Scrambling trong điện tử kỹ thuật số là gì?
Khám phá cách xáo trộn loại bỏ các mẫu dữ liệu lặp đi lặp lại để giữ cho đường truyền kỹ thuật số tốc độ cao của bạn ổn định và đồng bộ.
Mạng máy tính được thiết kế để gửi thông tin từ điểm này sang điểm khác. Dữ liệu mà chúng tôi gửi có thể là kỹ thuật số hoặc tương tự. Ngoài ra, các tín hiệu đại diện cho dữ liệu cũng có thể là kỹ thuật số hoặc tương tự. Vì vậy, để gửi dữ liệu bằng cách sử dụng tín hiệu, chúng ta phải có khả năng chuyển đổi dữ liệu thành tín hiệu, chuyển đổi này có thể là Analog sang Analog, Analog sang Kỹ thuật số, Kỹ thuật số sang Analog hoặc Kỹ thuật số sang Kỹ thuật số. Chuyển đổi kỹ thuật số sang kỹ thuật số bao gồm ba kỹ thuật - Mã hóa dòng, Mã hóa khối và Xáo trộn. Mã hóa dòng luôn cần thiết, trong khi Mã hóa khối và Xáo trộn có thể cần hoặc không cần tùy thuộc vào nhu cầu. Scrambling là một kỹ thuật không làm tăng số lượng bit và cung cấp đồng bộ hóa. Vấn đề với các kỹ thuật như AMI lưỡng cực (Đảo ngược dấu thay thế) là chuỗi số không liên tục tạo ra các vấn đề đồng bộ hóa, một giải pháp cho vấn đề này là Xáo trộn.
Có hai kỹ thuật xáo trộn phổ biến:
- B8ZS (Lưỡng cực với sự thay thế 8-zero)
- HDB3 (Lưỡng cực mật độ cao3-zero)
B8ZS (Lưỡng cực với sự thay thế 8-zero): Kỹ thuật này tương tự như AMI lưỡng cực ngoại trừ khi gặp phải tám điện áp mức không liên tiếp, chúng được thay thế bằng dãy "000VB0VB".
Lưu ý:
- V (Vi phạm), là điện áp không có nghĩa là tín hiệu có cùng cực với điện áp không trước đó. Do đó, nó là vi phạm kỹ thuật AMI chung.
- B (Lưỡng cực), cũng là một mức điện áp không phù hợp với quy tắc AMI (tức là cực ngược với điện áp không trước đó).
Example: Data = 100000000
Lưu ý: Cả hai số liệu (bên trái và bên phải) đều chính xác, tùy thuộc vào tín hiệu điện áp không cuối cùng của chuỗi dữ liệu trước đó (tức là trình tự trước chuỗi dữ liệu hiện tại "100000000").
HDB3 (Lưỡng cực mật độ cao3-zero): Trong kỹ thuật này, bốn điện áp mức không liên tiếp được thay thế bằng một chuỗi "000V" hoặc "B00V". Quy tắc sử dụng các trình tự này:
- Nếu số lượng xung không sau lần thay thế cuối cùng là lẻ, mô hình thay thế sẽ là "000V", điều này giúp duy trì tổng số xung không bằng không.
- Nếu số xung không sau lần thay thế cuối cùng là chẵn, mô hình thay thế sẽ là "B00V". Do đó, ngay cả số lượng xung không cũng được duy trì trở lại.

Example: Data = 1100001000000000
Giải thích đầu ra: Sau khi biểu diễn hai số 1 đầu tiên của dữ liệu, chúng ta gặp bốn số không liên tiếp. Vì lần thay thế cuối cùng của chúng tôi là hai số 1 (do đó số xung không bằng không là số chẵn). Vì vậy, chúng tôi thay thế bốn số không bằng "B00V".
Xáo trộn là một kỹ thuật được sử dụng trong điện tử kỹ thuật số để cung cấp một chuỗi bit đã biết để cho phép đồng bộ hóa và phát hiện lỗi. Mã để thực hiện xáo trộn sẽ phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của hệ thống. Dưới đây là một ví dụ đơn giản về bộ xáo trộn thanh ghi dịch chuyển phản hồi tuyến tính (LFSR) trong C++:
#include <bitset>
#include <iostream>
const int LFSR_LENGTH = 8;
const int TAP_POSITIONS[] = {8, 7, 6, 1};
int main() {
std::bitset<LFSR_LENGTH> lfsr;
std::cout << "Enter the starting state of the LFSR: ";
std::cin >> lfsr;
for (int i = 0; i < 32; ++i) {
int feedback = 0;
for (const auto tap_position : TAP_POSITIONS) {
feedback ^= lfsr[tap_position];
}
lfsr = (lfsr << 1) | feedback;
std::cout << lfsr << std::endl;
}
return 0;
}Đầu ra của mã này sẽ là trình tự xáo trộn được tạo bởi thanh ghi dịch chuyển phản hồi tuyến tính (LFSR) trong 32 chu kỳ xung nhịp. Đầu ra chính xác sẽ phụ thuộc vào trạng thái bắt đầu của LFSR do người dùng nhập. Dưới đây là một ví dụ về đầu ra cho trạng thái bắt đầu là 01100101:
Nhập trạng thái bắt đầu của LFSR: 01100101
11000100
01100010
10100010
01010001
10101000
01010100
10101010
01010101
10101101
01011010
10101111
01011110
10111100
01111000
11100000
01000000
10000000
00000000
00000000
00000000
00000000
00000000
00000000
00000000
00000000
00000000
00000000
00000000
00000000
Trong ví dụ này, LFSR được khởi tạo với trạng thái 8 bit. Các vị trí TAP, xác định các vòi phản hồi trong LFSR, được chỉ định là {8, 7, 6, 1}. LFSR sau đó được xung nhịp 32 lần để tạo chuỗi xáo trộn. Đầu ra sẽ là chuỗi xáo trộn, trong đó mỗi dòng đại diện cho trạng thái của LFSR sau mỗi chu kỳ đồng hồ.
Lưu ý: Các xung không không cũng là đồng đều.
