Trường Đại học Điện Lực – Tập đoàn Điện Lực Việt Nam

Giáo trình Cơ sở thông tin số

1

Chương 1: Mở đầu

Truyền thông được định nghĩa là sự truyền đạt hay trao đổi thông tin, viễn thông là sự

truyền thông trên khoảng cách xa và thông thường được hiểu có sự góp phần của các thiết bị do

con người tạo ra. Cho đến nay, các thiết bị đó rất đa dạng từ điện, điện tử đến quang và việc

truyền thông được thực hiện nhờ truyền các tín hiệu đi trên dây dẫn, qua cáp quang hay trong

chính không gian tự do dưới dạng sóng điện từ.

Trong cuộc sống hiện đại, nhu cầu thông tin của con người luôn hướng tới phương thức

thông tin tin cậy, kinh tế và hiệu quả. Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PSTN kết nối

mọi người trên toàn thế giới. Điện thoại là một loại hình thông tin điểm – điểm và thông tin theo

hai chiều. Một hình thức thông tin khác có tính một chiều đó là phát thanh và truyền hình. Trong

các hệ thống này, thông tin được truyền từ một nơi và được thu ở rất nhiều nơi nhờ các bộ thu

riêng. Đây là ví dụ cho loại hình thông tin điểm – đa điểm.

Đến nay, các hệ thống thông tin được ứng dụng rất rộng rãi. Hệ thống dò tìm, chẳng hạn,

truyền tín hiệu từ nơi phát đến nơi thu để xác định vị trí thiết bị, hoặc để dẫn đường và điều

khiển hoạt động của nó. Nhu cầu thông tin của con người cũng phát triển cùng với sự phát triển

của xã hội và công nghệ. Bên cạnh thông tin thoại, video… truyền thống, các yêu cầu về trao đổi

dữ liệu, thông tin đa phương tiện theo các phương thức cố định và di chuyển được ra đời ngày

càng nhiều. Trên hình 1.1 thể hiện sự phát triển của các phương tiện truyền thông, khởi nguồn là

các hệ thống điện tín dùng mã Moorse cho tới truyền dẫn qua cáp sợi quang như hiện nay.

Hình 1.1: Sự phát triển của phương tiện truyền thông Dung lượng kênh bit/s

Chi phí truyền 100km

1840 1880 1920 1960 2000 2040

100.000.000.000

1.000.000.000

10.000.000

100.000

1.000

10

1000

100

10

Điện tín

Điện báo

Phát thanh

Đôi dây dẫn

Điều tần

Cáp đồng trục

PCM

Sợi quang

WDM

Trường Đại học Điện Lực – Tập đoàn Điện Lực Việt Nam

Giáo trình Cơ sở thông tin số

2

1.1 Hệ truyền thông

Một hệ truyền thông điển hình có thể được mô hình hóa như trong hình 1.2. Các thành

phần của hệ truyền thông là:

Hình 1.2: Mô hình hệ truyền thông

Thông tin cần truyền: tin tức như tiếng nói, âm thanh, ảnh truyền hình, điện tín hoặc dữ

liệu. Nếu dữ liệu không phải là điện thì cần được biến đổi thành dạng sóng điện, và được coi là

tín hiệu băng gốc hay tín hiệu tin tức.

Tín hiệu băng gốc được biến đổi để truyền đi một cách hiệu quả nhờ các khâu điều chế và

khuếch đại.

Kênh truyền là môi trường như dây đồng, cáp đồng trục, ống dẫn sóng, quang sợi hoặc

đường liên lạc vô tuyến mà qua đó tín hiệu đầu ra của máy phát được chuyển đi.

Bộ thu nhận tín hiệu tới từ kênh truyền, thực hiện biến đổi lại tín hiệu đã được bộ phát và

kênh làm thay đổi.

Qua các khâu khuếch đại và giải điều chế, tín hiệu được biến đổi lối ra, tức là từ dạng tín

hiệu điện thành dạng nguyên bản của nó là thông tin thu được.

Kênh truyền phần nào đóng vai trò như mạch lọc, làm suy giảm tín hiệu và làm méo dạng

sóng của tín hiệu. Độ dài của kênh truyền làm tăng suy giảm, thay đổi từ một vài phần trăm ở

khoảng cách ngắn, tới cỡ khá lớn đối với các cuộc liên lạc liên hành tinh. Dạng sóng bị méo là

do sự tích lũy về độ suy hao và lệch pha khác nhau của các thành phần tần số khác nhau trong tín

hiệu. Ví dụ: xung vuông bị “làm tròn” hoặc “kéo dài” do quá trình đó. Loại méo này gọi là méo

tuyến tinh có thể sửa được một phần ở máy thu bằng một bộ bù có đặc trưng về độ khuếch đại và

pha ngược với đặc trưng của kênh truyền.

Kênh cũng có thể gây ra méo phi tuyến khi độ suy giảm thay đổi theo biên độ của tần số.

Loại méo này cũng có thể sửa được một phần nhờ một bộ bù tại máy thu.

Tín hiệu không chỉ bị méo do kênh mà còn bị nhiễu bởi các tín hiệu không mong muốn

trên đường truyền được gọi chung một tên là nhiễu, là những tín hiệu ngẫu nhiên không đoán

được trước do các nguyên nhân bên trong và bên ngoài. Nhiễu ngoài là do sự can thiệp của các

tín hiệu phát ở nơi gần kênh truyền, nhiễu do người tạo nên phát ra từ các tiếp điểm kém của các

thiết bị điện, từ bức xạ của bugi ô tô, đèn huỳnh quang và nhiễu tự nhiên từ chớp, bão điện, bức

xạ mặt trời, bức xạ vũ trụ. Nếu có chế độ bảo vệ đặc biệt, nhiễu ngoài có thể giảm tới mức tối

thiểu, thậm chí có thể loại trừ được. Nhiễu trong do chuyển động nhiệt của các điện tử trong các

chất dẫn điện, sự phát xạ ngẫu nhiên, sự khuếch tán hoặc tái hợp của các phần tử mang điện.

Loại nhiễu này có thể giảm bớt trong điều kiện đặc biệt nhưng không thể loại trừ được. Nhiễu là

một trong những nhân tố cơ bản, làm hạn chế tốc độ truyền thông.

thông tin

cần truyền

biến đổi

lối vào

điều chế khuếch

đại

bộ phát

bộ thu khuếch

đại

giải điều

chế

biến đổi

lối ra

thông tin

thu được

kênh truyền

Trường Đại học Điện Lực – Tập đoàn Điện Lực Việt Nam

Giáo trình Cơ sở thông tin số

3

1.2 Tin tức, dữ liệu và tín hiệu

- Dữ liệu: bao gồm các sự kiện, khái niệm hay các chỉ thị được diễn tả dưới một hình

thức thích hợp cho việc thông tin, thông dịch hay xử lý bởi con người hay máy móc.

- Tin tức: Ý nghĩa mà con người qui cho dữ liệu theo các qui ước cụ thể.

Tin tức có thể biểu thị bởi tiếng nói, hình ảnh, các văn bản, tập hợp các con số, các ký

hiệu, thông qua nó con người hiểu nhau . . ..

Trong hệ thống truyền thông, thường người ta không phân biệt dữ liệu và tin tức.

- Tín hiệu: Là tin tức, dữ liệu đã được chuyển đổi, xử lý (bởi các bộ phận mã hóa và

/hoặc chuyển đổi) cho phù hợp với môi trường truyền thông.

Phân loại tín hiệu

Các loại tín hiệu thay đổi theo thời gian có thể chia thành các loại sau:

􀂃 Tín hiệu tiền định: là loại tín hiệu mà qui luật biến đổi của nó đã biết trước và do đó biết

trước được giá trị của các thông số. Tín hiệu tiền định được sử dụng như là tín hiệu chuẩn

sử dụng trong khắc độ, kiểm tra hay dùng làm tín hiệu mang khi cần truyền tín hiệu đi xa.

Chúng có thể là tín hiệu một chiều, chẳng hạn như 0-5V, 0-10V, 4-20mA…. hoặc cũng

có thể là tín hiệu xoay chiều hình sin.

􀂃 Tín hiệu gần tiền định: là loại tín hiệu đã biết trước được qui luật biến đổi theo thời gian

nhưng không biết một hoặc một vài thông số mà ta cần phải đo.

􀂃 Tín hiệu ngẫu nhiên: là loại tín hiệu mà giá trị của nó tại mỗi thời điểm là đại lượng ngẫu

nhiên. Tín hiệu ngẫu nhiên là một hàm ngẫu nhiên theo thồi gian hay còn gọi là quá trình

ngẫu nhiên.

VD: khi đo nhiệt độ biến đổi của môi trường, tốc độ gió… ta thu được các đường đặc tính khác

nhau.

Tùy theo phương pháp biến đổi mà ta có 4 loại tín hiệu sau:

􀂃 Tín hiệu đo liên tục: là một hàm liên tục của một đối số liên tục

􀂃 Tín hiệu đo liên tục lượng tử: là các giá trị lượng tử của một hàm có đối số liên tục

􀂃 Tín hiệu đo rời rạc: là một hàm liên tục của một đối số rời rạc (rời rạc hóa theo thời gian)

􀂃 Tín hiệu đo rời rạc lượng tử: là giá trị lượng tử của một đối số rời rạc

Theo đặc tính của tín hiệu có thể chia thành:

(a) (b) (c)

Hình 1.3:Phân loại tín hiệu theo đặc tính (a) tín hiệu tương tự

(b,c) tín hiệu số

- Tín hiệu tương tự: có dạng sóng như (hình 1.3a), đó là các đại lượng điện có bất cứ giá

trị nào trong một khoảng thời gian xác định. Tín hiệu tương tự quen thuộc có dạng hình sin. Một

tín hiệu tương tự có thể được số hóa để trở thành tín hiệu số.

- Tín hiệu số: có dạng sóng như (hình.1.3b), đó là tín hiệu mà biên độ chỉ có một trong

hai giá trị duy nhất, tương ứng với hai trạng thái logic đặc trưng bởi hai số 0 và 1 trong hệ nhị

phân. Hệ thống truyền tín hiệu này là hệ thống truyền nhị phân.

Trong các hệ thống truyền số, ta còn gặp tín hiệu có dạng như (hình 1.3c). Ðây chưa phải

là tín hiệu số nhưng nó cũng chỉ có các giá trị nhất định mà người ta có thể số hóa bằng các số

nhị phân nhiều bít hơn. Trong trường hợp của (hình 1.3c) tín hiệu có thể có một trong bốn giá trị

Trường Đại học Điện Lực – Tập đoàn Điện Lực Việt Nam

Giáo trình Cơ sở thông tin số

4

0, 1, 2, 3; để có thể mã hóa tín hiệu này cần các số nhị phân hai bít, hệ thống truyền tín hiệu này

là hệ thống truyền nhị phân hai bít.

Tín hiệu trên đường truyền, gọi là sóng mang, có thể là loại tương tự hay số và được dùng

để truyền dữ liệu tương tự hay dữ liệu số. Thí dụ: Tiếng nói là loại dữ liệu tương tự và được

truyền trên hệ thống điện thoại bởi tín hiệu tương tự (hình 1.4a); những dữ liệu có nguồn gốc là

số, thí dụ như mã ASCII của các ký tự được biểu diễn dưới dạng những xung điện nhị phân

được truyền bởi tín hiệu tương tự nhờ MODEM (Modulator/ Demodulator) (hình 1.4b). Tín hiệu

tương tự sẽ qua mạch CODEC (Coder/Decoder) để được số hóa (hình 1.4c) và dữ liệu số có thể

được truyền thẳng qua hệ thống số (hình 1.4d).

Nguồn Tín hiệu truyền

Tiếng nói ⎯→ ĐIỆN THOẠI ⎯→ Tín hiệu tương tự

(a)

Tín hiệu số ⎯→ MODEM ⎯→ Tín hiệu tương tự

Tín hiệu tương tự ⎯→ CODEC ⎯→ Tín hiệu số

(c)

Dữ liệu số ⎯→ H. T. SỐ ⎯→ Tín hiệu số

(d)

Hình 1.4: Tín hiệu thông tin và các dạng tín hiệu trên đường truyền

- Cường độ tín hiệu: Cường độ của tín hiệu thường được biểu diễn bởi công suất hoặc

điện áp trên tổng trở tải của nó. Ta phải nói tín hiệu có công suất 133mW hoặc có biên độ

100mV trên tổng trở 75Ω .

- Tỉ số cường độ hai tín hiệu: dùng mô tả độ lợi hoặc độ suy giảm của hệ thống, thường

được biểu diễn bằng đơn vị Decibel (dB) xác định theo thang logarithm:

Tỉ số tín hiệu dB

P

P

1

= 10log 2 (1.1)

Sự tiện lợi của đơn vị dB là người ta có thể xác định độ lợi (hay độ suy giảm) của một hệ

thống gồm nhiều tầng nối nhau (cascade) bằng cách cộng các độ lợi của các tầng với nhau.

Người ta thường biểu thị công suất tuyệt đối của một tín hiệu bằng cách so sánh với một

tín hiệu chuẩn có công suất 1W:

Công suất tín hiệu dB

W

P

1

= 10log (1.2)

Ngoài ra, người ta còn dùng đơn vị dBm để xác định cường độ tín hiệu so với tín hiệu

chuẩn có công suất 1mW:

Công suất tín hiệu dB

mW

P

1

= 10log (1.3)

Một tín hiệu có công suất 1W tương đương với 0 dB và 30 dBm.

Thí dụ: Tín hiệu có biên độ 100mV ở 75Ω tương đương với 0,133 mW, tính theo dBm

là: 10log(0,133/1mW) = - 8,76 dBm. Dấu trừ cho biết mức tín hiệu là 8,76 dBm dưới 1mW.

Lưu ý, trong chuyển đổi đơn vị phải để ý đến tổng trở tải của tín hiệu.

Biểu thức P = (V2/R) có thể được dùng để tính điện áp hiệu dụng hoặc tỉ số điện áp.

Trong các hệ thống điện thoại tổng trở tải thường dùng là 600Ω.

Thí dụ: Tín hiệu 100mV trên tải 75Ω tương đương với 282mV, nếu tải là 600Ω.

Thật vậy, ở 600Ω, điện áp của tín hiệu xác định bởi :

V2 = P.R = 0,133.10-3.600 = 0,079

V = 0.079 = 0.282V = 282mV

Trường Đại học Điện Lực – Tập đoàn Điện Lực Việt Nam

Giáo trình Cơ sở thông tin số

5

Nếu các tín hiệu có chung tổng trở tải thì :

Tỉ số tín hiệu dB

V

V

1

= 20log 2

- Tỉ số tín hiệu nhiễu SNR (Signal to Noise Ratio)

Ðể đánh giá chất lượng của tín hiệu và cũng là chất lượng của hệ thống truyền tín hiệu đó

người ta dùng tỉ số tín hiệu trên nhiễu SNR. Ðây là tỉ số công suất tín hiệu có ích trên công suất

nhiễu, thường tính bằng dB (hoặc dBm).

Nếu tín hiệu 2 dBm có mức nhiễu là -20 dBm, thì tỉ số SNR là 22 dBm. Nói cách khác

mức tín hiệu lớn hơn mức nhiễu 22 dBm.

Thí dụ: Với tín hiệu số như (hình.1.3b), SNR tối thiểu phải là bao nhiêu để có thể phân

biệt được tín hiệu một cách rõ ràng (ảnh hưởng của nhiễu còn chấp nhận được)?

Ðối với tín hiệu như (hình.1.3b), giả sử biên độ ứng với mức 1 là 1V và 0V cho mức 0,

một lỗi sẽ phát sinh nếu mức 0 được phát đi mà nhiễu có giá trị dương lớn hơn 0,5 V và nếu mức

1 phát đi mà nhiễu có biên độ âm và trị tuyệt đối lớn hơn 0,5 V. Như vậy giá trị tối đa cho phép

của nhiễu là 0,5 V so với trị tối đa của tín hiệu là 1 V và tỉ số SNR tối thiểu là:

dB

N

SNR S 6

0.5

20log 20log 1 min = = =

Một hệ thống hay mạch tốt khi có khả năng nâng cao tỉ số tín hiệu nhiễu SNR theo yêu cầu.

Kênh làm méo tín hiệu và nhiễu tích lũy lại dọc theo kênh truyền. Thậm chí, cường độ tín

hiệu giảm trong khi mức nhiễu tăng theo khoảng cách truyền. Vì vậy mà SNR giảm không

ngừng theo kênh truyền. Khuếch đại tín hiệu thu được để bù trừ suy hao sẽ là vô ích vì nhiễu

cũng được khuếch đại với cùng một tỷ lệ, và SNR tốt nhất là giữ nguyên không đổi.

1.3 Liên hệ giữa SNR, độ rộng kênh truyền B, tốc độ truyền dẫn R. Công thức

Shannon

Các thông số cơ bản quyết định tốc độ và chất lượng truyền thông là độ rộng dải B và

công suất tín hiệu S.

Độ rộng dải B của một kênh là khoảng tần số mà nó có thể truyền với độ tin cậy hợp lý.

Ví dụ: một kênh có thể truyền với độ tin cậy hợp lý một tín hiệu mà thành phần tần số của nó

nằm trong phạm vi từ 0 Hz đến 5000 Hz (5 kHz) thì độ rộng dải của kênh B là 5 kHz.

Để hiểu vai trò của B, ta xét khả năng tăng vận tốc truyền thông tin bằng cách nén tín

hiệu theo thời gian. Nếu một tín hiệu bị nén theo thời gian với hệ số 2 thì nó có thể truyền đi chỉ

trong ½ thời gian và vận tốc truyền sẽ tăng gấp đôi. Tuy nhiên, nén tín hiệu theo hệ số 2 làm cho

tín hiệu thay đổi nhanh hơn, cụ thể là thành phần tần số của nó tăng gấp 2 lần. Để truyền tín hiệu

không méo, độ rộng dải của kênh cũng phải tăng gấp 2. Như vậy, vận tốc truyền thông tỷ lệ

thuận với độ rộng dải B. Tổng quát hơn, nếu kênh có độ rộng B có thể truyền N xung trong một

giây, để truyền kN xung trong một giây, ta cần độ rộng kB.

Công suất tín hiệu S đóng vai trò kép trong truyền thông. Trước hết S liên quan tới chất

lượng truyền, tăng công suất tín hiệu S sẽ làm giảm bớt ảnh hưởng của nhiễu lên kênh và thông

tin thu được chính xác hơn hay giảm bớt được độ không chắc chắn. Tỷ số tín hiệu/ tạp nhiễu

SNR lớn hơn cho phép truyền qua khoảng cách dài hơn. Trong từng trường hợp cụ thể, để truyền

thông, cần thiết phải đạt tới một tỉ lệ SNR tối thiểu nhất định.

Vai trò thứ hai của công suất tín hiệu không phải là hiển nhiên nhưng rất quan trọng. Ta

sẽ chứng minh độ rộng dải B và công suất S có thể trao đổi với nhau. Điều đó có nghĩa là để giữ

một tốc độ truyền thông và một độ chính xác cho trước, ta có thể cân đối S và B và ngược lại,

tức là có thể giảm B nếu muốn tăng S, hoặc có thể giảm S nếu muốn tăng B.

Xét một hệ thống mã hóa truyền thông cơ số16, ta có thể dùng 16 xung biên độ khác nhau

để đại diện cho 16 mức. Mỗi mẫu được truyền đi bằng 1 trong 16 xung trong khoảng thời gian

lấy mẫu T0. Biên độ của các xung này nằm trong khoảng – đến +. Mặt khác, ta có thể chọn dùng

sơ đồ cơ số 2 thay vì cơ số 16, trong đó một nhóm 4 xung cơ số 2 được dùng để truyền một mẫu

Trường Đại học Điện Lực – Tập đoàn Điện Lực Việt Nam

Giáo trình Cơ sở thông tin số

6

trong khoảng thời gian lấy mẫu T0. Trong trường hợp này, công suất xung giảm đáng kể vì biên

độ đỉnh xung chỉ là A/2 so với biên độ đỉnh xung là 15A/2 trong trường hợp cơ số 16. Từ đó suy

ra độ rộng dải đòi hỏi cần truyền một xung trong trường hợp cơ số 2 gấp 4 lần trong trường hợp

cơ số 16. Trong cả hai trường hợp, sự phân cách biên độ tối thiểu giữa các xung truyền đến là A,

nên do đó ta có cùng một xác suất sai như nhau ở nơi thu. Điều đó có nghĩa là, chất lượng của tín

hiệu thu là như nhau trong cả hai trường hợp trên. Trong trường hợp cơ số 2, công suất xung

phải trả giá bằng tăng độ rộng dải. Ta đã chứng minh ở đây có sự cân đối giữa S và B. Cũng cần

lưu ý, ở đây chỉ cần tăng B một chút là có thể giảm S một cách đáng kể. Tóm lại, hai yếu tố

chính của truyền thông là độ rộng dải và công suất truyền.

Vì SNR tỷ lệ với công suất S, ta có thể nói SNR và độ rộng dải là các yếu tố đổi lẫn được.

Với một tốc độ truyền thông cho trước, đòi hỏi một độ rộng dải B1 và một giá trị SNR1 thì cũng

có thể truyền thông tin đó qua một kênh với độ rộng dải B2 và một giá trị SNR2 mà trong đó:

1/ 2

2 1

SNR ≅ SNR B B

Từ đó ta thấy, nếu tăng độ rộng dải lên gấp đôi thì SNR chỉ còn bằng căn bậc 2 của SNR

trước đó và nếu tăng độ rộng dải lên gấp 3 thì SNR chỉ bằng căn bậc 3 của SNR trước đó. Như

vậy, theo liên hệ trên, tăng độ rộng dải của kênh tương đối ta sẽ được lợi nhiều về mặt giảm công

suất truyền. Ngược lại, tăng công suất truyền lên nhiều cũng chỉ làm giảm độ rộng dải yêu cầu

được một lượng không đáng kể. Trong thực tế, sự đổi lẫn B và SNR chỉ theo nghĩa tăng B để

giảm công suất truyền.

1.4 Điều chế: định nghĩa, phân loại, tại sao phải điều chế

Tín hiệu băng gốc được gây ra bởi các nguồn thông tin khác nhau, không phải lúc nào

cũng thích hợp cho việc truyền trực tiếp qua một kênh cho trước. Các tín hiệu này thường được

biến đổi để việc truyền được dễ dàng. Quá trình biến đổi đó gọi là điều chế. Trong quá trình này,

tín hiệu băng gốc được dùng để biến đổi một vài thông số của tín hiệu sóng mang cao tần.

Hình 1.5: Tín hiệu gốc và các dạng sóng AM, FM và PM tương ứng

Sóng mang là một tín hiệu hình sin tần số cao, và một trong các thông số của nó như biên

độ, tần số hoặc pha thay đổi tỷ lệ với tín hiệu băng gốc. Tùy từng trường hợp mà ta có điều chế

biên độ Amplitude Modulation – AM, điều chế tần số Frequency Modulation – FM hay điều chế

pha Phase Modulation – PM. Hình vẽ trình bày tín hiệu băng gốc và các dạng sóng AM, FM

tương ứng. Trong AM, biên độ sóng mang thay đổi tỷ lệ với tín hiệu gốc và trong FM, tần số

sóng mang thay đổi tỷ lệ với tín hiệu gốc. Hình 1.5 minh họa tín hiệu gốc và các dạng sóng AM,

FM và PM tương ứng.

Ở nơi thu, tín hiệu điều chế phải trải qua một quá trình ngược lại gọi là giải điều chế để

khôi phục lại tín hiệu băng gốc.

Trường Đại học Điện Lực – Tập đoàn Điện Lực Việt Nam

Giáo trình Cơ sở thông tin số

7

Như đã nói, điều chế tín hiệu để việc truyền dẫn được thực hiện dễ dàng. Một vài lý do

quan trọng lý giải cho điều này được trình bày sau đây.

Dễ dàng bức xạ

Để bức xạ có hiệu quả năng lượng sóng điện từ, ăngten phát phải có kích thước nhỏ nhất

cỡ 1/10 chiều dài sóng của tín hiệu bức xạ. Với nhiều tín hiệu băng gốc, bước sóng là quá lớn để

có kích thước hợp lý của ăngten. Ví dụ, công suất của tín hiệu tiếng nói tập trung trong vùng tần

số từ 100 Hz đến 3000 Hz. Bước sóng tương ứng là 100 km và 3000 km. Chiều dài này của bước

sóng cần một ăngten lớn tới mức không thể thực hiện được. Thay vào đó, ta chuyển đổi thành

một sóng mang cao tần để dịch chuyển phổ của tín hiệu tới vùng tần số của sóng mang, ứng với

bước sóng nhỏ hơn nhiều lần. Ví dụ, sóng mang 1 MHz có bước sóng chỉ 300 m và đòi hỏi một

ăng ten kích thước cỡ 30 m. Trong trường hợp này, việc điều chế tương tự như việc đưa tín hiệu

băng gốc đi nhờ tín hiệu hình sin cao tần là sóng mang. Sóng mang và tín hiệu băng gốc có thể

được so sánh như hòn đá và tờ giấy. Muốn ném một tờ giấy, nó không thể tự bay xa được, bằng

cách buộc tờ giấy vào hòn đá nó có thể được ném đi xa hơn.

Truyền đồng thời một số tín hiệu

Xét trường hợp một số trạm phát thanh trực tiếp tín hiệu băng gốc, không có biến đổi.

Chúng sẽ nhiễu lẫn nhau vì phổ của tất cả các tín hiệu này chiếm một dải tần số xấp xỉ nhau. Vì

vậy ở mỗi thời điểm chỉ có thể để một trạm phát thanh hoặc truyền hình phát đi. Điều đó thật

lãng phí vì độ rộng dải tần của kênh có thể lớn hơn nhiều so với độ rộng dải của tín hiệu. Một

cách giải quyết vấn đề này là dùng điều chế. Dùng các tín hiệu âm thanh khác nhau để điều chế

các tần số mang khác nhau, do đó dịch chuyển mỗi tín hiệu đến các khoảng tần số khác nhau.

Nếu các sóng mang được chọn đủ xa nhau về tần số, phổ của tín hiệu điều chế sẽ không phủ

nhau và do đó không nhiễu lẫn nhau. Ở nơi thu, dùng một mạch lọc thông dải có thể điều chỉnh

được để chọn ra tín hiệu của trạm mong muốn. Phương pháp truyền một số tín hiệu đồng thời

này gọi là phương pháp ghép kênh phân chia theo tần số FDM. Ở đây độ rộng dải của kênh được

chia cho các tín hiệu khác nhau để không bị chồng phủ nhau.

Một phương pháp ghép kênh khác là ghép kênh phân chia theo thời gian TDM. Phương

pháp này thích hợp khi tín hiệu có dạng mỗi chuỗi xung. Các xung này được tạo ra hẹp hơn và

các khoảng trống giữa các xung được dùng cho các xung của tín hiệu khác. Vì vậy, thời gian

truyền được chia ra cho một số tín hiệu bằng cách xen kẽ dãy xung của các tín hiệu khác nhau

theo một trật tự định sẵn. Ở nơi thu, các chuỗi xung ứng với các tín hiệu khác nhau được tách ra

theo đúng trật tự đã qui định.

1.5 Liên hệ giữa ngẫu nhiên, dư thừa, mã hoá

Sự ngẫu nhiên đóng một vai trò quan trọng trong truyền thông. Như đã nhận xét, một

trong những tham số hạn chế tốc độ truyền thông là nhiễu, đó là tín hiệu ngẫu nhiên. Nhiễu cũng

liên quan chặt chẽ với thông tin, thật vậy, ngẫu nhiên là cốt lõi của thông tin. Ngẫu nhiên có

nghĩa là sự không dự đoán trước được hoặc sự không chắc chắn của một kết cục nào đó. Nếu

một nguồn tin dự đoán được hoặc chắc chắn thì nó đã được biết từ trước và nó sẽ không mang

một lượng thông tin nào. Xác suất là mức đo độ chắc chắn và thông tin liên hệ với xác suất. Nếu

một người nháy mắt, điều đó sẽ mang một tin tức nào đó, trong một hoàn cảnh nào đó. Nhưng

người đó lại nháy mắt liên tục, đều đặn như đồng hồ thì không mang ý nghĩa gì. Điều không biết

trước được của cái nháy mắt đem lại cho ta thông tin của tín hiệu. Tuy nhiên, điều hay hơn là

theo quan điểm kỹ thuật, thông tin cũng gắn với độ không chắc chắn. Thông tin của một bản tin

theo quan điểm kỹ thuật, được định nghĩa là một đại lượng tỷ lệ với thời gian tối thiểu cần thiết

để truyền bản tin đó. Xét trường hợp mã Morse, trong mã này, các tổ hợp khác nhau của các dấu

chấm, gạch (các từ mã) được gán cho mỗi chữ cái. Để cực tiểu hoá thời gian truyền, từ mã ngắn

nhất được gán cho các chữ thường gặp nhất (xác suất xuất hiện lớn) như các chữ e, t và a và các

từ mã dài hơn được gán cho các chữ ít gặp hơn (xác suất xuất hiện nhỏ) như các chữ x, q và z.

Như vậy, thời gian truyền một bản tin liên hệ chặt chẽ với xác suất xuất hiện của chúng.

Trường Đại học Điện Lực – Tập đoàn Điện Lực Việt Nam

Giáo trình Cơ sở thông tin số

8