Thông tin số

Thông tin số trình bày một cách toàn diện về kỹ thuật truyền thông tin số, bao gồm các khái niệm cơ bản, ưu điểm so với truyền tin tương tự, các loại kênh truyền tin, cách mã hóa tín hiệu, và các phương pháp xử lý lỗi

các nội dung chính:

• Giới thiệu chung về truyền tin số:
  • Quá trình truyền tin: Nêu bật ba yêu cầu cốt lõi là xa, nhanh và tin cậy, cùng với các yếu tố hạn chế như công suất, băng thông và nhiễu.
  • Ưu điểm của truyền tin số: Khả năng chống nhiễu tốt, tính mềm dẻo trong thiết kế ứng dụng, và khả năng tạo ra các dịch vụ mới. Việc số hóa bản tin tương tự có thể dẫn đến sai số lượng tử nhưng kiểm soát được.
  • Các vấn đề căn bản trong truyền tin số: Mã nguồn hiệu quả (ít bit nhất), mã kênh kiểm soát lỗi, và giới hạn tốc độ truyền tin cậy (công thức Shannon).
  • Các loại kênh truyền tin tiêu biểu: Kênh điện thoại truyền thống, cáp đồng trục, sợi quang, kênh vi ba, kênh di động, kênh vệ tinh. Mỗi loại kênh có đặc điểm riêng về băng thông, suy hao, và khả năng chống nhiễu.
  • Tín hiệu băng cơ sở và băng thông dải: Phân biệt hai loại tín hiệu này và vai trò của điều chế trong truyền dẫn băng thông dải.
  • Chú thích lịch sử: Trình bày lịch sử phát triển của mã nhị phân, điện tín, điện thoại, radio, thông tin vệ tinh, thông tin quang và truyền thông máy tính, cùng với các đóng góp lý thuyết quan trọng của Harry Nyquist, North, Fisher, Wiener, Kolmogorov và Claude Shannon.
• Truyền tin số qua kênh băng cơ sở:
  • Tín hiệu PAM rời rạc: Giới thiệu các dạng biểu diễn dữ liệu nhị phân như đơn cực, cực, lưỡng cực, và Manchester, cùng với ưu nhược điểm của từng loại.
  • Phổ công suất của tín hiệu PAM rời rạc: Trình bày cách tính và so sánh phổ công suất của các dạng tín hiệu PAM khác nhau, nhấn mạnh yêu cầu về thành phần một chiều, độ rộng phổ, công suất phát và khả năng đồng bộ.
  • Can nhiễu giữa các ký hiệu (ISI): Giải thích hiện tượng ISI do băng tần kênh giới hạn và cách điều khiển bằng cách tạo dạng xung phù hợp.
  • Tiêu chuẩn Nyquist cho truyền tin băng cơ sở: Nêu điều kiện để loại bỏ ISI hoàn toàn, giới thiệu nghiệm lý tưởng (dạng xung sinc) và nghiệm thực tế (phổ cosin tăng) để khắc phục nhược điểm của kênh Nyquist lý tưởng.
  • Mã hóa tương quan mức: Giới thiệu kỹ thuật chấp nhận một phần ISI (đáp ứng riêng phần) để đạt tốc độ truyền tin cao, bao gồm báo hiệu nhị phân kép và báo hiệu nhị phân kép sửa đổi. Các sơ đồ mã hóa trước được sử dụng để tránh hiện tượng truyền lỗi.
  • Mẫu mắt: Phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu ISI, đánh giá độ rộng mắt mở, độ nhạy với lỗi định thời và độ lớn tín hiệu/ồn.
  • Truyền PAM băng cơ sở M mức: Giải thích việc sử dụng M mức biên độ để tăng tốc độ thông tin, đi kèm với yêu cầu công suất truyền lớn hơn.
• Xử lý lỗi và cân bằng kênh:
  • Bộ lọc phù hợp: Giới thiệu bộ lọc tối ưu để cực đại hóa tỷ số tín hiệu/ồn, chỉ phụ thuộc vào năng lượng xung tín hiệu và mật độ phổ công suất ồn.
  • Tỷ lệ lỗi do ồn: Phân tích xác suất lỗi khi truyền ký hiệu nhị phân trên kênh có nhiễu Gauss trắng, giới thiệu hàm bù lỗi (erfc) để tính xác suất lỗi trung bình.
  • Bộ làm bằng đường trễ (cân bằng ép về không): Giới thiệu bộ cân bằng để giảm ISI khi kênh truyền có đặc tính biết trước.
  • Cân bằng thích nghi: Giải thích sự cần thiết của cân bằng thích nghi khi đặc tính kênh thay đổi theo thời gian, đặc biệt trong mạng điện thoại chuyển mạch.

Tóm lại, tài liệu cung cấp kiến thức nền tảng và chuyên sâu về các khía cạnh quan trọng của hệ thống truyền thông tin số, từ cơ sở lý thuyết đến các kỹ thuật thực tế để tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu lỗi.