Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Chương 1 Giới thiệu về truyền dẫn số

Chương 1 Giới thiệu về truyền dẫn số

Tải bản đầy đủ - 0trang

Bi tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52

Phần 1 Mở đầu

tổ hợp xác định có cấu trúc theo một quy luật từ mã hợp

thành , cho phép tách thông tin định thời một cách dễ dàng

hơn và giảm độ chênh lệch giữa các bit 0 và các bit 1

trong một từ mã. Việc giảm độ chênh lệch này dẫn đến giảm

thành phần một chiều. Điều này là cần thiết vì không thể

truyền thành phần một chiều của tín hiệu số đi đợc. Tuy

nhiên việc tăng độ dài của từ mã nhị phân sẽ làm tăng tốc

độ bít và do đó tăng độ rộng băng tần.

Mã hóa tín hiệu nhị phân thành tín hiệu nhiều mức để

giảm độ rộng băng tần. Loại mã hóa này quan trọng khi cần

truyền số liệu tốc độ cao trên đờng truyền có băng tần hạn

chế. Việc giảm độ rộng băng tần cần thiết của kênh hoặc

tăng tốc độ bit với một độ rộng băng tần đã cho sẽ cần phải

tăng tỉ số tín hiệu trên tạp âm S/N để đạt đợc xác suất lỗi

bít Ber cho trớc.

Bảo mật tin tức cho thông tin trên đờng truyền. Không

liên quan đến chất lợng truyền dẫn, nhng tính bảo mật

thông tin là một đặc tính rất quan trọng của mã đờng

truyền.

Tạo phổ tín hiệu nhằm ứng dụng cho những mục đích

nh tách xung đồng hồ, giảm thành phần biên độ ở tần số

0Hz đến không, hoặc giảm các thành phần tần số cao và

thấp trớc khi lọc.



1.1.2 Mã đờng dây Line Code

Các số nhị phân 0 và 1 truyền dẫn trên đờng truyền

dới dạng tín hiệu xung nối tiếp đợc gọi là mã đờng dây.

Các loại mã đờng dây có các đặc điểm sau:

- Chuyển mức về không ở giữa bit



Bi tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52

Phần 1 Mở đầu

+ Không chuyÓn møc NRZ (Non Return to Zero)

+ Cã chuyÓn møc RZ (Return to Zero)

- Cực tính

+ Đơn cực UniPolar

+ Phân cùc BiPolar

Binary



1



1



0



1



0



0



1

P w (f)



+V

t



Unipolar NRZ



First Null Bandwidth



0.5



f

P w (f)



+V



R



2R



R



2R



t



Unipolar RZ



0.25



f

1



+V

t



Bipolar NRZ



0.5



-V

R



2R



+V

t



Bipolar RZ



0.5



-V

R



2R



R



2R



+V

t



Manchester



0.5



-V



Hình 1- Các mã đờng dây cơ bản

Do đó ta có các loại tín hiệu trên đờng truyền với dạng

tín hiệu và phổ của chúng nh trên.

Nhận xét:

- Để truyền đi xa cần công suất lớn.



Bi tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52

Phần 1 Mở đầu

- Để tách đợc tín hiệu Clk cần mật độ phổ khác 0 tại

tần số f = R.

- Dải thông của kênh truyền tối thiểu bằng tần số đầu

tiên mà tại đó mật độ phổ bằng 0 (First Null

Bandwidth).

Dựa vào các đặc điểm trên ngời ta tạo ra các loại mã đờng truyền thích hợp với tốc độ dữ liệu và môi trờng truyền

dẫn (cáp đối xứng, cáp đồng trục hay cáp quang).

Dới đây là các loại mã đờng dây sử dụng trong hệ thống

phân cấp số của ITU:

Tốc độ (Mbps)

2.048



Mã đờng dây

HDB3



8.448



HDB3



34.368



HDB3



139.264



CMI



564.992

1.544



CMI

AMI, B8ZS



6.312



B6ZS, B8ZS



32.064



AMI (Scrambled)



44.736



B3ZS



1.1.2.1 M· AMI (Alternate Mark Inversion)

M· AMI sư dơng m· 3 mức còn gọi là mã tam phân, trong

đó mức giữa của tín hiệu đợc ứng dụng rộng rãi là điện áp

0. Mã có các mức điện áp ra là +V (ký hiƯu lµ “+”), -V (ký

hiƯu lµ “-”) vµ møc điện áp 0 tơng ứng với mức đất của hệ

thống. Ngời ta gọi mã tam phân này là mã đảo dấu luân

phiên AMI. Đây là một mã lỡng cực, không trë vỊ 0 hc cã trë

vỊ 0 (NRZ hc RZ). Dãy mã thu đợc bằng cách: bit 0 tơng



Bi tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52

Phần 1 Mở đầu

ứng với mức điện áp 0 còn bit 1 tơng ứng với mức + và - một

cách luân phiên bất chấp số bít 0 giữa chúng.

Binary



1



1



0



1



0



0



1



+V

t



AMI Non Return Zero

-V

+V



t



AMI Return Zero

-V



Hình 1-2 Dạng tín hiệu AMI

Mã AMI có đặc điểm mật độ phổ rất nhỏ ở tần số thấp,

mật độ phổ cực đại ở 1/2 tốc độ bit. Trong mã AMI các xung

dơng luân phiên nhau, do đó nếu có lỗi sinh ra trong hệ

thống truyền dẫn do tạp âm xung hoặc xuyên âm sẽ gây ra

bỏ sót một xung hoặc thêm một xung vào, cả hai trờng hợp

đó sẽ xuất hiện hai xung kề nhau cùng cực tính vi phạm luật

lỡng cực và hệ thống có thể dễ dàng phát hiện ra lỗi ®ã. Tuy

nhiªn víi m· AMI, mét d·y bit 0 liªn tiếp có thể gây mất đồng

bộ. Để khắc phục ngời ta phải ngẫu nhiên hóa (Scramble) trớc

khi truyền. Ngẫu nhiên hóa chuỗi bit đợc thực hiện bằng cách

cộng modul-2 với một chuỗi giả ngẫu nhiên PRBS (Pseudo

random bit sequence). Phía thu sẽ thực hiện giải ngẫu nhiên

hóa (De-scramble) cũng bằng cách cộng modul-2 chuỗi bit thu

đợc với chuỗi PRBS một cách đồng bộ.



Bi tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52

Phần 1 Mở đầu

1.1.2.2 Mã CMI (Coded Mark Inversion)

Mã CMI cũng tơng tự nh mã AMI Non return zero. Nhng để

tránh mất đồng bộ đo một dãy các bít 0 liên tiếp gây ra, mã

CMI mã hóa bit 0 thành 2 mức điện áp - và + tơng ứng với mỗi

nửa chu kỳ bit Tb.

Binary



1



1



0



1



0



0



1



+V

t



Code Mark Inversion

-V



Hình 1-3 Dạng tín hiệu CMI

Nh vậy có thể coi mã CMI là mã phân cực NRZ có t CLK =

2tCLK đợc mã hóa nh sau: bit 0 tơng ứng với 01 còn bit 1 tơng

ứng với bit 00 và 11 luân phiên nhau.

1.1.2.3 Mã HDB3 (High Density Bipolar-3)

M· HDB3 t¬ng tù nh m· AMI Return Zero. Nhng để tránh

mất đồng bộ do dãy các bit 0 gây ra, mã HDB3 mã hóa 4 bits

0 liên tiếp (0000) thành tổ hợp 000V hoặc B00V. Trong đó bit

B (Balancing) tuân theo luật mã lỡng cực sử dụng để chèn vào

đầu 4 bits 0 liên tiếp để tránh 2 bit V kỊ nhau cïng cùc tÝnh,

cßn bit V (Violation) vi phạm luật mã lỡng cực. Nh vậy trong

dòng mã HDB3 chỉ có tối đa 3 chu kỳ liên tiếp tín hiệu ở

mức 0.



Bi tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52

Phần 1 Mở đầu

Binary

HDB3



0

0



1

B



0

0



0

0



0

0



0

V



0

B



0

0



0

0



0

V



0

0



0

0



0

0



1

B



+V

t



HDB3 Signal

-V



Hình 1-4 Dạng tín hiệu HDB3

1.1.2.4 Mã BnZS (Bipolar with n-Zeros Substitution)

Tơng tự nh HDB3, BnZS cũng là một cải tiến của AMI

Return Zero để tránh mất đồng bộ do dãy các bits 0 liên tiếp.

Nhng cách thay thÕ c¸c bit 0 cđa BnZS kh¸c víi HDB3:

BnZS

B2ZS



Binary

00



Substitution

0V



B3ZS



000



0VB



B4ZS



0000



0V0B



B6ZS



000000



0VB0VB



B8ZS



00000000



000VB0VB



1.2 Trun dẫn BroadBand

Nếu nh kênh truyền có dải thông cho phép nhất định,

thì để phối hợp với kênh truyền này tín hiệu số phải đợc

điều chế vào sóng mang có tần số thích hợp để cho phép

truyền đợc qua băng thông của kênh. Kênh qua đó tín hiệu

đợc truyền đi bị han chế về độ rộng băng đối với tần số

trung tâm ở khoảng tần số sóng mang nh trong điều chế

song biên (DSB), hoặc ở bên cạnh sóng mang nh trong điều

chế đơn biên (SSB). Nếu độ rộng băng tần của các tín hiệu

và các kênh nhỏ hơn nhiều tần số sóng mang, chúng đợc



Bi tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52

Phần 1 Mở đầu

hiểu là các tín hiệu băng hẹp. Kỹ thuật điều chế số có thể

làm thay đổi biên độ, pha, tần số của sóng mang thành

từng mức gián đoạn. Mặc dù có nhiều phơng thức điều chế,

nhng việc phân tích các phơng thức này tùy thuộc chủ yếu

vào dạng kiểu điều chế và tách sóng. Có hai dạng chính là:

loại kết hợp và loại không kết hợp. Loại kết hợp hay còn gọi là

tách sóng đồng bộ đợc sử dụng trong điều chế dịch pha

PSK (Phase Shift Keying). Loại không kết hợp hay còn gọi là

tách sóng đờng bao đợc sử dụng trong điều chế dịch biên

độ ASK (Amplitude Shift Keying) và điều chế dịch tần số

FSK (Frequency Shift Keying)



1.2.1 Amplitude Shift Keying

Điều chế khóa dịch biên độ ASK làm thay đổi biên độ

của sóng mang vc(t) theo tín hiÖu sè vd(t).



v ASK ( t ) = vc ( t ) ⋅ vd ( t )

NÕu:



vc ( t ) = cos( wc t )

0

vd ( t ) = 

1

Th×:



 0

vd ( t ) = 

vc ( t )

Vµ ta có dạng tín hiệu ASK với tín hiệu nhị phân

1011001 nh sau:



Bi tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52

Phần 1 Mở đầu



Hình 1-5 TÝn hiƯu ASK

Theo biÕn ®ỉi Fourier ta cã:



vd ( t ) =



1 π

1

1



+ cos w0t − cos 3w0t + cos 5w0t − ...

2 2

3

5





v ASK ( t ) = vc ( t ) ⋅ vd ( t )

v ASK ( t ) =



1



cos wc t +

2

2



1





cos

w

t



cos

w

t



cos

3

w

t



cos

w

t

+

...

0

c

0

c





3



Mặt khác ta có



2 cos A ⋅ cos B = cos( A − B ) + cos( A + B )

Do ®ã:



v ASK ( t ) =





1

π

cos wc t + { cos( wc − w0 ) t + cos( wc + w0 ) t −

2

2



1

[ cos( wc − 3w0 ) t + cos( wc + 3w0 ) t ] + ...

3



}



Nh vËy phỉ cđa tín hiệu ASK gồm thành phần sóng

mang wc, thành phần mang tin tức wc w0 và các thành phần

hài bËc 3 , 5 , 7 ...



Bài tËp lín-Bïi §øc Toàn -ĐT7-K52

Phần 1 Mở đầu



Hình 1-6 Phổ của tín hiệu ASK

ASK có thể đợc điều chế 2 hay M mức, gọi là M-ASK với M

= 2k . Khi đó mỗi trạng thái của tín hiệu đợc gọi là 1 baud.

ASK có thể giải điều chế kết hợp (tách sóng đồng bộ)

hay giải điều chế không kết hợp (tách sóng đờng bao). Kiểu

điều chế này chỉ thích hợp với tốc độ nhỏ.



1.2.2 Frequency Shift Keying

Điều chế khóa dịch tần số FSK đợc thực hiện bằng cách

dịch tần số sóng mang đi một lợng nhất định tơng ứng với

tín hiệu số đa và điều chế. Trong FSK hai trạng thái ta có

hai sóng mang với tần số khác nhau:



v1 ( t ) = cos w1t

v2 ( t ) = cos w2t

TÝn hiÖu ®iỊu chÕ cã d¹ng



1

vd ( t ) = 

0

Do ®ã tín hiệu FSK tơng ứng có dạng sau:



cos w1t

vFSK ( t ) =

cos w2t



Bi tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52

Phần 1 Mở đầu



Hình 1-7 Dạng tín hiệu FSK

Nh vậy:



vFSK ( t ) = cos w1t ⋅ vd t + cos w2t ⋅ (1 − vd t )

ë trªn ta ®· cã:



vd ( t ) =



1 π

1

1



+ cos w0t − cos 3w0t + cos 5w0t − ...

2 2

3

5





Do ®ã



1 π 

1

1



vFSK ( t ) = cos w1t ⋅  + cos w0t − cos 3w0t + cos 5w0t − ...  +

3

5



2 2 

1 π 

1

1



+ cos w2t ⋅  − cos w0t − cos 3w0t + cos 5w0t − ...

3

5



2 2

Tơng tự trên, cuối cùng ta đợc:



Bi tập lớn-Bùi Đức Toàn -ĐT7-K52

Phần 1 Mở đầu



vFSK ( t ) =



1

1

cos w1t + { cos( w1 − w0 ) t + cos( w1 + w0 ) t −

2

π



1

[ cos( w1 − 3w0 ) t + cos( w1 + 3w0 ) t ] + ... } +

3

1

1

+ cos w2t + { cos( w2 − w0 ) t + cos( w2 + w0 ) t −

2

π

1

− [ cos( w2 − 3w0 ) t + cos( w2 + 3w0 ) t ] + ... }

3





Nh vËy d¹ng phỉ cđa tÝn hiƯu FSK gièng nh d¹ng phỉ

cđa tÝn hiƯu ASK nhng víi hai thành phần sóng mang có tần

số f1 và f2, và khoảng cách giữa chúng là fs.



Hình 1-8 Phổ của tín hiệu FSK

FSK có thể đợc điều chế 2 hay M mức. Phơng pháp khóa

dịch tần số FSK đợc dùng khá rộng rãi trong các modem

truyền số liệu tốc độ thấp theo các chuẩn V21, V22, V24.



1.2.3 Phase Shift Keying

Phơng pháp điều chế khóa dịch pha PSK sử dụng đặc

tính pha cđa sãng mang ®Ĩ ®iỊu chÕ tin tøc. XÐt trờng hợp

đơn giản với PSK hai trạng thái.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chương 1 Giới thiệu về truyền dẫn số

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×