Giáo trình Kỹ thuật truyền số liệu - Chương 3: Truyền số liệu
Chöông III
TRUYEÀN SOÁ LIEÄU
3.1 Khaùi quaùt
Thoâng tin sau khi maõ hoùa ñöôïc bieåu dieãn trong daïng nhò phaân vaø löu tröõ trong nhöõng thieát bò ñaàu
cuoái. Nhöõng thieát bò ñaàu cuoái coù theå laø maùy tính hoaëc nhöõng terminal thoâng minh.
Söï trao ñoåi döõ lieäu giöõa A vaø B ñöôïc thieát laäp theo maïch nhö hình veõ 3.1. Noù bao goàm thieát bò ñaàu
cuoái nguoàn (ETTD), modem (ETCD) ñöôøng daây truyeàn vaø thieát bò ñaàu cuoái thu.
Trong thieát bò ñaàu cuoái xöû lyù döõ lieäu chuùng ta chia chuùng laøm 2 phaàn thöïc hieän chöùc naêng khaùc
nhau: phaàn xöû lyù thoâng tin vaø phaàn kieåm tra söï lieân laïc. Phaàn ñaëc bieät ñöôïc thöïc hieän ôû ñaây laø söï
baûo veä choáng sai soá vaø taïo ra caùc kyù töï, phuïc vuï cho söï ñoái thoaïi giöõa hai thieát bò ñaàu cuoái. Boä
phaän kieåm tra lieân laïc coù theå coù hoaëc khoâng coù boä phaän loïc.
Hình 3.1 Maïch truyeàn döõ lieäu töø A - B.
Thieát bò ñaàu cuoái maïch döõ lieäu (ETCD) laø thieát bò coù nhieäm vuï ñaùp öùng tín hieäu ñieän töø thieát bò ñaàu
cuoái ñeå truyeàn ñi. Chöùc naêng ñoù ñöôïc thöïc hieän baèng caùch taïo tín hieäu nhieàu möùc (ñeå truyeàn trong
khoaûng caùch khoâng xa laém) hoaëc ñieàu cheá hoaëc giaûi ñieàu cheá (modem). Thieát bò ñaàu cuoái maïch döõ
lieäu coøn coù nhieäm vuï thieát laäp vaø giaûi phoùng maïch.
Sau ñaây chuùng ta seõ khaûo saùt kyõ hôn phaàn ETCD phaùt, ETCD thu.
3.1.1 Ñöôøng truyeàn
Moät ñöôøng daây truyeàn cho pheùp noái veà vaät lyù 2 ñòa ñieåm maø ôû ñoù ñaët caùc terminal. Chuùng ta ñaõ
gaëp nhieàu loaïi ñöôøng daây nhö:
• daây kim loaïi duøng trong thaønh phoá - ñöôøng daây song haønh.
• daây ñoàng truïc duøng cho caùc heä multiplex.
• caùp quang.
• soùng voâ tuyeán ñieän.
Ta caàn laøm sao ñoù ñeå vieäc vaän chuyeån soá lieäu laø ñôn giaûn. Chuùng ta coù 2 caùch: truyeàn soá lieäu treân
baêng cô baûn vaø truyeàn thoâng qua ñieàu cheá (phaàn naøy seõ noùi kyõ ôû sau).
3.1.2 ETCD phaùt
ETCD coù nhieäm vuï bieán ñoåi nhöõng thoâng baùo döõ lieäu thaønh tín hieäu töông thích maø ñöôøng daây
truyeàn söû duïng. Söï bieán ñoåi ñoù coù theå phaân tích thaønh 2 söï bieán ñoåi nhö ñaõ chæ ra ôû hình veõ: maõ hoùa
vaø ñieàu cheá.
a. Boä maõ hoùa
Boä naøy bieán ñoåi daõy tín hieäu nhò phaân { dk} thaønh daõy kyù hieäu höõu haïn q möùc :
(..., ai, aj+1, ...) aj Ï (q 1, ... , q q) (3-1)
Soá löôïng cuoái cuûa dk vaø ai khoâng gioáng nhau.
Hình 3.2a ETCD phaùt.
Giaù trò q goïi laø hoùa trò vaø q luoân laø soá nguyeân.
Chuù yù raèng nhaän bieát ai chöa ñuû ñeå nhaän bieát dj. Ñeå nhaän bieát noù caàn phaûi bieát maõ khaùc cuûa daõy.
Ví duï:
Trong tröôøng hôïp thoâng baùo döõ lieäu ñoàng boä thì bieåu thöùc (3-1) ñöôïc cung caáp qua maõ hoùa döôùi
daïng thoâng baùo a(t) cuøng daïng thoâng baùo döõ lieäu.
Thoâng baùo ñoù ñöôïc goïi laø thoâng baùo ôû baêng cô sôû vaø moãi D cho pheùp coù ñöôïc ai .
Giaù trò töùc thôøi iD +t 0 ñöôïc goïi laø giaù trò töùc thôøi cuûa thoâng baùo baêng cô sôû. Khoaûng caùch giöõa 2 giaù
trò töùc thôøi goïi laø khoaûng ñaëc tröng cuûa thoâng baùo baêng cô sôû.
D coù theå baèng T hoaëc baèng boäi soá cuûa T.
Trong tröôøng hôïp ñoù giaù trò q ñöôïc choïn sao cho a(t) vaø d(t) cuøng coù moät löu löôïng thoâng tin, töùc:
(löu löôïng nhò phaân cuûa nguoàn)
nhö hình veõ chæ ra:
q = 4, q 1 = -3, q 2 = -1, q 3 = 1, q 4 = 3 vôùi daõy T0.
Hình 3.2b Maõ hoùa q=4.
Daõy (dk) döõ lieäu nhò phaân khoâng phaûi luoân luoân thoûa maõn cho söï truyeàn vaø nhaän vôùi phöông thöùc
tröïc tieáp. Do vaäy trong tröôøng hôïp moïi söï truyeàn ñoàng boä neáu dk laø söï truyeàn ñaït thaønh töøng goùi
(khoái), söï vaéng maët tín hieäu giöõa caùc khoái taïo ra qua ñoä daøi 1 cuûa daõy ñoàng boä nhò phaân dk, laø trôû
ngaïi ñeå thaønh laäp tín hieäu ñoàng hoà khi thieát keá. Neáu söï ñoàng boä döïa treân tín hieäu truyeàn ôû baêng cô
sôû, sau khi gôûi ñôn ñaët haøng, maëc duø noù chæ töï sinh trong khi truyeàn tín hieäu ñoàng boä nhöng khoâng
deã daøng thieát laäp.
Toàn taïi daõy { d } ñuû ñeå cho vaän chuyeån, d cuõng phaûi thoûa maõn bieåu thöùc sau :
k
k
ì d toàn taïi ñoäc laäp.
k
í
î Pr{ d = 0} = Pr{ d = 1} = 1/2
k
k
b. Boä ñieàu cheá
Boä ñieàu cheá bieán ñoåi thoâng baùo ôû baêng cô sôû a(t) thaønh tín hieäu s(t). Nhaän bieát s(t) trong khoaûng
ñaëc tröng [ iD , (i+1)D ] , noù cho pheùp tìm ra kyù hieäu a töông öùng vôùi khoaûng ñoù. Söï bieán ñoåi ñoù
i
goïi laø ñieàu cheá. Tín hieäu s(t) goïi laø tín hieäu döõ lieäu hay tín hieäu phaùt (emis). Veà cô baûn noù coù
baèng caùch bieán ñoåi tham soá cuûa moät tín hieäu sin Acos(2p g t-j ).
c
Boä ñieàu cheá bieán ñoåi thoâng baùo a(t) thaønh tín hieäu s(t). Coù 3 loaïi cô baûn:
• Neáu tín hieäu ñieàu cheá laøm dòch chuyeån goùc pha ban ñaàu ® ñieàu pha.
• Neáu laøm bieán ñoåi taàn soá ® ñieàu taàn.
• Neáu laøm bieán ñoåi bieân ñoä ® ñieàu bieân.
Ba loaïi ñieàu cheá treân ñaây töông öùng söï dòch chuyeån taàn soá. Söï truyeàn trong baêng cô sôû khoâng gaây
dòch chuyeån taàn soá. Ngöôøi ta duøng bieåu thöùc sau:
g laø haøm vuoâng goùc RD
g = RD ñôn giaûn
3.1.3 ETCD thu
Coù nhieàu loaïi ETCD thu khaùc nhau phuï thuoäc vaøo tín hieäu truyeàn ñoàng boä hay khoâng ñoàng boä, coù
ñieàu cheá hay khoâng ñieàu cheá.
a. ETCD thu cho tín hieäu khoâng ñoàng boä :
Moät ETCD thu cho tín hieäu khoâng ñoàng boä vaän chuyeån baèng taàn soá toân troïng nhöõng tin töùc (thoâng
baùo) trong baêng cô sôû, a(t) xuaát phaùt töø tín hieäu nhaän ñöôïc X(t) vaø cung caáp x’(t) vaøo terminal
nhaän. Söï bieán ñoåi X(t) ® x’(t) laø söï giaûi ñieàu cheá ñöôïc giaûi thích ôû phaàn sau. Nhôù raèng tín hieäu
nhaän ñöôïc x’(t) chæ gaàn ñuùng vôùi tín hieäu x(t) do hieän töôïng meùo trong khi truyeàn.
b. ETCD thu cho tín hieäu ñoàng boä :
ETCD thu cho tín hieäu ñoàng boä vôùi muïc ñích ñeå cung caáp daõy { d } khaúng ñònh bôûi { d } töø tín
k
k
hieäu X(t) nhaän ñöôïc. Noù bao goàm 3 phaàn nhö ñaõ chæ ôû hình veõ.
Boä giaûi ñieàu cheá bieán ñoåi X(t) thaønh x(t) quyeát ñònh bôûi a(t).
Tín hieäu ñöôïc bieán ñoåi qua boä thu ôû baêng cô sôû thaønh daõy kyù hieäu {..., aâ , aâ
...} ñaùnh giaù
j
j+1
nhö laø daõy {a } ñaõ phaùt.
j
Cuoái cuøng söï ñaùnh giaù { d } cuûa daõy döõ lieäu nhò phaân ñaõ phaùt qua boä giaûi maõ. Töø aâ qua taùc
k
j
duïng khaúng ñònh laïi noù.
a. ETC cho tín hieäu khoâng ñoàng boä.
b. ETC cho tín hieäu ñoàng boä vaø truyeàn ôû baêng cô sôû.
c. ETC cho tín hieäu ñoàng boä vaø vaän chuyeån baèng phöông phaùp ñònh taàn soá.
Trong tröôøng hôïp tín hieäu laø ñoàng boä ôû baêng cô sôû, giaûi ñieàu cheá ñöôïc giaûm bôùt söï bieán ñoåi ñoàng
nhaát.
3.1.4. Modem
Noù ñöôïc duøng ñeå noái thaønh moät taäp ETCD phaùt vaø thu. Nhoùm naøy thöïc hieän chöùc naêng rieâng bieät
laø ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá. Vì vaäy noù ñöôïc goïi laø MODEM, vieát taét cuûa Modulation vaø Demo-
dulation. Caàn nhôù raèng noù khoâng töông öùng vôùi ETCD maõ hoùa vaø giaûi maõ. Noù thöïc hieän moät chöùc
naêng khaùc laø phaàn ñeäm vôùi caùc terminal.
3.1.5 Giao tieáp
Caùc phaàn töû trong maïch döõ lieäu ñöôïc gheùp vôùi nhau nhôø boä phaän giao tieáp, noù ñöôïc chuaån hoùa theo
tieâu chuaån quoác gia hoaëc quoác teá.
a. Giao tieáp ETTD/ETCD
Tín hieäu trao ñoåi giöõa ETCD vaø ETTD thöôøng nhö sau: thoâng baùo döõ lieäu, chuaån thôøi gian, tín hieäu
caûnh baùo, tín hieäu cho pheùp thaønh laäp hoaëc ngaét söï lieân laïc, nhöõng chöùc naêng ñaëc tröng, ñieän, cô
cuûa söï giao tieáp ñeàu ñöôïc tieâu chuaån hoùa bôûi CCITT vaø ISO.
b. Giao tieáp ETCD/ñöôøng daây
Khaùc vôùi söï giao tieáp ôû treân thoâng qua noù chæ trao ñoåi nhöõng tín hieäu daïng soá (trong tröôøng hôïp
ñoàng boä). Söï giao tieáp giöõa ETCD vaø ñöôøng daây truyeàn laø tín hieäu analog trong tröôøng hôïp coù ñieàu
cheá. Nhöõng ñaëc tröng coù 2 loaïi :
• Nhöõng ñaëc tröng baét buoäc qua ñöôøng daây nhö laø baêng thoâng, coâng suaát tín hieäu, trôû khaùng ...
noù ñeàu ñöôïc ñònh nghóa bôûi CCITT vaø nhieãu ñöôïc caûi thieän bôûi söï ñieàu chænh cuûa ñòa
phöông.
• Nhöõng ñaëc tröng töông ñoái cuûa tín hieäu vaän chuyeån nhö laø: nguyeân taéc ñieàu cheá, ma traän, söï
chuaån hoùa caùc ñaëc tröng ñoù nhaèm töông thích caùc modem cuûa caùc nôi, söï thöû nghieäm noù
ñaûm baûo nhôø CCITT.
3.2 Truyeàn ôû baêng taàn cô sôû
3.2.1 Khaùi quaùt
Chuùng ta ñaõ ñònh nghóa nhöõng ñöôøng daây truyeàn thoâng tin ôû baêng cô sôû gioáng nhö phaàn töû mang
vaän chuyeån khoâng sinh ra söï dòch chuyeån veà taàn soá. Chuùng ta thaáy trong phaàn tieáp theo raèng ñieàu
kieän ban ñaàu ñoù cho pheùp xöû duïng ETCD töøng phaàn ñôn giaûn ñeå phaùt cuõng nhö thu.
Trong tröôøng hôïp truyeàn ñoàng boä, tröôùc heát ôû baêng taàn cô sôû, tieát kieäm hôn, öu ñieåm hôïn modem
laøm bieán ñoåi taàn soá.
Ngöôïc laïi trong tröôøng hôïp truyeàn khoâng ñoàng boä (vôùi toác ñoä chaäm hôn). Söï boá trí moät modem ñeàu
cuøng giaù trò vôùi söï boá trí ôû baêng taàn cô sôû cho duø noù ñöôïc duøng töông ñoái phoå bieán. Trong tröôøng
hôïp ñoù, ngöôøi ta thöôøng truyeàn vôùi söï ñieàu cheá.
Chuùng ta haïn cheá noù trong tröôøng hôïp truyeàn ñoái vôùi tín hieäu ñoàng boä.
Nhöõng tín hieäu phaùt qua ETCD thu cuøng moät loaïi vôùi tín hieäu thoâng baùo ôû baêng cô sôû
vaø noù ñöôïc goïi laø tín hieäu ôû baêng taàn cô sôû.
Trong thöïc teá tín hieäu ôû baêng taàn cô sôû daïng nhò phaân nhö treân khoâng ñöôïc tröïc tieáp ñöa leân ñöôøng
daây do thaønh phaàn moät chieàu quaù lôùn, nhaát laø duøng cho ñöôøng daây coù khoaûng caùch xa khoâng thích
hôïp. Do ñoù treân thöïc teá toàn taïi loaïi maõ cho tín hieäu nhò phaân coù phoå thích hôïp tröôùc khi ñöa leân
ñöôøng daây ñoù laø tín hieäu nhò phaân daïng 2 möùc vaø 3 möùc ôû baêng taàn cô sôû.
3.2.2 Tính hieäu 2 möùc ôû baêng taàn cô sôû
a. Maõ NRZ
Maõ ñöôïc deã daøng thöïc hieän laø maõ nhò phaân NRZ (Non Return to Zero). Maõ NRZ thöôøng ñöôïc chia
thaønh 2 loaïi: NRZ-L (Non Return to Zero-Level) vaø NRZ-I (Non Return to Zero-Inverted) vaø noù
ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:
Vôùi NRZ-L
d = 0 cao (a = +a),
i
I
d = 1 thaáp (a = -a)
i
i
Vôùi NRZ-I thay ñoåi, chuyeån möùc khi baét ñaàu bit 1. Hình veõ chæ cho ta qui luaät bieán ñoåi cuûa noù.
Tín hieäu ôû baêng taàn cô sôû S (t) töông öùng vôùi daïng ñaõ vieát ôû treân, vôùi D = T vaø q = 2 vaø vôùi giaù
NRZ
trò q = -a vaø q = +a töông öùng vôùi 1 vaø 0. Phoå coâng suaát cuûa noù coù theå tính ñöôïc. Ta coù:
1
2
Hình 3.4 Maõ NRZ.
Phoå naøy ñöôïc bieåu dieãn ôû hình 3-7. ÔÛ ñoù phaàn cô baûn taäp trung beân caïnh taàn soá zero. Tín hieäu naøy
seõ raát nhoû truyeàn qua ñöôøng daây, ta ñaõ bieát ôû treân.
Maõ nhò phaân NRZ cuõng raát ít ñaùp öùng truyeàn trong baêng taàn cô sôû do coù thaønh phaàn moät chieàu lôùn
vaø coâng suaát taäp trung ôû gaàn taàn soá zero. Moät bieän phaùp laø taêng taàn soá, coù nghóa laø truyeàn thoâng
phuï, ta duøng maõ 2Fa.
b. Maõ 2 Fa ( Maõ Manchester)
Theo ñònh nghóa maõ naøy coù T = 2D vaø moãi kyù hieäu di ñöôïc chuyeån thaønh moät daõy cuûa 2 kyù hieäu a’
i
, a" , vôùi a’ , a" Î (-a, +a) qua söï bieán ñoåi sau:
i
i
i
Neáu:
d = 0 Þ a’ = +a , a" = -a
i
i
i
d = 1 Þ a’ = -a , a" = +a
i
i
i
Hình 3.5a ñaõ chæ cho chuùng ta nguyeân taéc ñôn giaûn ñeå coù maõ 2Fa vaø caáu truùc maïch taïo maõ vaø giaûi
maõ treân cô sôû H(t),(+) (x) chia vaø ñöôøng daây treã.
Ta coù theå veõ phoå coâng suaát cuûa noù vôùi phöông trình sau :
Treân ñoà thò ta thaáy raèng coâng suaát truyeàn vôùi taàn soá cô baûn = 0 vaø 87% ñöôïc taäp trung trong baêng
taàn (0, 2/T). Maõ 2 fa caàn phaûi coù boä loïc ñöôøng daây laøm cho khoù khaên trong vieäc truyeàn tín hieäu.
Ñeå giaûm nhöôïc ñieåm ñoù, ngöôøi ta duøng maõ 2Fa vi phaân.
Maõ 2Fa vi phaân ñöôïc ñònh nghóa sau:
d = 0 Þ a’ = a’ , a’’ = -a’
i-1 i
i
i
i
d = 1 Þ a’i = -a’ , a’’ = -a’
i-1 i
i
i
Hình 3.5a Maõ 2 Fa, 2 Fa vi phaân vaø Miller.
Trong hình veõ ñaõ chæ ra tính chaát cuûa maõ cuõng nhö maïch thöïc hieän maõ vaø giaûi maõ.
Ngöôøi ta coù theå deã daøng thaáy raèng phoå coâng suaát cuûa maõ 2Fa vi phaân cuõng gioáng nhö maõ 2Fa.
Trong maïng cuïc boä (LAN) maõ 2 Fa coù theå söû duïng ñaït ñeán toác ñoä 10Mbps nhöng noù khoâng cho
pheùp truyeàn ôû khoaûng caùch xa. Ñeå taêng löu löôïng coù theå duøng maõ Miller.
c. Maõ Miller
Maõ Miller laø maõ giaûm söï vaän chuyeån cuûa tín hieäu 2Fa. Hình veõ cho ta nguyeân lyù vaø maïch taïo maõ.
Phoå coâng suaát cuûa noù ñöôïc mieâu taû treân ñoà thò roõ raøng khaùc vôùi maõ 2Fa, taïi ñieåm f = 0 coâng suaát
khoâng baèng 0. Daõy taàn cuûa baêng truyeàn maõ Miller khoâng nhö maõ 2Fa. Trong baêng taàn cô sôû noù coù
theå truyeàn töø 5.000 ñeán 6.000 bit/giaây.
Hình 3-5b cho ta maïch taïo maõ vaø giaûi maõ tín hieäu 2 möùc.
Hình 3.5b Maïch taïo maõ vaø giaûi maõ.
3.2.3 Tín hieäu 3 möùc ôû baêng taàn cô sôû
Chuùng ta nhaän thaáy raèng söï söû duïng tín hieäu 3 traïng thaùi cho pheùp phoå khoâng coù giaù trò ôû taàn soá 0
vaø giaûm bôùt ñöôïc ñoä roäng cuûa baêng thoâng.
a. Maõ löôõng cöïc tieâu chuaån 1 (löôõng cöïc ñôn giaûn) AMI
Trong tröôøng hôïp T = D vaø q ,q ,q , laø 3 giaù trò -1, 0, +1. Maõ löôõng cöïc ñöôïc ñònh nghóa:
1
2
3
di = 0 Þ ai
=
0
î-1 neáu ai cuûa bit giaù trò 1 cuoái cuøng ñaõ xeùt laø +1
Hình veõ chæ ra N=1 cho ví duï tín hieäu löôõng cöïc vaø moät caáu truùc coù theå cho boä maõ.
Phoå cuûa noù coù theå tính toaùn ñöôïc vaø bieåu thò nhö hình veõ. Noù baèng 0 khi f = 0 vaø 1/T.
Moät loaïi maõ löôõng cöïc khaùc laø maõ löôõng cöïc tieâu chuaån 2.
b. Code löôõng cöïc tieâu chuaån 2 (AMI2)
Trong tröôøng hôïp naøy ngöôøi ta maõ hoùa theo luaät maõ löôõng cöïc cho daõy{ d } vaø{ d
2i
}. Daõy {
2i+1
} cho daõy leû. Tín hieäu maõ hoùa bieåu thò ôû hình veõ 3-6. Phoå
d } cho daõy döõ lieäu chaún vaø daõy { d
2i 2i+1
cuûa noù coù giaù trò 0 ôû f=0 vaø cöïc ñaïi taïi 1/T vaø boäi soá cuûa noù.
c. Maõ löôõng cöïc maät ñoä cao (BHD)
Nhöõng maõ löôõng cöïc treân ñaây khoâng thích öùng vôùi tín hieäu phaùt khi maø döõ lieäu laø moät daõy soá 0 lieân
tieáp. Ñeå deã daøng ñoàng boä khi nhaän tín hieäu vaø giaûm bôùt sai soá, ngöôøi ta duøng maõ löôõng cöïc maät ñoä
cao. Khaùc vôùi maõ löôõng cöïc treân laø trong tröôøng hôïp coù daõy tín hieäu vôùi nhieàu giaù trò 0 lieân tuïc thì
thay theá baèng daõy ñaëc bieät (-1; 0 hoaëc +1). Boä phaän thu seõ ghi daáu daõy ñaõ thay theá vaø thay theá laïi
baèng daõy tín hieäu 0. Neáu daõy ñöôïc thay theá cho (n+1)bit thì ngöôøi ta goïi maõ ñoù laø maõ tieâu chuaån n
vaø kyù hieäu laø BHD . Veà lyù thuyeát ta coù theå coù BHD , BHD , BHD …
n
1
2
3
Trong thöïc teá ngöôøi ta thöôøng duøng n = 3 ñeå thay theá daõy 4 bit giaù trò 0 lieân tieáp vaø goïi ñoù laø maõ
HDB . Maõ maät ñoä cao HDB ñöôïc duøng nhieàu ôû chaâu Aâu vaø Nhaät. Tröôùc tieân noù döïa treân cô sôû
3
3
maõ AMI cho caùc bit giaù trò 1. Trong tröôøng hôïp gaëp daõy 4 bit lieân tieáp giaù trò 0 noù thay theá baèng 1
hoaëc 2 xung phuï. Vieäc thay theá ñoù sao cho cöïc tính cuûa noù traùnh taïo ra thaønh phaàn 1 chieàu trong khi
truyeàn. Quy luaät thay theá phuï thuoäc vaøo soá löôïng caùc bit giaù trò 1 keå töø sau laàn thay theá tröôùc vaø cöïc
tính cuûa xung bit 1 cuoái cuøng. Quy luaät ñoù ñöôïc theå hieän ôû baûng sau:
Cöïc tính cuûa xung cuoái
Soá löôïng bit 1 keå töø khi thay theá laàn cuoái
Leõ
Chaún hoaëc 0
+ 0 0 +
-
0 0 0 -
0 0 0 +
+
- 0 0 -
d. Maõ B8ZS :
Nhö treân ta thaáy neáu theo qui luaät ñeå thay theá daõy 4 bit giaù trò 0 lieân tieáp baûo ñaûm nhöõng yeâu caàu:
• Khoâng sinh ra thaønh phaàn 1 chieàu khi truyeàn.
• Khoâng coù daõy tín hieäu giaù trò 0 quaù daøi.
• Khoâng giaûm toác ñoä truyeàn.
• Coù theå baûo ñaûm phaùt hieän sai.
Nhöng khi chæ xeùt thuaàn tuùy caùc bit giaù trò 1 thì luaät maõ hoùa AMI khoâng coøn baûo ñaûm nöõa. Ñeå baûo
ñaûm ñöôïc nhöõng muïc ñích treân vaø ñoàng thôøi khoâng phaù vôõ luaät AMI vôùi caùc bit giaù trò 1, ngöôøi ta
duøng maõ B8ZS. Hình 3.6 chæ cho ta qui luaät taïo maõ 3 möùc.
Hình 3.6 Qui luaät taïo maõ 3 möùc.
Hình 3.7 Phoå cuûa caùc tín hieäu 2 vaø 3 möùc.
Maõ B8ZS ñöôïc maõ hoùa nhö sau:
Ta maõ hoùa caùc bit 1 theo luaät AMI.
Neáu gaëp daõy 8 bit giaù trò 0 lieân tieáp ta thay baèng daõy tín hieäu phuï 000- +0+-
e. Choïn caùch maõ hoùa
Ngöôøi ta thöôøng choïn maõ theo yeâu caàu veà baêng thoâng vaø aûnh höôûng nhieãu vôùi 3 loaïi maõ: maõ löôõng
cöïc (Manchester), maõ 2 Fa (AMI) vaø maõ Miller.
Trong 3 tröôøng hôïp:
• Maõ 2 pha chieám baêng thoâng 2 laàn lôùn hôn maõ NRZ, do ñoù coâng suaát cuûa nhieãu traéng 2 laàn
lôùn hôn.
• Maõ löôõng cöïc cuøng baêng thoâng vôùi NRZ nhöng noù giöõ 3 traïng thaùi do ñoù ñoä nhaïy ñoái vôùi
nhieãu 2 laàn lôùn hôn.
• Maõ Miller khoâng toàn taïi ñoä roäng cuûa baêng toát nhaát cuûa NRZ vaø chæ coù 2 möùc neân ñoä nhaïy
vôùi nhieãu ít hôn.
3.2.4 ECTD thu ôû baêng cô sôû
ETCD thu duøng ñeå nhaän caùc tín hieäu ôû baêng cô sôû veà cô baûn nhö ñaõ chæ ra ôû hình veõ.
Thieát bò thu coù nhieäm vuï phaûi laøm sao thu ñuùng nhöõng tín hieäu ôû baêng taàn cô sôû ñaõ ñöôïc phaùt ñi.
Ñeå laøm ñöôïc vieäc ñoù, ñieàu baét buoäc ôû noù phaûi coù tín hieäu ñoàng boä cuøng taàn soá vôùi tín hieäu ñoàng boä
beân phaùt. Ñoàng thôøi do tín hieäu truyeàn treân ñöôøng daây bò laøm meùo daïng vaø bò nhieãu neân tröôùc khi
giaûi maõ phaûi ñöôïc söûa daïng vaø khöû nhieàu.
Hình 3.8 ETCD ôû baêng cô sôû.
a. Söûa meùo do ñöôøng truyeàn:
Hình 3.9 Tín hieäu ôû baêng taàn cô sôû bò meùo sau khi truyeàn.
Hình veõ cho ta thaáy khi truyeàn xung (tín hieäu ôû baêng taàn cô sôû) ñöôøng truyeàn seõ laøm cho noù bò meùo
daïng. Bieân ñoä vaø taàn soá coù söï dòch chuyeån nhaát ñònh. Roõ raøng caàn phaûi söûa ñeå coù theå giaûi maõ ñöôïc
chính xaùc. Thoâng thöôøng tín hieäu thu töø ñöôøng daây ñöôïc ñöa vaøo moät boä khueách ñaïi ñaúng bieân coù
ñoä nhaïy ñuû lôùn, maø ñoä khueách ñaïi cuûa noù coù theå töï ñoäng ñieàu chænh hoaëc ñieàu chænh baèng tay tuøy
yeâu caàu. Boä giaûi maõ trong thieát bò thu ñaõ ñöôïc trình baøy ôû hình 3.5b.
b. Veà tín hieäu ñoàng boä ôû boä thu:
Ñeå baûo ñaûm chính xaùc khi thu thoâng tin baét buoäc ôû boä phaän thu coù tín hieäu ñoàng boä coù taàn soá hoaøn
toaøn ñuùng nhö tín hieäu ñoàng boä ôû boä phaän phaùt.
Coù 2 caùch ñeå coù tín hieäu ñoàng boä ôû boä phaän thu:
Phaùt tín hieäu ñoàng boä ôû boä phaän phaùt.
Taïo tín hieäu ñoàng boä töø tín hieäu nhaän ñöôïc ôû boä phaän thu.
Phaùt tín hieäu ñoàng boä
Tín hieäu ñoàng boä ñöôïc phaùt baèng caùch coäng vaøo tín hieäu ôû baêng taàn cô sôû moät tín hieäu sin. Taàn soá
coù theå laø 1/T vôùi loaïi maõ 2 pha vaø 1/2T trong tröôøng hôïp maõ löôõng cöïc tieâu chuaån 2 (AMI ). Cuõng
z
coù theå göûi tín hieäu nhö moät vaïch pha ñeå ñoàng boä vôùi tín hieäu giaûi maõ.
Taïo tín hieäu ñoàng boä ôû boä thu
Phöông phaùp thöôøng ñöôïc söû duïng laø so saùnh pha 1 tín hieäu ñoàng boä ñöôïc sinh ra ôû boä thu vôùi pha
cuûa tín hieäu nhaän ñöôïc vaø ñieàu chænh pha cuûa tín hieäu ñoàng boä töï taïo ôû boä thu. (Hình 3-8b)
3.2.5 Chuaån giao tieáp ôû baêng taàn cô sôû
Trong maïng maùy tính cuïc boä (LAN) hay caùc thieát bò truyeàn soá lieäu ñaët trong moät soá phoøng gaàn
nhau hay trong moät nhaø, ñeå tieát kieäm, ngöôøi ta thöôøng duøng ñöôøng truyeàn noái tieáp ôû baêng cô sôû. Tín
hieäu ôû ñaàu ra möùc TTL khueách ñaïi hoaëc cuûa UART ñöôïc khueách ñaïi vaø ñöa vaøo tröïc tieáp treân
ñöôøng daây kim loaïi hoaëc caùp ñoàng truïc. Maïch keùo taûi hoaëc maïch thu coù yeâu caàu nhaát ñònh veà ñieän
aùp hay doøng ñieän khaùc vôùi möùc TTL tieâu chuaån.
Vieäc tieâu chuaån hoùa söï giao tieáp ñoù laø moät yeâu caàu caàn thieát cho pheùp chuùng ta noái maïch. Sau ñaây
chuùng ta haõy xem caùc tieâu chuaån gheùp maïch, moät soá ñaëc tính vaø maïch chöùc naêng cuûa noù.
Hình 3.10 Voøng laäp 20mA.
a. Giao tieáp voøng 20 mA:
Maïch giao tieáp voøng laëp 20mA ñöôïc söû duïng cho maïch truyeàn soá lieäu lieân tieáp, 2 daây ñôn giaûn. Vôùi
nguyeân taéc moät doøng chaïy trong maïch laø I = 20mA. Doøng ñöôïc cung caáp do boä phaän phaùt, vaø boä
phaän thu phaùt hieän. Nhö vaäy yeâu caàu maïch phaùt hieän caùch ly vôùi nguoàn cuûa boä phaän thu. Tuøy theo
linh kieän söû duïng maø coù caùch maéc khaùc. Hình veõ cho ta caùch maéc doøng 20mA cho tröôøng hôïp duøng
rôle hoaëc optocoupler.
Kieåu maéc doøng I = 20mA ñöôïc söû duïng ñaàu tieân laøm maïch tieâu chuaån cho heä teletype. Do ñoùng vaø
môû coâng taéc maø ta coù hay khoâng coù doøng. Do caùch maéc maïch khoâng caân baèng neân khoaûng caùch
truyeàn cuõng bò haïn cheá.
b. EIA RS232C
Chuaån RS232C töø naêm 1969 ñöôïc chaáp nhaän chuyeân duøng cho truyeàn soá lieäu vaø caùc ñöôøng noái
kieåm tra giöõa terminal vaø modem. Noù ñöôïc söû duïng treân ñöôøng daây coù löu löôïng cöïc ñaïi 20kbps vaø
khoaûng caùch khoâng quaù 15m. Noù laø loaïi giao tieáp khoâng caân baèng coù maïch keùo taûi (driver).
Maïch giao tieáp RS232C söû duïng nguoàn +15V, -15V. Ñöôøng daây döõ lieäu duøng logic aâm, coù nghóa laø:
logic 1 thì treân ñaàu ra coù ñieän aùp töø -5V ñeán -15V vaø logic 0 thì ngöôïc laïi +5V ñeán +15V.
Tuy nhieân treân ñöôøng daây kieåm tra ngöôøi ta duøng logic döông :
Ñuùng : +5V ¾ +15V
Sai : -5V ¾ -15V
Hình 3.11 Chuaån giao tieáp RS232-C.
Chuaån RS232C duøng conector 25 chaân Dtype. Theo quy ñònh chuaån RS232C duøng ñeå noái giöõa
terminal vaø modem (hình 3.11). Trong tröôøng hôïp khoâng duøng modem, maéc tröïc tieáp caùc terminal
vôùi nhau, ta coù caùch maéc nhö hình veõ 3.12.
Hình 3.12 Giao tieáp RS232-C khoâng qua modem.
Hình 3.13 ÖÙng duïng RS232-C cho maïng keùo taûi vaø maïch thu.
Caùc haõng cheá taïo cung caáp cho ta nhöõng IC söû duïng laøm maïch driver cho phaàn phaùt vaø thu. Ngöôøi
ta duøng MC1488 vaø MC1489 vaø caùch gheùp maïch nhö hình veõ 3-13.
Ñaàu vaøo cuûa MC1488 coù möùc logic cuûa TTL, ngöôïc laïi ñaàu ra cuûa MC1489 cho ta möùc logic cuûa
TTL.
c. Chuaån giao tieáp RS449, RS423, RS422
Khi duøng RS232 gaëp phaûi moät soá phaàn haïn cheá.
• Löu löôïng thoâng tin nhoûù hôn hay baèng 20 kbps vaø khoaûng caùch truyeàn khoâng ñöôïc vöôït quaù
15m.
• Chuaån RS232 laø maïch khoâng caân baèng, deã bò nhieãu vaø ñieàu cô baûn laø ñieän aùp söû duïng quaù
cao so vôùi caùc IC cuûa modem.
Naêm 1977 - 1978, EIA cho pheùp söû duïng moät chuaån môùi ñoù laø chuaån RS449. Chuaån RS449 bao
truøm caû chuaån RS232.
RS449 chia laøm 2 loaïi: RS422A (caân baèng) vaø RS423A (khoâng caân baèng). Söï löïa choïn giöõa caân
baèng hay khoâng caân baèng do löu löôïng thoâng tin treân ñöôøng daây quyeát ñònh. Maïch caân baèng coù theå
chaáp nhaän treân 20 kbps.
RS449 coù taát caû 46 chaân (37 chaân noái thoâng thöôøng vaø 9 chaân tuøy yù). Vaø ñöôïc quy ñònh nhö baûng
cho.
RS422 laø chuaån giao tieáp hoaøn toaøn caân baèng duøng caëp thu vaø phaùt rieâng bieät. Caùc ñöôøng noái noù
thuoäc loaïi 1 khi löu löôïng quaù 20 kbps.
RS423 duøng cho loaïi maïch khoâng caân baèng. Ñöôøng ñaát cuûa thieát bò phaùt vaø thu phaân bieät khaùc nhau
vaø möùc logic laø ± 6V.
Hình veõ cho ta söï so saùnh maïch khueách ñaïi chuaån cuûa RS423 vaø RS422. Caàn chuù yù theâm veà
khoaûng caùch truyeàn.
EIA
Circuit
Pin
RS232
Circuit
Designation
SD
Number Name
Equivalent
TDATA
RDATA
DTR
Type
4,22
6,24
12,30
11,29
7,25
9,27
13,31
15
Send data
I
RD
Receive data
Terminal ready
Data mode
I
TR
I
DM
RS
DSR
I
Request to send
Clear to send
Receiver ready
Incoming call
Signal ground
Receive common
Send common
Shield
RTS
I
CS
CTS
I
RR
CD
I
IC
RI
II
I
SG
19
SIG GND
RC
20
II
I
SC
37
SHIELD
IS
1
CHAS GND
28
Terminal in service
Local loopback
Remote loopback
Test mode
II
II
II
II
II
II
II
LL
10
RL
14
TM
SS
18
32
Select standby
Standby indicator
New signal
SB
36
NS
34
SF or SR
SI
16
2
Select frequency or
select rate
II
II
Signal rate indicator
Baûng EIA RS449 SIGNALS
Hình 3.14 Chuaån RS422A vaø RS423A.
3.2.6 Keát luaän
Söï truyeàn ôû baêng cô sôû cho pheùp söû duïng thieát bò truyeàn ñôn giaûn vaø ít toán keùm. Nhöng kyõ thuaät ñoù
bò haïn cheá bôûi khoâng cho pheùp söï dòch chuyeån taàn soá. Hôn nöõa treân cô sôû nhö vaäy tín hieäu ñoàng boä
ñöôïc laëp laïi qua söï nhaän khoâng coù söï dòch chuyeån taàn soá daãn ñeán soá löôïng truyeàn khoâng lieân heä vôùi
luaät maõ vaø soá löôïng seõ nhaän.
Neáu ngöôøi ta muoán phaùt tín hieäu ôû baêng taàn cô sôû treân ñöôøng daây coù troâi taàn soá, khi thu caàn phaûi traû
laïi söï dòch taàn cuûa taàn soá qua ñöôøng daây.
3.3. Truyeàn döõ lieäu thoâng qua ñieàu cheá
Vôùi tín hieäu ñieàu cheá chuùng ta ñöa söï truyeàn veà vieäc vaän chuyeån taàn soá. Caùc loaïi ñieàu pha vaø ñieàu
taàn, ñieàu bieân cho pheùp choáng nhöõng sai leäch khi truyeàn.
Nhöõng modem töông öùng khi truyeàn coù ñieàu cheá noùi chung veà giaù maéc hôn modem ôû baêng taàn cô
sôû.
3.3.1. Söï truyeàn qua ñieàu bieân
a. Ñieàu cheá bieân ñoä vôùi 2 bieân (MDB)
Vôùi loaïi ñieàu cheá naøy tín hieäu ñieàu cheá S(t) coù ñöôïc töø soùng sin coù daïng Acos(2p n t-j ) goïi laø soùng
0
maïng. Bieân ñoä A cuûa noù ñöôïc thay ñoåi bôûi tín hieäu thoâng baùo m(t) taïo töø a(t).
S(t) = A[ K+m(t)] cos(2p n t-j)
0
Tín hieäu ñoù ñöôïc bieåu dieãn ôû hình veõ 3.15 vôùi K ¹ 0 hoaëc K = 0.
Phoå cuûa tín hieäu g (n) ñaõ ñieàu cheá ñöôïc tính:
Hình 3.15 Tín hieäu ñieàu bieân vaø phoå cuûa noù.
Ta thaáy raèng: sau khi ñieàu cheá MDB beân caïnh taàn soá mang n coù phoå cuûa tín hieäu ñieàu cheá vaø noù
c
coù ñoä roäng gaáp ñoâi phoå tín hieäu ñieàu cheá. Giaû thieát ñeå cho thuaän lôïi, taàn soá ñieàu cheá g laø toát nhaát
c
vôùi ñoä roäng B cuûa thoâng baùo m(t).
g (n ) = 0 neáu | n | ³ B
B < n c
Nhö vaäy ñoä roäng cuûa baêng tín hieäu gaáp ñoâi ñoä roäng thoâng baùo. Ñoù laø nhöôïc ñieåm cuûa MDB, ta
duøng moät loaïi ñieàu cheá khaùc, ñoù laø ñieàu cheá ñôn bieân.
b. Ñieàu cheá ñôn bieân (BLU)
Ngöôøi ta boû ñi moät beân cuûa tín hieäu MDB. Ñeå laøm vieäc ñoù ngöôøi ta ñaët ôû ñaàu ra boä ñieàu cheá boä loïc
F maø baêng thoâng do ta choïn (n - B, n ) trong tröôøng hôïp ñoù phoå cuûa tín hieäu ñôn bieân phuø hôïp vôùi
c
c
phaàn beân phaûi cuûa tín hieäu MDB. Nhö vaäy ñoä roäng cuûa baêng taàn baèng ñoä roäng cuûa tín hieäu.
Trong tröôøng hôïp ñöôøng daây telephon: baêng taàn 300 - 3400 Hz. Ngöôøi ta choïn taàn soá mang n beân
c
caïnh 3000 Hz.
Boä loïc trong boä BLU thöôøng yeâu caàu coù söôøn thaúng doác beân caïnh taàn soá mang n . Chuùng ta ñaõ thaáy
c
raèng laøm vieäc vôùi ñieàu cheá ñôn bieân thì boä loïc toát hôn nhieàu so vôùi loïc ôû baêng cô sôû, ñieàu ñoù daãn
ñeán moät ñoä nhaïy beùn trong thôøi gian laáy maãu. Ñoù laø nhöôïc ñieåm cuûa BLU. Ñeå traùnh coù quaù nhieàu
boä loïc taïi taàn soá n , yeâu caàu treân thöïc teá nhöõng thoâng baùo ôû baêng cô sôû chæ goàm coâng suaát coù yù
c
nghóa beân caïn taàn soá 0. Vì vaäy trong thöïc teá ngöôøi ta thöôøng duøng söï toång hôïp giöõa MDB vaø BLU.
Ñaëc bieät vôùi ñieàu cheá ñôn bieân coøn dö (BLR) trong boä loïc nhö vaäy cho pheùp coøn ñi qua vuøng taàn soá
döôùi n . Ngöôøi ta cuõng coù theå duøng BLU baèng caùch xeáp ñaët ñeå cho caùc thoâng baùo khoâng coù coâng
c
suaát beân caïnh taàn soá n = 0 nhôø loaïi maõ ôû baêng taàn goác. Maõ ñoù daãn ñeán taêng soá löôïng möùc cho 1 kyù
töï a . Tín hieäu BLU coù theå mieâu taû trong daïng :
i
m(t) ñöôïc suy ra töø thoâng baùo qua söï loïc Q, goïi laø bình phöông (pheùp tính dieän tích) cuûa ñoä lôïi.
c. Ñieàu bieân 2 taàn soá mang MAQ (QAM)
Moät caùch ñieàu cheá bieân ñoä khaùc cho pheùp ta ñaït ñöôïc noù thoâng qua MDB. Cuõng nhö ñieàu cheá BLU,
ôû ñieàu cheá MAQ ñoä roäng baêng thoâng sau ñieàu cheá coù cuøng ñoä roäng baêng thoâng cuûa thoâng tin caàn
truyeàn.
Ta coù 2 tín hieäu MDB
vôùi m (t) vaø m (t) coù cuøng phoå. Hoaëc laø ngöôøi ta coù theå thay theá thoâng baùo a(t) baèng 2 thoâng baùo:
1
2
Nhö vaäy caùc naác thang keùo daøi 2D (toác ñoä ñieàu cheá giaûm 2 laàn), trong khi a (t) vaø a (t) coù cuøng
1
2
phoå.
Thoâng baùo m (t) vaø m (t) hôïp thaønh thöù töï a (t) vaø a (t) qua cuøng boä loïc taïo daïng noù coù cuøng phoå.
1
2
1
2
g (n) = g (n)
1
2
phaân boá trong baêng (0,B/2) 2 laàn nhoû hôn phoå cuûa m(t). Tín hieäu caàn truyeàn laø toång cuûa 2 tín hieäu.
Boä ñieàu cheá ñöôïc giôùi thieäu nhö hình veõ 3.16.
Hình 3.16 Boä ñieàu cheá MAQ.
Phoå cuûa tín hieäu bao truøm trong khoaûng [n -B/2, n +B/2] trong tröôøng hôïp ñöôøng daây ñieän thoaïi
c
c
coù baêng thoâng (300 - 3400 Hz), ngöôøi ta coù theå cho qua thoâng baùo m(t) coù taàn soá cöïc ñaïi laø 3100 Hz
vaø duøng taàn soá mang laø 1850 Hz.
Chuù yù raèng ñieàu cheá MAQ coù theå cuõng coi laø moät ñieàu cheá ñeäm cuûa bieân ñoä A(t) vaø fa j (t) cuûa moät
soùng mang, ta coù theå vieát bieåu thöùc treân vôùi daïng:
s(t) = A{ A ( t) cos(2p v t-j + j (t))+Kcos(2p v t-j )}
c
c
Hình 3.17 Ñoà thò khoâng gian.
Neáu khoâng coù boä loïc taïo daïng, haøm A(t) vaø j (t) ñöôïc ñònh nghóa ôû treân ñeàu laø nhöõng haøm vuoâng
goùc nhö laø caùc thoâng baùo a (t) vaø a (t) vôùi caùc naác thang daøi 2D . Moãi haøm ñoù chæ coù soá löôïng höõu
1
2
haïn caùc giaù trò A vaø j töông öùng taát caû caùc möùc coù theå q ® q cho a (t) vaø a (t). Taäp caùc giaù trò
j
j
1
q
1
2
2
-jj
q ñieåm cuûa M treân sô ñoà bieåu dieãn toaøn dieän Ae goïi laø ñoà thò khoâng gian cuûa s(t).
1
Trong tröôøng hôïp chæ coù 2 möùc q = 1 vaø q = -1 ñoà thò khoâng gian ñöôïc chæ ra ôû hình veõ qua caùc
1
2
ñieåm M , M , M , M .
1
2
3
4
Chuù yù: Ñoà thò treân cuõng chæ ra söï ñieàu fa. Vôùi 4 giaù trò coù theå coù cuûa fa . Nhö vaäy roõ raøng ñieàu fa
chæ laø tröôøng hôïp rieâng cuûa MAQ vôùi ñieàu cheá bieân ñoä coá ñònh. Trong tröôøng hôïp ñoù ngöôøi ta thích
khoâng ñònh nghóa tín hieäu MAQ döôùi daïng ôû treân. Xuaát phaùt töø 2 tín hieäu khung correùleùs ôû baêng
goác a1(t) vaø a2(t) maõ thöôøng döôùi daïng sau. Toång hôïp cho moãi ñieåm q möùc q j cuûa thoâng baùo ôû baêng
cô sôû moät ñieåm Mj(Aj ,j j) cuûa ñoà thò khoâng gian. Hình b cho ta moät ví duï q=16. Ñoà thò naøy ñaõ ñöôïc
tieâu chuaån cuûa CCITT söû duïng cho söï truyeàn soá lieäu vôùi toác ñoä D=9600 b/s. Noù töông öùng söï ñieàu
cheá 8 pha vôùi 2 möùc bieân ñoä cho moãi pha. Trong ví duï ñoù ngöôøi ta coù theå nhaän thaáy raèng, nhöõng
thoâng baùo toång hôïp a1(t) vaø a2(t) ñöôïc cho nhö bieåu thöùc laø baét buoäc nhöng khoâng töông hoå. Ñieàu
ñoù raát quan troïng trong ñieàu cheá. Moãi ñieåm cuûa ñoà thò phuø hôïp vôùi tín hieäu truyeàn trong khoaûng coù
yù nghóa D vaø vaän chuyeån thoâng tin cho 4 phaàn töû nhò phaân lieân tieáp cuûa thoâng baùo döõ lieäu nhò phaân.
Döïa vaøo caùch tính löu löôïng ta coù :
Ñoä nhanh cuûa ñieàu cheá ñaõ cho daãn ñeán tín hieäu ñöôïc ñieàu cheá coù ñoä roäng phoå 4800 Hz, roäng hôn
cuûa telephone (» 3000 hz). Ñieàu ñoù giaûi thích vì sao khi ñieàu cheá caàn coù boä loïc töông ñöông ôû ñaàu
ra boä ñieàu cheá vôùi phaàn töû thay ñoåi trong baêng cuûa keânh, hoaëc tröïc tieáp vôùi thoâng baùo a1(t) vaø a2(t)
cuøng moät phaàn cô baûn nhöng ñöa veà baêng goác.
3.3.2 Giaûi ñieàu cheá khoâng lieân tuïc hoaëc giaûi ñieàu cheá bao
Ta coù tín hieäu ñieàu cheá trong daïng:
S(t) = A(K+m(t) cos(2pvct-j)
hay
hoaëc laø
thoâng qua ñöôøng daây truyeàn noù bò meùo daïng noùi chung vaø coäng theâm nhieåu. Caùc boä phaän thu caàn
giaûi ñieàu cheá ñeå tìm laïi ñöôïc thoâng baùo a(t). Coù 2 loaïi giaûi ñieàu cheá: giaûi ñieàu cheá lieân tuïc vaø giaûi
ñieàu cheá khoâng lieân tuïc.
Söï giaûi ñieàu cheá ñöôïc goïi laø coù lieân tuïc (maïch laïc) hay khoâng tuøy theo boä thu coù hay khoâng coù soùng
tham khaûo lieân tuïc cos (2p nct-j).
Chuùng ta xeùt tröôùc heát loaïi giaûi ñieàu cheá khoâng lieân tuïc duø noù ít hieäu quaû vaø ít duøng trong khi
truyeàn soá lieäu. Söï phaùt trieån cuûa noù khoâng nhieàu nhö giaûi ñieàu cheá lieân tuïc.
Moät boä giaûi ñieàu cheá khoâng lieân tuïc chæ coù theå phaân bieät fa cuûa tín hieäu nhaän. Noù khoâng theå phaân
bieät 2 tín hieäu daïng bình phöông. Vì vaäy maïch giaûi ñieàu cheá khoâng caàn 2 soùng mang daïng bình
phöông vaø loaïi naøy thích hôïp laø cho MDB.
Chuùng ta chæ ñeå yù ñeán tröôøng hôïp moät keânh khoâng coù meùo. Ta muoán chæ ra tröôøng hôïp maø taát caû
caùc q i ñeàu ñöôïc cho, boä giaûi ñieàu cheá toái öu coù nghóa laø noù giaûm toái thieåu khaû naêng sai cho töøng kyù
töï ai, goàm coù loïc ñaùp öùng tín hieäu duy nhaát, khoâng coù tham khaûo veà fa.
Moät boä kieåm tra phaùt hieän bao, moät boä laáy maãu taïi thôøi ñieåm (i+1)D vaø moät löôùi giôùi haïn. Boä loïc
cho n c coù daõy thoâng laø . Boä kieåm tra (doø) bao ñöôïc thöïc hieän nhôø boä phaän cho ra 0 vaø 1 vaø boä loïc Á
lyù töôûng ôû baêng [0,B] töông öùng vôùi ñoä lôïi
Hình 3.18 Boä giaûi maõ bao (MDB).
Boä laáy maãu trong thôøi ñieåm (i+1)D toàn taïi söï tham khaûo ñoàng hoà (clock) ñöôïc duøng ñeå phaùt caùc tín
hieäu. Söï xem xeùt ñoàng hoà laø vaán ñeà chung cho taát caû caùc loaïi giaûi ñieàu cheá vaø ñieàu cheá. Ta ñaõ ñöa
ra veà nguyeân taéc ôû phaàn 3.2.4B cho söï truyeàn trong baêng goác, cho tín hieäu giaûi ñieàu cheá cuõng nhö
vaäy. Caùc löôùi haïn cheá coù theå tính ñöôïc nhôø nhöõng thay ñoåi möùc cuûa q vaø möùc ñoä K cuûa phaàn töû
mang.
Boä thu naøy khoâng coù söï hoài phuïc tín hieäu tham khaûo lieân tuïc cuûa phaàn töû mang khoâng giaûi quyeát söï
nhaân. Coâng ngheä thöïc hieän noù thaät deã daøng vaø nhöõng boä giaûi ñieàu cheá thöïc teá ñeàu ñaõ ñaït ñöôïc myõ
maõn.
3.3.3 Giaûi ñieàu cheá lieân tuïc
a. Phuïc hoài soùng mang
Söï giaûi ñieàu cheá lieân tuïc toàn taïi söï phuïc hoài ôû boä thu soùng mang phuïc tuøng taàn soá vaø fa cuûa soùng
mang coøn laïi cuûa tín hieäu nhaän ñöôïc. Ba caùch laøm thöôøng aùp duïng ñaït ñeán keát quaû ñoù:
1. Hoài phuïc tröïc tieáp töø tín hieäu nhaän ñöôïc: coù theå thöïc hieän trong tröôøng hôïp tín hieäu ñöôïc
ñieàu bieân maø taàn soá mang boû ñi (vôùi K=0) baèng caùch nhaân tín hieäu nhaän ñöôïc vôùi chính noù.
2
Maëc duø giaù trò trung bình cuûa a (t) sít sao vôùi taàn soá 2n khoâi phuïc soùng cos2(2p n t-j ) vôùi
c
c
söï thay ñoåi pha laø p.
Phöông phaùp ñoù cuõng ñöôïc aùp duïng cho ñieàu cheá BLR. Thöïc taïi, trong baêng taàn soá phaàn naøy
vaø phaàn khaùc cuûa n , tín hieäu BLR töông ñöông vôùi tín hieäu ôû ñieàu cheá 2 bieân.
c
Coù theå baét ñaàu loïc tín hieäu trong baêng taàn soá tröôùc khi nhaân chuùng vôùi noù.
2. Phuï thuoäc dao ñoäng taïi choã.
Trong tröôøng hôïp söï ñieàu cheá MAQ söï khoâi phuïc tröïc tieáp soùng mang khoâng ñöôïc thöïc hieän
caû khi 2 thaønh phaàn giao thoa. Coù theå laáy ra tín hieäu nhaän ñöôïc nhôø söï phuï thuoäc vaøo pha
cuûa tín hieäu dao ñoäng taïi choã. Nguyeân lyù cuûa phöông phaùp naøy bao goàm giaûi ñieàu cheá tín
hieäu nhaän ñöôïc theo phöông phaùp 2 taàn soá mang bình phöông qua moät dao ñoäng taïi choã coù
taàn soá n baèng taàn soá cuûa taàn soá soùng mang thöïc.
c
Töø tín hieäu nhaän ñöôïc khi giaûi ñieàu cheá söï nhaän bieát D cho pheùp taïo giaûn ñoà khoâng gian.
Boä giao ñoäng taïi choã nhaän ñöôïc söï baét ñaàu quay vôùi toác ñoä goùc laø 2p (n ’ -n ). Ta giaûm goùc
c c
chuyeån ñoäng ñoù baèng caùch bieán ñoåi taàn soá vaø pha cuûa dao ñoäng goác baèng caùch phaûn hoài.
Giaûn ñoà khoâng gian chæ coù theå bieåu dieãn trong tröôøng hôïp vôùi taàn soá . Söï phaùt taàn soá ñoù
chính laø ñieàu kieän ñeå phuïc hoài taàn soá mang. Ngöôøi ta coù theå thöïc hieän söï phaùt ñoù töø tín hieäu
nhaän ñöôïc s(t) baèng caùch taùch qua boä loïc thaønh phaàn cuûa s(t) coù taàn soá vaø töø ñoù ta tìm ñöôïc
taàn soá .
3. Truyeàn taàn soá mang: trong tröôøng hôïp ñôn bieân, 2 phöông phaùp treân khoâng ñöôïc duøng. Quaù
trình thöôøng ñöôïc duøng laø theâm vaøo tín hieäu ñôn bieân soùng mang vôùi taàn soá n . Soùng ñoù
c
truøng hôïp vôùi moät ñieåm 0 cuûa phoå tín hieäu BLU. ÔÛ boä phaän thu moät boä loc thaúng ñöùng seõ
nhaän ra soùng mang.
Trong tröôøng hôïp truyeàn taàn soá mang, cuõng gioáng nhö tröôøng hôïp phuïc hoài tröïc tieáp, taàn soá
1/D coù theå coù ñöôïc tín hieäu giaûi ñieàu cheá baèng phöông phaùp dao ñoäng taïi choã.
b. Nguyeân lyù giaûi ñieàu cheá lieân tuïc
Neáu K laø boä loïc qua ñöôøng daây vaän chuyeån, K(t) laø tín hieäu ra cuûa noù, K (n ) laø ñoä lôïi vaø [ w , w
1
2]
laø baêng thoâng cuûa noù (300 Hz - 3400 Hz) cho ñöôøng ñieän thoaïi.
ÔÛ ñaàu vaøo cuûa boä thu, tín hieäu nhaän ñöôïc coù giaù trò laø haøm cuûa tín hieäu döõ lieäu s(t).
X(t) = K(s(t)) + B(t) tín hieäu bò meùo
S(t) = K(s(t))
Phoå cuûa noù trong khoaûng [ w , w .
2]
1
B(t) laø phoå traéng.
Hình 3.19 Boä loïc ñöôøng daây vaø boä loïc giaûi ñieàu cheá.
ÔÛ ñaàu vaøo boä thu ngöôøi ta ñaët boä loïc C laø boä loïc lyù töôûng. Ta coù X(t) ® Y(t)
Y(t) = S(t) + B(t)
Ta coù theå vieát
Y(t) = x (t).cos(2p n t-j ) - x (t)sin(2p n t-j )
c
c
s
c
trong ñoù x (t) vaø x (t) nhaän ñöôïc qua ñieàu cheá lieân tuïc nhôø 2 soùng mang 2cos(2p n t-j ) vaø -2sin(2p
c
s
c
n t-j ) vôùi boä loïc lyù töôûng b ôû trong baêng thoâng [ 0, (w -n , n -w )] nhö hình veõ 3.19. Hình veõ
c
2 c c 2
cuõng cho ta vuøng taàn soá cho moãi boä loïc.
Sau khi coù Y(t) ta taïo ra x (t) vaø x (t) deã daøng noù laø 2 thaønh phaàn cuûa phöùc x(t) = x (t) +jx (t)
c
s
c
s
3.4 Söï truyeàn qua ñieàu pha
3.4.1 Khaùi nieäm
Trong tröôøng hôïp ñieàu pha tín hieäu phaùt ñöôïc bieåu dieãn
s(t) = Acos(2p n t + a(t) - j )
c
a(t) laø thoâng baùo ôû baêng cô sôû. Coù 2 loaïi nguyeân taéc ñeå maõ hoùa ñöôïc söû duïng trong ñieàu pha. Loaïi
thöù nhaát giaù trò a ñuû ñeå xaùc ñònh d töông öùng. Loaïi maõ hoùa ñoù chæ coù theå duøng neáu nhö söï giaûi
i
i
ñieàu cheá laø lieân tuïc.
Trong loaïi thöù hai, ñeå maõ hoùa, goïi laø vi phaân, tín hieäu khaùc nhau giöõa a vaø a laø nhöõng tín hieäu
i-1
i
mang thoâng tin. Ta coù:
a = a + a’
i-1
i
i
ÔÛ ñaây a’ lieân heä vôùi d cuõng nhö trong maõ hoùa tröïc tieáp. Ngöôøi ta noùi raèng söï ñieàu pha laø laáy vi
i
i
phaân. Söï giaûi ñieàu cheá coù theå lieân tuïc hoaëc khoâng lieân tuïc.
n
Giaù trò cuûa kyù töï a , a’ ñeàu coù pha ñöôïc choïn q giaù trò (q , ..., q ) thöôøng q = 2 . Ngöôøi ta phuïc hoài
i
i
1
q
jF
töøng giaù trò q qua ñieåm P = Ae cuûa ñoà thò toång hôïp.
k
k
Trong tröôøng hôïp chæ coù 2 giaù trò (q=2) q = q + p loaïi ñieàu pha thöïc hieän ñieàu cheá bieân ñoä vôùi 2
2
1
möùc ñoái nhau vaø noù khoâng caàn boä loïc. Söï giaûi ñieàu cheá tín hieäu nhö vaäy trong tröôøng hôïp söï thu
nhaän lieân tuïc ñaõ chæ ra ôû phaàn treân trong khi q laø toái öu 2 giaù trò caàn choïn laø:
hoaëc
Hình 3.20a Tín hieäu ñieàu pha.
Hình veõ 3.20a chæ cho ta giaûn ñoà thôøi gian cuûa tín hieäu ñieàu pha.
Ta ñaõ coù:
Vôùi
Vôùi q=4 ta coù giaûn ñoà thôøi gian nhö hình 3.20b
Hình 3.20b Ñoà thò khoâng gian moät tín hieäu ñieàu pha (4 pha).
Daïng naøy chæ ra söï toàn taïi MAQ nhö thoâng baùo m (t) vaø m (t). Thoâng thöôøng giaûn ñoà veà pha ñoái
1
2
xöùng qua OX vaø OY.
Ngoaøi ra trong ñoà thò duøng ñaõ coù pha 2a laø:
i
Esin(2a ) = 0
i
Do vaäy m (t) vaø m (t) laø khoâng töông hoå cuõng nhö trong tröôøng hôïp MAQ.
1
2
3.4.2 Söï thu nhaän lieân tuïc
Cuõng nhö MAQ daõy nhöõng soá Y = u + jv laø söï toång hôïp ñaày ñuû cho söï chính xaùc cuûa daõy caùc pha
i
i
i
a .
i
3.4.3 Söï thu nhaän vi phaân lieân tuïc
Roõ raøng raèng baèng caùch ñieàu pha ngöôøi ta khoâng theå duøng ñöôøng truyeàn khoâng lieân tuïc ñöôïc vì
trong ñoù pha cuûa soùng mang bieán ñoåi ngaåu nhieân töø vuøng D naøy ñeán vuøng khaùc. Chính do keânh
ñoù laøm hö thoâng tin. Caàn phaûi baûo ñaûm pha cuûa taàn soá mang khoâng thay ñoåi toái thieåu laø 2D . Vì
vaäy ngay caû neáu pha cuûa söï tham khaûo laø khoâng bieát noù seõ laáy ra moät thoâng tin thoâng qua söï bieán
ñoåi veà pha cuûa soùng nhaän ñöôïc giöõa 2 tín hieäu truyeàn lieân tieáp. Trong tröôøng hôïp ñoù ngöôøi ta
choïn söï ñieàu cheá vi phaân ôû choã maø ôû ñoù coù söï nhaûy pha cuûa tín hieäu mang thoâng tin.
Boä thu nhaän vi sai toái öu baèng caùch khoâng coù söï giao thoa coù theå tính toaùn ñöôïc. Chuùng ta khoâng
ñöa ra caùch tính vaø chæ ñeà caäp moät loaïi boä thu vi sai nhö hình veõ :
Nguyeân lyù vaø chöùc naêng boä thu coù theå mieâu taû ñôn giaûn khi khoâng coù nhieåu trong khoaûng [ iD ,
(i+1)D ] haøm Z (t) vaø Z (t) coù theå bieåu dieãn theo daïng:
1
2
Neáu 2p n
= 0 (mod 2p)
cD
Hình 3.21 Boä nhaän vi sai khoâng lieân tuïc.
Boä loïc thoâng thaáp ôû ñaàu ra vôùi muïc ñích laø laøm maát phaàn cuoái cuûa taàn soá 2p n .
c
Ta nhaän ñöôïc maãu Z (t) vaø Z (t) vaø pha a laø laáy laïi baèng caùch aùp duïng söï gheùp theo nguyeân taéc
1
2
i
quyeát ñònh ôû treân. Nhöõng boä nhaän ñoù duøng cho boä ñieàu cheá coù 4 möùc, ñeå cho loaïi coù nhieàu möùc hôn
ngöôøi ta duøng boä ñieàu cheá loaïi khaùc.
3.5 Söï truyeàn qua ñieàu taàn
3.5.1 Ñònh nghóa, phoå
a. Ñònh nghóa
Tín hieäu s(t) ñöôïc goïi laø ñieàu taàn do thoâng baùo a(t) neáu:
ÔÛ ñaây A vaø n laø haèng soá bieåu dieãn bieân ñoä vaø taàn soá cuûa soùng tham khaûo Acos2p n t. Trong thöïc
c
c
teá ñeå sinh ra tín hieäu ñieàu taàn ngöôøi ta duøng (noùi chung) moät boä dao ñoäng taàn soá ñöôïc thay ñoåi qua
a(t). Ngöôøi ta coù theå giaû ñònh raèng pha cuûa dao ñoäng laø haèng soá. Do ñoù s(t) laø haøm lieân tuïc. Ñoâi khi
ngöôøi ta duøng 2 boä phaùt taàn soá n , n khaùc ñöôïc mieâu taû ôû hình veõ cho tröôøng hôïp nhò phaân.
1
2
Döïa vaøo giaù trò kyù töï ñöôïc phaùt laø 1 hoaëc 0 tín hieäu phaùt seõ coù taàn soá n hoaëc n . Nhöõng tín hieäu
2
1
sin ñoù do caùc boä phaùt ñoäc laäp. Tín hieäu s(t) ñöôïc phaùt laø giaùn ñoaïn veà pha, nguyeân toá maø töø noù
(pha) ta coù theå xaùc ñònh phoå. Söï taïo ra baêng thoâng haïn cheá cho söï truyeàn daãn ñeán giôùi haïn phoå cuûa
s(t). Vì vaäy thoâng thöôøng ngöôøi ta duøng loaïi ñieàu taàn (MF) vôùi pha lieân tuïc. Tín hieäu ñieàu taàn coù
daïng ñaëc bieät neáu thoâng baùo a(t) ñöôïc soá hoùa. Coù theå bieåu dieãn:
vôùi j laø phaàn keát thuùc cuûa pha bieán ñoåi vôùi i, baûo ñaûm noù lieân tuïc.
i
Cho duø thoâng baùo a(t) laø duy nhaát, coù nghóa laø trong khi
max| a(t)| = 1
Söï troâi, ví duï theo thôøi gian chia cho 2p , pha cuûa s(t) luùc ñoù ñöôïc goïi laø taàn soá töùc thôøi. Noù ñöôïc
tính
n
(t) = n + w a(t)
inst
c
1
Phaàn dö w a(t) bieåu thò söï thaâm nhaäp cuûa taàn soá töùc thôøi. Ví duï: Modems ñöôïc taïo ra theo tieâu
1
chuaån cuûa CCITT söû duïng ñieàu cheá taàn soá baäc 2. Vôùi 2 taàn soá töùc thôøi
n = n - w = 1300 Hz vaø n = n + w = 2100 Hz
1
c
1
2
c
1
Söï löïa choïn ñoù töông öùng vôùi toác ñoä truyeàn 1200 baud.
Hình 3.22 Tín hieäu ñieàu taàn.
b. Phoå
Phoå cuûa tín hieäu ñöôïc ñieàu taàn khoâng bieåu thò ñôn giaûn laø haøm phoå cuûa thoâng baùo a(t) maø noù toàn taïi
nhieàu thaønh phaàn khaùc.
Hình 3.23 Phoå cuûa tín hieäu ñieàu taàn do thoâng baùo nhò phaàn.
Hình veõ ñaõ chæ ra tín hieäu ñieàu taàn s(t) coù ñöôïc do thoâng baùo nhò phaân laøm thay ñoåi thoâng soá: m =
2w goïi laø ñoä saâu ñieàu cheá.
1D
Roõ raøng raèng coâng suaát cuûa s(t) phaân chia treân truïc taàn soá töø -¥ ñeán +¥. Neáu ñònh nghóa raèng ñoä
roäng cuûa phoå töø 90% coâng suaát s(t) thì phoå thaúng ñöùng ôû giaù trò m xaáp xæ 0,64.
Ví duï: Söï löïa choïn naøy trong tröôøng hôïp modem ñaõ duøng treân
3.5.2 Nhaän tín hieäu ñieàu taàn
Trong chöông trình ngöôøi ta giaû thieát raèng ñöôøng truyeàn khoâng laøm meùo daïng tín hieäu phaùt. Tín
hieäu ñaàu vaøo cuûa boä thu laø:
B(t) laø nhieãu chính, traéng.
Chuùng ta khoâng ñöa ra caáu truùc cuûa boä thu toái öu (sai soá beù nhaát) bôûi vì noù ít ñöa vaøo laøm vieäc vôùi
nhöõng modem hieän coù.
Thoâng thöôøng ngöôøi ta duøng 3 loaïi boä thu sau:
a. Boä thu haïn bieân vaø taùch soùng ñieàu taàn (discriminateur)
Hình 3.24 Boä thu discriminateur.
Boä thu naøy öùng duïng coâng ngheä thaät laø ñôn giaûn. Caáu truùc cuûa noù ñöôïc mieâu taû nhö ôû hình veõ.
Boä loïc ñaàu vaøo Á giaûm nhieåu ngoaøi baêng cuûa tín hieäu, khoâng gaây meùo tín hieäu, ñoä laøm chaäm coù
e
theå boû qua.
Ñoä lôïi cuûa noù
Baèng caùch choïn w laø 1/2 ñoä roäng baêng thoâng sao cho tín hieäu ñi qua khoâng bò meùo daïng.
ÔÛ ñaàu ra tín hieäu coù theå bieåu dieãn laø moät haøm cuûa pha tín hieäu ñieàu taàn nhôø caùc thaønh phaàn baäc 2.
Tải về để xem bản đầy đủ
52 trang
19560
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Kỹ thuật truyền số liệu - Chương 3: Truyền số liệu", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_ky_thuat_truyen_so_lieu_chuong_3_truyen_so_lieu.doc
