Tin học
Tín Hiệu
Một tín hiệu tuần tự (analog) là một dạng năng lượng được truyền, như là sóng âm. Sóng âm được đo bởi tầng số theo chu kỳ mỗi giây hay còn gọi là hertz (Hz). Một hertz là một chu kỳ trong một giây. Phần lớn kết nối điện thoại trong gia đình dùng tín hiệu tuần tự qua dây đồng.
Tín hiệu kỹ thuật số được truyền dưới dạng những con số nhị phân như là những xung điện trong đó mỗi xung là một tín hiệu. Điện thế tại một điểm nào đó trên dây sẽ phụ thuộc vào trạng thái xung. Do đó số nhị phân 1 được truyền thông qua điện thế dương (cao) và số nhị phân 0 được truyền thông qua điện thế âm (thấp). Chú ý rằng đôi lúc ta cũng có thể làm ngược lại.
Hình S-4 miêu tả cả hai tín hiệu tuần tự và tín hiệu số tương đương nhau.
Khi tín hiệu đi qua một quãng đường dài thì sẽ bị suy biến. Tín hiệu tuần tự được khuếch đại định kỳ, nhưng nếu nó đã bị méo dạng thì sự méo dạng nầy cũng được khuếch đại theo. Ngược lại, tín hiệu số có độ tin cậy cao hơn khi truyền qua quãng đường dài bởi vì chúng có thể được tái tạo mà không bị méo dạng.
Hình S-4 Tín hiệu tương tự và tín hiệu số
Như đã nói trên, tín hiệu số được truyền thông qua một phương tiện truyền bằng cách biểu diễn các bit như là những xung điện. Trong đáp ứng 1-1, bit 0 có thể được biểu diễn bằng mức điện thế thấp và bit 1 được biểu diễn bằng mức điện thế cao. Tuy nhiên, điều nầy rất kém hiệu quả và do đó người ta thường dùng hệ thống mã hóa để cải tiến năng suất truyền. Năng suất truyền là số bit được truyền trong một giây. Xem “Tốc độ truyền dữ liệu” để biết thêm chi tiết.
Hệ thống mã hóa điều biến một tín hiệu để làm cho nó có thể biểu diễn nhiều bit hơn. Sự điều biến nầy được biểu diễn bởi tốc độ baud - có nghĩa là số tín hiệu được truyền trong một giây. Những bit dữ liệu được ánh xạ vào hệ thống điều biến. Mức độ hiệu quả của hệ thống mã hóa quyết định tốc độ truyền. Những yếu tố làm giảm tốc độ truyền dữ liệu bao gồm lỗi và nhiễu trên đường truyền, nhưng tốc độ truyền có thể được cải thiện bằng cách tăng băng thông hay tăng tần số.
Bộ thu tín hiệu số phải có cách gì đó để biết được khi nào bắt đầu và kết thúc từng chuỗi bit trong dãy dữ liệu. Một phương pháp để làm việc nầy là thiết lập một cơ cấu đồng hồ để đồng bộ hóa giữa bộ thu và bộ phát. Tín hiệu đồng hồ nầy có thể được truyền trên một dây riêng hay được mã hóa trực tiếp vào tín hiệu được truyền. Mạng LAN và mạng WAN dùng hình thức mã hóa trực tiếp trong tín hiệu được truyền.
Sau đây sẽ đề cập đến các hệ thống tạo tín hiệu và mã hóa tín hiệu. Hình S-5 với dãy bit 0100110001 và danh sách sau sẽ minh họa một số hệ thống trên. Các hệ thống nầy nhắm đến việc sử dụng dải tầng thấp để truyền càng nhiều tín hiệu càng tốt hay dùng mức điện thế thấp để giảm ảnh hưởng của nhiễu qua quãng đường dài và dùng cơ chế đồng bộ trực tiếp khi truyền tín hiệu.
Đơn cực (Unipolar) Trong hệ thống nầy, những số 1 được biểu diễn bằng mức có điện thế và những số 0 thì không có điện thế. Đây không phải là việc mã hóa đặc biệt. Hệ thống nầy cần mức điện thế cao và băng thông tương đối lớn.
Nhị cực (Bipolar) Trong hệ thống nầy, những số 1 được biểu diễn bằng mức điện thế dương và những số 0 thì có mức điện thế âm. Hệ thống sẽ giảm năng lượng tiêu thụ và nhiễu ở mức điện thế cao nhưng vẫn cần băng thông tương đối lớn.
RZ (return to zero - trở về 0) Trong hệ thống nầy, mức điện thế trở về 0 sau mỗi trạng thái tín hiệu. Phương pháp nầy cần băng thông tương đối lớn.
NRZI (nonreturn to zero - không trả về 0) trong hệ thống nầy, bit 1 được biểu diễn bằng cách thay đổi mức điện thế. Nếu mức điện thế trước là cao thì bit 1 kế tiếp sẽ là mức điện thế thấp. Kỹ thuật nầy không đòi hỏi cao về băng thông. Phương pháp nầy được dùng trong truyền thông RS232.
Manchester trong hệ thống nầy sự truyền xảy ra ở giữa chu kỳ bit và sẽ cung cấp cơ chế đồng hồ kiểm tra lỗi thấp. Sự truyền cao biểu diễn bit 1 và sự truyền thấp biểu diễn bit 0. Hệ thống nầy được dùng trong mạng LAN và cần có băng thông rộng.
Dĩ nhiên, có nhiều hệ thống mã hóa, và bạn nên chọn quyển sách phù hợp về khái niệm truyền thông để biết thêm chi tiết. Người thiết kế hệ thống nên chọn một hệ thống dựa trên những giới hạn vật lý và yêu cầu truyền thông của hệ thống.
Hình S-5 Sơ đồ mã hóa tín hiệu
Từ mục liên quan
ADC (Chuyển đổi tuần tựa sang số - Analog - to - Digital Convertion); Analog Signal; Bandwidth; Capacity; Data Communication Concepts; DataTransfer Rates và Transmission Media, Methods and Equipment.