Luận văn viễn thông Mã thông tin trong công nghệ DSC

Vớiviệc lựa chọn một đài tàu, một nhóm đài tàu hay tất cả các tàu đã mang lại hiệu quảcao trong thông tin cấp cứu, chuyển tiếp cấp cứu, báo nhận cấp cứu, thông tin khẩncấp, an toàn cũng

Lời nói đầu

Ngày nay ngành giao thông vận tải trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nóiriêng đang trên đà phát triển mạnh Cùng với sự phát triển này thông tin liên lạccàng trở nên quan trọng và đóng vai trò mật thiết với cuộc sống Nó đợc ứng dụngrộng rãi trong mọi lĩnh vực của cuộc sống nh hàng hải, hàng không Với nhiều mục

đích khác nhau nh thông tin công cộng, thông tin thông thờng và thông tin phục vụcho mục đích cứu hộ, cứu nạn

Sự phát triển của ngành vô tuyến điện hàng hải giúp cho việc truyền thông tingiữa tàu với bờ, tàu với tàu và bờ với tàu đợc nhanh hơn, an toàn và chính xác hơn

Nó giúp cho ngành hàng hải một ngành không thể thiếu đợc trong công cuộc côngnghiệp hoá hiện đại hoá sớm hoàn thành

Sự ra đời của các công nghệ mới đặc biệt là công nghệ gọi chọn số DSC Vớiviệc lựa chọn một đài tàu, một nhóm đài tàu hay tất cả các tàu đã mang lại hiệu quảcao trong thông tin cấp cứu, chuyển tiếp cấp cứu, báo nhận cấp cứu, thông tin khẩncấp, an toàn cũng nh thông tin thông thờng đã nâng cao hiệu quả và an toàn của contàu cũng nh sinh mạng con ngời khi hành trình trên biển Với u điểm đó mà ngàynay có rất nhiều nhà sản xuất đã chế tạo ra các thiết bị thu phát hàng hải có kèm theo chức năng gọi chọn số Tuy nhiên các thiết bị đó phải đợc sản xuấtvà trang bị trên tàu đúng với nội dung các khuyến nghị của tổ chức hàng hải quốc

tế IMO.

Để đảm bảo thông tin có tin cậy hay không thì tại máy thu gọi chọn số phảiphân tích và đánh giá thông tin thu đợc từ đó đa ra kết quả thông tin tin cậy haykhông Để hiểu rõ nguyên lý đánh giá độ tin cậy của các cuộc gọi ở chế độ gọi chọn

số em đã thực hiện đề tài: Mã thông tin trong công nghệ DSC

Với DSC là thiết bị gọi chọn số đóng vai trò quan trọng trong thông tin cấpcứu, khẩn cấp và an toàn Nó đợc sử dụng để phát báo động cấp cứu cũng nh phátxác nhận điện cấp cứu Ngoài ra còn đợc cả tàu và bờ dùng để gọi và bắt liên lạc.Qua đề tài tốt nghiệp này cho phép em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo PhạmTrọng Tài đã giúp đỡ chỉ bảo tận tình Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy giáocô giáo trong khoa Điện - Điện tử tàu biển dã giúp đỡ và đóng góp nhiều ý kiến quýbáu để em hoàn thành bản luận văn tốt nghiệp này

Tuy nhiên do hạn chế về sự hiểu biết và kiến thức thực tế nên không thể tránhkhỏi những sai thiếu sót Em xin đợc sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy vàcác bạn

Hải phòng, ngày tháng năm Sinh viên thực hiện

hội nghị này thông qua công ớc về tìm kiếm và cứu nạn trên biển - SAR 1979 Vớimục đích là thành lập một kế hoạch toàn cầu cho công tác tìm kiếm và cứu nạn trênbiển, hội nghị đã yêu cầu phát triển một hệ thống cứu nạn và an toàn hàng hải toàncầu với những quy định bắt buộc về thông tin liên lạc để giúp cho công tác tìm kiếm

và cứu nạn đạt hiệu quả cao nhất

Đến tháng 4/1988 hệ thống an toàn và cứu nạn Hàng Hải toàn cầu đã đợc các

n-ớc thành viên IMO thông qua dới dạng sửa đổi và bổ xung SOLAS - 74 đợc gọi làSOLAS - 74/88 Cho đến tháng 10/1988 việc sửa đổi chơng IV của SOLAS - 74/88

đã khai sinh ra hệ thống an toàn và cứu nạn Hàng Hải toàn cầu gọi tắt là GMDSS

GMDSS là hệ thống thông tin mới phục vụ cho mục đích an toàn và cứu nạnHàng Hải toàn cầu đợc tổ chức Hàng Hải quốc tế IMO đề xớng và phát triển Cùngvới sự tham gia của các nớc thành viên còn có sự phối hợp của nhiều tổ chức quốc tếkhác nh:

- Liên minh viễn thông quốc tế ITU

(Internationnal Telecommunication Union)

- Tổ chức thông tin vệ tinh di động quốc tế INMARSAT (Internationnal MobileSatellite or ganization)

- Hệ thống vệ tinh hỗ trợ tìm kiếm và cứu nạn COSPAS SARSAT

- Tổ chức khí tợng thế giới WMO

Đặc trng của hệ thống là mang tính toàn cầu, tính tổ hợp và tính mới

-Tính toàn cầu của hệ thống : Có thể tìm kiếm và cứu nạn ở mọi vùng biển trênthế giới

-Tính mới của hệ thống : Ra đời 1988

- Tính tổ hợp : là hệ thống gồm nhiều tổ chức tham gia

hợp giành riêng cho báo động và gọi cấp cứu

- Những thông tin ở cự ly xa sẽ đợc đảm bảo thông qua thiết bị thông tin vệ tinh

và các thiết bị hoạt động trên dải sóng ngắn HF

- Việc trực canh cấp cứu, thu nhận các thông báo an toàn hàng hải và dự báo thờitiết bằng phơng thức tự động

- Sử dụng kỹ thuật gọi chọn số DSC, truyền chữ trực tiếp băng hẹp NBDP và vôtuyến điện thoại trong thông tin liên lạc Bỏ không dùng vô tuyến điện báo MORSE

do đó không nhất thiết phải sử dụng các sĩ quan VTĐ chuyên nghiệp

1.1.2- Cấu trúc của hệ thống GMDSS :

Cấu trúc của hệ thống thông tin GMDSS gồm có hai hệ thống thông tin chính là:

Hệ thống thông tin vệ tinh và hệ thống thông tin mặt đất

1.1.2.1- Hệ thống thông tin vệ tinh :

Hệ thống thông tin vệ tinh là một đặc trng quan trọng trong hệ thống GMDSS Hệthống thông tin vệ tinh trong hệ thống GMDSS gồm có:

+ Thông tin qua hệ thống vệ tinh INMARSAT

+ Thông tin qua hệ thống vệ tinh COSPAS - SARSAT

Hệ thống thông tin vệ tinh INMARSAT với các vệ tinh địa tĩnh hoạt động trên dảitần 1,5 - 1,6 Mhz (băng L) cung cấp cho các tàu có lắp đặt trạm đài tàu vệ tinh mộtphơng tiện báo động và gọi cấp cứu Nó có khả năng thông tin 2 chiều bằng các ph-

ơng thức thoại và telex Ngoài ra các vệ tinh INMARSAT còn đợc sử dụng nh một

phơng tiện chính để thông báo các bức điện an toàn Hàng Hải MSI - MARITIMESAFETY INFORMATION - cho các vùng không đợc phủ sóng bởi dịch vụNAVTEX Hiện tại hệ thống thông tin vệ tinh gồm có các thiết bị sau :

+ INMARSAT - A : là hệ thống thông tin Inmarsat đầu tiên đợc đa vào hoạt độngthơng mại (năm 1982) Nó sử dụng kỹ thuật tơng tự và cung cấp các dịch vụ truyền

số liệu

+ INMARSAT - B : ra đời năm 1994 là thiết bị thông tin di động vệ tinh hiện đại

sử dụng công nghệ số, kế tục sự phát triển của INMARSAT - A Nó cung cấp cácdich vụ của INMARSAT - A nhng kích thớc gọn nhẹ và làm việc hiệu quả hơnINMARSAT - A

+ INMARSAT - C : là thiết bị thông tin di động vệ tinh ra đời năm 1993 Cungcấp các dịch vụ truyền số liệu và telex hai chiều với tốc độ 600 bít/s INMARSAT -

C đơn giản, giá thành rẻ với các Anten vô hớng nhỏ, gọn

+ INMARSAT - E : là EPIRB vệ tinh hoạt động trên băng L qua hệ thốngInmarsat đợc dùng nh một phơng tiện báo động cứu nạn cho các tàu hoạt động trongvùng bao phủ của vệ sinh Inmarsat Inmarsat - E sử dụng vệ tinh thế hệ 2 và kỹ thuật

số nó cho phép xử lý tới 20 cuộc gọi báo động đồng thời trong khoảng thời gian 10phút, với khả năng thao tác nhân công hoặc tự động cập nhật thông tin về vị trí vàoEPIRB EPIRB vệ tinh băng L có thể kích hoạt nhân công hoặc tự động khi tàu chìmsau khi kích hoạt nó sẽ phát bức điện báo động cấp cứu với nội dung bao gồm thôngtin về nhận dạng, vị trí và một số thông tin cần thiết khác phục vụ cho việc tìm kiếm

và cứu nạn, thông tin đợc phát theo phơng thức trải thời gian Sau khi đợc vệ tinhInmarsat chuyển tiếp, tín hiệu báo động cấp cứu đợc đa tới trạm đài bờ LES bằngtần số đã đợc ấn định riêng và đợc hệ thống máy tính xử lý tín hiệu để nhận dạng vàgiải mã bức điện Bức điện báo động cấp cứu sau đó đợc gửi cho trung tâm phối hợpcứu nạn thích hợp

+ INMARSAT - M : là sự phát triển tiếp theo của Inmarsat - B nhng có kích thớcgọn nhỏ và giá thành rẻ hơn Các dịch vụ thông tin trong Inmarsat -M chỉ có thoại,fax và truyền dữ liệu

+ INMARSAT - mini M : giống Inmarsat - M nhng sử dụng vệ tinh thế hệ 3.+ Máy thu gọi nhóm tăng cờng EGC - Enhand group Calling là máy

thu chuyên dụng để thu các thông tin an toàn và cứu nạn hàng hải trong hệ thống vệtinh Inmarsat Nó đợc thiết kế để đủ khả năng tự động trực canh liên tục trong mạngSafety NET, phát trên hệ thống vệ tinh Inmarsat Máy thu EGC có thể đợc tích hợptrong các trạm đài tàu Inmarsat - A,B,C hoặc đợc thiết kế độc lập với một Anten thuriêng Máy thu EGC là thiết bị yêu cầu phải đợc trang bị trong hệ thống GMDSS đốivới các tàu hoạt động ngoài vùng phủ sóng NAVTEX quốc tế

* Hệ thống thông tin vệ sinh COSPAS - SARSAT là một hệ thống thông tin vệtinh trợ giúp tìm kiếm và cứu nạn, đợc thiết lập để xác định vị trí của thiết bị EPIRBtrên tần số 121.5 MHz hoặc 406 MHz Hệ thống COSPAS - SARSAT đợc sử dụngcho tất cả các tổ chức trên thế giới có trách nhiệm tìm kiếm và cứu nạn trên biển,trên không và trên đất liền Đây là một hệ thống vệ tinh mang tính quốc tế do các tổchức vệ tinh của các nớc Canada, Pháp, Mỹ và Liên Xô cũ thiết lập Hệ thống đợc sửdụng phục vụ cho một số lợng lớn các hoạt động tìm kiếm và cứu nạn toàn cầu

1.1.2.2 Hệ thống thông tin mặt đất:

Hệ thống thông tin mặt đất sử dụng DSC là công nghệ cơ bản để thực hiện cácthông tin an toàn và cứu nạn Tiếp sau cuộc gọi DSC có thể thực hiện bằng phơngthức NBDP, Telex, thoại

Trong hệ thống thông tin mặt đất bao gồm các thiết bị chính sau:

+ Thiết bị gọi chọn số DSC :

Thiết bị gọi chọn số DSC là một phần công nghệ quan trọng của hệ thốngGMDSS trên các dải sóng HF,MF và VHF/ DSC Thiết bị này đợc sử dụng để phátbáo động cấp cứu từ tàu cũng nh phát xác nhận điện cấp cứu từ bờ, thiết bị này đợccả tàu và bờ dùng để phát chuyển tiếp các bức điện báo động cấp cứu hoặc phát cáccuộc gọi khẩn cấp và an toàn Ngoài ra các thiết bị DSC cũng cần đợc cả tầu và bờdùng để bắt liên lạc trong thông tin thông thờng Việc thử nghiệm hệ thống DSC đã

đợc phối hợp tiến hành suốt những năm từ 1982 - 1986 bởi tổ chức CCIR trên tất cảcác dải sóng MF, HF và VHF

Thiết bị DSC có thể là các thiết bị độc lập hoặc đợc kết hợp với các thiết bị thoạitrên các băng tần HF, MF và VHF

Thủ tục khai thác thiết bị DSC đã đợc thống nhất và quy định rõ trong các khuyếnnghị của tổ chức liên minh viễn thông quốc tế ITU Thành phần cơ bản của một bức

điện DSC bao gồm : Nhận dạng của đài (hoặc nhóm đài) đích, tự nhận dạng trạmphát và nội dung bức điện, bao gồm những thông tin ngắn gọn cơ bản nhất để chỉ ramục đích cuộc gọi

+ Thiết bị thông tin thoại :

Thiết bị thông tin thoại trong hệ thống GMDSS làm việc trên các dải sóng MF,

HF và VHF ở các chế độ J3E, H3E (cho tần số cấp cứu 2182 KHz) và G3E Thiết bịthông tin thoại này cũng đợc dùng để gọi cấp cứu, khẩn cấp và an toàn Nó là thiết

bị thông tin chính phục vụ cho thông tin hiện trờng giữa một tàu bị nạn với các đơn

vị làm nhiệm vụ cứu nạn Trên mỗi dải tần làm việc của thiết bị thông tin thoại đều

có ít nhất một tần số cấp cứu quốc tế giành cho thông tin cấp cứu Đồng thời thiết bịnày sẽ đáp ứng các dịch vụ thông tin công cộng khác trong nghiệp vụ thông tin lu

động hàng hải

+ Thiết bị NBDP :

Thiết bị NBDP - thiết bị truyền chữ trực tiếp băng hẹp - là một bộ phận cấu thành

hệ thống GMDSS để hỗ trợ trong thông tin cấp cứu, khẩn cấp và an toàn Ngoài racác thiết bị NBDP nhằm đáp ứng các dịch vụ thông tin trên các dải sóng VTĐ mặt

đất giữa tàu với bờ và ngợc lại

Thiết bị NBDP hoạt động trên các dải sóng MF và HF Với các phơng thức thôngtin ARQ dùng để trao đổi thông tin giữa hai đài và FEC dùng để phát các thông tin

có tính chất thông báo tới nhiều đài Trên mỗi dải sóng VTĐ hàng hải đều đợc thiết

kế một tần số giành riêng cho cấp cứu, khẩn cấp an toàn bằng thiết bị NBDP

Hệ thống GMDSS ra đời thông qua việc sửa đổi và bổ xung SOLAS 74 với mục

đích củng cố thêm hệ thống thông tin hàng hải Với các chức năng chủ yếu là: thôngtin phục vụ tìm kiếm và cứu nạn trên biển, thông tin an toàn hàng hải và thông tinthơng mại

1.2.1- Thông tin cứu nạn Hàng Hải :

- Đảm bảo cho tàu khi bị tai nạn có khả năng phát đợc tín hiệu báo động cứu nạntới một trung tâm phối hợp cứu nạn RCC, MRCC (Rescue Co-odenation Center,MRCC Maritime) Khi MRCC thu đợc tín hiệu báo động cứu nạn có thể qua đàithông tin duyên hải hoặc qua đài cứu nạn hoặc các tàu đang ở trong vùng tai nạn.Một bức điện báo động cứu nạn phải bao gồm các thông tin về số nhận dạng củatàu, vị trí, tính chất bị nạn và các thông số khác

- Thông tin báo động cứu nạn trong hệ thống GMDSS đợc thiết kế theo cả 3 chiều: Ship to shore, Ship to Ship, Shore to Ship ở tất cả các vùng biển Chức năng này đ-

ợc thiết kế cả hai phơng thức thông tin vệ tinh và mặt đất

- Một tín hiệu báo động cứu nạn thông thờng đợc thực hiện nhân công và việcthực hiện xác báo cũng phải đợc thực hiện nhân công.

- Khi một tàu bị chìm sẽ có phơng tiện phát tín hiệu báo động khẩn cấp EPIRBthiết bị này có khả năng kích hoạt tự động

- Tín hiệu chuyển tiếp báo động cấp cứu từ tàu đến các tàu quanh vùng tai nạn

đ-ợc thực hiện cả bằng phơng thức thông tin vệ tinh và mặt đất ở các tần số thích hợp.Thông thờng hớng từ bờ đến tàu đợc thực hiện theo cách địa chỉ theo vùng địa lý

1.2.2 Thông tin phối hợp tìm kiếm cứu nạn :

- Nói chung thông tin là cần thiết cho việc phối hợp giữa các tàu và máy bay đitìm kiếm cứu nạn Trong đó có cả RCC với ngời chỉ huy hiện trờng ở trong vùng cứunạn

- Các bức điện phục vụ tìm kiếm và cứu nạn đợc phát theo cả hai chiều bởi phơngthức thoại và phơng thức truyền chữ trực tiếp

- Các công nghệ thông tin đợc sử dụng trong thông tin này là thoại truyền chữhoặc cả hai, cả bằng phơng thức mặt đất lẫn vệ tinh tuỳ vào điều kiện thông tin trongvùng bị nạn

- Thông tin hiện trờng thờng đợc sử dụng ở dải sóng MF và VHF bằng thoại hoặctruyền chữ trực tiếp NBDP

1.2.3 Thông tin dùng để tìm kiếm vị trí của tàu hoặc xuồng cứu sinh khi bị nạn

Trong hệ thống GMDSS đợc thực hiện bởi SARTS - SAR RADARTRANSPONDERS - thiết bị phát đáp Radar

1.2.4 Thông tin phục vụ an toàn hàng hải MSI :

Các tàu cần phải đợc cung cấp các thông tin cập nhật về dự báo hàng hải, dự báokhí tợng cũng nh các thông tin an toàn hàng hải khẩn cấp khác

- MSI đợc thông tin bởi phơng thức NBDP chế độ phát FEC ở tần số 518 KHz,với những tàu hoạt động ngoài vùng phủ sóng NAVTEX thì các thông tin an toànhàng hải đợc cung cấp qua dịch vụ EGC của hệ thống INMARSAT ở các vùng biển

vĩ tuyến cao hoặc các vùng biển xa thực hiện bằng NBDP ở dải sóng HF

- Thông tin buồng lái với buồng lái : là các thông tin an toàn giữa các tàu ở các vịtrí chạy tàu bình thờng đợc thực hiện bởi thoại VHF

1.2.5 Thông tin thơng mại

Là các thông tin giữa đội tàu với các mạng thông tin ở bờ bao gồm các nội dungquản lý và khai thác đội tàu, nó cũng có vai trò quan trọng trong an toàn Hàng Hải.Tóm lại: Thông qua hệ thống GMDSS tổ chức IMO đã đa ra 9 chức năng thôngtin chính cần đợc thực hiện bởi tất cả các tàu Song song với việc này là yêu cầu vềtrang thiết bị vô tuyến cần thiết để thực hiện các chức năng đó trong những vùngbiển mà tàu đang hoạt động Nói cách khác, bất kể hoạt động ở vùng biển nào mỗitàu phải đợc trang bị thiết bị vô tuyến có khả năng thực hiện 9 chức năng thông tinxuyên suốt cuộc hành trình của mình

9 Chức năng đó là:

- Phát và thu báo động cấp cứu theo chiều từ tàu đến bờ

- Phát và thu báo động cấp cứu theo chiều từ bờ đến tàu

- Phát và thu báo động cấp cứu theo chiều từ tàu đến tàu

- Phát và thu các thông tin phối hợp tìm kiếm và cứu nạn

- Phát và thu các thông tin hiện trờng

- Phát và thu các tín hiệu định vị

- Phát và thu các thông tin an toàn Hàng Hải

- Phát và thu các thông tin thông thờng

- Thông tin buồng lái

Đ 1.3 - Các vùng biển hoạt động của tàu

Các thiết bị thông tin vô tuyến điện trong hệ thống GMDSS, ngoài những tính uviệt của chúng còn có một số những hạn chế Nếu xét về cự ly hoạt động, vùng địa

lý và các dịch vụ thông tin cung cấp bởi các thiết bị đó Chính vì những lý do đó màyêu cầu về trang thiết bị thông tin trên tàu trong hệ thống GMDSS sẽ đợc quyết

định bởi vùng hoạt động của tàu chứ không phải theo kích cỡ của tàu

Căn cứ vào đặc điểm của các trang thiết bị trong hệ thống GMDSS và để phát huytính hiệu quả của hệ thống, tổ chức Hàng Hải quốc tế IMO đã chia các vùng biển và

đại dơng thành 4 vùng nh sau:

1.3.1- Vùng biển A 1 :

Là vùng nằm trong tầm hoạt động của ít nhất một trạm đài bờ VHF có dịch vụgọi chọn số DSC Thông thờng mỗi trạm VHF có vùng phủ sóng với bán kínhkhoảng 25 - 30 hải lý

1.3.2- Vùng biển A 2 :

Là vùng biển nằm ngoài vùng A1, nhng nằm trong tầm hoạt động của ít nhất mộttrạm đài bờ MF có dịch vụ gọi chọn số DSC Thông thờng mỗi trạm MF có vùngphủ sóng với bán kính khoảng 150 - 200 hải lý

Quy định trang bị tối thiểu về thiết bị thông tin liên lạc cho các tàu là đối tợngcủa hệ thống GMDSS đã đợc quy định rõ trong chơng IV của SOLAS sửa đổi 1988

do IMO xuất bản năm 1997 có nội dung nh sau :

1.4.1- Quy định chung cho tất cả các tàu hoạt động trên biển (không phụ thuộc vào vùng biển mà tàu hoạt động).

Mỗi tàu hoạt động trên biển bắt buộc phải đợc trang bị các thiết bị sau đây trong

hệ thống GMDSS mà không phụ thuộc vào vùng biển mà tàu hoạt động

- Máy thu phát VHF :

+ Có khả năng thu phát và trực canh liên tục bằng DSC trên kênh 70

+ Có các tần số của kênh thoại 156.8 MHz (kênh 16), 156.650 MHz (kênh 13) và156.3 MHz (kênh 6) Thiết bị thu phát DSC trên kênh 70 có thể là độc lập hoặc kếthợp với thiết bị thu phát VHF thoại

- Thiết bị phản xạ radar - RADAR TRANSPONDER hoạt động trên tần số 9GHzphục vụ cho tìm kiếm và cứu nạn - SART

- Thiết bị thu nhận thông tin an toàn hàng hải MSI máy thu NAVTEX nếu tàuhoạt động trong vùng biển có các dịch vụ NAVTEX quốc tế Nếu tàu hoạt động ởcác vùng biển không có các dịch vụ NAVTEX quốc tế thì phải đợc trang bị một máythu gọi nhóm tăng cờng EGC - Enhand Group call

- Phao định vị vô tuyến qua vệ tinh : Satellite EPIRB có khả năng phát báo độngcấp cứu qua vệ tinh quỹ đạo cực hoạt động trên tần số 406 MHz Hoặc nếu tàu chỉhoạt động ở vùng bao phủ của vệ tinh Inmarsat thì EPIRB vệ tinh phải có khả năngphát báo động cấp cứu qua vệ tinh địa tĩnh Inmarsat hoạt động ở băng L Phao định

vị vô tuyến này phải đợc đặt ở vị trí thuận tiện, có khả năng hoạt động bằng tay, tựnổi khi tàu chìm đắm và tự động hoạt động khi nổi

- Cho đến ngày 01/2/1999, tất cả các tàu vẫn phải có một máy thu trực canh vôtuyến điện thoại cấp cứu trên tần số 2182 KHz Trừ các tàu hoạt động ở vùng biển

A1 các tàu phải có máy tạo tín hiệu báo động điện thoại trên tần số 2182 KHz

- Các tàu khách phải đợc trang bị các thiết bị cho thông tin hiện trờng VHF –two way phục vụ cho mục đích tìm kiếm và cứu nạn trên tần số 121.5 MHz và 123.1MHz

1.4.2- Trang thiết bị vô tuyến điện cho tàu chạy vùng biển A 1:

Tất cả các tàu khi hoạt động trong vùng biển A1, ngoài các trang thiết bị, quy

định chung đợc nêu ở trên, còn phải bắt buộc trang bị một trong các thiết bị vôtuyến điện sau đây, có khả năng báo động cấp cứu chiều từ tàu đến bờ :

- VHF DSC, EPIRB hoặc

- EPIRB vệ tinh hoạt động trên tần số 406 MHz hoặc

- thiết bị thu phát MF gọi chọn số DSC hoặc

- Thiết bị thu phát HF gọi chọn số DSC, hoặc

- Một trạm Inmarsat, hoặc

- EPIRB INMARSAT hoạt động trên băng L

Với các thiết bị VHF cũng phải có khả năng phát và thu bằng thoại những thôngtin thông thờng

1.4.3- Trang thiết bị vô tuyến điện cho tàu hoạt động ở vùng biển A 1 và A 2 :

Tất cả các tàu khi hoạt động ngoài vùng biển A1 nhng trong vùng biển A2 ngoàicác trang bị quy định chung ở trên sẽ phải trang bị thêm ;

- Thiết bị MF, có thể thu phát tín hiệu cấp cứu bằng DSC trên tần số 2187.5 KHz

và trên tần số 2182 KHz bằng thông tin vô tuyến điện thoại

- Máy thu trực canh DSC có khả năng duy trì liên tục việc trực canh trên tần số2187.5 KHz

- Một thiết bị phát tín hiệu cấp cứu chiều từ tàu đến bờ (ngoài thiết bị MF) có thể

là EPIRB - 406 MHz, hoặc thiết bị HF/DSC hoặc một trạm INMARSAT hoặcEPIRB vệ tinh INM băng L

- Thiết bị thu phát cho mục đích thông tin thông thờng bằng vô tuyến điện thoại,hoặc truyền chữ trực tiếp băng hẹp NBDP hoạt động ở dải tần số từ 1605 KHz -

4000 KHz, hoặc ở dải tần số 4000 KHz - 27500 KHz hoặc một trạm INMARSAT

1.2.4- Trang thiết bị cho tàu chạy vùng biển A 1 , A 2 và A 3 :

Tất cả các tàu hoạt động ở ngoài vùng A1 và A2 nhng trong vùng biển A3, ngoàicác trang thiết bị chung đã quy định ở trên, sẽ phải trang bị theo một trong hai cáchlựa chọn sau :

* Lựa chọn 1 :

- Trạm INM có khả năng :

+ Phát và thu những thông tin cấp cứu và an toàn bằng truyền chữ trực tiếp bănghẹp

+ Nhận những cuộc gọi u tiên cấp cứu

+ Duy trì việc trực canh đối với những báo động cấp cứu chiều từ bờ tới tàu.+ Phát và thu những thông tin thông thờng bằng vô tuyến điện thoại, hoặc truyềnchữ trực tiếp băng hẹp NBDP

- Một thiết bị MF có khả năng thu phát cấp cứu và an toàn trên tần số 2187.5KHz bằng DSC và tần số 2182 bằng vô tuyến điện thoại.

- Một máy thu trực canh có khả năng duy trì việc trực canh liên tục bằng DSCtrên tần số 2187.5 KHz

- Một thiết bị phát tín hiệu cấp cứu chiều từ tàu → bờ Ngoài các thiết bị trên, cóthể là EPIRB trên tần số 406MHz hoặc thiết bị HF/DSC hoặc một trạm INMARSAT

dự phòng hoặc một EPIRB vệ tinh INMARSAT

* Lựa chọn 2 :

- Một thiết bị thu phát MF/HF cho mục đích thông tin cấp cứu và an toàn trên tấtcả các tần số cấp cứu và an toàn trong dải tần từ 1605 KHz - 4000 KHz và 4000KHz- 27500 KHz bằngcác phơng thức thông tin DSC, thoại và truyền chữ trực tiếpbăng hẹp NBDP

- Một thiết bị có khả năng duy trì việc trực canh bằng DSC trên tần số 2187.5KHz và 8414.5 KHzvà ít nhất một trong những tần số cấp cứu và an toàn bằng DSCsau: 4207.5 KHz, 6312 KHz, 6312 KHz, 12577 KHz hoặc 16804.5 KHz

- Thiết bị phát tín hiệu cấp cứu chiều từ tàu đến bờ Ngoài thiết bị thu phátMF/HF, có thể là EPIRB trên tần số 406 MHz hoặc qua một trạm INM, hoặc IPIRB

vệ tinh INM

- Thiết bị thu phát MF/HF có dải tần 1605 -4000 KHz và 4000 - 27500 KHz ,phục vụ cho các dịch vụ thông tin thông thờng bằng phơng thức thông tin thoại hoặctruyền chữ trực tiếp băng hẹp NBDP

1.4.5 Trang thiết bị vô tuyến điện cho tàu hoạt động ở vùng biển A 1 , A 2 , A 3 và

A 4 :

Tất cả các tàu hoạt động trên tất cả các vùng biển ngoài các trang thiết bị quy

định chung sẽ phải trang bị thêm các thiết bị sau :

- Thiết bị thu phát MF/HF sử dụng cho mục đích an toàn và cứu nạn, có các

ph-ơng thức thông tin gọi chọn số DSC, thoại và truyền chữ trực tiếp băng hẹp NBDP làm việc trong dải tần 1605KHz - 4000 KH và 4000 KH - 27500KHz

- Máy thu trực canh DSC trên tần số 2187.5 KHz 8414.5 KHz và ít nhất mộttrong các tần số sau : 4207.5 KHz, 6312 KHz, 12577 KHz và 16804.5 KHz

- Thiết bị EPIRB - 406 MHz thu phát tín hiệu cấp cứu chiều tàu đến bờ

- Thiết bị thu phát thông tin thông thờng có dịch vụ thông tin vô tuyến điện thoại vàtruyền chữ trực tiếp băng hẹp thờng là thiết bị thu phát MF/HF

Tóm lại các trang thiết bị cho tàu đợc quy định trong hệ thống GMDSS đợc tổhợp lại theo bảng sau :

Thiết bị

thông tin biển A Vùng 1

Vùng biển A 2

VHF two - way (8) x x x x

Rx 2182 KHz watch

Bảng 1-1 Các trang thiết bị trong hệ thống GMDSS trang bị cho tàu theo công ớc

SOLAS - 74 sửa đổi 1988

Chơng ii: tổng quan về mã

Trong các hệ thống truyền tin rời rạc, khi truyền các tín hiệu liên tục, tin tức phảithông qua một số phép biến đổi; đổi thành số (thờng là nhị phân) rồi mã hóa, ở đầuthu tín hiệu phải thông qua những phép biến đổi ngợc lại trên gọi là giải mã, liên tụchóa … để phục hồi tin tức

Sự mã hóa tin tức nhằm mục đích tăng tính hiệu quả và độ tin cậy của hệ thốngtruyền tin, nghĩa là tăng tốc độ truyền tin và khả năng chống nhiễu Ta đã biết tốc độlập tin còn cách xa thông lợng của kênh Để tăng tốc độ lập tin ta dùng phép mã hóa

để thay đổi tính chất thống kê của nguồn, nhờ đó có thể tiếp cận với thông lợng củakênh Trờng hợp truyền tin trong kênh có vấn đề cần quan tâm là làm thế nào đểtăng độ chính xác của việc truyền tin, nghĩa là sai nhầm xảy ra tối thiểu Vấn đề này

có thể đợc giải quyết bằng một số phơng pháp nh tăng công suất máy phát, tách tínhiệu trên nền nhiễu và phơng pháp đơn giản mà hiệu quả hơn đó là sử dụng các loạimã chống nhiễu khi mã hóa

Sự mã hóa là phép biến đổi một đối một giữa các tin của nguồn đợc mã hóa vớicác từ mã của bộ mã cấu tạo thành

2.1.2- Một số khái niệm cơ bản :

- Cơ số của mã hiệu : ký hiệu m

Là số các dấu (ký hiệu khác nhau trong bảng chữ của mã)

Ví dụ : Điện báo Morse dùng ba ký hiệu : gạch, chấm, nghỉ có độ dài khác

nhau => cơ số của mã là 3

Khi mã có cơ số là 2 gọi là mã nhị phân

Khi mã có cơ số là 3 gọi là mã tam phân

- Chiều dài từ mã : (ký hiệu n) là số ký hiệu của bộ mã dùng để mã hóa cho từ mã

đó Ví dụ : từ mã 0101001 dùng 7 ký hiệu của bộ mã nhị phân để mã hóa nên cóchiều dài là 7

+ Nếu tất cả các từ mã trong hệ mã có chiều dài bằng nhau đợc gọi là mã đồng đều.Nếu độ dài các từ mã khác nhau gọi là mã không đồng đều Với mã không đồng

đều độ dài trung bình (ký hiệu ) là thông số cơ bản của mã và đợc tính theo biểuthức :

( 2 -1)Trong đó :

p (xi) xác suất xuất hiện tin xi của nguồn X đợc mã hóa ( xi∈ X )

ni độ dài từ mã tơng ứng với tin xi

- Tổng số từ mã trong bộ mã : ký hiệu N

Trờng hợp mã đồng đều Nếu tất cả các tổ hợp mã gồm n ký hiệu với m trị khácnhau đều đợc dùng làm từ mã lúc đó sẽ có :

N = mn

và bộ mã đợc gọi là mã đầy Nếu N < mn bộ mã đợc gọi là mã vơi Mã đầy không

có tác dụng chống nhiễu, các loại mã chống nhiễu đều thuộc loại mã vơi

i N

i

n xi p

- Trọng lợng từ mã (W) là tổng số các ký hiệu khác 0 của từ mã.

Ví dụ từ mã 01010 có trọng lợng từ mã là W = 2

- Quãng cách mã (d) là số ký hiệu khác nhau tính theo vị trí tơng ứng của hai từmã có chiều dài bằng nhau Ví dụ gọi W1, W2 là 2 từ mã có chiều dài bằng nhau.Quãng cách mã d (W1, W2) = W (W1⊕ W2) với ⊕ là phép toán cộng modul-2

Ví dụ : cho 2 từ mã W1 = 0011001 , W2 = 101101 thì

d (W1, W2) = W (W1⊕ W2) = 2

 2.2 - Mục đích mã hóa và các điều kiện khi lập mã

2.2.1 Mục đích mã hóa :

- Phối hợp nguồn tin và nơi nhận tin

- Tăng hiệu suất thông tin

- Tăng độ tin cậy

- Bảo mật thông tin

2.2.2 Điều kiện khi thiết lập mã hiệu:

a) Điều kiện chung cho các loại mã :

Khi truyền tin các tin tức mã hóa đợc trình bày dới dạng một dãy ký hiệu liêntiếp Muốn giải mã, điều kiện trớc tiên là trong dãy ký hiệu liên tiếp đó phải có quyluật đảm bảo sự phân tách các tổ hợp mã Nói một cách khác phải phân biệt đ ợc kýhiệu đầu của từ mã

b) Điều kiện riêng :

Đối với phơng pháp xây dựng mã thống kê tối u (mã nén) thì phải làm sao cho độdài trung bình của từ mã là nhỏ nhất, còn đối với mã phát hiện và sửa sai thì phảicho phép phát hiện và sửa sai càng nhiều càng tốt

2.3.2 - Phân loại theo chiều dài từ mã:

- Mã có chiều dài thay đổi

- Mã có chiều dài không đổi

2.3.3 - Phân loại theo hiệu suất thông tin:

- Mã tối u

- Mã cha tối u

2.3.4- Phân loại theo độ tin cậy :

- Mã có khả năng phát hiện và sửa sai

- Mã không có khả năng phát hiện và sửa sai

2.3.5- Phân loại theo cơ số của mã:

Có thể phân loại mã theo cơ số bất kỳ của mã

- Mã nhị phân

- Mã tam phân v.v…

2.3.6- Phân loại theo thứ tự các cột số trong từ mã:

- Mã không có trọng số : Thứ tự các cột số không ảnh hởng đến "nội dung" của từ mã

- Mã có trọng số : Thứ tự các cột số ảnh hởng đến "nội dung" của từ mã

2.3.7- Phân loại theo mục đích sử dụng:

- Mã số

- Mã ký tự

2.3.8- Phân loại theo quãng cách mã:

- d ≠ const : Mã vòng

- d = const : Mã Gray, mã Johnson

2.3.9- Phân loại theo cách tạo mã:

Liệt kê trong một bảng những tin của nguồn và chỉ rõ các từ mã tơng ứng

Phơng pháp này đơn giản nhng chỉ áp dụng cho các bộ mã có số lợng từ mã nhỏ

Ví dụ : Nguồn tin A = a1, a2, a3 đợc mã hóa theo bảng

- 1

Với i = 1, 2, … n Trong đó quy ớc vị trí đầu tiên bên trái ứng với ký hiệu v1 là vịtrí có trọng số nhỏ nhất : mo, vị trí thứ i tính từ trái sang phải ứng với ký hiệu vi cótrọng số là m i - 1, vị trí cuối cùng (thứ n) tơng ứng với vn có trọng số là mn - 1 Khi đó,trọng số b của từ mã là tổng trọng số các ký hiệu trong từ mã, đợc tính theo côngthức sau :

1

1

Trong đó : vi : giá trị của ký hiệu thứ i trong từ mã, vi∈ m

i : số thứ tự của ký hiệu trong từ mã i = 1, … n

m : cơ số của mã

Ví dụ : Biểu diễn một bộ mã trên mặt phẳng tọa độ

Bảng 2 - 2: Biểu diễn một bộ mã trên mặt phẳng tọa độ

Ví dụ : Biểu diễn bộ mã 00, 01, 100, 1010, 1011 bằng phơng pháp cây

Ví dụ xây dựng đồ hình kết cấu của bộ mã 00, 01, 100, 1010, 1011

Hình 2 - 2: Đồ hình kết cấu của bộ mã 00, 01, 100, 1010, 1011 dấu v

biểu diễn toán tử hoặc (OR)

2.4.5- Phơng pháp hàm cấu trúc mã :

Phơng pháp này mô tả rõ ràng một đặc tính quan trọng của mã là sự phân bố các

từ mã có độ dài khác nhau, ký hiệu G (ni)

Ví dụ : Bộ mã 00, 01, 1010, 1011 có G (n), dới dạng sau :

Phơng pháp này dùng làm mô hình toán học để biểu diễn mã vòng

Ví dụ đa thức sinh của mã vòng C(n,k) dạng tổng quát là:

g(x)=1+g1x1+g2x2 + grxr

Trong đó:

r : là số dấu kiểm tra

Khi nhận đợc một dãy ký hiệu mã, để có thể phân tách đợc các từ mã một cáchduy nhất và đúng đắn bộ mã phải thỏa mãn điều kiện sau : Bất kỳ dãy các từ mã nàocủa bộ mã cũng không đợc trùng với một dãy từ mã khác của cùng bộ mã

Ví dụ lấy bộ mã 00.01.100.1010,1011

000.1111

101.0101

Khi nhận đợc dãy ký hiệu : 100, 01, 01, 00, 1011, 101, 101

Có thể phân tách ra một cách duy nhất thành dãy các từ mã :

100 , 01, 01, 00, 1011, 1011, 01

Nh vậy bộ mã trên thuộc loại mã phân tách đợc

* Độ chậm giải mã là số ký hiệu nhận đợc cần thiết phải có mới có thể phân tách

đợc các từ mã Đối với bộ mã phân tích đợc, độ chậm giải mã là hữu hạn, nhng cũng

có trờng hợp là vô hạn, trong trờng hợp là vô hạn thì ta có thể xem nh không phântách đợc

Để xác minh tính phân tách của bộ mã và nếu phân tách đợc thì xác định độchậm giải mã và xây dựng bảng thử mã phân tách Trình tự xây dựng bảng thử theocác bớc sau :

Trong đó nmin, nmax là độ dài từ mã ngắn nhất và dài nhất của bộ mã

Kết luận : Để mã có tính phân tách đợc thì điều kiện cần và đủ là bất kỳ tổ hợp

mã nào cũng không đợc trùng với phần đầu của bất kỳ tổ hợp mã khác cùng bộ mã

00 01 100 1010 1011

22

1

n

j T n j

ch

- Tăng tỷ số tín hiệu trên nền nhiễu, nghĩa là tăng công suất máy phát.

- Sử dụng những tín hiệu phức tạp có khả năng chống nhiễu tối u và cấu trúc thutối u nghĩa là phơng pháp tách tín hiệu trên nền nhiễu tốt nhất

- Sử dụng các loại mã chống nhiễu và các hệ thống có hồi tiếp

Trong kỹ thuật truyền tin hiện nay thờng sử dụng các loại mã phát hiện sai và sửasai Đây là loại mã đã đợc xây dựng khá hoàn chỉnh cả về thực tế và lý luận

Xét với kênh nhị phân đối xứng thuộc loại kênh chứa sai nhầm không tơng quan

và xác suất chuyển đổi sai ký hiệu 1 thành 0 hoặc ngợc lại 0 thành 1 là nh nhau, nếu

ký hiệu các xác suất chuyển đổi đó là P (1/0) và P (0/1) ta có đẳng thức P (1/0) = P(0/1) = PS

Vậy xác suất nhận đúng một ký hiệu sẽ là : 1 - PS và xác suất nhận đúng một từ mã gồm n ký hiệu sẽ là : (1 - PS)n

Xác suất thu sai từ mã đó bằng

Pn = L - (1 - Ps)n (2 - 2)Trong trờng hợp xác xuất nhận sai một ký hiệu khá bé ví dụ Ps < 10-3 biểu thứctrên có thể viết Pn≈ n Ps

Xác xuất nhận thức t ký hiệu sai trong một từ mã gần n ký hiệu sẽ là

Pn(n,t) = P (1 - Ps)n - t

Tổng số các từ mã n ký hiệu có t ký hiệu sai bất kỳ bằng

(2-6)Xác suất xuất hiện mặt từ mã n ký hiệu có t sai bất kỳ sẽ là :

s

t s

t

C t n

P( , ) = 1− − (2 - 7)Khi Ps bé xác suất nhận các từ mã sai ít ký hiệu lớn hơn xác suất nhận các từ mã

có sai nhiều ký hiệu P (n, t) > P (n, t') với t < t'

Đây chính là cơ sở để xây dựng các mã hiệu chống nhiễu hữu hiệu trong kênh nhịphân đối xứng Các mã hiệu này có khả năng phát hiện và sửa sai các tổ hợp mã có

số ký hiệu sai bé hơn nhiều là đối với các tổ hợp có số ký hiệu sai lớn

Trong trờng hợp kênh có nhiều tơng quan gây ra sai cụm sẽ dùng loại mã truychứng, các từ mã sẽ không đợc phân thành từng khối đồng đều mà quá trình mã hóa

và giải mã đều đợc thực hiện một cách liên tục

2.7.1- Khái niệm mã phát hiện sai và sửa sai :

)!

(

!

t n t

n

C t n

−

=

Mã phát hiện sai và sửa sai bao gồm các loại mã phát hiện sai, mã sửa sai và mãphát hiện và sửa sai.

Dạng sai nhầm của các mã hiệu đợc truyền đi tùy thuộc vào tính chất thống kêcủa kênh Nói chung có thể phân làm hai loại sai, một loại gọi là sai độc lập, nghĩa

là trong quá trình truyền tin do nhiễu tác động một hoặc nhiều ký hiệu trong các tổhợp mã có thể bị sai nhầm, nhng những sai nhầm đó không liên quan đến nhau Loạithứ hai là sai phụ thuộc lẫn nhau gọi là sai tơng quan Loại sai này hay xảy ra trờnghợp sai chùm ký hiệu kề cận nhau gọi là sai cụm

Sự lựa chọn cấu trúc của mã chống nhiễu phải dựa trên tính chất thống kê củakênh, nói cách khác phải dựa trên sự phân bố xác suất sai nhầm trong kênh

2.7.2- Cơ chế phát hiện sai của mã hiệu :

Khả năng phát hiện sai của mã hiệu dựa trên một nguyên lý đó là : Nếu mã hiệu

là tập hợp những từ mã gồm n ký hiệu thì số các từ mã đợc chọn bé hơn tổng số các

tổ hợp n ký hiệu Số các tổ hợp không đợc dùng làm từ mã đợc gọi là những tổ hợpcấm Do sự sai nhầm một từ mã đợc chuyển thành một tổ hợp cấm lúc đó sẽ pháthiện đợc là đã thu sai

( )

o o

o

N

N N

N

N N N

Tỷ số càng tiến đến 1, khả năng phát hiện sai càng lớn và nh đã nói ở trên độ dài

từ mã phải lớn : No = 2n > N = 2k nghĩa là n >> k k là số ký hiệu trong từ mã cầnthiết để mang tin n - k là số ký hiệu d trong từ mã dùng để phát hiện sai

2.7.3- Cơ chế sửa sai của mã hiệu :

Khi nhận đợc một tổ hợp mã thuộc các tổ hợp cấm thiết bị sửa sai có nhiệm vụquy về từ mã phát đi với xác suất sai nhầm tối thiểu Muốn vậy phải dựa trên tínhchất nhiễu trong kênh phân nhóm các tổ hợp cấm, mỗi nhóm tơng ứng với một từmã mà chúng có khả năng bị chuyển đổi sang nhiều nhất Trong trờng hợp kênh nhịphân đối xứng xác suất nhận các từ mã sai ít hiệu nhiều hơn là xác suất nhận sai từmã nhiều ký hiệu Nh vậy vấn đề đặt ra là phân nhóm thế nào để có thể sửa đợc tấtcả hoặc đại bộ phận các sai ít ký hiệu trớc Muốn vậy ta làm nh sau :

Coi mỗi từ mã nh là một véc tơ, mỗi ký hiệu đại biểu cho một tọa độ Tập hợp các

từ mã hình thành một không gian véc tơ gọi là không gian mã Tác động của nhiễu

đợc biểu thị bằng những véc tơ gây sai nhầm đồng số chiều với không gian mã gọi

là véc tơ sai Kết quả của sự chuyển đổi sai nhầm trong quá trình truyền tin là một tổhợp mã khác với tổ hợp mã ban đầu xem nh là kết quả của sự kết hợp giữa véc tơban đầu và véc tơ sai Trong mã nhị phân sự kết hợp giữa véc tơ mã và véc tơ sai làphép cộng modul - 2

Ví dụ véc tơ mã 0101 chịu tác động của véc tơ sai 0100 sẽ trở thành tổ hợp mã cósai ở ký hiệu thứ nhất kể từ trái sang phải

0101 ⊕ 0100 = 0001

Trọng số kết quả của phép cộng modul cho ta biết vị trí sai trong trờng hợp saimột bít

Đ 2.8 Xây dựng bộ mã nhị phân có khả năng chống nhiễu

Trong bộ mã tuyến tính khả năng chống nhiễu của mã là tiêu chuẩn hàng

đầu Khả năng này đợc hiển thị bằng số ký hiệu sai có thể phát hiện và sửa chữatrong một tổ hợ mã Điều này có liên quan đến trọng lợng tối thiểu của mã cũng nh

số ký hiệu thử tối thiểu ( nói cách khác là độ dài n = r + k tối thiểu của mã khi giữkhông đổi số ký hiệu mang tin k) Cho nên trớc khi xây dựng mã chống nhiễu tối u

ta cần phải xác định trớc một số giới hạn của mã tuyến tính

2.8.1 Giới hạn trên của khoảng cách mã tối thiểu.

Xét bộ mã cơ số m và độ dài mỗi từ mã là n Do bộ mã dùng m ký hiệu khácnhau để lập lên các từ mã của bộ mã Nếu coi sự xuất hiện của một ký tự nào đótrong từ mã là nh nhau thì xác suất xuất hiện của các ký hiệu khác nhau trong từ mã

n.m(k-1) (m-1)

mk -1Với mã nhị phân trọng số trung bình của từ mã sẽ là:

n.2(k-1)

2k -1Khoảng cách mã tối thiểu của từ mã không thể vợt quá trọng số trung bình.Cho nên giới hạn trên của khoảng cách mã tối thiểu đợc xác định theo bất đẳng thức

2.8.2.2 Giới hạn Griesmes (đối với mã nhị phân) Độ dài mã nhị phải thoả mãn bất đẳng thức sau:

do: khoảng cách mã tối thiểu

Dạng khác của (2-14) là

n > do + d1 + d2 +….dk -1 (2-15)Trong đó:

2.8.2.4 Giới hạn VACMASOP :

Giới hạn Macmasôp đợc phát biểu dới dạng định lý nh sau :

Chỉ có thể xây dựng đợc một bộ mã, sửa hệ thống nhị phân có độ dài n vàkhoảng cách mã tối thiểu do với r dấu kiểm tra thỏa mãn bất đẳng thức sau :

( )

∑−

= −

−+

≥ d 2

0 i

i 1 n

i 1 n

Khoảng cách mã tối thiểu thờng đợc xác định theo khả năng phát hiện sai (d0

> t - 1) hoặc khả năng sửa sai (d0 > 2e + 1) hoặc theo khả năng phát hiện đợc t sai vàsửa đợc e sai (d0 > e + t + 1)

Quá trình xây dựng bộ mã với khoảng cách mã tối thiểu d0 và giới hạnGILBERT E gồm các bớc sau :

Bớc 1 : Viết tất cả 2n từ mã có thể có

Bớc 2 : Chọn một từ mã tùy ý trong 2n từ mã

Bớc 3 : Loại bỏ tất cả các từ mã có khoảng cách mã với từ mã đã chọn nhỏhơn hoặc bằng (d0 - 1) Nếu sau khi loại bỏ các từ mã này ra khỏi 2n từ mã mà khôngcòn một từ mã nào thì kết thúc quá trình lựa chọn

Số từ mã còn lại lập thành bộ mã có khoảng cách mã tối thiểu lớn hơn hoặcbằng do Ngợc lại nếu cha thỏa mãn ta lặp lại từ bớc 2 rồi bớc 3

Để xác định số lợng từ mã tối thiểu có thể chọn đợc ta tiến hành nh sau:

Ta có tổng số các từ mã có khoảng cách mã với từ mã đã chọn không vợt quá(d0 - 1) là :

i n

2n

N > - (2 - 21)

N∑với N : là số lần chọn

Biểu thức (2 - 11) là định lý giới hạn GILBERT.E giới hạn dới của số từ mãdùng khi cho trớc n và do

2.8.3.2 Xây dựng bộ mã có khả năng chống nhiễu :

Khi cho trớc số các tin (s : số các tin) Giới hạn Hamming R W

Trong trờng hợp này để đảm bảo mã hóa hết các tin cửa nguồn thì số từ mãdùng phải bằng số tin của nguồn

Ta có : N1 = 2k = s

Suy ra : k = log2 s (2 - 22)

Trong đó là là số dấu thông tin trọng từ mã

Để bộ mã có khả năng chống nhiễu ta phải thêm các dấu phụ vào các từ mãmang tin sao cho bộ mã có khoảng cách mã tối thiểu do xác định :

Vì log2 S thờng không là số nguyên nên (2 - 22) đợc tính nh sau :

k = [log2s] + 1 (2 - 23)[log2s] : Biểu thị lấy phần nguyên

Để xác định số dấu phụ ta giả sử bộ mã có khả năng chống nhiễu, có độ dài n Nhvậy số dấu phụ r = n - k

i n C

1

Trong đó : t là số sai lớn nhất

Để có thể phát hiện đợc t sai thì yêu cầu thỏa mãn điều kiện :

t

C N

i

i n t

i

i

N C

N N

0 1

n k C

0

22

i n C r

0 2

đ-lỗi bít BER có thể đợc cải thiện bằng các kỹ thuật phát hiện đ-lỗi và sửa đ-lỗi nhờ việcthêm các bít kiểm tra trong luồng thông tin Các bít kiểm tra này sẽ giúp phát hiện

ra sai lỗi và đợc cải thiện bằng cách mạch sửa lỗi

Về mặt lý thuyết có thể tạo ra bộ mã có khả năng phát hiện và sửa tất cả các lỗitrong luồng tín hiệu thông tin nhng thực tế số lợng các bít d thêm vào cần tính đến

sự hạn chế về tốc độ luồng bít trên đờng truyền Nếu có số lợng bít d thêm vào lớnthì tốc độ luồng bít trên kênh truyền giảm do đó tùy theo mục đích sử dụng và chấtlợng tín hiệu ta chọn tỷ lệ cho phù hợp

Sơ đồ khối của hệ thống mã hóa

Encoder MOD Chaned DEMOD Decoder

=> v = uo go + u1 g1 + …… 1 u k - 1, g k - 1

=> G đợc gọi là ma trận sinh của C

3.1.3 - Ma trận kiểm tra của mã khối tuyến tính :

Với ma trận sinh G (k x n) với k hàng độc lập tuyến tính luôn tồn tại ma trận H(r x n) với r = n - k hàng độc lập tuyến tính

100 ……0 P00 P01 P0 (n - k - 1)

H = [I n - k pT] = 010 ……0 P10 P11 P1 (n - k - 1)

000 …… 1 Pk-10 Pk-11 P(k-1) (n-k-1)

Với pT là ma trận chuyển vị của P

Ma trận H đợc gọi là ma trận kiểm tra chẵn lẻ của mã tuyến tính

Qua ma trận G, ma trận H đợc tính

G HT = 0, HT là ma trận chuyển vị của H Cho u = (uo, u1,……… uk-1) là thông tin đợc mã hóa dạng hệ thống của từ mã tơngứng là

v = (vo, v1 … vk-1, u1,…… uk-1) với v HT = 0

3.1.4- Sydrome và phát hiện sai :

Sydrome là hội chứng sai, nó là một thuật toán để tìm ra véc tơ lỗi

Xét mã (n, k) với ma trận sinh G và ma trận kiểm tra H, v = (vo, v1 … vn-1) là véc tơ mã truyền qua kênh có nhiễu, gọi r = (ro, r1, rn-1) là véc tơ nhận đợc từ kênhtruyền có nhiễu nên v có thể sẽ khác v

3.1.5 Mối liên hệ giữa n và k :

Ta đã biết trong mã tuyến tính một từ mã gồm có các bít thông tin và bít kiểm traquan hệ giữa chúng cho ta khả năng phát hiện lỗi:

Gọi: R: Véc tơ mã nhận đợc ở đầu thu

E1 Tổng số véc tơ sai 1 lỗi E1 =

E2 Tổng số véc tơ sai 2 lỗi E2 =

Ei Tổng số véc tơ sai i lỗi E i =

3.1.6 Cơ chế phát hiện sai và sửa sai

Dựa vào ma trận kiểm tra và Syndrome mã khối tuyến trính có cơ chế phát hiện

và sửa sai nh sau:

Mã Hamming và mã Golay mở rộng sử dụng bít kiểm tra chẵn lẻ là cần thiết cho

hệ thống mạch điện mã hóa và giải mã Mã này yêu cầu phần mềm cho bit kiểm traparity nên có thể phức tạp và giá thành cao Để khắc phục hạn chế của mã Hamming

và mã Golay ngời ta sử dụng mã vòng (cyclic codes)

Mã vòng bao gồm k bit thông tin và n - k bit kiểm tra parity là một loại mã đơngiản sử dụng thanh ghi dịch Mã vòng có thể tạo ra các giá trị từ mã khác nhau do sựdịch bit thanh ghi end - to - end nếu từ mã là : uo, u1, u2,… un-2, un-1 sau khi dịch 1 bit

un-1, uo, u1, u2… un-2 là giá trị khác của từ mã chuyển thanh ghi và xử lý chia modul-2.Một số nhị phân có chiều dài n nó bao gồm k bit thông tin và (n-k) bit zero, đợc chiabởi số có chiều dài (n-k+1) bit, ở đây quá trình xử lý chia bao gồm (n-k) bit sau đócộng n bit thông tin tạo ra từ mã duy nhất

)!

2(1

!

−

n n

)!

(1

!

i n

VD: Xét bộ mã

Ban đầu thanh ghi bao gồm tất cả là 0 và chuyển mạch ở vị trí 1 Khi dịch chuyển1bit thông tin trong bộ mã hóa thì đầu ra xuất hiện Sn-1 ⊕ Sn nội dung các bit củathanh ghi S1, S2 … Sn-1 dịch sang phải, các bit thông tin dịch vào trong, chuyển mạch

về vị trí 2 và tổng Sn-1 ⊕ Sn còn tạo hồi tiếp cho S1 Quá trình dịch chuyển tiếp diễncho đến hết k bit Sau (n-k) lần dịch đợc từ mã bao gồm k bit thông tin và (n-k) bitparity và xóa thanh ghi cho lần dịch tiếp theo Giá trị trong toàn bộ quá trình xử lý

sẽ là 2k từ mã duy nhất

Trong thực tế ngời ta hay sử dụng mã vòng để phát hiện lỗi vì mã vòng đơn giảnchỉ sử dụng các thanh ghi dịch và một vài cổng logic để tạo ra từ mã

Đ3.3- Mã hóa ngẫu nhiên

Tạp âm giả PN (pseudu - noise) dùng cho mã hóa ngẫu nhiên với thanh ghi dịchtrớc khi mã hóa FEC Khái niệm về tạp âm giả dùng trong bộ mã hóa ngẫu nhiên đ-

ợc giải thích trong thông báo 394-5 CCITT Cấu trúc bộ mã hóa ngẫu nhiên và giảimã ngẫu nhiên đợc mô tả ở khuyến các CCITT

Bộ mã hóa ngẫu nhiên rất đơn giản, chất lợng cao và độ trễ rất nhỏ coi nh bằngzero Chuỗi nối tiếp PN mục đích cho đồng bộ giữa bên phát và bên thu

Ví dụ : Xét mạch mã hóa ngẫu nhiên bao gồm thanh ghi dịch 3 bit, một bộ

công modul - 2 và có một đờng hồi tiếp từ bộ cộng modul - 2 về đầu vào thanh ghi.Nội dung của thanh ghi sẽ thay đổi do sự dịch chuyển của các bit đầu vào và kết quả

S2⊕ S3 hồi tiếp về S1 nh là bit đầu vào tiếp theo

Sự quan hệ giữa R ( τ ) của dạng sóng x (t) với chu kỳ trớc To là

Với - ∞ < T < + ∞

x (t) đại diện mã PN, mỗi xung cơ bản liên quan đến một chip Dạng sóng của

đơn vị chip trong khoảng thời gian và chíp trớc đó P với (P=2n - 1) có quan hệ:

NA số tơng ứng sự dịch chuyển nối tiếp n xung

ND số không tơng ứng với sự dịch chuyển nối tiếp của n xung

2

) ( )

( 1 1 ) (

0

T

T

dt T t x t x T K T

P

N N

T

Tiêu chuẩn hóa chip PN

Đ3 4- Mã xoắn

Trong mã khối tuyến tính và mã vòng các bit parity đợc thêm vào khối bit dữ liệu

để tạo mã khối, còn trong mã xoắn các bit thông tin đợc trải ra trên một quãng bitdài hơn độ dài thực của khối dữ liệu để giúp cho việc phát hiện và sửa lỗi

Mã xoắn đợc tạo ra bằng cách sử dụng bộ ghi dịch k bit và n mạch cộng modul-2.Trong mạch mã hóa bộ ghi dịch là ngẫu nhiên với các mạch cộng Khi có một bitmới đợc dịch vào mạch mã hóa, các bit trong bộ ghi dịch đợc lần lợt lấy mẫu để tạo

ra các bit của từ mã Dòng mã này các bit đợc dịch vào bộ mã hóa lần lợt ở mỗi thời

điểm và nếu có n bit mã hóa đợc tạo ra từ các bit dữ liệu thì tốc độ mã hóa là 1/n

Sơ đồ khối mạch mã hóa

Xét một mạch mã xoắn sử dụng thanh ghi dịch có chiều dài k = 3 có 2 bộ cộngmodul - 2 do đó tỷ lệ mã hóa là 1/2 Có m bit đầu vào dịch chuyển thanh ghi lần lợttheo từng bit sang phải Bộ chuyển mạch đầu ra lấy mẫu 2 bộ cộng modul - 2 Quátrình mã hóa thực chất là quá trình chuyển dịch trạng thái của bộ ghi dịch, trong đó

mỗi cặp bit đầu ra đợc quyết định bởi nội dung của thanh ghi dịch

Đầu ra của bộ cộng thanh ghi dịch từ bộ cộng modul-2 là :

sẽ truy theo tất cả các dãy dịch chuyển trạng thái có thể thực hiện ở bên phát Saukhi tính toán và so sánh, mạch giải mã sẽ tìm ra dãy chuyển dịch trạng thái tối u do

đó suy ra đợc dãy thông tin phát Trong thực tế có một thuật toán đợc sử dụng rộngrãi đó là thuật toán viterbi có tính hợp lý cao nhất Nó có u điểm là độ phức tạp của

bộ giải mã không phụ thuộc vào số ký tự trong từ mã Thuật toán tính khoảng cáchgiữa tín hiệu thu ở thời điểm ti và tất cả các đờng dẫn đến mỗi trạng thái ở thời điểm

tj Khi hai đờng cùng dẫn đến một trạng thái chỉ chọn đờng ngắn hơn thực hiện.Trong thực tế bộ mã xoắn sử dụng trong nhiều hệ thống phức tạp hơn Một ứngdụng hiệu quả của bộ mã xoắn trong hệ thống INMARSAT quyết định độ tin cậycủa kênh thông tin Bộ mã xoắn sẽ có chiều dài k, tỷ lệ mã hóa R và bộ cộng modul-

2 tùy thuộc vào yêu cầu

Nhận xét :

- Mã khối tuyến tính và mã vòng thêm các bit kiểm tra parity thêm vào từ mã làmtăng tốc độ bit trên đờng truyền và độ rộng băng tần tín hiệu Hai mã này yêu cầucác mạch điện tử cũng nh phần mềm trợ giúp nên phức tạo và hiệu quả kinh tếkhông cao Khả năng phát hiện và sửa lỗi không hiệu quả nhất là đối với sai lỗi képcác bit Trong khi đó mã hóa ngẫu nhiên có u điểm trong việc bảo mật thông tin,

đơn giản độ trễ nhỏ… nhng yêu cầu độ rộng băng tần lớn, đồng bộ rất khắt khe

- Mã xoắn đơn giản là các bộ ghi dịch áp dụng kỹ thuật công nghệ hiện đại cókhả năng tự sửa lỗi hơn, có đặc tính là tổng modul-2 của 2 từ mã là cùng từ mã cùngloại Bộ lập mã không phải thêm vào các bit CRC, parity kiểm tra mà vẫn đảm bảo

tỷ lệ lỗi bit BER, giữ nguyên băng tần tín hiệu cơ bản

Do tính u việt của mã xoắn nên là mã cơ bản sử dụng cho hệ thống C/M/miniM

Nó đợc các tàu và bờ dùng để phát chuyển tiếp báo động cáp cứu hoặc phát các cuộcgọi khẩn cấp và an toàn Việc thử nghiệm hệ thống DSC đã đợc phối hợp tiến hànhsuốt những năm 1982 đến 1986 bởi tổ chức CCIR Đến nay nó đã khá hoàn chỉnh và

đã đợc khai thác một cách có hiệu quả trong ngành hàng hải

DSC có 3 đặc trng cơ bản:

CallingSelectiveDigital

Cụ thể :

*DSC là một phơng thức kết nối thông tin, trong thông tin vô tuyến mỗi cuộc liên

lạc thờng diễn ra hai giai đoạn: Trớc hết là giai đoạn gọi để kết nối thông tin giữa

các đài trên một kênh làm việc chung và sau đó mới là giai đoạn làm việc thực hiện

các nội dung thông tin DSC là một phơng thức kết nối mới để gọi và vì thế nội dung

điện DSC chứa các thông tin ngắn gọn nh kênh thông tin tiếp theo, đặc tính và các

tham số cơ bản của cuộc gọi đặc biệt trong cuộc báo động cứu nạn đặc tính và

tham số cơ bản là vị trí trong thời gian bị nạn, tính chất tai nạn và phong thức thông

tin tiếp theo

Kênh trực canh cho DSC ở dải tần VHF cả mục đích an toàn cứu nạn và mục

đích thông tin thông thờng đợc quy định chỉ ở một kênh 70 (156,525 MHz) Đối với

các dải tần khác nh 2, 4, 6, 8, 12, 16 MHz ở mỗi dải tần cũng quy định một tham số

trực canh DSC chung nhất cho mục đích an toàn cứu nạn Còn với mục đích thông

tin thông thờng có quy định một số tần số trực canh DSC quốc tế và quốc gia

* DSC có khả năng lựa chọn địa chỉ đài thu

DSC có thể gọi:

Tới tất cả tàu (All Station)

Tới một đài có nhận dạng duy nhất (Individual)

Tới một nhóm đài (Common Interest)

Tới các đài trong một vùng địa lý đợc lựa chọn (Geographic area)

* DSC là một công nghệ thông tin số

Bản thân tin tức là dạng số

Điều chế số

Độ tin cậy thông tin cao

Đ 1.2 cấu trúc trờng trong định dạng cuộc gọi DSC.

Phơng thức thông tin bằng kỹ thuật gọi chọn số DSC trong hệ thống tin GMDSS

ngoài việc giành cho cấp cứu khẩn cấp và an toàn, nó chỉ dùng để gọi và bắt liên lạc

còn việc trao đổi thông tin phải sử dụng bằng phơng pháp khác chính vì thế cấu trúc

của nó chỉ tồn tại ở 2 dạng chính đó là: Cấu trúc của một cuộc gọi cấp cứu và cấu

trúc của một cuộc gọi thông thờng

- Cấu trúc của một cuộc gọi thông thờng

Phơng thức liên lạc

2 kí tự

Tần số

3 kí tự

Tần số

Bức

điện 2

Bức

điện 3

Bức

điện 4

EOS ECC

1 Tín hiệu mào đầu:( Dot pattern)