Truyền số liệu

Hình 2.18. Các nguyên lý companding: (a) Lược đồ mạch; (b) Lược đồ nén;

Trong thực tế, mặc dù các mã PCM đầu tiên hoạt động theo phương pháp này, nhưng hầu hết các mã PCM hiện nay đều thực hiện nén và giải nén số (digital). Có hai đặc tính nén khác nhau được dùng là: luật , được dùng rộng rãi ở Bắc Mĩ và Nhật bản và luật A là khuyến nghị của ITU-T. Do sử dụng hai luật khac nhau cần phải chuyển đổi cho các mạch nối giữa các châu lục khác nhau. Tuy nhiên, điều này chỉ cần thiết cho kênh thoại, còn đối với kênh số liệu thì không cần.

2.3. Mã hóa đường dây

Mã hóa đường dây là phương pháp chuyển đổi số-số cụ thể hơn đây là phương pháp biểu diễn dữ liệu số bằng tín hiệu số. Ví dụ, khi ta chuyển dữ liệu từ máy tính sang máy in, dữ liệu gốc và dữ liệu truyền đều ở dạng số. Trong phương pháp này , các bit 1 và 0 được chuyển đổi thành chuỗi xung điện áp để có thể truyền qua đường dây, như hình 2.19.

Digital/Digital encoding

0 1 0 1 1 1 0 1

Hình 2.19. Mô hình mã hóa đường dây

Thường máy thu phải có khả năng nhận ra điểm bắt đầu và kết thúc của một bit để thực hiện sự đồng bộ với máy phát. Nên nhớ là trong chế độ truyền đồng bộ, máy phát và thu không tạo ra xung đồng hồ riêng rẻ mà máy thu phải phục hồi xung này từ chuỗi dữ liệu phát để sử dụng. Như vậy tín hiệu truyền phải tạo điều kiện cho máy thu phục hồi xung đồng hồ ẩn trong chuỗi dữ liệu, cụ thể là phải thường xuyên có sự biến đổi giữa các mức của tín hiệu.

- Nonreturn - to - zero - Level (NRZ - L)

0 = mức cao 1 = mức thấp

Đây là dạng mã đơn giản nhất, hai trị điện thế cùng dấu (đơn cực) biểu diễn hai trạng thái logic. Loại mã này thường được dùng trong việc ghi dữ liệu lên băng từ, đĩa từ . . . .

- Nonreturn - to - zero inverted (NRZI)

0 = chuyển mức điện thế ở đầu bit

1 = không chuyển mức điện thế ở đầu bit

NRZI là một thí dụ của mã vi phân: sự mã hóa tùy vào sự thay đổi trạng thái của các bit liên tiếp chứ không tùy thuộc vào bản thân bit đó. Loại mã này có lợi điểm là khi giải mã máy thu chỉ cần dò sự thay đổi trạng thái của tín hiệu thì có thể phục hồi

dữ liệu thay vì phải so sánh tín hiệu với một trị ngưỡng để xác định trạng thái logic của tín hiệu đó. Kết quả là các loại mã vi phân cho độ tin cậy cao hơn.

- Bipolar - AMI

0 = không tín hiệu (hiệu thế = 0)

1 = hiệu thế âm hoặc dương, luân phiên thay đổi với chuỗi bit 1 liên tiếp

- Pseudoternary

0 = hiệu thế âm hoặc dương, luân phiên thay đổi với chuỗi bit 0 liên tiếp 1 = không tín hiệu (hiệu thế = 0)

Hai loại mã có cùng tính chất là sử dụng nhiều mức điện thế để tạo mã (Multilevel Binary), cụ thể là 3 mức: âm, dương và không. Lợi điểm của loại mã này là:

- Dễ tạo đồng bộ ở máy thu do có sự thay đổi trạng thái của tín hiệu điện mặc dù các trạng thái logic không đổi (tuy nhiên điều này chỉ thực hiện đối với một loại bit, còn loại bit thứ hai sẽ được khắc phục bởi kỹ thuật ngẫu nhiên hóa)

- Có điều kiện tốt để dò sai do sự thay đổi mức điện thế của các bit liên tiếp giống nhau nên khi có nhiễu xâm nhập sẽ tạo ra một sự vi phạm mà máy thu có thể phát hiện dễ dàng.

Một khuyết điểm của loại mã này là hiệu suất truyền tin kém do phải sử dụng 3 mức điện thế .

- Manchester

0 = Chuyển từ cao xuống thấp ở giữa bit 1 = Chuyển từ thấp lên cao ở giữa bit

- Differential Manchester Luôn có chuyển mức ở giữa bit 0 = chuyển mức ở đầu bit

1 = không chuyển mức ở đầu bit

Hai mã Manchester và Differential Manchester có cùng tính chất : mỗi bit được đặc trưng bởi hai pha điện thế (Biphase) nên luôn có sự thay đổi mức điện thế ở từng bit do đó tạo điều kiện cho máy thu phục hồi xung đồng hồ để tạo đồng bộ. Do có khả năng tự thực hiện đồng bộ nên loại mã này có tên Self Clocking Codes. Do mỗi bit được mã bởi 2 pha điện thế nên vận tốc điều chế (Modulation rate) của loại mã này tăng gấp đôi so với các loại mã khác, cụ thể , giả sử thời gian của 1 bit là T thì vận tốc điều chế tối đa (ứng với chuỗi xung 1 hoặc 0 liên tiếp) là 2/T

Kỹ thuật thay thế (Scrambling techniques)

Để khắc phục khuyết điểm của loại mã AMI là cho một mức điện thế không đổi khi có một chuỗi nhiều bit 0 liên tiếp, người ta dùng kỹ thuật thay thế. Nguyên tắc của kỹ thuật này là tạo ra một sự thay đổi điện thế giã bằng cách thay thế một chuỗi bit 0 bởi một chuỗi tín hiệu có mức điện thế thay đổi, dĩ nhiên sự thay thế này sẽ đưa đến

các vi phạm luật biến đổi của bit 1, nhưng chính nhờ các bit vi phạm này mà máy thu nhận ra để có biện pháp giải mã thích hợp. Dưới đây giới thiệu hai dạng mã đã được ngẫu nhiên hóa và được dùng rất nhiều trong các hệ thông tin với khoảng cách rất xa và vận tốc bit khá lớn:

- B8ZS: là mã AMI có thêm tính chất: chuỗi 8 bit 0 liên tục được thay bởi một chuỗi 8 bit có cả bit 0 và 1 với 2 mã vi phạm luật đảo bit 1

- Nếu trước chuỗi 8 bit 0 là xung dương, các bit 0 này được thay thế bởi 000 + - 0 - +

- Nếu trước chuỗi 8 bit 0 là xung âm, các bit 0 này được thay thế bởi 000 - + 0 + -

Hình 2.20. Quy tắc mã của mã B8ZS

Nhận xét bảng mã thay thế ta thấy có sự vi phạm luật đảo bit ở 2 vị trí thứ 4 và thứ 7 của chuỗi 8 bit.

- HDB3 : là mã AMI có thêm tính chất: chuỗi 4 bit 0 liên tục được thay bởi một chuỗi 4 bit có cả bit 0 và 1 với 1 mã vi phạm luật đảo bit 1

Sự thay thế chuỗi 4 bit của mã HDB3 còn theo qui tắc sau:

Cực tính của xung trước đó

Số

bit 1 từ lần thay thế

Lẻ chẵn

cuối cùng

000-

000+

+00+

-00-