Đồ án Thiết kế modem truyền số liệu bằng sóng ngắn

i gian ngÉu nhiªn. Nh­ vËy, c¸c xung nµy xuÊt hiÖn th­êng xuyªn ®Õn nçi c¸c hiÖn t­îng qu¸ ®é trong m¸y thu do c¸c xung xÕp chång lªn nhau t¹o thµnh qu¸ tr×nh ngÉu nhiªn liªn tôc. Qu¸ tr×nh nµy lµ dõng. Gi¸ trÞ cña nhiÔu t¹i c¸c thêi ®iÓm riªng biÖt lµ ®éc lËp, tøc lµ hÖ sè t­¬ng quan nhiÔu b»ng 1 khi vµ b»ng 0 khi . Theo ®Þnh lÝ giíi h¹n liapunop , nhiÔu th¨ng gi¸ng nh­ tæng cña sè l­îng rÊt lín c¸c dao ®éng ngÉu nhiªn ®éc lËp sÏ cã ph©n bè chuÈn víi trung b×nh b»ng 0 vµ ph­¬ng sai b»ng c«ng suÊt trung b×nh cña nhiÔu. MËt ®é x¸c suÊt mét chiÒu cña c¸c gi¸ trÞ cña nhiÔu cã d¹ng: Hµm ph©n bè tÝch ph©n cã d¹ng: ë ®©y lµ hµm Cramp. vÝ dô ®iÓn h×nh cña nhiÔu th¨ng gi¸ng lµ t¹p ©m trong m¸y thu ngoµi ra cßn cã mét sè d¹ng nhiÔu c«ng nghiÖp, nhiÔu khÝ quyÓn, nhiÔu vò trô. b. NhiÔu xung: Gåm c¸c nhiÔu ë d¹ng xung ®¬n ngÉu nhiªn lÆp l¹i sau c¸c kho¶ng thêi gian sao cho hiÖn t­îng qu¸ ®é trong m¸y thu do mét xung thùc tÕ kÞp kÕt thóc tr­íc khi mét xung kh¸c xuÊt hiÖn. NhiÔu d¹ng c«ng nghiÖp vµ nhiÔu khÝ quyÓn thuéc vÒ nhiÔu xung. C¸c kh¸i niÖm nhiÔu th¨ng gi¸ng vµ nhiÔu xung chØ lµ t­¬ng ®èi: Tïy thuéc vµo tÇn sè lÆp l¹i cña xung mµ mµ cïng mét nhiÔu cã thÓ t¸c ®éng nh­ lµ nhiÔu xung ( nÕu d¶i th«ng réng) hoÆc nhiÔu th¨ng gi¸ng nÕu d¶i th«ng hÑp. C¸c nhiÔu c«ng nghiÖp t¹o bëi c¸c thiÕt bÞ ®iÖn kh¸c nhau còng lµ qu¸ tr×nh ngÉu nhiªn phøc t¹p. NhiÒu thùc nghiÖm ®· chØ ra r»ng ph©n bè x¸c suÊt biªn ®é c¸c xung nhiÔu c«ng nghiÖp ®­îc xÊp xØ tèt b»ng luËt ph©n bè chuÈn loga. NÕu kÝ hiÖu biªn ®é xung lµ U, tÝnh theo dB, th× ta cã luËt chuÈn loga: trong ®ã ®­îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm c. NhiÔu khÝ quyÓn: Do phãng ®iÖn gi÷a c¸c c¬n gi«ng x¶y ra ë gÇn n¬i thu còng nh­ ë c¸c vïng xa. MËt ®é phæ cña nhiÔu khÝ quyÓn cùc ®¹i ë miÒn tÇn sè ©m thanh vµ gi¶m dÇn víi sù t¨ng tÇn sè. d. T¹p ©m vò trô: T¹o ra nÒn t¹p ©m chung, chóng xuÊt hiÖn do bøc x¹ cña thiªn hµ vµ ngoµi thiªn hµ. MËt ®é phæ lín nhÊt cña c¸c t¹p ©m nµy n»m trong d¶i decimet(dm) vµ centimet(cm) cÇn l­u ý trong th«ng tin vò trô. e. NhiÔu c«ng nghiÖp: XuÊt ph¸t tõ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn kh¸c nhau møc nhiÔu th­êng gi¶m theo ®é t¨ng tÇn sè f. NhiÔu tËp trung: Gåm c¸c tÝn hiÖu tõ c¸c ®µi l¹, c¸c bøc x¹ cña c¸c bé dao ®éng cao tÇn cã nhiÖm vô kh¸c nhau (trong c«ng nghiÖp, trong y häc)… Trong tr­êng hîp tæng qu¸t, ®©y lµ c¸c dao déng cã ®iÒu chÕ ( dao ®éng h×nh sin cã tham sè thay ®æi). C¸c dao ®éng nµy cã thÓ lµ liªn tôc (nh­ tÝn hiÖu ph¸t thanh hay truyÒn h×nh), hoÆc cã tÝnh chÊt xung ( tÝn hiÖu c¸c ®µi ph¸t tÝn vµ c¸c ®µi ®iÒu chÕ xung). Nh÷ng thay ®æi tham sè dao ®éng cña nhiÔu t¹i ®iÓm thu kh«ng chØ phô thuéc vµo tÝnh chÊt c¸c tÝn hiÖu cña nguån nhiÔu, mµ cßn vµo ®iÒu kiÖn truyÒn sãng cña tÝn hiÖu nµy. Kh¸c víi nhiÔu th¨ng gi¸ng vµ nhiÔu xung cã phæ chiÕm toµn bé d¶i th«ng m¸y thu, bÒ réng cña ®a sè nhiÔu tËp trung trong c¸c tr­êng hîp nhá h¬n d¶i th«ng m¸y thu( chÝnh v× thÕ mµ cã tªn lµ nhiÔu tËp trung). Trong d¶i sãng ng¾n, nhiÔu tõ c¸c ®µi l¹ lµ c¬ b¶n quyÕt ®Þnh ®é æn ®Þnh liªn l¹c. NhiÒu khi trong d¶i th«ng m¸y thu cã ®ång thêi h¬n 10 ®µi lµm viÖc. Møc ®é nhiÔu còng thay ®æi liªn tôc, nªn nhiÔu tõ c¸c ®µi l©n cËn lµ qu¸ tr×nh ngÉu nhiªn. Khi thiÕt kÕ hÖ thèng th«ng tin ng­êi ta coi ph©n bè theo tÇn sè cña c¸c nhiÔu tËp trung ngÉu nhiªn lµ ph©n bè ®Òu. NghÜa lµ x¸c suÊt r¬i vµo d¶i tÇn tÝn hiÖu tØ lÖ víi ®é réng cña d¶i. kÕt qu¶ t¸c ®éng cña sè l­îng lín c¸c nhiÔu tËp trung tõ c¸c nguån ë xa t¹o ra nhiÔu tæng víi c¸c tÝnh chÊt gÇn víi t¹p th¨ng gi¸ng chuÈn. Ph©n bè x¸c suÊt møc cña nhiÔu tËp trung tháa m·n luËt chuÈn loga. C¸c tham sè ®­îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm. Møc nhiÔu tËp trung lµ gi¸ trÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p nhiÔu ë lèi vµo m¸y thu mét lo¹i an ten nhÊt ®Þnh vµ ®­îc biÓu diÔn theo dB ®èi víi nghÜa lµ . Møc nhiÔu m¸y thu ph¸t tËp trung lµ ®¹i l­îng ngÉu nhiªn trªn trôc thêi gian t¹i mét tÇn sè, còng nh­ trªn trôc tÇn sè. Ph©n bè x¸c suÊt c¸c møc nhiÔu theo c¸c nghiªn cøu thèng kª còng gièng nh­ ph©n bè møc tÝn hiÖu ®­îc xÊp xØ b»ng luËt chuÈn víi mËt ®é: Trong ®ã: : gi¸ trÞ trung b×nh cña møc nhiÔu. : ®iÖn ¸p hiÖu dông median cña møc nhiÔu. : sai lÖch trung b×nh b×nh ph­¬ng so víi gi¸ trÞ cña møc nhiÔu. §¹i l­îng trong ph©n bè nµy ®Æc tr­ng cho t¶i träng trung b×nh cña ®o¹n tÇn sè sö dông hay lµ møc nhiÔu trung b×nh trªn tÇn sè ngÉu nhiªn bÊt kú tõ ®o¹n nµy. T¸n x¹ ®Æc tr­ng cho sù kh«ng ®ång ®Òu cña c­êng ®é theo d¶i tÇn hoÆc theo thêi gian. H×nh vÏ 2.3 biÓu diÔn biÓu ®å thêi gian c¸c kÕt qu¶ ®o tù ®éng theo chu kú cña møc nhiÔu H×nh 2.3: BiÓu ®å thêi gian møc nhiÔu C¸c thùc nghiÖm chØ ra r»ng khi chuyÓn tõ ngµy sang ®ªm, gi¸ trÞ trung b×nh cña møc nhiÔu vµ t¸n x¹ cña chóng t¨ng lªn, ®Æc biÖt lµ phÇn d­íi cña d¶i sãng ng¾n. C¸c ®¹i l­îng vµ phô thuéc vµo d¶i th«ng m¸y thu, t¨ng víi sù t¨ng d¶i th«ng, cßn th× l¹i gi¶m. T¸n x¹ phô thuéc vµo kho¶ng thêi gian quan s¸t (®é l©u), ®iÒu ®ã chøng tá vÒ tÝnh kh«ng dõng cña qu¸ tr×nh biÕn ®æi cña . Tuy nhiªn khi tr¹ng th¸i cña tÇng ion æn ®Þnh víi nh÷ng kho¶ng thêi gian kh«ng v­ît qu¸ 2 giê, qu¸ tr×nh ngÉu nhiªn ®ang xÐt ®­îc coi lµ dõng. ®èi víi d¶i c¸c gi¸ trÞ trung b×nh lµ 5-10 dB vµo ban ngµy vµ 10-15 dB vµo ban ®ªm. HÖ sè t­¬ng quan cña qu¸ tr×nh thay ®æi møc nhiÔu theo thêi gian còng nh­ ®èi víi tÝn hiÖu ®­îc xÊp xØ b»ng ®­êng cong; ë ®©y lµ kho¶ng ­¬ng quan cña møc nhiÔu, thay ®æi tïy thuéc vµo chiÒu dµi cña tuyÕn trong ph¹m vi hµng chôc phót. H×nh 2.4: tÝnh chÊt thay ®æi møc nhiÔu trung b×nh H×nh 2.4 cho ta thÊy mét kh¸i niÖm vÒ tÝnh chÊt thay ®æi cña møc nhiÔu dõng trung b×nh trªn d¶i tÇn. Tõ ®ã ta thÊy râ nh÷ng ®iÒu kiÖn bÊt lîi ®èi víi th«ng tin x¶y ra vÒ ban ®ªm, ë phÇn d­íi d¶i sãng ng¾n. Tãm l¹i : Trong d¶i sãng ng¾n, nh÷ng th¨ng gi¸ng chËm cña c¸c tham sè tÝn hiÖu vµ nhiÔu do sù hÊp thô, më vµ t¾t c¸c nguån nhiÔu, nhiÔu lo¹n côc bé tÇng ion, kÕt hîp víi pha ®inh giao thoa nhanh ®Æc tr­ng cho kªnh sãng ng¾n nh­ lµ kªnh cã tham sè biÕn ®æi ®ét ngét. Chèng nhiÔu trong hÖ thèng truyÒn sè liÖu . §Ó t¨ng chÊt l­îng th«ng tin truyÒn ®­îc ng­êi ta sö dông c¸c ph­¬ng ph¸p chèng nhiÔu nh­ gi¶m t¹p ©m cña m¸y thu ph¸t, n©ng cao chÊt l­îng an ten, sö dông an ten ®Þnh h­íng, tr¶i phæ, m· hãa kªnh ( m· hãa chèng nhiÔu). Trong ®å ¸n nµy do kh«ng can thiÖp vµo m¸y thu ph¸t hay an ten nªn t«i tËp trung nghiªn cøu vµ ®­a vµo øng dông chèng nhiÔu b»ng m· kªnh. Khi d÷ liÖu ®­îc truyÒn gi÷a hai DTE, c¸c tÝn hiÖu ®iÖn ®¹i diÖn luång bit truyÒn rÊt dÔ bÞ thay ®æi do sù th©m nhËp ®iÖn tõ c¶m øng lªn ®­êng d©y tõ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn gÇn ®ã, ®Æc biÖt khi c¸c ®­êng d©y tån t¹i trong m«i tr­êng xuyªn nhiÔu vÝ dô nh­ m¹ng ®iÖn tho¹i c«ng céng. §iÒu nµy cã nghÜa lµ c¸c tÝn hiÖu ®¹i diÖn cho bit 1 bÞ m¸y thu dÞch ra thµnh bit 0 vµ ng­îc l¹i. §Ó x¸c suÊt th«ng tin thu ®­îc bëi DTE ®Ých gièng nh­ th«ng tin ®· truyÒn ®¹t tØ lÖ cao, cÇn ph¶i cã biÖn ph¸p biÕt ®­îc th«ng tin thu ®­îc cã chøa lçi hay kh«ng. h¬n n÷a nÕu ph¸t hiÖn ®­îc lçi, sÏ cã mét c¬ cÊu thÝch hîp ®Ó thu vÒ b¶n chÝnh x¸c cña th«ng tin. Cã hai ph­¬ng ph¸p cho vÊn ®Ò nµy: KiÓm so¸t lçi h­íng tíi (forward error control), trong ®ã mçi kÝ tù hay khung d÷ liÖu ®­îc truyÒn sÏ chøa mét vµi th«ng tin bæ xung nh»m gióp m¸y thu kh«ng chØ ph¸t hiÖn lçi mµ cßn x¸c ®Þnh lçi n»m ë ®©u trong luång bit truyÒn. Sau ®ã ®¶o ng­îc c¸c bit lçi ®Ó thu ®­îc th«ng tin chÝnh x¸c. KiÓm so¸t lçi b»ng yªu cÇu ph¸t l¹i (feedback error control), trong ®ã mçi kÝ tù hay khung d÷ liÖu ®­îc truyÒn chØ chøa l­îng th«ng tin ®ñ cho m¸y thu ph¸t hiÖn lçi, kh«ng thÓ x¸c ®Þnh vÞ trÝ bit lçi trong luång d÷ liÖu thu ®­îc. Tuy nhiªn sÏ cã biÖn ph¸p truyÒn l¹i b¸o cho m¸y ph¸t biÕt ®Ó truyÒn l¹i b¶n tin bÞ lçi nµy. Trong thùc tÕ sè l­îng bit thªm vµo ®Ó d¹t ®­îc mét ®é tin cËy cÇn thiÕt trong ®iÒu khiÓn lçi h­íng tíi sÏ ra t¨ng nhanh chãng khi sè l­îng bit th«ng tin t¨ng lªn, do vËy ®iÒu khiÓn lçi quay lui lµ ph­¬ng ph¸p ®­îc dïng nhiÒu h¬n trong c¸c d¹ng truyÒn sè liÖu vµ c¸c hÖ thèng m¹ng. 2. 4.1 §iÒu khiÓn lçi b»ng yªu cÇu ph¸t l¹i chia lµm hai phÇn : + c¸c kÜ thuËt ®­îc dïng ®Ó ®¹t ®­îc kh¶ n¨ng ph¸t hiÖn lçi tin cËy + c¸c gi¶i thuËt ®iÒu khiÓn s½n cã ®­îc dïng ®Ó thùc hiÖn c¸c l­îc ®å ®iÒu khiÓn truyÒn l¹i. Tr­íc tiªn ta sÏ xem xÐt kÜ thuËt ph¸t hiÖn lçi: Cã hai yÕu tè x¸c ®Þnh d¹ng l­îc ®å ph¸t hiÖn lçi ®­îc dïng lµ tØ lÖ lçi bit BER (Bit Error Rate) cña ®­êng d©y hay m¹ch vµ lo¹i lçi. Lo¹i lçi chØ ra r»ng lçi x¶y ra lµ lçi ®¬n bit ngÉu nhiªn hay lçi thuéc nhãm chuçi bit liªn tôc. C¸c lçi chuçi nhãm bit liªn tôc ®­îc xem lµ c¸c lçi khèi. BER chÝnh lµ x¸c suÊt P mét bit bÞ sai trong mét kho¶ng thêi gian x¸c ®Þnh. VÝ dô nÕu BER b»ng 10-3 cã nghÜa lµ trung b×nh cø 1000 bit truyÒn sÏ cã 1 bit lçi trong mét kho¶ng thêi gian truyÒn nµy. NÕu chóng ta truyÒn c¸c kÝ tù ®¬n dïng ph­¬ng ph¸p truyÒn bÊt ®ång bé (vÝ dô 8 bit trong mét kÝ tù céng 1 bit start vµ 1 bit stop), x¸c suÊt mét kÝ tù bÞ sai lµ [1-(1-P)10], xÊp xØ 10-2 (víi P= BER=10-3). NÕu truyÒn c¸c khèi kÝ tù dïng ph­¬ng ph¸p truyÒn ®ång bé ( vÝ dô 125 kÝ tù trong 1 khèi, mçi kÝ tù cã 8 bit), th× x¸c suÊt mét khèi bÞ lçi xÊp xØ b»ng 1. §iÒu nµy lµ trung b×nh mét khèi sÏ cã mét lçi khi truyÒn. Râ rµng chiÒu dµi cña mét khung lµ qu¸ dµi ®èi víi lo¹i ®­êng d©y nµy vµ chóng ph¶i ®­îc gi¶m xuèng ®Ó ®¹t mét l­u l­îng chÊp nhËn ®­îc. D¹ng xuÊt hiÖn lçi lµ yÕu tè rÊt quan träng, v× nh­ chóng ta thÊy c¸c kiÓu l­îc ®å ph¸t hiÖn lçi kh¸c nhau sÏ ®­îc dïng ®Ó ph¸t hiÖn lçi kh¸c nhau. Mét sè bit còng ®­îc dïng trong l­îc ®å nh»m x¸c ®Þnh chiÒu dµi khèi ®­îc ph¸t hiÖn. Cã 3 lo¹i l­îc ®å ®­îc dïng réng r·i nhÊt lµ l­îc ®å ch½n lÎ (parity), kiÓm tra tæng BSC (Block Sum Check) vµ kiÓm tra dÞch vßng CRC (Cyclic Redundancy Check). Ta sÏ xem xÐt tõng lo¹i sau ®©y. a. Ph­¬ng ph¸p kiÓm tra bit ch½n lÎ (parity bit) Ph­¬ng ph¸p th«ng dông nhÊt ®­îc dïng ®Ó ph¸t hiÖn c¸c lçi trong truyÒn d÷ liÖu bÊt ®ång bé vµ truyÒn d÷ liÖu ®ång bé h­íng kÝ tù lµ ph­¬ng ph¸p parity bit. Víi l­îc ®å nµy m¸y ph¸t sÏ thªm vµo mçi kÝ tù mét bit kiÓm tra parity ®· ®­îc tÝnh to¸n tr­íc khi truyÒn. Khi tiÕp nhËn th«ng tin, m¸y thu sÏ thùc hiÖn c¸c thao t¸c tÝnh to¸n t­¬ng tù trªn c¸c kÝ tù thu ®­îc, vµ so s¸nh kÕt qu¶ víi bit parity thu ®­îc. NÕu chóng b»ng nhau ®­îc gi¶ sö lµ kh«ng cã lçi x¶y ra, ë ®©y dïng tõ gi¶ sö bëi l­îc ®å nµy kh«ng ph¸t hiÖn ®­îc mét sè lçi cßn tån t¹i trong d÷ liÖu, nh­ng nÕu chóng kh¸c nhau th× ch¾c ch¾n mét lçi x¶y ra. §Ó tÝnh to¸n parity bit cho mét ký tù, sè c¸c bit trong mét m· ký tù ®­îc céng modul 2 víi nhau vµ parity ®­îc chän sao cho tæng c¸c bit 1 (bao gåm c¶ parity bit nµy) lµ ch½n ( even parity) hoÆc lÎ (odd parity). Ph­¬ng ph¸p nµy chØ ph¸t hiÖn ®­îc c¸c lçi ®¬n, lÎ. Kh«ng ph¸t hiÖn ®­îc lçi hai bit hay sè lçi lµ ch½n b. M· kiÓm ra tæng BSC ( Block Sum Check) Khi c¸c khèi ký tù ®ang ®­îc truyÒn, x¸c suÊt mét ký tù chøa lçi bit ra t¨ng. x¸c suÊt mét khèi ký tù bÞ lçi ®­îc gäi lµ tØ lÖ lçi bit khi c¸c khung tin ®ang ®­îc truyÒn , chóng ta cã thÓ më réng c¸c kh¶ n¨ng ph¸t hiÖn lçi tõ mét parity lªn mét ký tù (byte) b»ng c¸ch dïng mét tËp parity bit ®­îc tÝnh tõ toµn bé khèi ký tù trong khung. Víi ph­¬ng ph¸p nµy mçi ký tù trong khung ®­îc ph©n phèi mét parity nh­ trªn ( parity hµng) ngoµi ra mét bit më réng ®­îc tÝnh cho mçi vÞ trÝ bit ( parity cét) trong toµn bé khung. TËp c¸c pariry cho mçi cét ®­îc gäi lµ ký tù kiÓm tra khèi, BCC (Block Check Character) v× mçi bit t¹o lªn ký tù nµy lµ tæng modul 2 cña tÊt c¶ c¸c bit trong cét t­¬ng øng. c. KiÓm tra CRC (Cyclicc Redudancy Check) Hai ph­¬ng ph¸p tr­íc kh¸ tèt trong viÖc ph¸t hiÖn c¸c lçi ®¬n ngÉu nhiªn. Tuy nhiªn khi c¸c khèi lçi xuÊt hiÖn chóng ta ph¶i dïng mét ph­¬ng ph¸p ch¾c ch¾n h¬n, mét khèi lçi b¾t ®Çu vµ kÕt thóc b»ng mét bit lçi , mÆc dï c¸c bit trong kho¶ng gi÷a cã thÓ hay kh«ng thÓ bÞ lçi. Do ®ã mçi khèi lçi ®­îc ®Þnh nghÜa lµ sè bit gi÷a hai bit lçi liªn tiÕp nhau bao gåm c¶ hai bit lçi nµy. H¬n n÷a, khi x¸c ®Þnh chiÒu dµi cña mét khèi lçi bit lçi cuèi cïng trong khèi vµ bit lçi ®Çu tiªn trong khèi sau ®ã ph¶i ®­îc t¸ch biÖt bëi B hay nhiÒu h¬n c¸c bit kh«ng lçi, trong ®ã B lµ chiÒu dµi cña khèi lçi nµy Ph­¬ng ph¸p parity hay dÉn xuÊt BSC kh«ng thÓ cung cÊp mét l­îc ®å ph¸t hiÖn lçi tin cËy ®Ó kh¸ng l¹i c¸c khèi. Trong tr­êng hîp nµy, chän lùa phæ biÕn nhÊt lµ dùa trªn c¸c m· ®a thøc. C¸c m· ®a thøc ®­îc dïng víi c¸c l­îc ®å truyÒn khung. Mét tËp ký tù truyÒn khung ®­îc ph¸t sinh cho mçi khung ®­îc truyÒn, dùa vµo néi dung cña khung, vµ ®­îc m¸y ph¸t g¾n vµo néi dung cña khung. Sau ®ã m¸y thu sÏ thùc hiÖn tÝnh to¸n t­¬ng tù trªn toµn bé khung vµ kiÓm tra c¸c ký tù. NÕu kh«ng cã lçi , kÕt qu¶ thu ®­îc sÏ gièng nh­ m· kiÓm tra thu ®­îc, nÕu kh¸c, nã chØ ra mét lçi truyÒn. Sè c¸c ký tù kiÓm tra trong mét khung ®­îc chän sao cho phï hîp víi d¹ng lçi truyÒn ®­îc dù b¸o tr­íc, th­êng lµ 16 hay 32 bit. C¸c ký tù kiÓm tra cã ®­îc tõ tÝnh to¸n ®­îc gäi lµ c¸c ký tù kiÓm tra tuÇn tù khung FSC (Frame Check Sequence) hay CRC (Cyclic Redudance Check). CRC-16 vµ CRC-CCITT ®­îc dïng réng r·i trong c¸c m¹ng WAN, trong khi CRC-32 ®­îc dïng hÇu hÕt trong c¸c m¹ng LAN. 2.4.2. M· ph¸t hiÖn lçi vµ söa sai M· Hamming C¸c ph­¬ng ph¸p tr×nh bµy ë trªn chØ cã thÓ ph¸t hiÖn lçi truyÒn kh«ng thÓ söa sai ph­¬ng ph¸p cña Haming kh«ng nh÷ng ph¸t hiÖn lçi mµ cßn cã thÓ söa sai. Cho mét sè bit nhÊt ®Þnh. H×nh 2.5: Mô hình của một mã 7-bit Mô hình của một mã 7-bit, bao gồm 4 bit dữ liệu (3,5,6,7) và 3 bit kiÓm tra (1,2,4). Sự liên quan của các bit dữ liệu với bit kiÓm tra được biểu hiện bằng các phần của hình tròn gối lên nhau. Bit thứ 1 kiểm tra bit thứ (3, 5, 7), trong khi bit 2 kiểm tra bit (3, 6, 7). Lưu ý, các vị trị (1,2,4 v.v.) thực ra là vị trí 20, 21, 22 v.v. H×nh 2.6: mèi quan hÖ gi÷a bit d÷ liÖu vµ bit kiÓm tra Các bit dữ liệu và bit kiÓm tra trong mối quan hệ chồng gối với nhau. Các bit kiÓm tra được tính dùng quy luật "số chẵn". Giá trị của nhóm dữ liệu là 1100110 - các bit kiÓm tra được in đậm, và đọc từ phải sang trái. Càng nhiều bit sửa lỗi thêm vào trong thông điệp, và các bit ấy được bố trí theo một cách là mỗi bỗ trí của nhóm các bit bị lỗi tạo nên một hình thái lỗi riêng biệt, thì chúng ta có thể xác định được những bit bị sai. Trong một thông điệp dài 7-bit, chúng ta có 7 khả năng một bit có thể bị lỗi, như vậy, chỉ cần 3 bit kiểm tra (23 = 8) là chúng ta có thể, không những chỉ xác định được là lỗi trong truyền thông có xảy ra hay không, mà còn có thể xác định được bit nào là bit bị lỗi. Hamming nghiên cứu các kế hoạch mã hóa hiện có, rồi tổng quát hóa khái niệm của chúng. Khởi đầu, ông xây dựng một danh môc (nomenclature) để diễn tả hệ thống máy, bao gồm cả số lượng bit dùng cho dữ liệu và các bit sửa lỗi trong một khối. Chẳng hạn, bit chẵn lẻ phải thêm 1 bit vào trong mỗi từ dữ liệu (data word). Hamming diễn tả phương pháp này là mã (8,7). Nó có nghĩa là một từ dữ liệu có tổng số bit là 8 bit, trong đó chỉ có 7 bit là các bit của dữ liệu mà thôi. Theo phương pháp suy nghĩ này, mã tái diễn (nhắc lại) ở trên phải được gọi là mã (3,1). Tỷ lệ thông tin là tỷ lệ được tính bằng việc lấy con số thứ hai chia cho con số thứ nhất. Như vậy với mã tái diễn (3,1) ở trên, tỷ lệ thông tin của nó là . Hamming còn phát hiện ra vÊn đề với việc đảo giá trị của hai hoặc hơn hai bit nữa, và miêu tả nó là "khoảng cách" (distance) (hiện nay nó được gọi là kho¶ng c¸ch Hamming (Hamming distance) - theo tên của ông). Mã chẵn lẻ có khoảng cách bằng 2, vì nếu có 2 bit bị đảo ngược thì lỗi trong truyền thông trở nên vô hình, không phát hiện được. Mã tái diễn (3,1) có khoảng cách là 3, vì 3 bit, trong cùng một bộ ba, phải bị đổi ngược trước khi chúng ta được một từ mã khác. Mã tái diễn (4,1) (mỗi bit được nhắc lại 4 lần) có khoảng cách bằng 4, nên nếu 2 bit trong cùng một nhóm bị đảo ngược thì lỗi đảo ngược này sẽ đi thoát mà không bị phát hiện. Cùng một lúc, Hamming quan tâm đến hai vấn đề; tăng khoảng cách và đồng thời tăng tỷ lệ thông tin lên, càng nhiều càng tốt. Trong những năm thuộc niên kỷ 1940, ông đã xây dựng mét số kế hoạch mã hóa. Những kế hoạch này đều dựa trên những mã hiện tồn tại song được nâng cấp và tiến bộ một cách sâu sắc. Bí quyết chìa khóa cho tất cả các hệ thống của ông là việc cho các bit chẵn lẻ gối lên nhau (overlap), sao cho chúng có khả năng tự kiểm tra lẫn nhau trong khi cùng kiểm tra được dữ liệu nữa. Thuật toán cho việc sử dụng bit chẵn lẻ trong 'mã Hamming' thông thường cũng tương đối đơn giản: TÊt cả các bit ở vị trí là các số mũ của 2 (powers of two) được dùng làm bit chẵn lẻ. (các vị trí như 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 v.v. hay nói cách khác 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 v.v.). Tất cả các vị trí bit khác được dùng cho dữ liệu sẽ được mã hóa. (các vị trí 3, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 17, etc.) Mỗi bit chẵn lẻ tính giá trị chẵn lẻ cho một số bit trong từ mã (code word). Vị trí của bit chẵn lẻ quyết định chuỗi các bit mà nó luân phiên kiểm tra và bỏ qua (skips). Vị trí 1 (n=1): bỏ qua 0 bit(n-1), kiểm 1 bit(n), bỏ qua 1 bit(n), kiểm 1 bit(n), bỏ qua 1 bit(n), v.v. Vị trí 2(n=2): bỏ qua 1 bit(n-1), kiểm 2 bit(n), bỏ qua 2 bit(n), kiểm 2 bit(n), bỏ qua 2 bit(n), v.v. Vị trí 4(n=4): bỏ qua 3 bit(n-1), kiểm 4 bit(n), bỏ qua 4 bit(n), kiểm 4 bit(n), bỏ qua 4 bit(n), v.v. Vị trí 8(n=8): bỏ qua 7 bit(n-1), kiểm 8 bit(n), bỏ qua 8 bit(n), kiểm 8 bit(n), bỏ qua 8 bit(n), v.v. Vị trí 16(n=16): bỏ qua 15 bit(n-1), kiểm 16 bit(n), bỏ qua 16 bit(n), kiểm 16 bit(n), bỏ qua 16 bit(n), v.v. Vị trí 32(n=32): bỏ qua 31 bit(n-1), kiểm 32 bit(n), bỏ qua 32 bit(n), kiểm 32 bit(n), bỏ qua 32 bit(n), v.v. và tiếp tục như trên. Nói cách khác, bit chẵn lẻ tại vị trí 2k kiểm các bit ở các vị trí bit k có giá trị bằng 1(2) (the bit is set). Ngược lại, lấy ví dụ bit 13 chẳng hạn 1101(2), được kiểm bởi các bit 1000(2) = 8(10), 0100(2)=4(10) và 0001(2) = 1(10). 2.5. §iÒu chÕ tÝn hiÖu TÝn hiÖu sau khi m· hãa ®Ó ®­a vµo m¸y ®iÖn ®µi ( cæng ©m tÇn cña m¸y ®iÖn ®µi ) th× ph¶i ®iÒu chÕ. ë bªn thhu ph¶i tiÕn hµnh gi¶i ®iÒu chÕ. C¸c d¹ng ®iÒu chÕ nh­ sau: 2.5.1. §iÒu chÕ dÞch pha ASK: §iÒu chÕ: Cho tÝn hiÖu cÇn ®iÒu chÕ s(t) t¸c ®éng trùc tiÕp vµo biªn ®é sãng mang . Khi ®ã tÝn hiÖu ®iÒu chÕ cã d¹ng: S¬ ®å thùc hiÖn ®iÒu chÕ dÞch pha: H×nh 2.7: S¬ ®å ®iÒu chÕ ASK. VÝ dô d¹ng tÝn hiÖu ®iÒu chÕ ASK. Gi¶i ®iÒu chÕ: Nguyªn t¾c: thùc hiÖn t¸ch sãng ®­êng bao. S¬ ®å thùc hiÖn: H×nh 2.8: S¬ ®å gi¶i ®iÒu chÕ ASK. §Æc ®iÓm: XÐt phæ tÝn hiÖu gèc vµ tÝn hiÖu ®iÒu chÕ ASK: Phæ cña tÝn hiÖu gèc: Phæ cña tÝn hiÖu ®iÒu chÕ ASK: Nh­ vËy, nÕu kh«ng tÝnh ®Õn hÖ sè 1/2 th× qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ dÞch biªn lµm dÞch phæ cña tÝn hiÖu gèc lªn xung quanh t¶i tin w0. H×nh 2.9 m« t¶ mét c¸ch ®¬n gi¶n quan hÖ nµy, trong ®ã w0 lµ tÇn sè sãng mang, cßn wm lµ tÇn sè cùc ®¹i cña phæ tÇn sè liÖu. H×nh 2.9: Phæ tÝn hiÖu. NÕu sÏ cã hiÖn t­îng chång phæ gi÷a hai thµnh phÇn cña SASK(w) g©y mÐo tÝn hiÖu. Trong thùc tÕ, ®Ó dÔ läc bá c¶ thµnh phÇn S(w) lät qua trùc tiÕp bé ®iÒu chÕ, ng­êi ta chän hay: Gi¸ trÞ fm nµy øng víi tr­êng hîp truyÒn liªn tiÕp lu©n phiªn c¸c bÝt 0 vµ bit 1. Ký hiÖu VxMAX lµ tèc ®é truyÒn sè liÖu cùc ®¹i, ta cã Râ rµng, tèc ®é truyÒn sè liÖu cùc ®¹i bÞ giíi h¹n bëi b¨ng tÇn cña ®­êng truyÒn. Víi b¨ng tÇn kªnh tho¹i, tÇn sè sãng m¹ng f0 n»m trong d¶i tõ 300Hz ®Õn 3400Hz. VÒ lý thuyÕt tèc ®é truyÒn víi ph­¬ng thøc dÞch biªn ASK nh­ m« t¶ ë trªn kh«ng thÓ v­ît qu¸ giíi h¹n ®ã. §Ó t¨ng tèc ®é sè liÖu, ta cã thÓ ®iÒu chÕ nhiÒu møc biªn ®é, nh­ng kh¶ n¨ng chèng nhiÔu sÏ rÊt kÐm do biªn ®é tÝn hiÖu rÊt bÞ ¶nh h­ëng cña can nhiÔu vµ hiÖn t­îng ®iÒu biªn ký sinh còng dÔ g©y lçi. NÕu m· ho¸ m møc th× tèc ®é d÷ liÖu ®¹t ®­îc: ChÝnh v× thÕ, ph­¬ng ph¸p nµy chØ ¸p dông khi truyÒn sè liÖu tèc ®é thÊp. 2.5.2. §iÒu chÕ dÞch tÇn FSK: §iÒu chÕ: Nguyªn t¾c: Trong ph­¬ng thøc FSK, tham sè cña sãng mang bÞ ®iÒu chÕ lµ tÇn sè. T­¬ng øng víi c¸c logic kh¸c nhau lµ c¸c tÇn sè kh¸c nhau. Ký hiÖu kho¶ng c¸ch gi÷a 2 tÇn sè gãc nµy lµ 2 Dw vµ tÇn sè trung t©m cña chóng lµ w0 , ta cã thÓ biÓu diÔn: Trong biÓu thøc trªn, ®Ó thuËn tiÖn ta hiÓu s(t) nh­ tÝn hiÖu nhÞ ph©n l­ìng cùc nhËn gi¸ trÞ -1 hoÆc +1. S¬ ®å thùc hiÖn: cã thÓ thùc hiÖn th«ng qua ®iÒu chÕ ASK víi hai tÝn hiÖu sãng mang cïng biªn ®é kh¸c tÇn sè. H×nh 2.10: S¬ ®å thùc hiÖn ®iÒu chÕ FSK. D¹ng tÝn hiÖu ®iÒu chÕ FSK víi bÝt ‘1’ ®iÒu chÕ øng f1; ‘0’ ®iÒu chÕ øng víi f2 = 2f1 Gi¶i ®iÒu chÕ: Nguyªn t¾c: t¸ch tõng phÇn. Thùc hiÖn b»ng s¬ ®å khèi sau: H×nh 2.11: S¬ ®å gi¶i ®iÒu chÕ FSK. §Æc ®iÓm: Tû sè gi÷a ®¹i l­îng ®Æc tr­ng cho ®é dÞch tÇn sè Df so víi tÇn sè cña d÷ liÖu tíi ®iÒu chÕ ®­îc gäi lµ chØ sè ®iÒu chÕ m Trong ®iÒu chÕ dÞch tÇn sè, chØ sè ®iÒu chÕ m lµ h»ng sè vµ th­êng nhËn gi¸ trÞ (1¸2), nh­ vËy tèc ®é sè liÖu Vx bÞ rµng buéc chÆt chÏ víi ®é dÞch tÇn 2Df, nªn kh«ng thÓ ®¹t tèc ®é cao vµ khã thay ®æi. Trong thùc tÕ, c¸c modem FSK th­êng cã c¸c tèc ®é 300 bit/s, 600 bit/s vµ 1200 bit/s. Thùc hiÖn ®iÒu chÕ dÞch tÇn cã thÓ thùc hiÖn t­¬ng tù nh­ ë ph­¬ng thøc ASK, khi dïng kho¸ ®iÖn tö ®Ó chän tÝn hiÖu cña mét trong hai bé dao ®éng t­¬ng øng. Song ph­¬ng ph¸p tèt h¬n lµ dïng khãa ®iÒu khiÓn ®Ó m¾c hay ng¾t mét nhãm phÇn tö kh¸ng vµo m¹ch dao ®éng cña mét bé dao ®éng, nhê vËy lµm thay ®æi tÇn sè cña nã. T¹i m¹ch thu, viÖc kÕt hîp hai nh¸nh gi¶i ®iÒu chÕ ASK víi tÇn sè thÝch hîp sÏ cho ta lÊy ra dÉy sè liÖu (h×nh 2.11). C¸c modem FSK coherent còng ®­îc sö dông. Khi nµy phÇn thu dïng bé ph©n biÖt tÇn sè t­¬ng tù nhu mét m¸y thu FM. C¸ch thøc phæ biÕn nhÊt lµ dïng m¹ch vßng kho¸ pha lµm môc ®Ých nµy Modem dÞch tÇn FSK cã tèt h¬n song kh«ng nhiÒu so víi dÞch biªn ASK (do nhiÔu t¸c ®éng lªn biªn ®é nhiÒu h¬n so víi lªn tÇn sè). Ngoµi ra, ng­êi ta cã thÓ dïng nhiÒu cÆp tÇn sè h¬n ®Ó liªn l¹c song c«ng theo hai h­íng. Trªn h×nh 2.12 lµ ph©n bè tÇn sè cho modem Bell System series 108. Gi¶i phæ tho¹i ®­îc chia lµm 2 phÇn t¹i tÇn sè trung t©m 1700 Hz. Liªn l¹c trªn mét h­íng dïng 2 tÇn sè: 1070 Hz vµ 1270 Hz, trªn h­íng kia lµ 2025 Hz vµ 2225 Hz. §Æc tuyÕn läc cho hai h­íng bÞ trïng nhau mét vïng nhá, Ýt nhiÒu g©y nhiÔu xuyªn ©m lÉn nhau. H×nh 2.12: Ph©n bè tÇn sè cña modemBell System series 108 2.5.3. §iÒu chÕ dÞch pha PSK: TÝn hiÖu ®iÒu chÕ pha tæng qu¸t cßn hay ®­îc m« t¶ d­íi d¹ng tæng cña hai tÝn hiÖu ®iÒu biªn vu«ng gãc: Trong ®ã, A1 vµ A2 lµ c¸c tÝn hiÖu ®iÒu biªn t­¬ng øng: Nh­ vËy ®iÒu chÕ PSK lµ tæng cña c¸c tÝn hiÖu ®iÒu biªn víi tÇn sè sãng mang vu«ng pha. Víi cã 2 gi¸ trÞ t­¬ng øng ®iÒu chÕ 2 pha BPSK vµ mçi pha øng víi 1 bÝt. Víi cã m gi¸ trÞ t­¬ng øng ®iÒu chÕ m pha PSK-m vµ mçi pha øng víi mét tæ hîp bÝt. Khi gi¸ trÞ tÝnh so víi pha cña sãng mang th× gäi dÞch pha tuyÖt ®èi, gäi lµ ®iÒu chÕ PSK_a; tÝnh so víi pha cña tÝn hiÖu liÒn kÒ tr­íc ®ã gäi lµ ®iÒu chÕ pha t­¬ng ®èi hay ®iÒu chÕ pha vi sai DPSK. 2.5.3.1. §iÒu chÕ hai pha BPSK: §iÒu chÕ: §iÒu chÕ 2 pha th× mçi pha c¸ch nhau mét l­îng , do vËy tÝn hiÖu ®iÒu chÕ BPSK cã thÓ ®­îc viÕt d­íi d¹ng: . M¹ch ®iÒu chÕ ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch nh©n sãng mang víi tÝn hiÖu sè d¹ng nhÞ ph©n s(t). Bé ®iÒu chÕ m¹ch vßng lµ mét vÝ dô cho m¹ch nh©n nh­ vËy. D¹ng tÝn hiÖu ®iÒu chÕ BPSK: Gi¶i ®iÒu chÕ: ViÖc t¸ch sãng ë ®Çu thu ®¬n gi¶n, thùc hiÖn nh©n víi sãng mang thu ®­îc cho ®i qua m¹ch läc tÇn thÊp ®Ó lo¹i bá thµnh phÇn tÇn sè cao 2w0t, v× vËy ®­a ra tÝn hiÖu sè d¹ng l­ìng cùc ± thÝch hîp. S¬ ®å thùc hiÖn gi¶i ®iÒu chÕ: H×nh 2.13: S¬ ®å gi¶i ®iÒu chÕ BPSK. §Æc ®iÓm: Song khã kh¨n ë ®©y lµ ®ßi hái sù ®ång bé chÆt chÏ, ®Çu thu ph¶i cã sãng mang cã d¹ng ®óng nh­ bªn ph¸t. NÕu cã sù sai l¹c so víi sãng mang gèc, vÝ dô lµ (w0+.D w), th× : Khi nµy ®Çu thu sÏ ®­a ra tÝn hiÖu lµ ± A/2.CosD wt thay ®æi trong d¶i tõ -1 ®Õn +1, thËm chÝ cã lóc triÖt tiªu, kh«ng theo quy luËt cña tÝn hiÖu sè l­ìng cùc bªn ph¸t. Bé t¸ch sãng bªn thu ®ßi hái cã sãng mang ®ång bé hoµn toµn víi bªn ph¸t nh­ vËy gäi lµ t¸ch sãng Coherent (t¸ch sãng hîp nhÊt). §©y lµ nh­îc ®iÓm chñ yÕu cña ®iÒu chÕ dÞch pha PSK. Cã thÓ t¸i t¹o sãng mang b»ng c¸ch lÊy tÝn hiÖu thu nh©n víi nhau thu ®­îc: Dïng bé läc ®Ó thu ®­îc thµnh phÇn , sau ®ã cho ®i qua bé chia 2, thu ®­îc thµnh phÇn sãng mang. H×nh 2.14: S¬ ®å gi¶i ®iÒu chÕ BPSK cã t¸ch sãng mang. NÕu sãng mang t¸i t¹i cã sù sai lÖch c¶ vÒ tÇn sè vµ pha so víi sãng mang bªn ph¸t: th× khi thùc hiÖn ®iÒu chÕ ta cã: Qua bé läc th«ng thÊp thu ®­îc NÕu th× kh«ng cã sai lÖch vÒ pha, kÕt qu¶ thu ®­îc NÕu th× kÕt qu¶ thu ®­îc b»ng 0. NÕu th× kÕt qu¶ thu ®­îc Nh­ vËy cÇn hiÖu chØnh pha cña sãng mang t¸ch ra. H×nh 2.15: S¬ ®å gi¶i ®iÒu chÕ PSK. Bï l¹i, PSK cho ta hiÖu qu¶ cao, tÝnh chèng nhiÔu tèt v× vËy cã thÓ truyÒn sè liÖu víi tèc ®é cao. Víi ®iÒu chÕ hai pha th× 2 ®iÓm ®iÒu chÕ n»m trªn hai nöa cña mÆt ph¼ng, phÇn tr¸i cña mÆt ph¼ng t­¬ng øng víi logic1, phÇn ph¶i øng víi logic 0. T¹p ©m vµ nhiÔu lo¹n trªn ®­êng truyÒn dï cã xÈy ra, nh­ng chõng nµo ch­a ®ñ lín ®Ó dêi ®iÓm thu tõ nöa mÆt ph¼ng nµy sang nöa mÆt ph¼ng kh¸c, th× ch­a g©y ®­îc sai lçi cho hÖ thèng PSK 2 pha. §Æc ®iÓm: so víi ASK th× cã kh¶ n¨ng chèng nhiÔu cao h¬n. Tèc ®é truyÒn R = N bÞ giíi h¹n bëi ®é réng kªnh. Nh­îc ®iÓm cÇn t¸i t¹o sãng mang mét c¸ch chÝnh x¸c nhÊt. 2.5.3.2. §iÒu chÕ nhiÒu pha M-PSK: Ng­êi ta cã thÓ dïng nhiÒu gãc pha h¬n ®Ó t¨ng tèc ®é truyÒn mµ ®é phøc t¹p cña thiÕt bÞ kh«ng t¨ng thªm nhiÒu. Khi nµy, mét gãc pha sÏ t­¬ng øng víi mét tæ hîp 2 hay nhiÒu bit. VÝ dô, víi PSK 4 pha, mçi gãc pha øng víi mét tæ hîp 2 bit, gäi lµ mét Dibit. Tèc ®é truyÒn khi nµy sÏ t¨ng 2 lÇn, nh­ng ph¶i tr¶ gi¸ b»ng viÖc gi¶m tÝnh chèng nhiÔu. TÝn hiÖu PSK-4P ®­îc m« t¶ trªn h×nh 2.16 H×nh 2.16: S¬ ®å ®iÓm ®iÒu chÕ 4-PSK. S¬ ®å bé ®iÒu chÕ 4_PSK cã thÓ t¹o thµnh tõ hai bé ®iÒu chÕ BPSK s¬ ®å: H×nh 2.17: S¬ ®å ®iÒu chÕ 4_PSK. Qui t¾c gi¶i ®iÒu chÕ dùa trªn gi¶i ®iÒu chÕ 2_PSK. S¬ ®å gi¶i ®iÒu chÕ gåm hai nh¸nh gi¶i ®iÒu chÕ 2_PSK víi sãng mang vu«ng pha. §Æc ®iÓm: cho tèc ®é cao nh­ng miÒn quyÕt ®Þnh hÑp, kh¶ n¨ng ph©n biÖt gi÷a c¸c ®iÓm khã h¬n, cã kh¶ n¨ng gi¶i ®iÒu chÕ nhÇm. 2.5.3.3. §iÒu chÕ kh¸c pha DPSK: §iÒu chÕ: Nguyªn t¾c: ®iÒu chÕ sù kh¸c pha gi÷a hai tÝn hiÖu liªn tiÕp. Kh¾c phôc viÖc kh«i phôc sãng mang t¹i bªn thu trong qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ PSK. Thùc hiÖn b»ng s¬ ®å sau: H×nh 2.18: S¬ ®å khèi bé ®iÒu chÕ DPSK. D¹ng tÝn hiÖu ®iÒu chÕ DPSK: Gi¶i ®iÒu chÕ: H×nh 2.19: S¬ ®å gi¶i ®iÒu chÕ DPSK. Mét ph­¬ng ph¸p kh¸c thùc hiÖn ®iÒu chÕ pha t­¬ng ®èi, dïng ph­¬ng ph¸p m· ho¸ kÕt hîp víi ®iÒu chÕ BPSK. H×nh 2.20: §iÒu chÕ DPSK Qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ vµ gi¶i m·: Ph¸t D÷ liÖu vµo 1 0 1 1 0 1 0 0 D÷ liÖu ®· m· 1 1 0 0 0 1 1 0 1 Pha t.h. ph¸t p p 0 0 0 p p 0 p Thu So pha + ­ + ­ + + ­ ­ D÷ liÖu ra 1 0 1 1 0 1 0 0 Gi÷ chËm T Bé t¸i t¹o XOR Negative Tíi m¹ch quyÕt ®Þnh H×nh 2.21: Gi¶i ®iÒu chÕ DPSK Ký hiÖu Ä trªn h×nh 2.20, 2.21 m« t¶ m¹ch hoÆc tuyÖt ®èi ©m (XOR Negative), cho ra gi¸ trÞ 1 nÕu hai ®Çu vµo gièng nhau vµ ®­a ra gi¸ trÞ 0 nÕu hai ®Çu vµo kh¸c nhau. Trong th«ng tin sè, nã cßn ®­îc hiÓu nh­ m¹ch nh©n hai ®Çu vµo sè l­ìng cùc. Trong phÇn thu, m¹ch nµy thùc hiÖn b»ng bé so pha. D÷ liÖu vµo kh«ng trùc tiÕp ®­a ®i ®iÒu chÕ, mµ ®­îc biÕn ®æi (m· ho¸) b»ng c¸ch so s¸nh víi bÝt võa m· ho¸ tr­íc ®ã nhê m¹ch hoÆc tuyÖt ®èi ©m vµ khèi trÔ víi thêi gian gi÷ chËm ®óng b»ng thêi gian tån t¹i cña 1 bit. DÉy sau m· ho¸ nµy ®­îc ®­a ®i ®iÒu chÕ PSK vµ ®­îc m« t¶ nh­ d·y pha ph¸t t­¬ng øng. T¹i ®Çu thu, ta chØ cÇn dïng bé so pha th«ng th­êng, do gãc lÖch pha cña mçi chu kú tÝn hiÖu cña t¶i tin lµ gãc pha t­¬ng ®èi so víi chu kú ngay s¸t tr­íc, chø kh«ng ph¶i lµ ®é lÖch pha tuyÖt ®èi so víi mét pha sãng mang chuÈn nh­ tr­êng hîp PSK. Lý thuyÕt ®· kiÓm chøng r»ng, DPSK chØ kÐm h¬n PSK kh«ng ®¸ng kÓ, chõng 1 db, song l¹i kh«ng cÇn ®ång bé nh­ PSK. V× vËy, modem DPSK lµ mét gi¶i ph¸p tèt, hiÖu qu¶ vµ kinh tÕ cho viÖc truyÒn d÷ liÖu trªn ®­êng tho¹i analog víi tèc ®é trung b×nh. Trong thùc tÕ, tèc ®é phæ biÕn cho modem DPSK lµ 2400, 1200 bit/s. 2.5.4. §iÒu chÕ cÇu ph­¬ng QAM: Nguyªn t¾c: kÕt hîp ®iÒu chÕ biªn ®é vµ pha sãng mang. TÝn hiÖu cã d¹ng víi . S¬ ®å ®iÒu chÕ vµ gi¶i ®iÒu chÕ M_QAM H×nh 2.22: S¬ ®å ®iÒu chÕ M-QAM. Khèi S/P chuyÓn ®æi nèi tiÕp sang song song tõng côm bÝt lèi vµo thµnh 2 côm tÝn hiÖu, mçi côm gåm k/2 xung. Khèi 2/L biÕn ®æi côm NRZ nhÞ ph©n thµnh tÝn hiÖu cã biªn ®é kh¸c nhau, v× vËy trong ®iÒu chÕ 16 QAM, c¶ 2 bé läc th«ng thÊp ®Òu cã ®Çu vµo lµ c¸c tÝn hiÖu cã 4 møc biªn ®é. H×nh 2.23: S¬ ®å gi¶i ®iÒu chÕ M-QAM. Do ta sö dông hÖ thèng ®iÖn ®µi sãng ng¾n cã d¶i th«ng ®Çu vµo cho phÐp cña cæng ©m tÇn lµ 0,3-3,4 kHz hoÆc 0,3-2,7 kHz nhiÔu trªn ®­êng truyÒn lín nªn ta kh«ng sö dông nh÷ng d¹ng ®iÒu chÕ phøc t¹p mµ sö dông ®iÒu chÕ FSK hoÆc ASK. 2. 6. Tèc ®é truyÒn Tèc ®é d÷ liÖu (sè liÖu) lµ sè l­îng bÝt th«ng tin truyÒn trong 1 ®¬n vÞ thêi gian: (bit/s) víi tb lµ ®é réng bÝt. Tèc ®é truyÒn tÝn hiÖu: (boud) víi t0 lµ ®é réng 1 ®¬n vÞ tÝn hiÖu (gi©y). VÝ dô: Tèc ®é kªnh tho¹i N = 2400 baud NÕu ®iÒu chÕ tÝn hiÖu 2 møc (mçi ®¬n vÞ tÝn hiÖu øng víi mét bÝt) ®Ó truyÒn th«ng tin khi ®ã th× tèc ®é truyÒn R = N = 2400b/s. ë ®©y ta ®iÒu chÕ tÝn hiÖu m møc (mçi ®¬n vÞ tÝn hiÖu øng víi mét tæ hîp bÝt) ®Ó truyÒn th«ng tin th× tèc ®é truyÒn . vÝ dô øng víi m = 4. B¶ng 2.2: Tr¹ng th¸i cña tæ hîp bit Khi ®ã hay NÕu cµng t¨ng sè møc ®iÒu chÕ tÝn hiÖu th× tèc ®é bÝt cµng t¨ng, nh­ng ®ång thêi x¶y ra hiÖn t­îng khi sè møc ®iÒu chÕ lín th× kho¶ng c¸ch gi÷a møc cµng gÇn nhau vµ dÉn ®Õn khã kh«i phôc d÷ liÖu. Ch­¬ng 3 ThiÕt kÕ modem truyÒn sè liÖu b»ng sãng ng¾n 3.1. TruyÒn d÷ liÖu qua cæng com §Ó truyÒn sè liÖu ra ngoµi, ngoµi c¸c SLOT (khe c¾m më réng) trong cÊu h×nh m¸y tÝnh PC cßn cã c¸c PORT truyÒn sè liÖu – gäi lµ cæng truyÒn th«ng. * PORT COM – cæng truyÒn sè liÖu nèi tiÕp: Giao diÖn nèi tiÕp kh«ng ®ång bé ( asynchronous serial interface ) lµ cæng truyÒn th«ng gi÷a c¸c hÖ thèng. Kh«ng ®ång bé cã nghÜa lµ kh«ng cã tÝn hiÖu ®ång hå clock hay sù ®ång bé nµo, mµ tÝn hiÖu ®­îc truyÒn ®i ë mét thêi ®iÓm bÊt kú, sao cho thiÕt bÞ ph¶n øng ®ñ ®iÒu kiÖn nhËn ra chuçi tÝn hiÖu ®ã. Mçi ký tù ®­îc göi qua mét nèi kÕt nèi tiÕp ®­îc ®ãng khung bëi mét tÝn hiÖu b¾t ®Çu Start vµ kÕt thóc Stop. Mét bit ®¬n lµ 0 ®­îc gäi lµ bit khëi ®éng ( Start bit ) ®øng tr­íc mçi byte ®Ó hÖ thèng ®ang nhËn biÕt r»ng 8 bit kÕ tiÕp sÏ t¹o thµnh 1 byte d÷ liÖu. 1 hoÆc 2 bit kÕt thóc ( Stop bit ) ë sau byte cho biÕt byte d÷ liÖu ®· ®­îc göi ®i, ë ®Çu thu, c¸c byte d÷ liÖu ®­îc nhËn biÕt bëi c¸c tÝn hiÖu b¾t ®Çu vµ kÕt thóc. §©y lµ giao diÖn kh«ng ®ång bé theo h­íng ký tù hay 1 byte d÷ liÖu 8 bit. C¸c cæng nèi tiÕp cã thÓ nèi víi nhiÒu thiÕt bÞ kh¸c nhau nh­ Modem, m¸y quÐt, m¸y vÏ… c¸c m¸y tÝnh kh¸c vµ c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ. Cã 2 lo¹i cæng nèi tiÕp PORT COM, ®ã lµ lo¹i 9 pin (ch©n) vµ lo¹i 25 pin (ch©n). H×nh 3.1: PORT COM 9 pin: RxD (Receive Data): §­êng nhËn d÷ liÖu TxD (Transmit Data): §­êng göi d÷ liÖu H×nh 3.1: s¬ ®å gi¾c c¾m vµ chiÒu tÝn hiÖu RS-232 lo¹i DB-9 PhÇn chÝnh cña bÊt kú mét cæng nèi tiÕp nµo còng lµ mét chip UART ( Universal asynchronous receiver/transmitter ). Chip nµy hoµn toµn ®iÒu khiÓn tiÕn tr×nh ph©n chia d÷ liÖu song song trong PC thµnh d¹ng nèi tiÕp vµ sau ®ã chuyÓn ®æi d÷ liÖu nèi tiÕp thµnh song song khi ®· t¸ch bá c¸c bit ®¸nh dÊu sù khëi ®Çu Start va chÊm døt Stop cña byte d÷ liÖu nhËn ®­îc. ViÖc truyÒn d÷ liÖu ®­îc tiÕn hµnh theo c¸ch nèi tiÕp, nghÜa lµ c¸c bit d÷ liÖu ®­îc göi ®i nèi tiÕp nhau trªn mét ®­êng d©y dÉn, ®iÒu ®ã sÏ cho kh¶ n¨ng ®èi víi nh÷ng kho¶ng c¸ch lín h¬n nhiÒu so víi cæng song song LPT vµ kh¶ n¨ng g©y nhiÔu lµ nhá ®¸ng kÓ. Tèc ®é truyÒn sè liÖu th­êng ®¹t 19.200 baud, hoÆc khi dïng c¸c PORT COM tèc ®é cao cã hç trî c¸c buffer cã thÓ ®¹t tèc ®é truyÒn sè liÖu lµ 115.200 baud. Tèc ®é th­êng dïng cho PORT COM lµ 9.600 baud, cã nghÜa lµ ®¹t 960 byte trong 1 gi©y. Giao diÖn gi÷a UART víi thiÕt bÞ truyÒn dÉn DCE lµ c¸c chuÈn RS232 , RS422, RS423, X21, V24, V28… * ChuÈn truyÒn RS232: RS232 sö dông ph­¬ng thøc truyÒn kh«ng ®èi xøng, tøc lµ sö dông tÝn hiÖu ®iÖn ¸p chªnh lÖch gi÷a mét d©y dÉn vµ ®Êt. Møc ®iÖn ¸p ®­îc sö dông dao ®éng trong kho¶ng -15V ®Õn +15 V. Kho¶ng tõ 3V ®Õn 15V øng víi gi¸ trÞ logic 0, kho¶ng tõ -3V ®Õn -15V øng víi gi¸ trÞ logic 1. H×nh 3.2: Giao tiÕp gi÷a 2 m¸y tÝnh th«ng qua modem vµ RS232 3.2 Sơ đồ khối của modem: Sơ đồ khối của modem như ở hình 3.3. Tín hiệu từ máy tính đến modem ở dạng nối tiếp qua cổng RS-232 đi qua MAX-232 là con chip giao tiÕp nối tiếp với máy tính, tới PIC 16F877A để mã hóa trong khối phát hay giải mã trong khối thu. Tín hiệu ra của PIC là tín hiệu số đã được mã hóa chống nhiễu, đưa vào điều chế FSK ở CHIP XR2206 tín hiệu ra là tín hiệu tương tự được đưa vào cổng âm tần của điện đài. Hình 3.3: sơ đồ khối của modem 3.2.1. Giíi thiÖu s¬ l­îc bé vi ®iÒu khiÓn 8 bit 16F877A: Ngµy nay, c¸c bé vi ®iÒu khiÓn ®ang cã øng dông ngµy cµng réng r·i trong c¸c lÜnh vùc kü thuËt vµ ®êi sèng x· héi, ®Æc biÖt lµ trong kü thuËt tù ®éng ho¸ vµ ®iÒu khiÓn tõ xa. Giê ®©y víi nhu cÇu chuyªn dông ho¸, tèi ­u (thêi gian, kh«ng gian, gi¸ thµnh), b¶o mËt, tÝnh chñ ®éng trong c«ng viÖc... ngµy cµng ®ßi hái kh¾t khe. ViÖc ®­a ra c«ng nghÖ míi trong lÜnh vùc chÕ t¹o m¹ch ®iÖn tö ®Ó ®¸p øng nh÷ng yªu cÇu trªn lµ hoµn toµn cÊp thiÕt mang tÝnh thùc tÕ cao. 3.2.2. §Æc tÝnh næi bËt cña bé vi xö lÝ. + Sö dông c«ng nghÖ tÝch hîp cao. + Ng­êi sö dông cã thÓ lËp tr×nh ®¬n gi¶n. + Tèc ®é ho¹t ®éng lµ: - Xung ®ång hå vµo lµ DC- 20MHz - Chu kú lÖnh thùc hiÖn trong 200ns + Bé nhí ch­¬ng tr×nh Flash 8Kx14 words + Bé nhí Ram 368x8 bytes + Bé nhí EFPROM 256x 8 bytes 3.2.3. Kh¶ n¨ng cña bé vi xö lÝ 16f877a + Kh¶ n¨ng ng¾t ( lªn tíi 14 nguån ng¾t trong vµ ng¾t ngoµi ) + Truy cËp bé nhí b»ng ®Þa chØ trùc tiÕp hoÆc gi¸n tiÕp. + Bé t¹o xung thêi gian (PWRT) vµ bé t¹o dao ®éng (OST) + Bé ®Õm xung thêi gian (WDT) víi nguån dao ®éng trªn chÝp (nguån dao ®éng RC ) ho¹t ®éng ®¸ng tin cËy. + ThiÕt kÕ hoµn toµn tÜnh . + M¹ch ch­¬ng tr×nh nèi tiÕp cã 2 ch©n. + Xö lý ®äc /ghi tíi bé nhí ch­¬ng tr×nh . + D¶i ®iÖn thÕ ho¹t ®éng réng : 2.0V ®Õn 5.5V + Nguån sö dông hiÖn t¹i 25 mA + C«ng suÊt tiªu thô thÊp: 3.2.4. C¸c ®Æc tÝnh næi bËt cña thiÕt bÞ ngo¹i vi trªn chip - Bé Timer 0: Lµ bé ®Þnh thêi hoÆc bé ®Õm - Bé Timer1: cã thÓ lµ bé ®Õm hoÆc bé ®Þnh thêi - Cã 2 chÕ ®é b¾t gi÷, so s¸nh, ®iÒu chÕ ®é réng xung (PWM). - Bé chuyÓn ®æi tÝn hiÖu sè sang t­¬ng tù víi 10 bÝt . - Cæng truyÒn th«ng nèi tiÕp SSP víi SPI ph­¬ng thøc chñ vµ I2C (chñ/phô) - Bé truyÒn nhËn th«ng tin ®ång bé, dÞ bé (USART/SCL) cã kh¶ n¨ng ph¸t hiÖn 9 bÝt ®Þa chØ. - Cæng phô song song (PSP) víi 8 bÝt më réng, víi RD, WR vµ CS ®iÒu khiÓn. 3.2.5. S¬ ®å c¸c ch©n PIC16F87X. Mét sè tham sè chÝnh cña bé vi ®iÒu khiÓn PIC16F877 lµ: - ROM trªn chip = 8K - RAM = 368 byte - Bé ®Þnh thêi = 3 - C¸c ch©n vµo ra = 40 - Cæng nèi tiÕp = 2 - Nguån ng¾t = 14 h×nh 3.4: ch©n cña PIC16F877A 3.2.6. Cæng vµo ra Mét sè ch©n cña c¸c cæng vµo/ra ®­îc tÝch hîp víi mét sè hµm cã thÓ thay ®æi ®Ó phï hîp víi nh÷ng thiÕt bÞ ngo¹i vi. Nh×n chung khi thiÕt bÞ ngo¹i vi ho¹t ®éng, c¸c ch©n cã thÓ kh«ng sö dông víi môc ®Ých lµm ch©n vµo ra. - Cæng A lµ cæng hai chiÒu víi ®é réng ®­êng truyÒn lµ 6 bit. C¸c ch©n cña cæng A chñ yÕu ®­îc sö dông víi môc ®Ých chÝnh lµ nhËn tÝn hiÖu t­¬ng tù hoÆc lµm c¸c ch©n vµo ra. - Cæng B lµ cæng hai chiÒu víi ®é réng ®­êng truyÒn lµ 8 bit. - Cæng C lµ cæng hai chiÒu víi ®é réng ®­êng truyÒn lµ 8 bit . - Cæng D cã 8 bÝt cã bé ®Öm ®Çu vµo Schmitt Trigger. Mçi ch©n ®­îc s¾p xÕp riªng lÎ nh­ ®Çu vµo hoÆc ®Çu ra. Cæng D còng cã thÓ ®­îc s¾p xÕp nh­ lµ mét cæng vi xö lý 8 bit (cæng phô song song) - Cæng E cã 3 ch©n lµ RE0/RD/AN5, RE1/WR/AN6, RE2/CS/AN7. C¸c ch©n nµy cã thÓ s¾p xÕp riªng lÎ lµ c¸c ®Çu vµo hoÆc c¸c ®Çu ra. 3.2.7. TruyÒn nhËn d÷ liÖu ®ång bé, dÞ bé Bé truyÒn th«ng ®ång bé, dÞ bé cã thÓ ®Þnh d¹ng ë c¸c chÕ ®é sau + DÞ bé (song c«ng toµn phÇn) + §ång bé * ChÕ ®é truyÒn th«ng kh«ng ®ång bé: Trong chÕ ®é nµy d÷ liÖu ®­îc ®Þnh d¹ng nh­ sau: §Çu tiªn lµ bÝt START, tiÕp theo lµ 8 hoÆc 9 bÝt d÷ liÖu, cuèi cïng lµ bÝt STOP. Th«ng th­êng d÷ liÖu ®­îc ®Þnh d¹ng ë d¹ng 8 bÝt. ViÖc truyÒn vµ nhËn d÷ liÖu ®­îc tiÕn hµnh víi nh÷ng bÝt thÊp tr­íc. ViÖc truyÒn vµ nhËn cã thÓ tiÕn hµnh ®éc lËp nhau, khi sö dông cã thÓ ®Þnh d¹ng d÷ liªu vµ tèc ®é truyÒn. 3.3. TiÕn hµnh thiÕt kÕ 3.3.1. TÝnh to¸n th«ng sè kÜ thuËt Do truyÒn qua cæng ©m tÇn cña ®iÖn ®µi, sö dông ®iÒu chÕ FSK nªn tèc ®é tèi ®a cã thÓ truyÒn ®­îc lµ 3400 bit/s ë ®Çu ra. Ta sö dông m· Haming(7,4) ®Ó m· kªnh cø mçi ký tù ra tõ m¸y tÝnh lµ mét khung 8 bit sÏ ®­îc c¾t ra lµm 2 ®o¹n, mçi ®o¹n 4 bit sau khi m· hãa sÏ ®­îc hai tæ hîp 7 bit. Thªm 1 bit 0 vµo cuèi cïng sÏ t¹o ra mét byte gåm 8 bit ®Ó ph¸t ®i. t¹i ®Çu thu sau khi gi¶i m· ta sÏ thu ®­îc hai tæ hîp 4 bit. GhÐp nã vµo cïng mét thanh ghi sÏ thu ®­îc mét tæ hîp gåm 1 byte nh­ lóc truyÒn ®i. Ta sö dông m· Haming(7,4) bëi v× ®­êng truyÒn sö dông lµ m¸y ®iÖn ®µi dïng trong qu©n sù nhÊt lµ m¸y ®iÖn ®µi sãng ng¾n chØ cã thÓ ho¹t ®éng ®¬n c«ng v× thÕ chØ cã thÓ t¹i ®Çu thu tiÕn hµnh söa sai dùa trªn nh÷ng th«ng tin thu ®­îc mµ kh«ng dïng m· ph¸t hiÖn lçi vµ yªu cÇu ph¸t l¹i v× viÖc ph¸t l¹i ë ®©y rÊt phøc t¹p, m¸y ®iÖn ®µi khi chuyÓn sang chÕ ®é ph¸t cÇn bãp tæ hîp vµ ®îi æn ®Þnh, h¬n n÷a mét sè m¸y trong qu©n sù chØ cã thÓ thu sö dông trong chÕ ®é thu canh nªn viÖc ph¸t hiÖn lçi vµ yªu cÇu ph¸t l¹i ë ®©y kh«ng xÐt tíi. 3.3.2. TiÕn hµnh thiÕt kÕ Sö dông phÇn mÒm CCS lËp tr×nh cho PIC 16F877A truyÒn vµ nhËn d÷ liÖu tõ PC. PIC nhËn d÷ liÖu tõ PC, chuyÓn qua PORTD, cho hiÓn thÞ gi¸ trÞ Hexa cña d÷ liÖu lªn Led 7 thanh, thùc hiÖn m· hãa d÷ liÖu b»ng m· Hamming (7,4), sau ®ã göi d÷ liÖu m· hãa ra ch©n C6 cña PIC råi göi ra ®­êng truyÒn ®Õn PIC thø 2. T¹i PIC thø 2 sÏ thùc hiÖn gi¶i m· d÷ liÖu, cho hiÓn thÞ lªn Led 7 thanh ®ång thêi göi trë l¹i m¸y tÝnh. ThuËt to¸n m· ho¸ vµ gi¶i m· Hamming: H×nh 3.5: thuËt to¸n m· vµ gi¶i m· Ch­¬ng tr×nh m· hãa Hamming(7,4) cho PIC thø nhÊt: Code CCS: #include #include #use delay(clock=20000000) #fuses NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT,NOLVP, NOCPD, NOWRT #USE RS232(BAUD=1200, XMIT=PIN_C6, RCV=PIN_C7) int mod2(int x,y) { return (0xFF-((x&y)|(0xFF-(x|y)))); //tra ve gia tri mod 2 cua 2 //bit cung vi tri trong 2 byte } void main( ) { while(true) { int x,x1,x2; int y,y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7; int a,b; set_tris_d(0x00); //cac chan portd la ngo ra x=getc(); //Thu tin hieu tu may tinh vao bien x trong PIC x1=x&0xF0; //lay 4bit dau x2=x<<4; //lay 4 bit sau //Thuc hien ma hoa Hamming 4 bit dau: // y1=mod2(y3,y5,y7) // y2=mod2(y3,y6,y7) // y4=mod2(y5,y6,y7) y3=x1&0x80;y3=y3>>2;//Lay ra y3=[0,0,x1,0,0,0,0,0] y5=x1&0x40;y5=y5>>3;//Lay ra y5=[0,0,0,0,x2,0,0,0] y6=x1&0x20;y6=y6>>3;//Lay ra y6=[0,0,0,0,0,x3,0,0] y7=x1&0x10;y7=y7>>3;//Lay ra y7=[0,0,0,0,0,0,x4,0] y=((y3|y5)|(y6|y7)); //Duoc y=[0,0,x1,0,x2,x3,x4,0] y3=y3<<2;y5=y5<<4;y6=y6<<5;y7=y7<<6; //dua cac bit ve cung vi tri dau tien thuc hien cong mod2 y1=mod2(y3,y5);y1=mod2(y1,y7);//Duoc y1=[y1,0,0,0,0,0,0,0] y2=mod2(y3,y6);y2=mod2(y2,y7);y2=y2>>1;//y2=[0,y2,0,0,0,0,0,0] y4=mod2(y5,y6);y4=mod2(y4,y7);y4=y4>>3;//y4=[0,0,0,y4,0,0,0,0] y=((y|y1)|(y2|y4)); //Duoc y=[y1,y2,x1,y4,x2,x3,x4,0] a=y;//ma hoa 4 bit dau gan vao a putc(a);//gui a ra chan C6 cua PIC //Thuc hien lay 4 bit sau va ma hoa Hamming: y3=x2&0x80;y3=y3>>2;//Lay ra y3=[0,0,x1,0,0,0,0,0] y5=x2&0x40;y5=y5>>3;//Lay ra y5=[0,0,0,0,x2,0,0,0] y6=x2&0x20;y6=y6>>3;//Lay ra y6=[0,0,0,0,0,x3,0,0] y7=x2&0x10;y7=y7>>3;//Lay ra y7=[0,0,0,0,0,0,x4,0] y=((y3|y5)|(y6|y7)); //Duoc y=[0,0,x5,0,x6,x7,x8,0] y3=y3<<2;y5=y5<<4;y6=y6<<5;y7=y7<<6; //dua cac bit ve cung vi tri dau tien thuc hien cong mod2 y1=mod2(y3,y5);y1=mod2(y1,y7); //Duoc y1=[y1,0,0,0,0,0,0,0] y2=mod2(y3,y6);y2=mod2(y2,y7);y2=y2>>1;//y2=[0,y2,0,0,0,0,0,0] y4=mod2(y5,y6);y4=mod2(y4,y7);y4=y4>>3;//y4=[0,0,0,y4,0,0,0,0] y=((y|y1)|(y2|y4)); //Duoc y=[y1,y2,x5,y4,x6,x7,x8,0] b=y;//ma hoa 4 bit sau va gan vao b putc(b);//gui y ra chan C6 cua PIC (gui 4 bit dau cua x khi da ma hoa) portd=x; //byte gui di x cho hien thi gia tri hexa cua x len Led 7 thanh } } Ch­¬ng tr×nh gi¶i m· Hamming cho PIC thø 2: Code CCS: #include #include #use delay(clock=20000000) #use rs232(baud=1200, xmit=PIN_C6, rcv=PIN_C7) #fuses NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT,NOLVP, NOCPD, NOWRT int mod2(int x,y) { return (0xFF-((x&y)|(0xFF-(x|y)))); //tra ve gia tri mod 2 cua 2 bit cung //vi tri trong 2 byte } void main() { while(true) { int x,x1,x2,x4; int y,y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7; set_tris_d(0x00);//cac chan portd la ngo ra y=getc();//thu tin hieu tu chan C7 cua PIC gan vao bien y //Sau ma hoa ta duoc 2 tin hieu la y=a, y=b gui den chan C7 cua PIC thu 2 //O day ta chi quan tam den 4 bit mang tin la y3,y5,y6,y7 nen ta chi can //giai ma va sua sai 4 bit nay y1=(y&0x80); //y1=[y1 0 0 0 0 0 0 0] y2=(y&0x40); y2=(y2<<1);//y2=[y2 0 0 0 0 0 0 0] y3=(y&0x20); y3=(y3<<2);//y3=[y3 0 0 0 0 0 0 0] y4=(y&0x10); y4=(y4<<3); y5=(y&0x08); y5=(y5<<4); y6=(y&0x04); y6=(y6<<5); y7=(y&0x02); y7=(y7<<6);//y7=[y7 0 0 0 0 0 0 0] //thuat toan giai ma Hamming: //x1=mod2(y1,y3,y5,y7); //x2=mod2(y2,y3,y6,y7); //x4=mod2(y4,y5,y6,y7); x1=mod2(y1,y3);x1=mod2(x1,y5);x1=mod2(x1,y7); x2=mod2(y2,y3);x2=mod2(x2,y6);x2=mod2(x2,y7); x4=mod2(y4,y5);x4=mod2(x4,y6);x4=mod2(x4,y7); if (((x1==0x80)&&(x2==0x80))&&(x4==0x00)) //neu x1=x2=80 HEX,x4=0 thi bit y3 sai,thuc hien dao bit y3 de sua { y3=0xFF-y3; y3=y3&0x80;//& de lay lai gia tri y3=[y3 0 0 0 0 0 0 0] } if (((x1==0x80)&&(x2==0x00))&&(x4==0x80)) { //neu sai bit y5 thi sua y5=0xFF-y5; y5=y5&0x80;//de y5=[y5 0 0 0 0 0 0 0] } if (((x1==0x00)&&(x2==0x80))&&(x4==0x80)) { //neu sai bit y6 thi sua y6=0xFF-y6; y6=y6&0x80;//de y6=[y6 0 0 0 0 0 0 0] } if (((x1==0x80)&&(x2==0x80))&&(x4==0x80)) { //neu sai bit y7 thi sua y7=0xFF-y7; y7=y7&0x80; //va de y7=[y7 0 0 0 0 0 0 0] } y5=y5>>1;y6=y6>>2;y7=y7>>3;//4 bit nay da duoc sua dung x=((y3|y5)|(y6|y7)); //thu duoc 4 bit dau da sua gan vao x=[y3 y5 y6 y7 0 0 0 0] y=getc();//thu byte chua 4 bit sau va thuc hien nhu tren y1=(y&0x80); //y1=[y1 0 0 0 0 0 0 0] y2=(y&0x40); y2=(y2<<1);//y2=[y2 0 0 0 0 0 0 0] y3=(y&0x20); y3=(y3<<2);//y3=[y3 0 0 0 0 0 0 0] y4=(y&0x10); y4=(y4<<3); y5=(y&0x08); y5=(y5<<4); y6=(y&0x04); y6=(y6<<5); y7=(y&0x02); y7=(y7<<6);//y7=[y7 0 0 0 0 0 0 0] //thuat toan giai ma Hamming: //x1=mod2(y1,y3,y5,y7); //x2=mod2(y2,y3,y6,y7); //x4=mod2(y4,y5,y6,y7); x1=mod2(y1,y3);x1=mod2(x1,y5);x1=mod2(x1,y7); x2=mod2(y2,y3);x2=mod2(x2,y6);x2=mod2(x2,y7); x4=mod2(y4,y5);x4=mod2(x4,y6);x4=mod2(x4,y7); if (((x1==0x80)&&(x2==0x80))&&(x4==0x00)) //neu x1=x2=80 HEX,x4=0 thi bit y3 sai, thuc hien dao bit y3 de sua { y3=0xFF-y3; y3=y3&0x80;//& de lay lai gia tri y3=[y3 0 0 0 0 0 0 0] } if (((x1==0x80)&&(x2==0x00))&&(x4==0x80)) { //neu sai bit y5 thi sua y5=0xFF-y5; y5=y5&0x80;//de y5=[y5 0 0 0 0 0 0 0] } if (((x1==0x00)&&(x2==0x80))&&(x4==0x80)) { //neu sai bit y6 thi sua y6=0xFF-y6; y6=y6&0x80;//de y6=[y6 0 0 0 0 0 0 0] } if (((x1==0x80)&&(x2==0x80))&&(x4==0x80)) { //neu sai bit y7 thi sua y7=0xFF-y7; y7=y7&0x80; //va de y7=[y7 0 0 0 0 0 0 0] } y3=y3>>4;y5=y5>>5;y6=y6>>6;y7=y7>>7;//4 bit nay da duoc sua dung x=x|(y3|y5)|(y6|y7); //thu duoc byte da sua hoan chinh x=[x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8] //la ket hop 4 byte dau va 4 byte sau cua tu ma gui putc(x);//gui x ra chan C6 cua PIC de gui tro lai PC portd=x; //cho hien thi len Led 7 thanh gia tri Hexa cua du lieu //thu duoc } } 3.3.3. M¹ch ®iÒu chÕ ®Ó ghÐp nèi víi ®iÖn ®µi TÝn hiÖu sau khi m· hãa ra khái PIC lµ tÝn hiÖu sè ta muèn truyÒn ®­îc qua ®iÖn ®µi th× ph¶i tiÕn hµnh ®iÒu chÕ. ë ®©y chän d¹ng ®iÒu chÕ FSK S¬ ®å khèi bé ®iÒu chÕ FSK trªn h×nh 3.6 H×nh 3.6: S¬ ®å khèi cña ®iÒu chÕ FSK M¹ch ®iÒu chÕ FSK C¸c m¹ch ®iÒu chÕ FSK th­êng dïng c¸c chip VCO nh­ XR2206, 4046 VCO t¹o lªn tr¹ng th¸i lËt gi÷a c¸c tÇn sè biÓu diÔn c¸c bit 1 vµ 0 b»ng c¸ch ding c¸c tÝn hiÖu d÷ liÖu TTL nh­ lµ ®iÖn thÕ ®iÒu khiÓn VCO. XR2206 cßn cung cÊp kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tõ bªn ngoµi ®Ó chØnh d¹ng sãng ra vµ biªn ®é. H×nh 3.7 bªn d­íi ta thay ®æi R0 vµ R1 ®Ó thay ®æi tÇn sè biÓu diÔn bit 0 vµ 1. TÝn hiÖu vµo (Data) ®­îc lÊy tõ ®Çu ra cña m¹ch m· hãa chèng nhiÔu tÝn hiÖu ra cña ®iÒu chÕ FSK lµ tÝn hiÖu t­¬ng tù cã tÇn sè ®­îc khèng chÕ sao cho nhá h¬n 3.4kHz ®Ó ®­a vµo cæng ©m tÇn cña ®iÖn ®µi. HÖ thèng thiÕt kÕ ®Ó ghÐp víi ®iÖn ®µi sãng ng¾n nªn ®Ó tèc ®é thÊp thùc tÕ hÖ thèng thiÕt kÕ ®­îc ë ®©y hoµn toµn cã kh¶ n¨ng nèi qua ®­êng d©y ®éc lËp hoÆc bÊt cø hÖ thèng nµo cã thÓ truyÒn ®­îc ©m thanh nh­ hÖ thèng ®iÖn tho¹i, hÖ thèng truyÒn h×nh… H×nh 3.7: S¬ ®å nguyªn lý m¹ch t¹o tÝn hiÖu FSK Ngoµi ra tèc ®é cña hÖ thèng khi ghÐp qua cæng ©m tÇn bÞ h¹n chÕ vÒ ®é réng b¨ng th«ng nªn nã lµ tèc ®é nhá nhÊt. NÕu muèn t¨ng tèc ®é khi ghÐp víi thiÕt bÞ thu ph¸t kh«ng qua cæng ©m tÇn th× chØ viÖc thay ®æi tham sè cña bé m· hãa vµ gi¶i m·. H×nh 3.8: lµ hÖ thèng m« pháng ch¹y trªn m¸y tÝnh. H×nh 3.8: M« pháng hÖ thèng H×nh 3.9: Sö dông ch­¬ng tr×nh ®Ó ch¹y thËt C¸ch lµm: - Sö dông ch­¬ng tr×nh giao tiÕp m¸y tÝnh SERIAL PORT MONITOR tÝch hîp s½n trong tr×nh biªn dÞch CCS ®Ó truyÒn vµ nhËn d÷ liÖu. - So¹n th¶o code ch­¬ng tr×nh nh­ trªn t¹o file Hex råi n¹p vµo PIC 16F877A. - ThiÕt lËp phÇn cøng nh­ trong h×nh vÏ m« pháng hÖ thèng. - KÕt nèi PIC víi cæng Com m¸y tÝnh nh­ s¬ ®å m« pháng. - Më ch­¬ng tr×nh giao tiÕp m¸y tÝnh qua cæng Com: SERIAL PORT MONITOR råi chän chÕ ®é truyÒn 8 bit, tèc ®é baud 1200. H×nh 3.10: ThiÕt lËp th«ng sè trong qu¸ tr×nh ch¹y thËt - Chän connect råi truyÒn d÷ liÖu. Ta sÏ thÊy d÷ liÖu nhËn ®­îc hiÓn thÞ qua Led 7 thanh. VÝ dô truyÒn ch÷ “T” øng víi 0x54 ta sÏ thÊy 2 Led 7 thanh hiÓn thÞ 54. L­u ý d÷ liÖu hiÓn thÞ ra Led 7 thanh lµ d÷ liÖu cuèi cïng cña ®o¹n text v× c¸c d÷ liÖu kia chØ xuÊt hiÖn trong thêi gian rÊt ng¾n nªn kh«ng thÓ nhËn ra ®­îc, m¾t ta kh«ng thÓ thÊy ®­îc. M¹ch ghÐp nèi trùc tiÕp gi÷a bé thu vµ ph¸t qua ®­êng d©y mµ kh«ng qua ®iÖn ®µi. Hình 3.11: Mạch sau khi hoàn chỉnh Mçi mét nöa b¶n m¹ch trªn h×nh lµ mét phÇn ph¸t hoÆc thu. HÖ thèng ®­îc chÕ t¹o ra ë ®©y lµ ®¬n c«ng. Bªn tr¸i lµ ph¸t, bªn ph¶i lµ thu. HÖ thèng chØ kh¸c nhau ë ch©n ra vµ ch©n vµo, ch­¬ng tr×nh m· vµ gi¶i m· kªnh ®­îc n¹p ë trong. 3.4. §¸nh gi¸ kÕt qu¶ thö nghiÖm vµ h­íng ph¸t triÓn øng dông Do thêi gian h¹n chÕ, bé ®iÒu chÕ ch­a ®ñ nªn viÖc ghÐp nèi vµo ®iÖn ®µi thùc tÕ ch­a thùc hiÖn ®­îc nh­ng kÕt qu¶ ch¹y khi nèi trùc tiÕp phÇn thu vµ phÇn ph¸t, kÕt hîp víi tÝnh to¸n m« pháng kh¶ n¨ng chèng nhiÔu lµ kh¶ quan. §Ò tµi nµy cã thÓ øng dông lµm hÖ thèng truyÒn sè liÖu, hÖ thèng thu tin trong c¸c tr¹m th«ng tin ë vïng xa, vïng h¶i ®¶o, sö dông t¹m thêi cho c¸c vïng bÞ thiªn tai b·o lôt lµm tª liÖt hÖ thèng th«ng tin. C¸c c«ng t¸c ®ét xuÊt cÇn ph¶i di chuyÓn mµ yªu cÇu ®é riªng t­ cña th«ng tin cao. ViÖc chÕ t¹o ®¬n gi¶n, gi¸ thµnh thÊp sö dông dÔ dµng nªn cã kh¶ n¨ng øng dông cao. BÊt kú ph­¬ng tiÖn nµo cã kh¶ n¨ng truyÒn ©m thanh ®Òu cã thÓ dïng ®Ó truyÒn d÷ liÖu d¹ng nµy. LêI KÕT: Trªn thùc tÕ m¸y ®iÖn ®µi sãng ng¾n thiÕt bÞ kh«ng thÓ thay thÕ. T­¬ng lai khi c«ng nghÖ th«ng tin vÖ tinh ph¸t triÓn trë lªn phæ biÕn h¬n, cã thÓ øng dông réng r·i thay thÕ ®­îc nh÷ng lÜnh vùc mµ hiÖn nay chØ cã ®iÖn ®µi sãng ng¾n ®¸p øng ®­îc. Tuy thÕ th«ng tin vÖ tinh phô thuéc vµo nhµ cung cÊp dÞch vô, khi cã chiÕn tranh xay ra rÊt dÔ bÞ b¾n h¹ ®Çu tiªn nªn ë nh÷ng lÜnh vùc ®ßi hái yªu cÇu b¶o mËt cao, tÝnh riªng t­ cao nh­ hµng h¶i, hµng kh«ng, ng©n hµng. NhÊt lµ trong qu©n sù th× kh«ng thÓ kh«ng dïng ®iÖn ®µi sãng ng¾n. ViÖc sö dông m¸y tÝnh ®Ó xö lÝ c«ng viÖc ngµy cµng phæ biÕn, cïng víi viÖc gi¸ thµnh m¸y tÝnh ngµy cµng rÎ, kÝch th­íc nhá gän. ViÖc truyÒn sè liÖu gi÷a c¸c m¸y tÝnh ë xa b»ng ®iÖn ®µi sãng ng¾n khi cã modem truyÒn sè liÖu b»ng sãng ng¾n lµ cÇn thiÕt. Tuy nhiªn ®iÖn ®µi sãng ng¾n cã sè l­îng Ýt, chØ ®­îc dïng ë nh÷ng lÜnh vùc ®Æc thï nªn modem truyÒn sè liÖu b»ng sãng ng¾n kh«ng ®­îc quan t©m nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn ®óng møc. Trong ®å ¸n nµy t«i nghiªn cøu, chÕ thö mét modem truyÒn sè liÖu b»ng sãng ng¾n ®Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò truyÒn sè liÖu gi÷a c¸c m¸y tÝnh ë xa b»ng ®iÖn ®µi sãng ng¾n. Sau mét thêi gian nhiÖm vô lµm ®å ¸n ®· hoµn thµnh. §å ¸n ®· tr×nh bµy mét sè vÊn ®Ò quan träng vÒ truyÒn sè liÖu b»ng sãng ng¾n, c¬ së lÝ thuyÕt ®Ó chÕ t¹o ra mét modem, thiÕt kÕ trªn lÝ thuyÕt, ch¹y m« pháng vµ chÕ t¹o s¬ bé mét modem. Do tr×nh ®é b¶n th©n cßn h¹n chÕ ®ång thêi thêi gian thùc hiÖn ®å ¸n cßn cã h¹n nªn ®å ¸n cña t«i ch­a thÓ chÕ t¹o hoµn chØnh mét modem mµ chØ giíi h¹n ë chÕ t¹o s¬ bé phÇn m· hãa vµ gi¶i m·, ghÐp nèi víi m¸y tÝnh mµ ch­a thùc hiÖn ®iÒu chÕ ghÐp nèi víi ®iÖn ®µi ®Ó t¹o mét modem hoµn chØnh, bªn c¹nh ®ã cã thÓ ®å ¸n cña t«i kh«ng tr¸nh khái sai sãt. RÊt mong c¸c thÇy trong bé m«n ®ãng gãp ý kiÕn vµ gióp ®ì t«i tiÕp tôc hoµn thiÖn h¬n. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy NguyÔn V¨n Gi¸o ®· tËn t×nh chØ b¶o, gióp ®ì em trong suèt qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®å ¸n, ®ång thêi em còng göi lêi c¶m ¬n ®Õn c¸c b¹n trong líp th«ng tin khãa 39 ®· gãp ý cho em trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®å ¸n. C¶m ¬n c¸c thÇy trong bé m«n Th«ng Tin khoa V« TuyÕn §iÖn Tö ®· nhiÖt t×nh chØ b¶o, gióp ®ì tµi liÖu tham kh¶o. Tµi LiÖu tham kh¶o [1]. Th«ng tin d÷ liÖu (Vò Thanh H¶i, NguyÔn V¨n Gi¸o- HVKTQS 2001) [2]. lÝ thuyÕt m· [3]. Bµi gi¶ng kÜ thuËt truyÒn sè liÖu (TrÇn Xu©n Nam- bé m«n TT) [4]. gi¸o tr×nh C¬ së lÝ thuyÕt truyÒn tin (hvktqs). [5]. Gi¸o tr×nh c¬ së kÜ thuËt th«ng tin v« tuyÕn ( TrÇn V¨n KhÈn- §ç Quèc Trinh- §inh ThÕ C­êng—2006) [6]. M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp (Hoµng Minh S¬n- nxbKHKT-2006) [7]. Modem truyÒn sè liÖu (NguyÔn hång S¬n- Hoµng ®øc H¶i) [8]. Mét sè ®å ¸n vµ tµi liÖu trªn m¹ng kh¸c.