Bài giảng Kỹ thuật truyền số liệu – Chương 2 Truyền dẫn số

Chương 2

Truyền dẫn số


Sơ đồ khối chức năng của hệ thống
thông tin số đầy đủ


Chức năng của các khối
•
•

•
•
•

Khối định dạng: làm nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu
tương tự sang dãy từ mã số.
Khối mã hóa: nguồn làm giảm số bit nhị phân yêu
cầu để truyền bản tin .
Khối mật mã hóa: làm nhiệm vụ mật mã hóa bản tin
gốc nhằm mục đích an ninh
Khối mã hóa kênh: làm nhiệm vụ đưa them các bit
dư vào tín hiệu số theo một quy luật nào đấy
Giải mã nguồn,giải mật mã và giải mã hóa kênh
được thực hiện ở bộ thu ,các quá trình này ngược
với q trình mã hóa bên bộ phát.


tt

• Khối ghép kênh: giúp cho tuyến truyền thơng tin có
thể cùng chia sẻ một đường truyền vật lý chung như
là cáp,đường truyền vơ tuyến…
• Khối điều chế: giúp cho dịng tín hiệu số có thể
truyền qua một phương tiện vật lý cụ thể theo một
tốc độ cho trước,với mức độ méo chấp nhận
được,yêu cầu một băng thông tần số cho phép.
• Khối đa truy cập: liên quan đến các kỹ thuật hoặc
nguyên tắc nào đó,cho phép nhiều cặp thu phát cùng
chia sẻ một phương tiện vật lý chung


→

Khái niệm mã hóa
• Cho nguồn tin rời rạc X sinh ra N tin hay ký tự
độc lập (x 1,x 2,.,x i,…,x N).Xét một tập hợp M
có M phần tử hữu hạn (m 1,m 2,…,m q).
• Mã hóa (encoding) nguồn tin X bằng tập M có
nghĩa là biến đổi mỗi tin x của nguồn tin X
thành một tập các phần tử thuộc M nhằm
thỏa mãn một yêu cầu nào đó của hệ thống
thơng tin:
• Phép biến đổi ngược lại được gọi là giải mã
(decoding).


Các tham số cơ bản của mã hóa:
• Tập M được gọi là mã hiệu(code),các phần
tử m gọi là ký hiệu mã (symbol),số ký hiệu

mã khác nhau trong mã gọi là cơ số của mã
• Dãy liên tục các ký hiệu mã dùng để mã hóa
một tin của nguồn được gọi là từ mã
(codeword)
• Số ký hiệu mã có trong một từ mã được gọi
là độ dài của từ mã (codeword length)
• Khoảng cách mã (distance),ký hiệu là d,là số
ký hiệu cùng vị trí khác nhau giữa hai từ mã
dài bằng nhau


Các phương pháp biểu diễn mã
a/Phương pháp liệt kê:
• Chỉ cần liệt kê các tin của nguồn và các từ
mã tương ứng.
• Ví dụ: nguồn tin có 8 tin (ký tự),các tin được
mã hóa như bảng dưới đây:


Các phương pháp biểu diễn mã(tt)
b/Phương pháp ma trận:
• Từ ví dụ trên,ta thấy:có những từ mã là tổ
hợp tuyến tính của các từ mã khác.Chẳng
hạn:
• Ví dụ ma trân sinh tương ứng với bảng mã
trên là :


Các phương pháp biểu diễn mã(tt)
c/Phương pháp cây :

• Cây mã(code tree)
–
–
–

nút gốc (root node),
nút lá (leaf node) và các
nút nhánh (branch).

0

1

• Mỗi nhánh mang một ký hiệu mã,đó là giá trị của
nhánh.
• Nhánh được bắt đầu ở nút mức i và kết thúc ở nút
mức i+1.
• Từ mỗi nút nhánh phân ra tối đa q nhánh.
• Từ mã bao gồm các ký hiệu mã là giá trị của các
nhánh theo thứ tự đi từ nút gốc qua các nút nhánh
đến nút lá.


Ví dụ
• Hình dưới đây là ví dụ về cây mã cho bộ mã
gồm các từ mã là 00, 01, 10, 1101, 11001


Các phương pháp biểu diễn mã(tt)
d/Phương pháp đa thức:

• Phương pháp này dùng làm mơ hình tốn để
biểu diễn mã vịng
• Từ mã k bit m k-1m k-2…m 2m 1m 0 (theo thứ tự
từ trái qua phải là msb đến lsb) có thể được
biểu diễn bằng đa thức sau:

• Ví dụ từ mã nhị phân 1101001 có thể biểu
diễn bằng đa thức:


Mục đích của mã hóa
• Định dạng: để chuyển tin từ dạng gốc tự nhiên sang
dạng chuẩn ví dụ sang dạng số PCM.
• Mã hóa đường: để đảm bảo dạng song của ký tự
truyền đi phù hợp với các đặc điểm của kênh truyền.
• Mã hóa nguồn (source encoding): nhằm giảm số
ký tự trung bình yêu cầu để truyền bản tin.
• Mật mã hóa (encryption): để mã hóa bản tin bằng
một khóa mật mã nhằm tránh sự thâm nhập trái
phép,đảm bảo độ an tồn cho thơng tin.
• Mã hóa kênh truyền (channel encoding): cho phép
bên thu có thể phát hiện,kể cả sửa được các lỗi trong
bản tin thu để tăng độ tin cậy của thông tin.Do những
đặc điểm riêng,phần mất mã hóa sẽ khơng được đề
cập trong mơn học này.


Điều mã xung (Pulse code modulation- PCM)
• Mã hóa: là một phương pháp biến đổi tín
hiệu tương tự sang tín hiệu số trong đó thơng

tin đầu vào biến đổi theo mã tín hiệu thành
các tổ hợp bit nối tiếp ở đầu ra


a/ Lấy mẫu và giữ mẫu
• Rời rạc hóa tín hiệu theo thời gian, thay vì
truyền tín hiệu f(t) liên tục theo thời gian thì ta
chỉ phải truyền tín hiệu tại các thời điểm f(Ts),
f(2Ts), f(3Ts)…


tt
• Ts : là chu kỳ lấy mẫu, thỏa mãn định lý lấy
mẫu
• Định lý lấy mẫu (Shannon) : Nếu một tín
hiệu f(t) có phổ tần hữu hạn, fm là thành
phần phổ có tần số cao nhất thì các mẫu
được lấy với chu kỳ Ts 1/2fm.
• Chức năng của bộ lấy mẫu trong bộ phát
PCM là lấy mẫu một cách chu kỳ


tt
• Có hai kiểu lấy
mẫu tuỳ theo dạng
của đỉnh độ rộng
xung
• + Lấy mẫu tự
nhiên
• + Lấy mẫu đỉnh

phẳng.


b/ Lượng tử hóa
• Lượng tử hóa biên độ: là các ánh xạ các
mẫu tín hiệu vào có biên độ liên tục trên một
tập hữu hạn các mức biên độ


tt
• Đặc điểm:
+ Rời rạc hóa tín hiệu
+ Ép thang đo vào dải tín hiệu
+ Đo biên độ mẫu tín hiệu và làm trịn tín hiệu
đó, thành một mức biên độ chuẩn đã được
định nghĩa sẵn trong một dải biên độ tín hiệu
cho trước.


tt
• : Bước lượng tử hóa


tt


c/ Mã hóa
• Mã hố là một q trình so các giá trị rời rạc
nhận được bởi quá trình lượng tử hố với
các xung mã.

• Thơng thường các mã nhị phân được sử
dụng cho việc mã hoá là các mã nhị phân tự
nhiên, các mã Gray (các mã nhị phân phản
xạ), và các mã nhị phân kép.


tt
a/ Tín hiệu tương tự liên tục

b/ Xung PAM sau lấy mẫu
0111
0110
0101
0100
0011
0010
0001
0000
1000
1001
1010

c/ Tín hiệu thu được sau khi lượng tử
hóa


tt
• Dãy xung PCM thu được: 0011 0100 0101
0110 0110 0111 0111 0111 …..
• Mã hóa tín hiệu hai mức bit 0= 0V, bit 1= +5V

Định dạng tín hiệu số
• 1/Các yếu tố cần xem xét khi chọn mã đường
• 2/Một số loại mã đường phổ biến


Định dạng tín hiệu số
• 1/Các yếu tố cần xem xét khi chọn mã
đường
• 2/Một số loại mã đường phổ biến