Tín hiệu – thông tin – dữ liệu ?

Tìm hiểu các khái niệm thông tin, dữ liệu, tín hiệu là gì? Các loại tín hiệu tương tự, số, rời rạc, gián đoạn.Khái niệm và công thức về truyền tín hiệu, mã hóa, giải mã, tốc độ truyền baud, thời gian truyền…

Tín hiệu là gì?

Có thể định nghĩa, tín hiệu là diễn biến của một đại lượng vật lý chứa đựng tham số thông tin/dữ liệu và có thể truyền dẫn được. Theo quan điểm toán học thì tín hiệu được coi là một hàm của thời gian. Trong các lĩnh vực kỹ thuật, các loại tín hiệu thường dùng là điện, quang, khí nén, thủy lực và âm thanh.

Việc trao đổi thông tin (giữa người và người, giữa người và máy) hay dữ liệu (giữa máy và máy) chỉ có thể thực hiện được nhờ tín hiệu.

Các tham số sau đây thường được dùng trực tiếp, gián tiếp hay kết hợp để biểu thị nội dung thông tin:

  • Biên độ (điện áp, dòng,…)
  • Tần số, nhịp xung, độ rộng của xung, sườn xung
  • Pha, vị trí xung

Phân loại tín hiệu

Không phân biệt tính chất vật lý của tín hiệu (điện, quang, khí nén,…), ta có thể phân loại tín hiệu dựa theo tập hợp giá trị của tham số thông tin hoặc dựa theo diễn biến thời  gian thành những dạng sau:

  • Tương tự: Tham số thông tin có thể có một giá trị bất kỳ trong một khoảng nào đó
  • Rời rạc: Tham số thông tin chỉ có thể có một số giá trị (rời rạc) nhất định.
  • Liên tục: Tín hiệu có ý nghĩa tại bất kỳ thời điểm nào trong một khoảng thời gian quan tâm. Nói theo ngôn ngữ toán học, một tín hiệu liên tục là một hàm liên tục của biến thời gian trong một khoảng xác định.
  • Gián đoạn: Tín hiệu chỉ có ý nghĩa tại những thời điểm nhất định
Tín hiệu là gì Một số loại tín hiệu hay gặp.

Tín hiệu là gì? Một số loại tín hiệu hay gặp.

Khi các giá trị tham số thông tin của một tín hiệu được biểu diễn bằng mã nhị phân, thì dạng tín hiệu đặc biệt này được gọi là tín hiệu số. Nói một cách khác, tín hiệu số dùng để truyền tải thông tin đã được dữ liệu hóa.

Với tín hiệu số, ta chỉ cần phân biệt giữa hai trạng thái của tín hiệu ứng với các bit 0 và 1, vì vậy sẽ hạn chế được một cách hiệu quả sự sai lệch thông tin bởi sự tác động của nhiễu.

Thông tin là gì?

Trong đời sống, thông tin là bất kỳ thực thể hoặc hình thức cung cấp câu trả lời cho một câu hỏi nào hoặc giải quyết sự không chắc chắn.

Ngoài ra, thông tin là một trong những khái niệm cơ sở quan trọng nhất trong khoa học kỹ thuật, cũng giống như vật chất và năng lượng. Các đầu vào cũng như các đầu ra của một hệ thống kỹ thuật chỉ có thể là vật chất, năng lượng hoặc thông tin.

Một hệ thống xử lý thông tin hoặc một hệ thống truyền thông là một hệ thống kỹ thuật chỉ quan tâm tới các đầu vào và đầu ra là thông tin. Tuy nhiên, đa số các hệ thống kỹ thuật khác thường có các đầu vào và đầu ra hỗn hợp (vật chất, năng lượng và thông tin).

Dữ liệu là gì?

Thông tin là một đại lượng khá trừu tượng, vì vậy cần được biểu diễn dưới một hình thức khác. Khả năng biểu diễn thông tin rất đa dạng, ví dụ qua chữ viết, hình ảnh, cử chỉ, v.v… Dạng biểu diễn thông tin phụ thuộc vào mục đích, tính chất của ứng dụng. Đặc biệt, thông tin có thể được mô tả, hay nói cách khác là được “số lượng hoá” bằng dữ liệu để có thể lưu trữ và xử lý trong máy tính.

Trong trường hợp đó, ta cũng nói rằng thông tin được số hoá sử dụng hệ đếm nhị phân, hay mã hóa nhị phân. Nói trong ngữ cảnh cấu trúc một bức điện, dữ liệu chính là phần thông tin hữu ích được biểu diễn bằng dãy các bit {1,0}.

Truyền dữ liệu và truyền tín hiệu là gì?

Mã hóa tín hiệu là gì?

Thông tin cần trao đổi giữa các đối tác được mã hóa trước khi được một hệ thống truyền dẫn tín hiệu chuyển tới phía bên kia. Trong thuật ngữ truyền thông, mã hóa chỉ quá trình biến đổi nguồn thông tin (dữ liệu) cần trao đổi sang một chuỗi tín hiệu thích hợp để truyền dẫn. Quá trình này ít nhất thường bao gồm hai bước: mã hóa nguồnmã hóa đường truyền.

Trong quá trình mã hóa nguồn, dữ liệu mang thông tin thực dụng hay dữ liệu nguồn được bổ sung các thông tin phụ trợ cần thiết cho việc truyền dẫn, ví dụ địa chỉ bên gửi và bên nhận, kiểu dữ liệu, thông tin kiểm lỗi, v.v… Dữ liệu trước khi gửi đi cũng có thể được phân chia thành nhiều gói dữ liệu bức điện để phù hợp với phương pháp truyền, nén lại để tăng hiệu suất đường truyền, hoặc mã hóa bảo mật. Như vậy, lượng thông tin chứa đựng trong một tín hiệu sẽ nhiều hơn lượng thông tin thực dụng cần truyền tải.

Sau khi đã được mã hóa nguồn, mã hóa đường truyền là quá trình tạo tín hiệu tương ứng với các bit trong gói dữ liệu hay bức điện theo một phương pháp nhất định để phù hợp với đường truyền và kỹ thuật truyền.

Nguyên tắc truyền nhận dữ liệu

Nguyên tắc truyền nhận dữ liệu

Trong truyền thông công nghiệp, mã hóa đường truyền đồng nghĩa với mã hóa bit, bởi tín hiệu do khâu mã hóa từng bit tạo ra cũng chính là tín hiệu được truyền dẫn. Đối với các hệ thống truyền thông khác, quá trình mã hóa đường truyền có thể bao hàm việc điều biến tín hiệudồn kênh, cho phép truyền cùng một lúc nhiều nguồn thông tin và truyền tốc độ cao. Việc dồn kênh có thể thực hiện theo phương pháp phân chia tần số, phân chia thời gian hoặc phân chia mã.

Ví dụ mã hóa tín hiệu

Ví dụ mã hóa tín hiệu là gì

Giải mã tín hiệu là gì?

Quá trình ngược lại với mã hóa là giải mã, tức là chuyển đổi các tín hiệu nhận được thành dãy bit tương ứng và sau đó xử lý, loại bỏ các thông tin bổ sung để tái tạo thông tin nguồn.

Tốc độ truyền và tốc độ bit

Tốc độ truyền hay tốc độ bit được tính bằng số bit dữ liệu được truyền đi trong một giây, tính bằng bit/s hoặc bps ( bit per second). Nếu tần số nhịp được ký hiệu là f và số bit truyền đi trong một nhịp là n, số bit được truyền đi trong một giây sẽ là v = f*n.

Như vậy, có hai cách để tăng tốc độ truyền tải là tăng tần số nhịp hoặc tăng số bit truyền đi trong một nhịp. Nếu mỗi nhịp chỉ có một bit duy nhất được chuyển đi thì v = f. Như vậy, chỉ đối với các phương pháp mã hóa bit sử dụng hai trạng tín hiệu và trạng thái tín hiệu thay đổi luân phiên sau mỗi nhịp thì tốc độ bit mới tương đương với tốc độ baud, hay 1Baud tương đương với 1bit/s.

Thời gian bit và chu kỳ bit

Trong việc phân tích, đánh giá tính năng thời gian của một hệ thống truyền thông thì thời gian bit là một giá trị hay được dùng. Thời gian bit hay chu kỳ bit được định nghĩa là thời gian trung bình cần thiết để chuyển một bit, hay chính bằng giá trị nghịch đảo của tốc độ truyền tải:

TB = 1/v

TB = 1/f, trường hợp n = 1

Thời gian lan truyền tín hiệu là gì?

Thời gian lan truyền tín hiệu là thời gian cần để một tín hiệu phát ra từ một đầu dây lan truyền tới đầu dây khác, phụ thuộc vào chiều dài và cấu tạo dây dẫn. Tốc độ lan truyền tín hiệu chính là tốc độ truyền sóng điện từ. Tuy nhiên, trong môi trường kim loại hoặc sợi quang học, giá trị này sẽ nhỏ hơn tốc độ truyền sóng điện từ hay tốc độ ánh sáng trong môi trường chân không. Ta có:

TS = l/(k*c)

Trong đó:

  • TS là thời gian lan truyền tín hiệu,
  • l là chiều dài dây dẫn,
  • c là tốc độ ánh sáng trong chân không (300.000.000m/s)
  • k biểu thị hệ số giảm tốc độ truyền, được tính theo công thức: k = 1 / căn(ε); với ε là hằng số điện môi của lớp cách ly

Đối với các loại cáp có lớp bọc cách ly là Polyethylen với hằng số điện môi ε = 2.3, ta có hệ số k ≈ 0.67. Hệ số này cũng đúng với môi trường truyền là cáp quang và thường được dùng một cách tổng quát để tính toán giá trị tương đối của thời gian lan truyền tín hiệu trong nhiều phép đánh giá. Như vậy TS sẽ chỉ còn phụ thuộc vào chiều dài dây dẫn:

TS (giây) = l (mét)/200.000.000

Nguồn: “Mạng truyền thông công nghiệp © 2008, Hoàng Minh Sơn – ĐHBK Hà Nội

Bài viết tham khảo: Khái niệm, vai trò và phân loại mạng truyền thông công nghiệp

Chuyên mục tham khảo: Truyền thông công nghiệp

Nếu các bạn có bất cứ thắc mắc hay cần tư vấn về thiết bị dịch vụ vui lòng comment phía dưới hoặc Liên hệ chúng tôi!

Chúng tôi luôn sẵn sàng đem lại những giá trị tốt đẹp cho cộng đồng!

Youtobe Facebook Twitter

 

Sẻ chia cùng cộng đồng!

2 Comments
  1. BestWoodrow 3 tháng ago

Leave a Reply