30 câu hỏi ôn tập thông tin số

+làm cho tín hiệu truyền đi ko bị giảm bởi t/h truyền,ảnh hưởng của nhiễu ko bị tích lũy +Lọc và sửa các lỗi để th truyền đi trong suốt + Cho phép pháp xung với độ chính xác cao + Phát h

Câu 1: So sánh tính chống nhiễu của tín hiệu số và tín hiệu tương tự

Hệ thống tín hiệu số có thể khắc phục được những nhược điểm của tín hiệu tương tự:

+ Tránh được sụ chồng chất của nhiễu và méo dọc đường truyền

+ Tránh giao thao giữa nhiễu và méo tích lũy trên đường truyền

+ Tránh suy giảm tín hiệu trên đường khi khoảng cách tăng

Câu 2: Nêu vai trò của các trạm lặp (repeater station) trong việc truyền dẫn tín hiệu số

+làm cho tín hiệu truyền đi ko bị giảm bởi t/h truyền,ảnh hưởng của nhiễu

ko bị tích lũy

+Lọc và sửa các lỗi để th truyền đi trong suốt

+ Cho phép pháp xung với độ chính xác cao

+ Phát hiện xung đến sau đó truyền xung sạch tới trạm tiếp theo Quá trình truyền này rất tốt vì ngăn chặn sự tích lũy của nhiễu tín hiệu dọc theo đường truyền trong khoảng cách xa hơn cao hơn với độ chĩnh xác cao hơn

Câu 3: Các bộ khuếch đại có tác dụng chống nhiễu khi truyền tín hiệu

số không? Tại sao?

Có nhưng chỉ giúp được một phần nhỏ vì bộ khuếch đại tín hiệu và nhiễu cùng một tỉ số

Câu 4: Nêu vai trò của tính dư thừa, tính ngẫu nhiên và mã hóa trong truyền thông?

- VT của tính dư thừa :

+ Có VT quan trọng

+ Cần thiết cho tính xác thực của truyền thông

+ Có thể giải mã chính xác

+ Chống lại nhiễu VD tiếng Anh, thêm cực tính vào từ mới

- VT của tính ngẫu nhiên

+ Có VT rất quan trọng là bản chất cúa truyền thông (nhiễu là 1 tín hiệu ngẫu nhiên)

+ Không thể dự đoán

2

+ Là bất định: Một nguồn tin ko có tính chất, không thể dự đoán và bất định làm cho thông tin đã biết trước không có thông tin để truyền đi

- Mã hóa: giúp tke dữ liệu tin cậy hqua cho 1 hệ thống giúp bên p-thu có thể p-thu chính xác nguồn tin

Câu5 :Làm bài tập phần Tín hiệu và phổ của tín hiệu

Để làm đươc bài toán này ta cần nhớ các công thức sau:

f s 2f mhoặc s 2m

Trường hợp tín hiệu tương tự là tín hiệu thông dải có phổ từ f L đến f H

thì tần số lấy mẫu được chọn như sau

VD: Để lấy mẫu tín hiệu thoại tương tự có phổ từ 0.3 - 3.4kHz thì theo định nghĩa lấy mẫu tính được n int( 3 4 / 3 1 )  1.Suy ra f s 6.8kHz Thực tế CCITT quy định f s=8 kHz

Câu 6: Trình bày về các loại méo tín hiệu trên kênh truyền

Có 4 loại méo:

+ Méo tuyến tính: Méo tuyến tính là méo gây ra cho tín hiệu bởi các phần tử tuyến tính trên kênh truyền, trong đó các phần tử (trong nhiều trường hợp lại có thể xem chúng như các hệ thống - đơn giản là xem chúng như những khối/block) tuyến tính là các phần tử mà phép toán biểu diễn quan hệ đầu ra theo đầu vào thỏa mãn tính chất xếp chồng

+ Méo phi tuyến: Méo phi tuyến, trái lại, lại gây bởi các phần tử phi tuyến (không thỏa mãn tính chất xếp chồng, có đặc tuyến vào-ra là một đường không thẳng

+ Méo đa đường: là hiện tượng giao thoa tại các trung điểm khác nhau dẫn đến sự trễ pha

+ Méo Fading: là hiện tượng suy giảm tín hiệu bởi MT

Câu 7: Trình bày các bước chuyển đổi A/D dung kỹ thuật PCM?

 Lấy mẫu

Tạo ra một dãy xung rời rạc rọng bằng nhau, biên độ xung bằng với giá của thông tin tương tự tại thời điểm lấy mẫu (còn được gọi là điều chế biên độ xung PAM)

- Dịnh lý lấy mẫu f s 2f mhoặc s 2m

Trong đó f slà tần số của tín hiệu PAM

f mlà tần số cực đại của phổ tín hiệu tương tự

- Nếu tín hiệu là dải thông:

H s f L

n f f

2 2









 Lượng tử hóa:

- Giảm sự ảnh hưởng của khoảng cách truyền tin đối với chất lượng của tín hiệu

- Tín hiệu liên tục được xem là vô hạn mức, tín hiệu lượng tử hóa có hữu hạn mức N

- Thực hiện:

+ Chia biên độ tín hiệu thành các khoảng đều hoặc gọi là bước lượng tử () Biên độ tín hiệu ứng với đầu hoặc cuối mỗi bước lượng tử mức lượng

tử

+ Làm tròn biên độ các xung mẫu để mức gần nhất

- Nếu biểu diễn mỗi mức tương ứng với một tổ hợp nhị phân n bit thì n phải thỏa mãn điều kiện

log2N  log2N1

n

- Chia làm hai loại:

+ Lượng tử hóa tuyến tính (đều): Khoảng cách 2 mức lượng tử và đổi + Lượng tử hóa phi tuyến: bước lượng tử thay đổi

 Lượng tử hóa đều

Kích thước bước lượng tử

1 2 1

max max









N

X

Sai số lượng tử tương đối (nhiễu lượng tử)

2

2









 Lượng tử hóa không đều:

4

- Để đạt S/N đồng đều mà ko phải tăng mức lượng tử

- Nguyên tắc khi biến đổi tín hiệu càng lớn thì bước lượng tử càng lớn

- Phương pháp: nén-giãn tương tự và nén-giãn số

 Mã hóa:

- Là sự kết hợp giữa hoạt động lấy mẫu và lượng tử hóa tạo ra tín hiệu PAM lượng tử hóa

- Đó là dãy xung rời rạc cách nhau Ti và có biên độ cũng rời rạc hóa với

M mức biên độ

- Trước khi truyền mỗi mẫu PAM lượng tử hóa thành 1 từ mã số gọi là từ

mã PCM, dùng mã Gray hoặc mã nhị phân để biểu diễn

Câu 8:Nêu điều kiện của tần số lấy mẫu

DK của tần số lấy mẫu là: f s 2f mhoặc s 2m

Trong đó f slà tần số của tín hiệu PAM

f mlà tần số cực đại của phổ tín hiệu tương tự

Câu 9: So với lượng tử hóa tuyến tính lượng tử hóa phi tuyến có ưu điểm gì?

- Khi lượng tử hóa tuyến tính:

12

2



Ta thấy P b phụ thuộc vào kích thước bước lượng tử Nếu kích thước bước không thay đổi thì tỉ số S/N sẽ nhỏ, đơn vị tín hiệu có biên độ nhỏ và ngược lại Để đạt tín hiệu S/N mà không phải tăng số mức lượng tử thì tiến hành lượng tử hóa không đều

Câu 10 : Trình bày các ảnh hưởng của nhiễu lên tín hiệu PCM

Có hai loại nhiễu:

- Nhiễu lượng tử hóa gây bởi bộ lượng tử hóa M mức ở bên mã PCM

- Lỗi bít ở tín hiệu PCM khôi phục, gây bởi nhiễu kênh truyền

Trong nhiễu lượng tử hóa có 4 loại : nhiễu quá tải, ngẫu nhiên, hạt rung, nhiễu hạt

+ Nhiễu quá tải: xuất hiện khi điện áp đỉnh của tín hiệu lượng tử vượt quá giá trị điện áp đỉnh lúc thiết kế Lúc này tín hiệu khôi phục tại đầu thu có đỉnh bằng phẳng gần với giá trị đỉnh thiết kế.Các đỉnh phẳng này làm cho tín hiệu khôi phục bị méo tại các thành phần hài không mong muốn

+ Nhiễu ngẫu nhiên: tạo ra bởi lỗi lượng tử hóa thay đổi ngẫu nhiễn N điện áp tín hiệu tương tự vào không đủ lớn thì tỉ số S/N sẽ bị giảm ngẫu nhiên nghe như tiếng sét

+ Nhiễu hạt: xuất hiện khi điện áp của tín hiệu tương tự giảm tương đối nhỏ so với giá trị thiết kế làm cho tín hiệu lượng tử hóa gần như bằng phẳng ở mức 0 Nhiễu hạt nghe như tiếng lạo xạo

Có thể giảm nhiễu hạt bằng cách tăng số mức lượng tử hóa, nghĩa là tăng tốc độ bit của tín hiệu PCM hoặc sử dụng phương pháp lượng tử hóa + Nhiễu rung: xuất hiện khi điện áp của tín hiệu tương tụ gần như là một hằng số nằm giữa hai mức lượng tử hóa cạnh tranh gây ra tín hiệu sin không mong muốn ở tần số =1/2 f lmở đầu hệ thống PCM

Câu 11: Trình bày kỹ thuật PCM delta

PCM delta là một kỹ thuật đơn giản để tăng băng thông của tín hiệu PCM Thay vì mã hóa và truyền đi toàn bộ giá trị của mẫu, PCM delta chỉ mã

hóa và truyền đi độ lệch của các mẫu cạnh nhau (difference in adjacent sample values) Thông thường độ chênh lệch này nhỏ hơn giá trị của toàn

bộ mẫu nên mã hóa độ lệch sẽ sử dụng ít bit trong một từ mã hơn so với PCM thông thường

Hình 3.16 trình bày sơ đồ bộ phát- thu PCM delta Bên phat-thu đều sử dựng bộ trễ với thời gian trễ T=1/fs, bộ trễ này đóng vai trò như bộ nhớ một mẫu Bên phát hiệu của giá trị mẫu hiện tại và giá trị mẫu trước đó

6

chính là độ chênh lệch được đưa đến bộ mã hóa PCM thông thường Bên thu, giá trị mẫu hiện tại được khôi phục bằng cách sử dụng giá trị mẫu trước đó cộng với giá trị chênh lệch nhận được

Câu 12: Trình bày kỹ thuật DM

Một từ mã chỉ có 1 bit nhị phân Bit duy nhất này chỉ ra sự tăng hay giảm của mẫu so với mẫu trước

Câu 13: Nêu ưu nhược điểm của một số loại mã đường

Có hai loại chính: RZ (return to zero) và NRZ (non-return to zero)

Unipolar RZ

Polar RZ

RZ Bipolar RZ

Manchester RZ

HDB3

Unipolar NRZ

NZR Polar NRZ

Bipolar NRZ

CMI

a Unipolar: Ko có tính trong suốt

+ Chiếm băng thông gấp đôi mã Unipolar NZR

+RZ có thành phần đồng hồ fo=1/To nên có khả năng khôi phục đồng hồ

dễ dàng

+ Cả NZR và RZ đều có thành phần DC nên khi truyền qua các kết nối

AC thì thành phần DC bị ngăn lại làm cho dạng sóng thu bị méo

+Dễ tạo ra, chỉ yêu cầu 1 nguồn cung cấp

+Ko có khả năng tự phát hiện lỗi

b Polar

+ Méo khi truyền qua khối AC

+Có khả năng khôi phục dễ dàng

+so với Unipolar với cùng tỉ lệ BER yêu cầu công suất tín hiệu thấp hơn 3dB và mức ngưỡng quyết định bên thu cảu mã polar là 0 V

Nhược điểm so với Unipolar yêu ccaauf 2 nguồn cung cấp ở mức +V và –

V

+ không có khả năng tự quết lỗi+ ko có tính trong suốt

c Bipolar

+ ko chứa thành phần DC nên ko bị méo khi truyền qua khối AC

+ Băng thông nhỏ hơn

+ Có khả năng phát hiện lỗi

+ Nhược điểm: khi dãy ko quá dài thì mất tín hiệu đồng hồ bộ thu phải phân biệt 3 mức điện áp +V, -V, 0

d Mã Manchester ko chứa thành phần DC

+ Khôi phục dễ dàng do có thành phần đồng hồ

+ Dòng bit 1 hoặc bit 0 liên tiếp vẫn đảm bảo số lần luân chuyển nên ko bị mất tín hiệu đồng hồ dẫn tính trong suốt ko đảm bảo

+ Băng thông lớn

+Ko có khả năng phát hiện lỗi

+ Bộ tạo mã cần 2 nguồn cung cấp

e Mã HDB3

+ Khôi phục đồng bộ dễ dàng

+ Khả năng phát hiện lỗi cao

+ Mã hóa và giải mã phúc tạp

f Mã CMI

+ không chứa thành phần DC

+ Dẽ khôi phục đồng hồ

+ Tính trong suốt đảm bảo

+ Băng thông lớn nhưng suy giăm nhanh ở ngoài fo=1/To khiến cho băng thông -3dB vẫn nhỏ

+ Tạo mã cần 2 nguồn cung cấp

+ Có khả năng tự phát lỗi

Câu 14: Nêu mục đích của mã hóa nguồn

8

Mục đích của mã hóa nguồn (source encoding): nhằm giảm số kí tự trung bình yêu cầu để truyền bản tin đi mà không làm mất nội dung của bản tin -đinh dạng để truyền tin từ dạng gốc tự nhiên sang dnagj chuẩn ví dụ sang PCM

-để đảm bảo song của kí tự được truyền đi phù hợp với các đ của kênh truyền

Câu 15:Entropy là giá trị tb thống kê của nguồn tin,đó là lượng tin tring

bình chứa trong 1 k tự của nguồn tin

H=Tổng(m=1,M) P(m)log2(1:P(m) (bit/k tự)

VD: M=128

Hmax =-log2(1/128)=7;

P(m)=1/M M=(1,M)

Tổng Pm =1

Câu 16: Tốc độ của nguồn tin R=no.H(bit/s)

No: số kí tự lập được trên 1 đơn vị thời gian

Thông lượng kênh là lg tin tối đa kênh cho đi qua trong 1 dvi tg mà ko gây

ra lỗi

C=Rmax=no.Hmax-no.E

<truyền / kênh ko nhiễu no.E=0>

Câu 17: Nêu cách tính độ dài từ mã, trọng lượng từ mã, khoảng cách giữa các từ mã

-Độ dài của từ mã (codeword length): là tổng các kí hiệu mã có trong

một từ mã Kí hiệu là l

VD: từ mã 00100 có độ dài l=5

-Trọng lượng từ mã (codeword weigh) là tổng các kí hiệu khác 0 có

mặt trong từ mã Kí hiệu w

VD: từ mã 110001 có trọng lượng là w=3

-Khoảng cách mã (distance) là số kí hiệu cùng vị trí giữa 2 từ mã bằng nhau.Kí hiệu là d

VD: Khoảng cách giữa hai từ mã 110001 và 101000 là 3

Gọi C1 và C2là hai từ mã bằng nhau.Có thể dễ dàng nhận thấy khoảng cách giữa hai từ mã này là:

2 Câu 18: Vì sao trong mã Huffman khi thực hiện mã hóa sử dụng ít bit hơn cho ký tự có xác suất xuất hiện cao và ngược lại?

Trong mã Hufman khi t/h mã hóa sd ít bít hơn để mã hóa cho ktu xh với xac suât cai và ngược lại để tăng hiệu suất nguồn

Khi đó khi truyền 1 dây kt ta sẽ giảm được số bit truyền đi

Câu 19: Mã hóa kênh hay còn gọi là mã hóa đ khiển lỗi được sd phát

hiện và sửa các kí tự hay các bit thu bị lỗi.Bao gồm mã hóa p hiện lỗi và

mã hóa sửa lỗi không pahn hồi

Câu 20:Trình bày các phương pháp điều khiển lỗi?

Đại lượng đo lỗi thông thường là tỷ lệ lỗi bit BER (Bit Error Rate) hay xác suất lỗi bit P b P b đơn giản là xác suất một bit nhị phân bất kỳ truyền

đi bị lỗi BER la tý số lỗi trung bình, được tính là tích của P b và R b ở đây

b

R là tốc độ bit trong kênh

Điều khiển lỗi nhằm mục đích làm giảm tỷ lệ lỗi trong hệ thống khi tỷ lệ này lớn quá mức cho phép.Nhìn chung có 5 phương pháp điều khiển lỗi + Giải pháp đầu tiên và dễ thấy nhất là tăng công suất phát, nhưng không phải lúc nào cũng có thể thực hiện được Ví dụ như máy điệ thoại bỏ túi thì không chấp nhận khối lượng của pin quá lớn

+ Giải pháp thứ hai, rất hiệu quả trong việc chống lại lỗi chùm gây bởi

fading, là sử dụng phân tập Có ba kiểu phân tập chính là phân tạp không gian, phân tập tần số và phân tập thời gian Cả ba kiểu phân tập này đều

đưa thêm độ dư vào trong dữ liệu phát băng cách truyền gấp đôi: qua hai

đường, tại hai tần số vào hai thời điểm khác nhau Trong phân tập không gian sử dụng hai hay nhiều antenna đặt tại những vị trí đủ xa để có trong một trong các antenna đó thu được tín hiệu tốt nhất, ít bị fading nhất Phân

10

tập tần số sử dụng hai hay nhiều tần số khác nhau để phát cùng một tin

Phân tập tần số có thể là trong băng hay ngoài băng tùy theo khoảng cách

tần số giữa các sóng mang Trong hệ thống phân tập thời gian phát cùng

một tin nhưng vào hai hay nhiều thời điểm khác nhau

+ Giải pháp thứ 3 là truyền song công hay còn gọi là kiểm tra echo Ở đây khi bộ phát phát tin đến bộ thu, tin được phát ngược về bộ phát trên một kênh hồi tiếp riêng Nếu tin phát ngược về khác với tin phát đi thì biết là

có lỗi Phương này có khuyết điểm là yêu cầu băng thông gấp đôi so với truyền trên một hướng nên không chấp nhận khi cần tận dụng phổ

+ Phương pháp thứ 4 để đối phó với BER cao là yêu cầu lặp lại tự động ARQ (Automatic Repeat Request) Trong hệ thống ARQ mã phát hiện lỗi (Error detecting code) được sử dụng để bên thu kiểm tra lỗi trong khối số liệu thu và trả lời cho bên phát trên một kênh hồi tiếp Tín hiệu trả lời là chấp nhận ACK (ACK knowledgment) khi số liệu thu sai Nếu bên phát nhận NAK, bên phát phải tiến hành truyền lại khối số liệu bị lỗi Có hai kỹ thuật ARQ chính đó là ARQ dùng và đợi (stop and wait ARQ) và ARQ liên tục (continuous ARQ)

+ Phương pháp thứ 5 để giảm BER là thực hiện mã hóa sửa lỗi không phản hồi FECC (Forward Error Correction Coding) Trong lịch sử, việc chấp nhận sử dụng rộng rãi FECC có trễ hơn so với các phương pháp khác, bởi vì độ phức tạp và giá cả của nó cao hơn Ngày nay, độ phức tạp

đã giảm xuống nhờ sự gia tăng các chip mã hóa / giải mã VLSI FECC lợi dụng sự khác nhau giữa tố độ truyền dẫn và thông lượng kênh để giảm xác suất lỗi P b Việc giảm xác suất lỗi bị trả giá bằng việc tăng thời gian trễ truyền dẫn, do tăng độ dư cho đủ để mã có thể phát hiện và sửa chữa được lỗi và do mất thời gian kiểm tra khối dữ liệu thu để sửa lỗi Tuy nhiên, lợi ích của FECC có được thường nhiều hơn khuyết điểm về độ trễ lớn

Câu 22: Trình bày kỹ thuật ghép và tách kênh phân chia theo tần số:

FDM(frequency division multiplexing) là kỹ thuật ghép kênh truyền thống đối với thoại và các ứng dụng quảng bá FDM thực hiện truyền đồng thời các tín hiệu khác nhau qua cùng 1 kênh băng rộng bằng cách sử dụng các sóng mang tần số khác nhau Sự trực giao giữa các tín hiệu ở đây chính là