Tín hiệu số và đặc điểm so với tín hiệu tương tự

-- Trong kỹ thuật điện, tín hiệu là quan hệ giữa thời gian (hoặc cũng có thể là không gian, hoặc cả hai nhưng ít gặp) với một đặc trưng điện nào đó (điện áp, dòng điện, điện tích, mật độ dòng điện, ...). Lấy thí dụ, chúng ta thường gặp các tín hiệu như điện áp giữa hai cực của một mạng v(t) [volt] với t là thời gian - đây là trường hợp tín hiệu là hàm của thời gian (thường gặp). Chúng ta cũng có thể gặp phân bố điện tích của một vật tích tĩnh điện q(x,y,z) [coulomb] với x, y, z là tọa độ Descartes - đây là trường hợp tín hiệu là hàm của không gian (ít gặp hơn).

-- Định nghĩa bản tin và thông tin thì mang tính triết học quá, nhưng có thể hiểu đơn giản: bản tin là tập hợp các thông tin có quan hệ chặt chẽ để tạo nên một ý nghĩa tương đối hoàn chỉnh. Thí dụ, bạn có một số điện thoại +84915****** thì từng chữ số một là thông tin, nhưng bản tin phải là toàn bộ chuỗi ký hiệu này.

1) Tín hiệu liên tục theo biên độ và liên tục theo thời gian

Đây là dạng tín hiệu thường gặp, thí dụ như tín hiệu từ một cảm biến.

2) Tín hiệu liên tục theo biên độ và rời rạc theo thời gian

Thí dụ như tín hiệu xung PAM.

3) Tín hiệu rời rạc theo biên độ và liên tục theo thời gian

Trong thí dụ này, tín hiệu chỉ nhận các giá trị {-2, -1, 0, 1, 2, 3}. Bạn có thể thấy các tín hiệu thuộc loại này trong điều chế băng gốc (base band modulation). Thí dụ như tín hiệu nhị phân (2 mức) trong NRZ, trong đó tín hiệu chỉ nhận hai giá trị {-1, 1}; hay tam phân (3 mức) trong RZ, HDB3, ..., trong đó tín hiệu chỉ nhận ba giá trị {-1, 0, 1}. Tổng quát lên là các tín hiệu M-phân (M mức).

4) Tín hiệu rời rạc theo biên độ và rời rạc theo thời gian

Thí dụ như tín hiệu PCM.

-- Tiêu chí phân loại tín hiệu tương tự - số: thì (1) và (2) là tín hiệu tương tự; còn (3) và (4) là tín hiệu số.

-- Tiêu chí phân loại tín hiệu liên tục - rời rạc: ở đây hiểu ngầm rằng liên tục theo thời gian và rời rạc theo thời gian, do vậy (1) và (3) là tín hiệu liên tục; còn (2) và (4) là tín hiệu rời rạc.

-- Về so sánh xử lý tương tự và xử lý số, chắc có lẽ chỉ nói sơ sơ được thôi. Đặc trưng của xử lý số là thao tác trên linh kiện có chức năng nhớ, cụ thể là trên thanh ghi (register); dẫn đến cho phép thời gian xử lý có thể kéo rất dài, quá trình xử lý có thể rất phức tạp, chức năng xử lý rất phong phú nhưng bù lại là hệ thống có thể không có tính chất thời gian thực (real time - đáp ứng của hệ thống có rất nhanh, khi có tín hiệu ngõ vào thì gần như có liền tín hiệu ngõ ra). Trong khi đó, xử lý tương tự lại không có linh kiện nhớ (chỉ có thể làm delay trong thời gian ngắn) dẫn đến quá trình xử lý phải thật nhanh, đơn giản và do đó chức năng xử lý cũng đơn giản hơn so với xử lý số nhưng bù lại hệ thống có tính chất real time.

-- Thiết kế vi mạch có thể chia thành 2 mảng: thiết kế vi mạch tương tự (các vi mạch tương tự phổ biến như opamp, ADC/DAC, ổn áp) và thiết kế vi mạch số (vi xử lý chẳng hạn).

-- Công nghệ 22 nm (90 nm, 65 nm, 45 nm, 32 nm, ...): theo tôi hiểu chỉ là tên gọi của một công nghệ, con số 22 nm (và các con số khác) không có ý nghĩa rõ ràng và không ám chỉ một kích thước vật lý cụ thể nào. Tuy nhiên, nó có thể gợi ý về kích thước của một chi tiết nhỏ nhất (xấp xỉ) của transistor mà công nghệ này có thể thực hiện, đó thường là bề rộng của cực cổng (gate) của một transistor CMOS. Đây là quảng đường mà dòng điện phải chảy qua trong một transistor và do đó quyết định đến tốc độ đóng-ngắt của transistor; và ngoài ra nó cũng ảnh hưởng đến diện tích của một transistor. Con số này càng nhỏ thì tốc độ và mật độ tích hợp càng lớn. Mặc dù vậy, nó không phải là độ phân giải của công nghệ vì quá trình quang khắc sử dụng bước sóng ánh sáng 193 nm vốn lớn hơn 22 nm nhiều và người chế tạo phải sử dụng những "mẹo" đặc biệt để tạo được chi tiết 22 nm; dẫn đến là chúng ta có thể tạo được chi tiết 22 nm nhưng lại không thể tạo được chi tiết có kích thước y hệt vậy kế bên cạnh, tức là 22 nm không phải là độ phân giải.

Nguồn http://vntelecom.org/diendan/showthread.php?t=4171

Ở trên trình bày mang tính chất điện tử nhiều, dưới đây trình bày mang tính chất viễn thông hơn.
Đặc điểm của thông tin số (theo vở thày Bình) :
+ Tín hiệu số khỏe hơn tín hiệu tương tự đối với tạp nhiễu

• Do t/h số được thu theo ngưỡng và có khả năng tái sinh -> không tích lũy tạp âm (tín hiệu số thu theo ngưỡng/mức, khi truyền thì nó sẽ bị nhiễu, tuy nhiên nếu ngưỡng tín hiệu vẫn ở gần ngưỡng ban đầu mà không nhầm sang ngưỡng khác thì ở cuối đầu thu có thể khôi phục lại).
• Có thể mã hóa chống nhiễu, có thể chịu được tạp âm đến mức gây lỗi (cái này phải nghiên cứu các loại mã hóa mới rõ được).

+ Hệ thống thông tin số truyền được mọi loại thông tin số -> cho phép hình thành mạng số đa dịch vụ (ISDN - Integrated Services Digital Network) -> tính kinh tế nhờ quy mô (economy of scale)
+ Tín hiệu số phù hợp với máy tính do đó cho phép OA&M tự động (Operation, Administration, and Maintenance)
- Phổ chiếm của tín hiệu rộng hơn phổ chiếm của tín hiệu tương tự cùng loại

Posted in: Các khái niệm cơ bản, Kỹ thuật truyền dẫn số