Bài giảng Kỹ thuật thông tin số chung - Chương 4: Mã hóa nguồn

Hệ thống thông tin được sử dụng để truyền tin tức từ nguồn tin đến nhận tin. Nguồn tin sinh

ra tin dưới nhiều dạng khác nhau, ví dụ âm thanh trong hệ thống radio, tín hiệu video trong

hệ thống vô tuyến truyền hình.

Tin này có thể được đưa trực tiếp vào kênh để truyền đi, nhưng trong thực tế, tin này thường

được biến đổi rồi đưa vào kênh truyền. Ví dụ như tin là văn bản tiếng Anh, nguồn tin có

khoảng 40 ký tự (symbol) khác nhau, gồm các mẫu tự alphabet, con số, dấu chấm câu.Về

nguyên tắc ta có thể dùng 40 dạng sóng điện áp khác nhau để biểu thị 40 ký tự này. Tuy

nhiên thực tế thì phương pháp này không phù hợp, quá khó thực hiện hay thậm chí không thể

được, vì:

- Kênh truyền không phù hợp về mặt vật lý để có thể mang nhiều ký tự khác nhau như

vậy.

- Dải tần đòi hỏi sẽ rất rộng.

- Việc lưu trữ hay xử lý tín hiệu trước khi truyền rất khó, trong khi nếu chuyển sang nhị

phân thì mọi việc sẽ dễ dàng hơn nhiều.

Vậy ta thấy cần phải thay đổi dạng của tin khác đi so với dạng ban đầu do nguồn cung cấp.

Công việc thay đổi dạng này được gọi là mã hóa (encoding).

Cơ sở lý thuyết của mã hóa là lý thuyết tin (information theory). Lý thuyết tin liên quan đến

việc biểu diễn tin bằng các ký tự, đưa ra giới hạn lý thuyết cho việc thực hiện hệ thống thông

tin, cho phép đánh giá hiệu suất của hệ thống thực tế. Nền tảng của lý thuyết tin do Hartley

và Nyquist đưa ra từ những năm 1920 và được Shannon hoàn chỉnh và tổng kết vào năm

1948. Đây là một lý thuyết phức tạp, phần đầu của chương này dành để trình bày những vấn

đề cơ bản nhất của lý thuyết tin.

Về các mục đích của mã hóa, ta có thể tóm tắt như sau:

- Định dạng, để chuyển tin từ dạng gốc tự nhiên sang dạng chuẩn ví dụ sang dạng số

PCM.

- Mã hóa đường, để đảm bảo dạng sóng của ký tự truyền đi phù hợp với các đặc điểm của

kênh truyền.

- Mã hóa nguồn (source encoding), nhằm giảm số ký tự trung bình yêu cầu để truyền bản

tin.

- Mật mã hóa (encryption), để mã hóa bản tin bằng một khóa mật mã nhằm tránh sự thâm

nhập trái phép, đảm bảo độ an toàn cho thông tin.

- Mã hóa kênh truyền (channel encoding), cho phép bên thu có thể phát hiện, kể cả sửa

- 81 -- Chương IV -

được các lỗi trong bản tin thu để tăng độ tin cậy của thông tin