Kỹ Thuật Truyền Số Liệu : Truyền dẫn số liệu part 2 docx

dce Truyền dẫn số • Ưu điểm – Công nghệ số • Công nghệ LSI/VLSI làm giảm giá thành – Toàn vẹn dữ liệu • Nhiễu và suy giảm tín hiệu không bị tích lũy bởi các repeater • Truyền khoảng cách

dce

Truyền dẫn số

• Ưu điểm

– Công nghệ số

• Công nghệ LSI/VLSI làm giảm giá thành

– Toàn vẹn dữ liệu

• Nhiễu và suy giảm tín hiệu không bị tích lũy bởi các repeater

• Truyền khoảng cách xa hơn trên các đường truyền kém chất lượng

– Hiệu quả kênh truyền

• TDM > FDM

– Bảo mật

• Các kỹ thuật mã hóa để bảo mật dữ liệu dễ áp dụng

dce

Suy giảm tín hiệu

• T/h nhận được khác với t/h truyền đi

– Analog – suy giảm chất lượng t/h – Digital – lỗi trên bit

• Nguyên nhân

– Suy yếu và méo do suy yếu trên đường truyền – Méo do trễ truyền

– Nhiễu

dce

Độ suy yếu tín hiệu trên đường truyền

• Định nghĩa (signal attenuation)

– Khi một tín hiệu lan truyền qua một môi trường truyền, cường độ (biên độ) của tín hiệu bị suy giảm theo khoảng cách

– Tùy thuộc vào môi trường truyền dẫn

• Đối với môi trường vô tuyến, suy giảm cường độ t/h là một hàm phức tạp theo khoảng cách và thành phần khí quyển

– Cường độ t/h nhận phải

• Đủ mạnh để thiết bị nhận nhận biết được

• Đủ cao so với nhiễu để t/h không bị lỗi

• Suy yếu là một hàm tăng theo tần số

– Kỹ thuật cân bằng độ suy yếu trên dải tần số – Dùng bộ khuyếch đai (khuyếch đại ở tần số cao nhiều hơn)

dce

Phổ âm của thoại và âm nhạc

dce

Độ suy yếu tín hiệu trên đường truyền

• Công thức

– Attenuation = 10log10(P1/P2) (dB)

• P1, P2: công suất (watts)

– Decibel (dB) là giá trị sai biệt tương đối

• Công suất suy giảm ½ → độ hao hụt là 3dB

• Công suất tăng gấp đôi → độ lợi là 3dB

– Attenuation = 20log10(V1/V2)

• Do công suất tiêu thụ trên điện trở R là P = V2/R

– Giá trị sai biệt tuyệt đối

• Decibel-watt (dBW)

– 1W là giá trị tham khảo, tương ứng với 0dBW – Công suất (dBW) = 10log10 (công suất theo W)

dce

Trễ lan truyền tín hiệu

• Méo trễ lan truyền

– Chỉ xảy ra trong môi trường truyền dẫn hữu tuyến – Vận tốc lan truyền thay đổi theo tần số

• Vận tốc cao nhất ở gần tần số trung tâm

• Các thành phần tần số khác nhau sẽ đến đích ở các thời điểm khác nhau

• Công thức

– Transmission propagation delay – Tp = S/V

• S : khoảng cách vật lý (meter)

• V : vận tốc lan truyền tín hiệu trên môi trường truyền, với sóng điện từ: v = 2 x 106 (m/s)

– Round trip delay – Tx = N/R

• N : khối lượng dữ liệu truyền (bit)

• R : tốc độ truyền bit trên đường truyền.

dce

Nhiễu

• T/h thêm vào giữa thiết bị phát và thiết bị thu

• Nhiễu nhiệt

– Do dao động nhiệt của các electron trong chất dẫn

• Hàm của nhiệt độ

– Phân tán đồng nhất trên phổ tần số – Nhiễu trắng

– Không thể loại bỏ → giới hạn hiệu suất của hệ thống – Nhiễu trong băng thông 1Hz của bất kỳ chất dẫn nào – N0 = kT

• N0: mật độ công suất nhiễu (watt/Hz)

dce

Nhiễu

• Nhiễu điều chế

– T/h nhiễu có tần số là tổng hoặc hiệu tần số của các t/h dùng chung môi trường truyền

– Do tính phi tuyến của thiết bị thu/phát

• Nhiễu xuyên kênh (crosstalk)

– T/h từ đường truyền này ảnh hưởng sang các đường truyền khác

– Cùng độ lớn (hoặc nhỏ hơn) nhiễu nhiệt

• Nhiễu xung

– Xung bất thường (spike)

• e.g ảnh hưởng điện từ bên ngoài

– Thời khoảng ngắn – Cường độ cao

– Ảnh hưởng nhiều đến quá trình trao đổi dữ liệu số

• Xung 0.01s làm mất 50 bit dữ liệu nếu truyền ở tốc độ 4800bps

dce

• Đặc điểm

– Có thể truyền nhiều hơn một bit ứng với mỗi thay đổi của tín hiệu trên đường truyền.

– Tốc độ truyền thông tin cực đại bị giới hạn bởi băng thông của kênh truyền

• Công thức Nyquist

– Nếu tốc độ truyền t/h là 2W thì t/h với tần số nhỏ hơn (hoặc bằng) W là đủ; ngược lại nếu băng thông là W thì tốc độ t/h cao nhất là 2W

– C = 2W x log2M

• C : tốc độ truyền t/h cực đại (bps) khi kênh truyền không có nhiễu

Tốc độ kênh truyền (khả năng kênh truyền)

dce

Tốc độ dữ liệu

• Baud rate (baud/s)

– Nghịch đảo của phần tử dữ liệu ngắn nhất (số lần thay đổi tín hiệu đường truyền mỗi giây)

– Tín hiệu nhị phân tốc độ 20Hz: 20 baud (20 thay đổi mỗi giây)

• Bit rate (bps hoặc bit/s)

– Đặc trưng cho khả năng của kênh truyền – Tốc độ truyền dữ liệu cực đại trong trường hợp không có nhiễu – Bằng baud rate trong trường hợp tín hiệu nhị phân

– Khi mỗi thay đổi đường truyền được biểu diễn bằng 2 hay nhiều bit, tốc độ bit khác với tốc độ baud

• Quan hệ giữa Baud rate và Bit rate

R = Rs x log2M = Rs x m

– R : tốc độ bit (bit/s) – Rs : tốc độ baud (baud/s) – M : số mức thay đổi tín hiệu trên đường truyền – m : số bit mã hóa cho một tín hiệu