – 4.2
11.7 – 12.2
17.7 – 21

Uplink (GHz)
5.925 – 6.425
14 – 14.5
27.5 - 31

-

Ứùng dụng: dùng để truyền dữ liệu trong các mạng xuyên quốc gia hay trong các

tuyến thông tin tốc độ cao trong cùng một quốc gia.
1.4 Suy hao và méo dạng:
Bất kỳ tín hiệu nào khi truyền trên đường truyền cũng sẽ bị ảnh hưởng do:
- Suy hao
ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 5


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính
Chương 1. Thông tin số liệu
- Sự giới hạn của băng thông
- Méo do trễ
- Nhiễu
1.4.1 Suy hao
- Giả sử cần truyền tín hiệu sóng vuông có biên độ là V trên đường truyền hữu
tuyến. Tại nơi thu, ta nhận được tín hiệu có biên độ là V’ (nhỏ hơn V). Như vậy,
tín hiệu đã bị suy hao do:
o Điện trở của vật dẫn tăng (hiệu ứng da) do toả nhiệt trên đường dây.
o Sự suy hao do bức xạ.
Nếu đường truyền vượt quá khoảng cách cho phép thì tín hiệu bị mất hết.
Trạm phát

Môi trường truyền là cáp

V

Trạm thu
V’

L = 1km

Hình 1.9
- Trường hợp môi trường truyền là sóng vô tuyến thì sự suy hao là do các yếu tố của
môi trường tác động vào. Ví dụ, độ ẩm tăng do trời mưa, tùy vào từng tần số mà
mức độ suy hao sẽ khác nhau.
Theo thống kê: ở tần số 6GHz thì mức độ suy hao là 0,1dB/km. tần số 12GHz thì
mức độ suy hao là 1dB/km.
Ta có công thức tính độ suy hao như sau:
L(dB) = 20lg4πd/λ = 92,4 + 20lgf + 20lgd
Trong đó: λ là bước sóng
d(km) là khoảng cách giữa 2 trạm phát và thu
f(GHz) là tần số
Ví dụ: xét trong trường hợp môi trường là chân không, tức là không có sự tác động của
nhiễu.
Trạm thu
Trạm phát
90% năng lượng
tập trung ở đây

Hình 1.10
Muốn thu được toàn bộ năng lượng tín hiệu từ trạm phát thì phải cần một anten có
đường kính khoảng vài trăm mét Ỉ điều này phi thực tế. Thực tế, ta chỉ dựng lên được
anten có đường kính khoảng từ 3 - 6 mét. Do vậy, chỉ thu được một phần năng lượng
tín hiệu phát, phần còn lại bị suy hao.
- Khắc phục sự suy hao bằng cách:
o Sử dụng bộ khuếch đại có độ khuếch đại khác nhau ứng với các tần số khác
nhau (vì mức độ suy hao của tín hiệu là một hàm của tần số).
ĐH Kỹ thuật Công ngheä

Trang 6


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính
Chương 1. Thông tin số liệu
o Sử dụng các bộ cân bằng (equalizer) để làm cân bằng sự suy hao của tín
hiệu trên đường truyền.
1.4.2 Sự giới hạn của băng thông
- Băng thông là gì? Băng thông của kênh truyền dẫn là khoảng tần số mà trong đó
tín hiệu truyền qua ít bị suy hao nhất. Hay nói cách khác, băng thông của kênh
truyền dẫn chỉ ra được các thành phần tần số nào của tín hiệu được truyền qua
kênh mà không bị suy giảm.
- Băng thông của kênh truyền dẫn có dạng như sau:
P
3dB

fL

f

fH

BW3dB

P
3dB
Giả sử tín hiệu đến
đây là cuối cùng
BW3dB

f

BWnull to null
BWA(absolute)

-

Hình 1.11: Băng thông của kênh truyền dẫn
Nếu băng thông (BW) của kênh truyền dẫn nhỏ hơn băng thông của tín hiệu Ỉ tín
hiệu thu được sẽ bị méo dạng.
Băng thông của kênh truyền dẫn lớn hơn hoặc bằng BWnull to null là thu được tín
hiệu tốt nhất. BWnull to null được xem là lớn nhất.
Nếu tín hiệu thu được có BW nhỏ hơn BW3dB thì không thể khôi phục lại được.

* Công thức Nyquist: tốc độ truyền dữ liệu tối đa trên một môi trường truyền dẫn là một
hàm của băng thông của môi trường truyền dẫn đó.
Cụ thể, nếu tín hiệu truyền trong môi trường truyền có băng thông là B (Hz), tín hiệu
được mã hoá M mức, thì tốc độ truyền tin cực đại trên môi trường truyền đó là:
C = 2Blog2M (bps)
Trong trường hợp tín hiệu truyền qua môi trường truyền có băng thông là B, tín hiệu được
mã hoá 2 mức thì tốc độ truyền tin cực đại là:
C = 2B (bps)
1.4.3 Méo do trễ
ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 7


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính
Chương 1. Thông tin số liệu

- Thời gian lan truyền của một sóng sin trên đường truyền phụ thuộc vào tần số của
tín hiệu đó.
- Tín hiệu số bao gồm tổng các thành phần tín hiệu sin. Các thành phần tần số khác
nhau sẽ truyền đến phía thu tại những thời điểm khác nhau Ỉ gây ra méo dạng,
nguyên nhân là do trễ.
1.4.4 Nhiễu
- Một kênh truyền hay đường truyền khi chưa truyền tín hiệu sẽ có mức điện thế
trên đó là 0.
- Trên thực tế, đường truyền luôn luôn có sự tác động của nhiễu, nghóa là khi chưa
truyền tín hiệu thì trên đường truyền luôn có một mức nhiễu ngẫu nhiên nào đó.
Mức nhiễu đó được gọi là nhiễu đường dây hay nhiễu nền.
Một trong những thông số quan trọng nhất của môi trường truyền là tỷ số tín hiệu
nhiễu SNR
S P
SNR = = S
N PN

Trong đó:

PS:
công suất tín hiệu thu được (W)
công suất nhiễu (W)
PN :
Nếu biễu diễn theo hàm logarit có đơn vị đo dB thì:
⎛P ⎞
S
[ dB ] = 10 lg ⎜ S ⎟
N
⎝ PN ⎠
Tyû số tín hiệu nhiễu SNR cũng có thể được biểu thị dưới dạng điện áp và điện trở:

⎡ U S2 / Rvao ⎤
S
[ dB ] = 10 lg ⎢ 2
⎥
N
⎣ U N / Rra ⎦
Rvào: là điện trở vào (Ω)
Rra: là điện trở ra (Ω)
US: là điện áp tín hiệu
UN: là điện áp nhiễu
Nhận xét: khi S/N tăng thì công suất tín hiệu tăng tương đối so với công suất nhiễu Ỉ
chất lượng tín hiệu thu tốt. Ngược lại, S/N giảm Ỉ S giảm tương đối so với N Ỉ chất
lượng tín hiệu thu không tốt (xác suất lỗi cao).
- Một nguyên nhân gây nhiễu nữa là nhiễu xuyên âm: gây ra do sự ghép tín hiệu
không mong muốn giữa các đường truyền kế cận Ỉ tín hiệu truyền trên một
đường truyền nhưng được thu nhận bởi đường truyền kế cận với nó.
Ví dụ: sự nhiễu xuyên kênh của tín hiệu trên đường dây điện thoại. Khi ta đang nói
chuyện điện thoại có thể nghe tiếng nói của người khác xen vào ngay cả khi ta không
đàm thoại với ai cả.
- Nhiễu xung điện: gây ra do bắt nguồn từ các tác nhân bên ngoài như nguồn điện
năng, các thiết bị điện đang hoạt động. (Hệ thống thông tin luôn đi gần với hệ
thống điện lực Ỉ tác động gây nhiễu xung điện)
- Nhiễu nhiệt: gây ra do sự chuyển động ngẫu nhiên của các điện tử bên trong vật
dẫn dưới tác động của nhiệt.

Trong đó:

ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 8

Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính
Chương 1. Thông tin số liệu
+ Công suất nhiễu do nhiệt gây ra phụ thuộc vào nhiệt độ của vật dẫn và độ rộng
dải tần của tín hiệu và được xác định bởi công thức:
N = k.T.B (*)
Trong đó:
k = 3,18.10-23(J.K-1): là hằng số Boltzman
T: nhiệt độ tuyệt đối (Kelvin - oK) (T= oC + 273o)
B: độ rộng (băng thông) của dải tần
N: công suất nhiễu (W)
Nhiễu nhiệt là nhiễu ngẫu nhiên, liên tục và xuất hiện ở tất cả các tần số, trong tất
cả các thiết bị.
Nguồn nhiễu
UN/2

Rt
R

UN/2

UN

Hình 1.12: Mạch điện tương đương nguồn nhiễu nhiệt
Hình vẽ 1.12 mô tả mạch điện tương đương của một nguồn nhiễu nhiệt trong đó
điện trởû trong của nguồn (Rt) được mắc nối tiếp với điện áp hiệu dụng nhiễu (UN). Trong
trường hợp xấu nhất và sự truyền tải công suất nhiễu là lớn nhất tức trường hợp điện trở
tải (R) có giá trị bằng Rt.. Khi đó, điện áp nhiễu rơi trên tải R có giá trị bằng một nửa
nguồn nhiễu (tức UR = UN/2) và từ biểu thức (*), có thể xác định được điện áp nhiễu như

sau:
(U / 2) 2 U N2
N = k .T .B = N
=
R
4.R
Ruùt ra:
U N2 = 4.R.k .T .B
⇒ U N = 4 R.k .T .B
+ Hệ số nhiễu:
F = (S/N)in/ (S/N)out
F càng nhỏ thì thiết bị càng tốt
- Xét một máy thu có độ lợi công suất là G, hệ số nhiễu là F, băng thông là B.
Sin
Nin

Gọi

G
F
B

Sout
Nout

Hình vẽ 1.13
Sin là công suất tín hiệu ngõ vào
Sout là công suất tín hiệu ngõ ra
Nin là công suất nhiễu ngõ vào
Nout là công suất nhiễu ngõ ra

ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 9


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính
Khi đó, ta có:
S N
F = in . out
N in Sout

Mà:

Chương 1. Thông tin số liệu

Sout = G.Sin
N out = G.N in + N R

NR: là công suất nhiễu do máy thu tạo ra nhưng được đặc trưng ở ngõ vào.
Đặt: N R = G.N Ri
Ỉ N out = G ( N in + N Ri )
Nếu ta thay thế máy thu đã khảo sát ở phần trên bằng một máy thu lý tưởng (tức
không có hệ số nhiễu)
Sin
(Nin + NRi)

G
B

Sout
Nout

Hình vẽ 1.14
Khi đó, ta có:
S N
S G ( Nin + N Ri )
F = in . out = in .
N in Sout N in
G.Sin
N + N Ri
N
F = in
= 1 + Ri
N in
N in
- Nhiệt độ nhiễu:
Trong máy thu, nhiễu nhiệt được sinh ra do tác động của nhiệt và có giá trị tỉ lệ thuận
với nhiệt độ. Do vậy, NRi được xác định bằng:
N Ri = k .TR .B
Trong đó:
TR: là nhiệt độ nhiễu của tín hiệu khi đi qua máy thu; đây là đại
lượng được giả định không thể đo lường trực tiếp và nó là một thông số thường được sử
dụng để tính toán nhiễu trong các mạch, các thiết bị VHF, UHF, viba, thông tin vệ tinh có
yêu cầu hệ số nhiễu bé.
N Ri = k .TR .B
N in = k .Tin B
Với: Tin: nhiệt độ gây ra nhiễu ở ngõ vào.
Từ đó, ta có công thức:
k .T .B

F = 1+ R
k .Tin .B
⇒ TR = ( F − 1).Tin
Điều kiện nhiệt độ ở ngõ vào là nhiệt độ chuẩn thì: Tin=290oK
⇒ TR = ( F − 1).290o
Lưu ý: Trong máy thu không cho thông số hệ số nhiễu thì nhà sản xuất quy định điều kiện
nhiệt độ nhiễu ngõ vào là 290oK.
o Giả sử, nếu cho Tin=400oK thì không được áp dụng công thức
TR = ( F − 1).290o mà phải sử dụng công thức sau để suy ra TR:
N out = G (k .Tin .B + k .TR .B )
ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 10


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính
Chương 1. Thông tin số liệu
o Giả sử cho F=3dB Ỉ phải trả F về không có đơn vị bằng cách:
Ta có công thức: NF = 10lgF = 3 Ỉ logF = 0,3
Ỉ F = 100,3 ≅ 2
Ví dụ: F = 10dB Ỉ NF = 10lgF = 10 Ỉ NF = logF = 1 Ỉ F = 101 = 10
- Xét hệ thống gồm nhiều bộ khuếch đại liên tiếp:
Nin=k.Tin.B
Tin=T0=2900K

-

G1
F1
B1

G2
F2
B2

G3
F3
B3

Gn
Fn
Bn

Nout

Hình 1.15
Thay thế hệ thống trên bằng một bộ khuếch đại:
Nin=k.Tin.B
Tin=T0

G
F
B

Nout

Hình 1.16
Ta có công thức Friis:
Fn − 1
F −1 F −1

+ ... +
F = F1 + 1 + 2
G1
G1G2
G1G2 ...Gn −1
1.5 Thoâng tin số liệu
Hệ thống thông tin số liệu dùng để xử lý và truyền các chuỗi mã nhị phân. Các mã
này được tạo ra, lưu trữ và xử lý bởi máy tính và các thiết bị ngoại vi, bao gồm các loại
như: các tin tức đã mã hoá, tập tin văn bản, hình ảnh, dữ liệu số và các thông tin khác.
1.5.1 Kỹ thuật truyền số liệu
- Truyền số liệu là mang số liệu từ nơi này đến nơi khác. Để quá trình truyền có độ
chính xác 100% thì ngoài số liệu dữ liệu còn có số liệu điều khiển. Số liệu điều
khiển dùng để điều khiển quá trình truyền đảm bảo độ chính xác 100%, bao gồm
điều khiển lỗi, điều khiển luồng, và điều khiển kết nối số liệu.
- Mã hoá thông điệp số: là quá trình biến đổi số liệu thành các bit nhị phân để
truyền đi. Để thực hiện, người ta dùng các bảng mã. Bảng mã được sử dụng phổ
biến nhất là mã ASCII, bảng mã này sẽ biến đổi một ký tự thành một số nhị phân
7 bit.
1.5.2 Phương thức truyền số liệu: (sẽ nghiên cứu kỹ ở chương 2)
- Truyền nối tiếp và truyền song song
- Truyền đơn công – bán song công – song công
- Truyền bất đồng bộ – đồng bộ
1.6 Các loại tín hiệu:
1.6.1 RS232C:
- Máy tính đưa ra sẵn 2 cổng COM là COM1 và COM2 dùng để truyền dữ liệu nối
tiếp, 2 cổng này dử dụng chuẩn RS232.
- Chuẩn RS232 là chuẩn giao tiếp được định nghóa để kết nối một DTE tới một
DCE, cho phép các thiết bị có thể giao tiếp với nhau thông qua mạng điện thoại
công cộng sẵn có.
- Giao tiếp này thường dùng trong phạm vi:

ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 11


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính
Chương 1. Thông tin số liệu
R< 9600 bps
L<15m
(điều này có nghóa là với khoảng cách ngắn hơn loại tín hiệu này có thể truyền tốc
độ cao hơn).
+ DTE (Data Terminal Equipment): PC, Fax, điện thoại Ỉ thiết bị của user.
+ DCE (Data Communication Equipment): modem Ỉ thiết bị của nhà cung cấp.

Hình 1.17: Sơ đồ giắc cắm và chiều tín hiệu RS 232 loại DB-9
- Chuẩn RS232 có 2 loại tín hiệu:
+ Tín hiệu dữ liệu: TxD (Transmit Data); RxD (Receive Data)
+ Tín hiệu điều khiển: (Control)
a. Đặc tính điện:
Mức tín hiệu ở 2 điện áp: +15V và -15V
Đối với dữ liệu:
Mức 1: -3V ÷ -15V
Mức 0: +3V ÷ +15V
Đối với các đường điều khiển:
True (Space) (ON): +3V ÷ +15V
False (Mark) (OFF): -3V ÷ -15V
b. Các đường điều khiển
+ TxD (Transmit Data): truyền dữ liệu ra modem.
+ RxD (Receive Data): dữ liệu do modem nhận từ đường dây cung cấp cho DTE.
+ DTR (Data Terminal Ready): tích cực mức [0], xuất phát từ máy tính gởi đi để

thông báo cho modem biết máy tính đã sẵn sàng làm việc.
+ DSR (Data Set Ready): gởi đến ngõ vào máy tính nhằm thông báo cho máy tính
biết modem (thiết bị ngoại vi) đã sẵn sàng.
+ RTS (Request To Send): máy tính yêu cầu để truyền dữ liệu đi.
+ CTS (Clear To Send): modem trả lời cho yêu cầu truyền dữ liệu của máy tính,
cho biết đường truyền đã sẵn sàng để truyền dữ liệu.
+ CD (Carrier Detect): modem thông báo cho máy tính biết đã thu được sóng mang
từ đường dây (đã liên lạc được rồi).
ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 12


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính
Chương 1. Thông tin số liệu
+ RI (Ring Indicator): modem tách được tín hiệu gọi từ đường dây (thông báo có tín
hiệu)
Lưu ý: Tất cả các đường điều khiển đều tích cực mức thấp.
Một cổng COM có tối thiểu là 9 chân. Một loại khác có đến 25 chân (hiện
nay loại này ít được sử dụng)
(DB-9: Data Bus 9 connector) – nhìn từ bên ngoài vào thì chân số 1 nằm bân phải
nhất.
1.6.2 Null modem (modem rỗng)
- RS232 được thiết kế để giao tiếp giữa DTE và DCE, do đó để kết nối giữa 2 DTE
với nhau sử dụng RS232 ta phải giả lập sao cho cả 2 DTE đều tự cho rằng đang kết
nối với DCE.
- Null modem được sử dụng khi 2 DTE (PC – thiết bị đầu cuối hay PC – PC) đặt gần
nhau, muốn thiết lập 1 tuyến kết nối để thực hiện việc truyền dữ liệu qua chuẩn
RS2332 mà không phải sử dụng 2 modem truyền dữ liệu qua mạng PSTN.

Đầu
cuối

RI

RI

DT

DT

CD

CD

SI

SI

DS

DS

CT

CT

RT

Null modem

Máy tính

RT

Rx

Rx

Tx

Tx

GND

GND

Hình 1.18: Kết nối Null modem
1.6.3 Vòng dòng điện 20mA

Hình 1.19: Vòng dòng điện 20 mA
Sử dụng tín hiệu dòng điện để biểu diễn trạng thái các bit dữ liệu.
ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 13


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính
Chương 1. Thông tin số liệu
Ví du:ï trường hợp tổng đài điện thoại: khi nhấc máy gọi điện thoại (off hook) Ỉ nếu

người nghe nhấc máy Ỉ thông thoại Ỉ có dòng 20mA chạy qua và ngược lại.
Trường hợp vòng dòng điện 20mA là sử dụng nguyên tắc giống như điện thoại.
- Hoạt động: trạng thái đóng mở của khóa được điều khiển bởi chuỗi bit phát.
+ Chuyển mạch đóng tương ứng với phát bit 1 Ỉ cho dòng điện 20mA đi qua.
+ Chuyển mạch mở tương ứng với phát bit 0 Ỉ không cho dòng điện 20mA đi qua.
Tại đầu thu sẽ có mạch cảm nhận dòng điện và các tín hiệu nhị phân sẽ được tái
tạo lại.
- Do cấu trúc đường truyền tín hiệu, mỗi đường sẽ có 2 dây nên ảnh hưởng của
nhiễu ít hơn so với RS232. Do đó, loại tín hiệu này có thể truyền trong một khoảng
cách lớn hơn (có thể lên đến 1km) so với RS232. Tuy nhiên, tốc độ bit thấp hơn do
hạn chế tốc độ đóng ngắt của khoá và mạch cảm biến dòng điện.
1.6.4 Các chuẩn RS-449, RS-423, RS-422: (tự tham khảo tài liệu)
1.7 Tín hiệu dữ liệu truyền qua mạng PSTN (Public Switch Telephone Network)
- Khi muốn truyền dữ liệu giữa 2 DTE trong một toà nhà thì việc đơn giản là lắp cáp
dẫn cho nó. Thông thường, dùng cáp xoắn, cáp đồng trục hoặc cáp quang hoặc có
thể dùng vô tuyến. Tuy nhiên, khi muốn truyền dữ liệu giữa 2 DTE cách xa nhau
thì chỉ có thể dùng các liên kết viba, vệ tinh hoặc dây truyền dẫn hữu tuyến cung
cấp từ các công ty truyền dẫn công cộng.
- Khi muốn truyền dữ liệu dùng các đường truyền PSTN analog sẵn có thì cần phải
chuyển đổi các tín hiệu điện đi ra từ các DTE sang dạng phù hợp với mạng PSTN.
- Đường truyền PSTN được thiết kế cho thông tin tiếng nói có băng thông trong
khoảng 300Hz – 3400Hz. Điều này có nghóa là một đường dây điện thoại sẽ không
truyền các tín hiệu có tần số thấp khi có một chuỗi liên tiếp các bit [1] hoặc bit [0].
- Để truyền tín hiệu số giữa các máy tính với nhau thông qua mạng điện thoại thì ở
nơi phát các tín hiệu số sẽ được điều chế sao cho có băng thông nằm trong dãy tần
300Hz – 3400Hz. nơi thu tín hiệu đã điều chế ở dạng analog được giải điều chế
tái tạo lại dạng tín hiệu số ban đầu.
1.7.1 Các loại tín hiệu điều chế cơ bản
Có 3 phương pháp điều chế cơ bản để chuyển tín hiệu nhị phân sang dạng thích hợp
để truyền qua mạng PSTN. Phương pháp điều chế biên độ, điều chế tần số, điều chế

pha.
- ASK xuất phát từ AM.
- FSK xuất phát từ FM.
- PSK xuất phát từ PM
o Tốc độ tín hiệu (signal rate): đơn vị là baud, xác định số lần chuyển đổi
mức tín hiệu trong 1 giây trên đường truyền.
o Tốc độ truyền tin (data transfer rate – tốc độ dữ liệu): đơn vị là bps, xác
định số bit dữ liệu được truyền đi trong 1 giây trên đường truyền.
Ví dụ1: tín hiệu được mã hoá 2 mức
0 Ỉ +3V
1 Ỉ -3V
ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 14


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính

Chương 1. Thông tin số liệu

x(t)
3V

0

1

1

0

0

1

t

-3V
1s
Hình 1.20

Ỉ Tốc độ bit: 6 bps
Ỉ Tốc độ baud: 6 baud/s
Ví dụ2: tín hiệu được mã hoá đa mức
00 Ỉ -3V
01 Ỉ -1,5V
10 Ỉ +1,5V
11 Ỉ +3V

Hình 1.21
Ỉ tốc độ bit: 12 bps
Ỉ tốc độ baud: 6 baud/s
Lưu ý: Tốc độ truyền tin (bps) chỉ bằng với tốc độ tín hiệu (baud/s) khi dữ liệu được mã
hoá 2 mức.
a. Điều chế ASK (Amplitude Shift Keying) hoặc điều chế đóng – ngắt (OOK - on off
keying):
Phương trình điều chế AM:
AM (t ) = m(t ) cos ωc (t ) + Ac cos ωc (t )
[m(t ) + Ac ]cos ωc (t );
ωc = 2π f c

Trong đó: fc là tần số sóng mang
Ac là biên độ của sóng mang khi không có tín hiệu điều chế
m(t) là tín hiệu cần điều chế
nếu m(t) là tín hiệu số thì điều chế AM sẽ trở thành điều chế ASK (khóa dịch biên
độ).
ASK (t ) = ( Ac ± V ) cos 2π f c t
⎧+V → [1]
m(t ) = ⎨
⎩−V → [0]
Sơ đồ điều chế ASK

+A

m(t)

ASK = m(t) . vc(t)
vc(t)=cosωct

Hình 1.22
ĐH Kỹ thuật Công nghệ

OSC
Trang 15


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính
Dạng tín hiệu:

m(t)

Chương 1. Thông tin số liệu

0

1

0

1

0

off

on

off

on

off

vc(t)

ASK(t)

1s

Hình 1.23: Điều chế số ASK với tín hiệu nhị phân 01010
Tốc độ bit: 5 bps

Tốc độ baud: 5 baud/s
- Phổ của tín hiệu: thực hiện phép biến đổi Fourier để xác định phổ của tín hiệu.
o Định lý điều chế:
1
1
x(t ) cos ω0 (t ) ↔ X (ω − ω0 ) + X (ω + ω0 )
2
2
1
1
x(t ) sin ω0 (t ) ↔
X (ω − ω0 ) −
X (ω + ω0 )
2j
2j

fc - f0

fc + f0

fc - 3f0

fc + 3f0
fc

fc - 2f0

f
fc + 2f0

BWnull to null = 4f0 = 2Rb

-

Hình 1.24
Xét trường hợp tín hiệu vào thay đổi trạng thái liên tục [1] và [0], tức là tín hiệu có
dạng xung vuông với tần số cơ bản cao nhất là f0.
0 1 0 1 0
f0 =

R
1
= b
2Tb
2

Tb
T

Hình 1.25
Với

Tb là độ rộng 1 bit
Rb là tốc độ bit

ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 16

Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính
1
Tb =
Rb

Chương 1. Thông tin số liệu

Khi đó băng thông tối thiểu của điều chế ASK là:
BWnull to null = f c + 2 f 0 − ( f c − 2 f 0 ) = 4 f 0 = 2 Rb
b. Điều chế FSK (Frequency Shift Keying)
- Điều chế FSK dùng 2 tín hiệu sóng mang có cùng biên độ và cố định về pha. Một
tín hiệu cho bit nhị phân [0] và một tín hiệu cho bit nhị phân [1].
- Sơ đồ mạch điều chế FSK:
VCO#2
cos2πf2t
+∆f = 1

∑

inverter
Data in

-∆f = 0
VCO#1

cos2πf1t

Hình 1.26

u (t ) = A cos 2π f1t → bit 1

u (t ) = A cos 2π f 2t → bit 0

-

Hay:
-

Tín hiệu FSK tại ngõ ra của bộ điều chế:
FSK (t ) = A cos[2π ( f c ± Δf )t ]
⎧ A cos 2π f1 (t ); f1 = f c + Δf → "1"
FSK (t ) = ⎨
⎩ A cos 2π f 2 (t ); f 2 = f c − Δf → "0"
FSK (t ) = Vd (t ) cos 2π f1t + Vd (t ) cos 2π f 2t

Dạng tín hiệu
v(t)

0

1

0

1

1

0

0

1

0

1

1

0

cos2πf1t

cos2πf2t

FSK(t)

1s
Hình 1.27
ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 17


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính
Phổ của tín hiệu

Chương 1. Thông tin số liệu

Hình 1.28

BW = f1 + 2 f 0 − ( f 2 − 2 f 0 ) = f1 − f 2 + 4 f 0 = f1 − f 2 + 2 Rb
Ta coù: f1 = f c + Δf ⇒ Δf = f1 − f c (1)
f 2 = f c − Δf ⇒ Δf = f c − f 2 (2)
(1)+(2): 2Δf = f1 − f 2
⇒ BW = 2Δf + 2 Rb = 2(Δf + Rb )
Δf : độ lệch tần

Rb: tốc độ truyền bit
c. Điều chế PSK (Phase Shift Keying)
- Tần số và biên độ của sóng mang được giữ không đổi trong khi pha của nó được
dịch theo mỗi bit của dòng dữ liệu truyền.
- Pha của tín hiệu được thay đổi biễu diễn các bit 0 hoặc 1.
Ví dụ: nếu bắt đầu 1 pha tại gốc 00 để biễu diễn bit 1 thì ta có thể thay đổi pha 1800 để
phát bit 0. Phương pháp điều chế này gọi là điều chế pha 2-PSK hay binary PSK
(BPSK)
Binary data in

Balanced Mod

BPF

PSK output

OSC

Hình 1.29
-

-

Phương trình điều chế BPSK
BPSK (t ) = Vd (t ) cos 2π f c t + Vd (t ) cos(2π f c t + π )
→ "1"
⎧ A cos 2π f c t
BPSK (t ) = ⎨
⎩ A cos(2π f c t + π ) → "0"
Dạng tín hiệu:

ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 18


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính

Vd(t)

Chương 1. Thông tin số liệu

0

1

0

1

1

0

0

1

0

1

1

0

00

1800

00

Vc(t)

BPSK(t)
1800

00

1800

1s
90

Logic 0

0

cos wc t

− sin wc t
180

sin wc t

0

00

Logic 1

− 90 0
− cos wc t

-

Hình 1.30: dạng sóng và giản đồ pha của tín hiệu BPSK
Phổ của tín hiệu BPSK(t) không tồn tại thành phần sóng mang (giống phổ tín hiệu
ASK)
BWnull to null = 2 Rb

ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 19


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính

Chương 1. Thông tin số liệu

1.7.2 Các loại tín hiệu điều chế nhiều mức
a. Điều chế nhiều mức QPSK
- Trong các phương pháp điều chế số cơ bản thì tốc độ bit bằng tốc độ baud. Tuy
nhiên, có thể thực hiện tốc độ bit cao hơn nhiều so với tốc độ baud. Có nghóa là
mỗi phần tử tín hiệu có thể đại diện cho 2 bit (4 giá trị) hay 3 bit (8 giá trị) của
thông tin. Và do đó, tốc độ bit sẽ gấp 2 hay 3 lần tốc độ baud.
- Thay vì, thực hiện thay đổi theo 2 pha (0o, 1800) thì ta thực hiện thay đổi theo 4 pha
khác nhau ((0o, 900, 1800, 2700). Khi đó, mỗi thay đổi pha mang thông tin của 2 bit.
Vì dùng 4 pha nên phương pháp điều chế này được gọi là phương pháp điều chế
QPSK hay 4-PSK.
- Sơ đồ mạch điều chế 4-PSK

-

-

Hình 1.31: sơ đồ khối bộ điều chế QPSK
Chuỗi bit ngõ vào được tách thành 2 chuỗi bit song song. Nếu 1 bit vào kênh I, bit
khác vào kênh Q. Các bit kênh I được điều chế cùng pha với dao động nội (I nghóa
là In phase). Các bit kênh Q điều chế bởi sóng mang dịch pha 900 so với dao động
nội (Q nghóa là Quarature).
QPSK gồm 2 BPSK mắc tổ hợp song song. Hai trạng thái pha ngõ ra bộ điều chế
cân bằng I ( ± sinwct) và 2 trạng thái pha ngõ ra bộ điều chế cân bằng Q( ± coswct)

đến bộ cộng tuyến tính, tạo nên 4 tổ hợp pha ngõ ra tương ứng với các trạng thái (+
sinwct + coswct), (+ sinwct - coswct), (- sinwct + coswct), (- sinwct - coswct). Các pha
đó dịch pha 900.

o Bảng sự thật QPSK và giản đồ pha QPSK
Binary input

ĐH Kỹ thuật Công nghệ

QPSK output phase

Q

I

0

0

- 1350

0

1

- 450

1

0

+ 1350

1

1

+ 450
Trang 20


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính

Chương 1. Thông tin số liệu

Hình 1.32: Giản đồ pha của tín hiệu QPSK

Hình 1.33: Dạng sóng tín hiệu QPSK
Giả sử Q=0, I=0, ta có ngõ ra bộ điều chế cân bằng I=(-1).(sinwct)=-sinwct.
Ngõ ra bộ điều chế cân bằng Q=(-1).(coswct)=-coswct.
Ngõ ra bộ cộng tuyến tính = -1.coswct –1.sinwct = 1,414.sin(wct-1350).
Tương tự với các cặp bit 01, 10, 11 có các trạng thái pha tương ứng. Từ giản đồ
pha QPSK, ta thấy 4 trạng thái pha ngõ ra QPSK có cùng biên độ. Tín hiệu nhị phân
ngõ vào được mã hóa (điều chế) hoàn toàn bằng pha sóng mang cao tần. Đây là sự
phân biệt quan trọng giữa PSK và QAM.
o Băng thông QPSK
Trong QPSK, do dữ liệu nhị phân ngõ vào được tách ra làm hai kênh song song
I và Q với tốc độ như nhau bằng Rb/2, độ dài bit I và Q gấp đôi độ dài bit vào, tần số
cơ bản của dữ liệu kênh I và Q bằng Rb/4, do đó độ rộng băng thông Nyquist tối thiểu
là Rb/2. Như vậy băng thông QPSK bằng Rb/2 (trong khi của BPSK là Rb).

ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 21


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính

Chương 1. Thông tin số liệu

Hình 1.34: Độ rộng dải tần của bộ điều chế QPSK
b. Điều chế nhiều mức 8-PSK

-

Hình 1.35: Sơ đồ khối bộ điều chế 8-PSK
Các bit kênh I và C tới bộ đổi DAC (Digital to Analog Converters). Với 2 bit vào,
có 4 mức điện áp ra (PAM – Pulse Amplitude Modulation). Tương tự bộ đổi DAC
của kênh Q và C . Các mức logic kênh I và Q xác định cực tính ngõ ra tín hiệu
tương tự (logic 1 = +V, logic 0 = -V). Trong khi các bit kênh C và C xác định biên
độ (logic 1 = 1,307 V, logic 0 = 0,541V).
Như vậy với 2 biên độ, hai cực tính, có 4 trạng thái ngõ ra:
I
C
Output
Q
C
0
0
- 0,541 V

0
0
0
1
- 1,307 V
0
1
1
0
+ 0,541 V
1
0
1
1
+ 1,307 V
1
1
+1,307V

Output
- 1,307 V
- 0,541 V
+1,307 V
+ 0,541 V

+0,541V
0V
-0,541V
-1,307V
ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 22


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính

Chương 1. Thông tin số liệu

Ví dụ:
Ba bit ngõ vào Q = 0; I = 0; C = 0 (0,0,0). Xaùc định pha ngõ ra bộ điều chế 8-PSK.
Ngõ ra bộ điều chế cân bằng kênh:
I = (-0,541).(sinwct) = -0,541.sinwct
Tương tự ở kênh Q có ngõ ra = -1,307.coswct
Ngõ ra bộ cộng tuyến tính: = -0,541.sinwct –1,307coswct
=1,41.sin(wct-112,50)
Ta có bảng sự thật 8-PSK
Binary input
Q I
C
0 0
0
0 0
1
0 1
0
0 1
1
1 0
0
1 0

1
1 1
0
1 1
1

8-PSK out phase

- 112,50
- 157,50
- 67,50
- 22,50
+ 112,50
+ 157,50
+ 67,50
+ 22,50
cos wc t
− 0,541sin wc t + 1,307 cos wc t
Q
I
C
1
0
0
− 1,307 sin wc t + 0,541cos wc t
Q
I
C
1
0

1
− sin wc t
− 1,307 sin wc t − 0,541cos wc t
Q
I
C
0
0
1

+ 0,541sin wc t + 1,307 cos wc t
Q
I
C
1
1
0
+ 1,307 sin wc t + 0,541cos wc t
Q
I
C
1
1
1
sin wc t

+ 1,307 sin wc t − 0,541cos wc t
Q
I
C

0
1
1

− 0,541sin wc t − 1,307 cos wc t
+ 0,541sin wc t − 1,307 cos wc t
Q
I
C
Q
I
C
− cos wc t
0
0
0
0
1
0

Hình 1.36: giản đồ pha tín hiệu 8-PSK
Tốc độ bit kênh I, Q, C như nhau bằng Rb/3. Băng thông tối thiểu 8-PSK bằng Rb/3.
c. Điều chế nhiều mức 16-PSK
Tương tự 8-PSK, mỗi nhóm 4 bit (quadbits) của tín hiệu số ngõ vào bộ điều chế 16PSK tương ứng với 1 trong 16 trạng thái ngõ ra. Tốc độ bit mỗi kênh là Rb/4 cũng bằng
băng thông tối thiểu 16-PSK.
Độ sai biệt trạng thái pha ngõ ra là 22,50.
Bảng chân lý và đồ thị pha 16-PSK:
ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 23

Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính
Bit code
Phase
0000
11,250
0001
33,750
0010
56,250
0011
78,750
0100
101,250
0101
123,750
0110
146,250
0111
168,750

Chương 1. Thông tin số liệu
Phase
191,250
213,750
236,250
258,750
281,250
303,750

326,250
348,750

Bit code
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111

cos wc t
0100
0011

0010
0001

0101
0110

0000
sin wc t

0111
− sin wc t
1000

1111

1001

1110

1010

1101
1011
1100
− cos wc t

Hình 1.37: giản đồ không gian trạng thái 16-PSK
d. Điều chế nhiều mức QAM
Quadrature Amplitude Modulation (QAM) – là phương thức điều chế kết hợp giữa
ASK và PSK.
o 8-QAM
8-QAM – một kỹ thuật mã hóa M=8, nhưng khác với 8-PSK. Ở đây tín hiệu ngõ ra
của bộ điều chế 8-QAM có biên độ không phải là hằng số, có 4 mức pha và 2 mức
biên độ ngõ ra.
Sơ đồ khối bộ điều chế 8-QAM

Hình 1.38: Sơ đồ khối bộ điều chế 8-QAM
ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 24


Bài giảng thơng tin dữ liệu và mạng máy tính

Chương 1. Thông tin số liệu
Sự khác biệt 8-QAM so với 8-PSK ở chỗ kênh C không có bộ đảo C .

điều chế 8-PSK, dữ liệu vào tốc độ fb được tách làm 3 kênh Q, I, C từ mỗi nhóm
3 bits. Tốc độ mỗi kênh Rb/3. Các bit kênh I, Q xác định cực của tín hiệu PAM ở
ngõ ra của bộ chuyển đổi 2 thành 4 mức, còn kênh C xác định biên độ.
điều chế 8-QAM, do bit C được cung cấp đồng thời không đảo cho cả 2 bộ
chuyển đổi 2 thành 4 mức của kênh I và kênh Q, nên biên độ các tín hiệu PAM
bằng nhau, cực tính của chúng phụ thuộc mức logic kênh I và Q.
Bảng sự thật:
I/Q
0
0
1
1

C
0
1
0
1

Output
- 0,541 V
- 1,307 V
+ 0,541 V
+1,307 V

Ví dụ:

Cho nhóm 3 bit Q=0; I=0; C=0 (000). Xác định biên độ và pha bộ 8-QAM.
Khi I=0; C=0, ngõ ra bộ DAC có biên độ –0,541 V. Tương tự ở kênh Q=0, C=0
có điện áp ngõ ra bộ DAC là –0,541 V. Ngõ ra bộ điều chế kênh I = -0,541.sinwct.
Ngõ ra bộ điều chế kênh Q = -0,541.coswct.
Ngõ ra bộ cộng tuyến tính:
= -0,541.sinwct-0,541coswct
=0,765sin(wct-1350).
Tương tự có bảng sự thật 8-QAM và đồ thị pha:
Binary input

8-QAM

Q

I

C

Biên độ

Pha

0

0

0

0,765 V

- 1350

0

0

1

1,848 V

- 1350

0

1

0

0,765 V

- 450

0

1

1

1,848 V

- 450

1

0

0

0,765 V

+ 1350

1

0

1

1,848 V

+ 1350

1

1

0

0,765 V

+ 450

1

1

1

1,848 V

+ 450

ĐH Kỹ thuật Công nghệ

Trang 25