Bài giảng Ghép kênh số

GHÉP KÊNH SỐ GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM SỐ HOÁ TÍN HIỆU 1. Tín hiệu và các tham số 2. Đường truyền và các tham số 3. Hệ thống và các tham số 4. Điều xung mã PCM 5. Bài tập. 1. TÍN HIỆU VÀ CÁC THAM SỐ „ Các loại tín hiệu: „ Tín hiệu analog: „ Tín hiệu xung „ Tín hiệu số „ Tín hiệu dải nền. „ Tín hiệu điều chế. 1. TÍN HIỆU VÀ CÁC THAM SỐ (tt) „ Tín hiệu analog (tín hiệu tương tự): x(t) = Asin(ωt+ϕ) A: biên độ. ω=2πf: tần số góc, [rad] f: tần số, [Hz] ϕ: pha của tín hiệu. 1. TÍN HIỆU VÀ CÁC THAM SỐ (tt) „ Ví dụ tín hiệu analog: Cho tín hiệu điện áp sau: x(t) = 5+5sin(100πt) mV, t:ms Hãy xác định: (a) Biên độ của tín hiệu. (b) Tần số và pha của tín hiệu. (c) Vẽ dạng tín hiệu x(t). 1. TÍN HIỆU VÀ CÁC THAM SỐ (tt) „ Tín hiệu xung: ¾ Xung vuông ¾ Xung tam giác 1. TÍN HIỆU VÀ CÁC THAM SỐ (tt) „ Tín hiệu số: ¾ 100110011 ¾ Cụm bit biểu diễn một symbol. 1. TÍN HIỆU VÀ CÁC THAM SỐ (tt) „ Các tham số của tín hiệu: „ Mức điện: ¾ Công suất. ¾ Điện áp. ¾ Dòng điện „ Tỷ số tín hiệu trên nhiễu: SNR = Công suất tín hiệu/Công suất nhiễu „ Tần số hoặc băng thông của tín hiệu. 2. ĐƯỜNG TRUYỀN VÀ CÁC THAM SỐ „ Các đường truyền dẫn: „ Đường truyền vô tuyến: „ Đường truyền cáp kim loại „ Đường truyền cáp sợi quang „ Băng thông đường truyền dẫn: „ BW (BandWidth), [Hz]. 3. HỆ THỐNG VÀ CÁC THAM SỐ „ Các hệ thống truyền dẫn: „ Hệ thống truyền dẫn tương tự (Analog) „ Hệ thống truyền dẫn số (Digital) „ Hệ thống truyền dẫn vô tuyến „ Hệ thống truyền dẫn cáp đồng „ Hệ thống truyền dẫn cáp sợi quang „ Các tham số của hệ thống truyền dẫn số „ Tốc độ bit R [bit/s]. „ Tỷ số lỗi bit BER „ Rung pha (Jitter) 4. SỐ HOÁ TÍN HIỆU ANALOG „ Là chuyển đổi tín hiệu analog thành tín hiệu số. „ Các phương pháp: „ Điều xung mã PCM. „ Điều xung mã vi sai DPCM „ Điều chế Delta DM. PCM: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ADC (Analog-to-Digital Converter): Bộ chuyển Tương tự sang số LPF: Lọc thông thấp Sampling: Lấy mẫu Quantizing: Lượng tử hoá Coding: Mã hoá LPF (Low Pass Filter) Sampling Quantizing Coding x(t) PCM ADC PCM(tt): LPF (Low Pass Filter) „ Giôùi haïn phoå taàn tín hieäu tin töùc: Δf = fmax - fmin = B „ Loaïi boû caùc can nhieãu taàn soá cao „ Phoå taàn tín hieäu thoaïi: 300Hz-3400Hz „ Baêng thoâng cuûa boä loïc: Δf=3.1kHz „ Phoå taàn cöïc ñaïi cuûa tín hieäu thoaïi: fmax=3,4KHz, laøm troøn baèng fmax=4KHz PCM(tt): Sampling „ Một số khái niệm: „ Mẫu là biên độ của tín hiệu điều chế ở một giá trị định trước (điện áp). „ Lấy mẫu là quá trình đo giá trị biên độ ở những khoảng thời gian đều nhau (chu kỳ lấy mẫu TS). „ Tốc độ lấy mẫu là số mẫu lấy được trên một đơn vị thời gian (tần số lấy mẫu fS = 1/TS). PCM(tt): Sampling „ Laø maïch ñieàu bieân xung PAM (Pulse Amplitude Modulation): nhaân tín hieäu tin töùc x(t) vaø soùng mang daïng xung s(t). „ Rôøi raïc hoaù tín hieäu thaønh chuoãi xung bieân ñoä rôøi raïc. „ Taàn soá laáy maãu fs ≥ 2fmax (ñònh lyù Nyquist) „ Ñoái vôùi tín hieäu thoaïi: fs = 2fmax = 2*4KHz = 8KHz PCM(tt): Sampling „ Đối với tín hiệu thoại: fmax = 4KHz „ Tần số lấu mẫu: fs = 2fmax = 2*4KHz = 8KHz „ Chu kỳ lấu mẫu: Ts = 1/fs = 1/8KHz = 125μs PCM(tt): Phoå cuûa Tín Hieäu Laáy Maãu f (Hz)fmax Tín hieäu vaøo f (Hz)fmax fs 2fs(fs-fmax) (fs+fmax)(2fs-fmax) Tín hieäu ñaõ laáy maãu (fs > 2fmax) f (Hz)fs 2fsfmax(fs-fmax) (fs+fmax)(2fs-fmax) Tín hieäu ñaõ laáy maãu (fs < 2fmax) PCM(tt): Daïng Tín Hieäu Laáy Maãu t t t x(t) s(t) xk(t) Tín hieäu ngoõ vaøo Tín hieäu ñaõ laáy maãu Tín hieäu xung ñoàng hoà PCM(tt): Quantizing „ Là quá trình phân loại các mẫu analog thành một trong số mức lượng tử đã định trước. Biên độ của một mẫu sẽ nằm trong tập các giá trị lượng tử. „ Gaàn ñuùng hoaù caùc xung bieân ñoä PAM (laøm troøn ñeán möùc lưôïng töû gaàn nhaát) „ Mục đích: để mã hoá thành từ mã có số bit ít nhất „ Soá möùc löôïng töû: Q=2n n là số bit sẽ được mã hoá một mẫu. Ví dụ: n = 2 ---> Q = 22 = 4 mức n = 4 ---> Q = 24 = 16 mức n = 8 ---> Q = 28 = 256 mức PCM(tt): Quantizing „ Các phương pháp lượng tử hoá: „ Lượng tử hoá đều: Chia biên độ tín hiệu cần số hoá thành các khoảng đều nhau, mỗi khoảng là một bước lượng tử Δ. Nếu biên độ của tín hiệu analog là –a đến a thì số mức lượng tử Q và Δ có mối quan hệ sau: „ Lượng tử hoá không đều: Chia biên độ tín hiệu lấy mẫu thành các khoảng không đều nhau. Biên độ tín hiệu càng lớn thì bước lượng tử càng lớn. Q a2=Δ PCM(tt): Quantizing (tt) „ Trong kyõ thuaät PCM, 1 xung ñöôïc maõ hoaù thaønh chuoãi nhò phaân 8 bit Æ coù 28=256 möùc löôïng töû. „ Chia laøm hai phaàn coù 128 möùc döông vaø 128 möùc aâm, moãi phaàn chia laøm 8 ñoaïn, moãi ñoaïn chia thaønh 16 möùc löôïng töû khaùc nhau. PCM(tt): Minh Họa Lượng Tử Hoá (Đồng Nhất) 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 Caùc maãu tröôùc khi löôïng töû Caùc maãu sau khi löôïng töû Caùc möùc löôïng töû 10000111 10000110 10000101 10000100 10000011 10000010 10000001 10000000 PCM(tt): Quantizing (tt) ÆNhieãu löôïng töû: là sự chênh lệch giữa tín hiệu ngõ vào và tín hiệu đã lượng tử. ÆCông suất méo lượng tử (lượng tử hoá đều) 12 2Δ=MLTP Méo do quá trình lượng tử hoá 5 4 3 2 1 0.5 0 -0.5 Sampling Instants Quantized levels Analog signal PCM(tt): Quantizing (tt): SNR Number of bits per code (n) Number of quantizing steps (2n) Signal-to-Noise (SNR),dB 7 8 128 256 42 48 10 12 1024 4096 60 72 SNR của tín hiệu khôi phục: SNR ≈ 6n (dB) PCM(tt): Quantizing (tt) „ Nhiễu lượng tử có thể giảm bằng cách tăng số mức lượng tử (giảm khoảng cách lượng tử Δ) ⇒ tăng số bit/1mẫu lượng tử⇔ giảm độ rộng xung⇔ tăng băng thông của tín hiệu hay giảm số kênh ghép. „ Lượng tử hóa tuyến tính: tín hiệu có biên độ bé thì méo lượng tử lớn, tín hiệu lớn thì méo lượng tử nhỏ (vì số mức lượng tử đã được định trước, còn biên độ tín hiệu thì ngẫu nhiên) PCM(tt): Quantizing (tt) „ Löôïng töû hoaù phi tuyeán (khoâng ñeàu): „ Trong Viễn thông, xác suất tín hiệu có biên độ bé cao hơn tín hiệu có biên độ lớn. „ Sử dụng các bộ khuếch đại phi tuyến: bộ phát: compressed (nén) bộ thu: expanded (dãn) ⇒companded „ Trong PCM, tín hiệu lớn có bước lượng tử lớn và ngược lại „ Laáy troøn caùc xung laáy maãu ñeán möùc löôïng töû gaán nhaát PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn analog Luaät A (Chuaån Chaâu Âu) (A=87,6) Luaät μ (Chuaån Baéc Myõ vaø Nhaät) (μ=255) x =Vin/Vin max: tín hiệu vào chuẩn hoá; y= Vout/Vout maxbước lượng tử chuẩn hoá. Vmax = 2048Δ là điện áp điểm bảo hòa biên độ của bộ nén. 0 ≤ Vin ≤Vin max 10 )1ln( )1ln( ≤≤+ += xxy μ μ ⎪⎪⎩ ⎪⎪⎨ ⎧ ≤<+ + ≤≤+= 1/1 )ln(1 )ln(1 /10 )ln(1 xA A Ax Ax A Ax y PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn số „ Muoán ñaït SNR=72dB thì: „ Soá möùc löôïng töû ñeàu: 2048 Æ moãi töø maõ caàn coù 12 bit (keå caû bit daáu). „ Trong PCM sử dụng mã hoá nén số. Mã hoá nén số tạo ra từ mã chỉ có 8 bit nhưng chất lượng tương đương như lượng tử hoá đều sử dụng từ mã có 12bit. Giả sử 8 bit đó là: b1b2b3b4b5b6b7b8 Trong đó b1 là bit dấu b2b3b4 từ mã đoạn b5b6b7b8 từ mã bước PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn số A = 87.6/13 1 7/8 6/8 5/8 4/8 3/8 2/8 1/8 0 y 1/128 1/64 1/32 1/16 1/4 1/2 1 xA B C D E F G H PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn số A = 87.6/13 „ Muốn đạt SNR=72dB thì nếu sử dụng lượng tử hoá đều thì cần n=72/6=12 bit Æ Số mức lượng tử Q=212 =4096 Trong đó có 2048 mức + và 2048 mức -, tức là biên độ của tín hiệu sau khi lượng tử hoá đều là từ -2048Δ đến +2048Δ „ Nếu sử dụng nén – dãn số thì chỉ cần từ mã n = 8bit thì cũng có thể đạt được SNR=72dB. Æ Số mức lượng tử Q=28 =256 Trong đó có 128 mức + và 128 mức -, tức là biên độ của tín hiệu sau khi lượng tử hoá đều là từ -128Δ đến +128Δ PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn số A = 87.6/13 „ Bảng: Các từ mã đoạn Thứ tự đoạn Ký hiệu Từ mã đoạn b2b3b4 0 OA 000 1 AB 001 2 BC 010 3 CD 011 4 DE 100 5 EF 101 6 FG 110 7 GH 111 PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn số A = 87.6/13 „ Bảng: Các từ mã bước Thứ tự bước Từ mã bước b5b6b7b8 Thứ tự bước Từ mã bước b5b6b7b8 0 0000 8 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 1 0001 9 2 0010 10 3 0011 11 4 0100 12 5 0101 13 6 0110 14 7 0111 15 PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn số A = 87.6/13 „ Bảng: Số lượng bước lượng tử Δ trong các đoạn TT Đoạn Số lượng bước lượng tử đều 0 16 Δ 1 16 Δ 2 32Δ 3 64Δ 4 128Δ 5 256Δ 6 512Δ 7 1024Δ PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn số A = 87.6/13 „ Bảng: Các Nguồn Điện Áp Chuẩn Từ mã đoạn Các điện áp chuẩn chọn bước lượng tử trong đoạn b2 b3 b4 b8 b7 b6 b5 0 0 0 0 1 Δ 2 Δ 4 Δ 8 Δ 0 Δ 1 0 0 1 1 Δ 2 Δ 4 Δ 8 Δ 16 Δ 2 0 1 0 2 Δ 4 Δ 8 Δ 16 Δ 32 Δ 3 0 1 1 4 Δ 8 Δ 16 Δ 32 Δ 64 Δ 4 1 0 0 8 Δ 16 Δ 32 Δ 64 Δ 128 Δ 5 1 0 1 16 Δ 32 Δ 64 Δ 128 Δ 256 Δ 6 1 1 0 32 Δ 64 Δ 128 Δ 256 Δ 512 Δ 7 1 1 1 64 Δ 128 Δ 256 Δ 512 Δ 1024 Δ Các điện áp chuẩn đầu đoạnTT Đoạn PCM(tt): Coding „ Chuyeån ñoåi tín hieäu töôïng töï sang tín hieäu soá: „ 1 xungÆ chuoãi nhò phaân 8 bit b1b2b3b4b5b6b7b8 Trong ñoù: b1: bit daáu, b1 =0 tín hieäu aâm, b1 =1 tín hieäu döông b2b3b4: bit ñoaïn b5b6b7b8: bit möùc trong moãi ñoaïn PCM(tt): Coding (tt) „ Ví dụ1: Đầu vào bộ mã hoá –nén số có một xung lấy mẫu có biên độ tương đối x = 0,26. Hãy xác định từ mã PCM 8 bit ở đầu ra PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ 1 „ Đáp số: 11100001 PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ 1 „ Giải: „ Biên độ xung lấy mẫu: VPAM = 0,26×2048Δ=532Δ „ Xác định bit dấu: b1: Vì 532Δ > 0Δ nên b1=1 „ Xác định từ mã đoạn b2b3b4: Theo bảng Các Nguồn Điện Áp Chuẩn, ta có: 532Δ > 128Δ Î b2=1 532Δ > 512Δ Î b3=1 532Δ < 1024Δ Î b4=0 PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ 1 Vậy: xung lấy mẫu thuộc đoạn 6 (b2b3b4 = 110) Suy ra: VR(ĐĐ)= 512Δ „ Xác định bước (mức) của đoạn b5b6b7b8 : Vì VR(ĐĐ)+VR(b5) = = 512Δ+256Δ = 768Δ > 532Δ Î b5 = 0 Vì VR(ĐĐ)+VR(b5=1)+ VR(b6)= = 512Δ+0+128Δ = 640Δ > 532Δ Î b6 = 0 Vì VR(ĐĐ)+VR(b5=1)+ VR(b6=1)+ VR(b7) = = 512Δ + 0 + 0 + 64Δ = 576Δ > 532Δ Î b7 = 0 Vì VR(ĐĐ)+VR(b5=1)+ VR(b6=1)+ VR(b7=1) + VR(b8) = = 512Δ + 0 + 0 + 0 + 32Δ = 544Δ > 532Δ Nhưng: 512Δ + 0 + 0 + 0 + 32Δ/2 = 528Δ < 532Δ Î b8 = 1 PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ 1 Vậy: xung lấy mẫu thuộc bước (mức) 1 của đoạn 6 Tóm lại: Từ mã của VPAM= 532Δ là 11100001 và Vout = 97Δ. PCM(tt): Coding (tt) „ Ví dụ 2: Đầu vào bộ mã hoá –nén số có một xung lấy mẫu có biên độ tương đối x = -0,19. Hãy xác định từ mã PCM 8 bit ở đầu ra PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ 2 „ Đáp số: 01011000 PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ 2 „ Giải: „ Biên độ xung lấy mẫu: VPAM = -0,19×2048Δ=-389Δ „ Xác định bit dấu: b1: Vì -389Δ < 0Δ nên b1=0 „ Xác định từ mã đoạn b2b3b4: Theo bảng Các Nguồn Điện Áp Chuẩn, ta có: 389Δ > 128Δ Î b2=1 389Δ < 512Δ Î b3=0 389Δ > 256Δ Î b4=1 PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ 2 Vậy: xung lấy mẫu thuộc đoạn 5 (b2b3b4 = 101) Suy ra: VR(ĐĐ)= 256Δ „ Xác định bước (mức) của đoạn b5b6b7b8 : Vì VR(ĐĐ)+VR(b5) = = 256Δ+128Δ = 384Δ < 389Δ Î b5 = 1 Vì VR(ĐĐ)+VR(b5=1)+ VR(b6)= = 256Δ+128Δ + 64Δ = 448Δ > 389Δ Î b6 = 0 Vì VR(ĐĐ)+VR(b5=1)+ VR(b6=1)+ VR(b7) = = 256Δ + 128Δ + 0 + 32Δ = 416Δ > 389Δ Î b7 = 0 Vì VR(ĐĐ)+VR(b5=1)+ VR(b6=1)+ VR(b7=1) + VR(b8) = = 256Δ + 128Δ + 0 + 0 + 16Δ = 400Δ > 389Δ và: 256Δ + 128Δ + 0 + 0 + 16Δ/2 = 392Δ > 389Δ Î b8 = 0 PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ 2 Vậy: xung lấy mẫu thuộc bước (mức) 8 của đoạn 5 Tóm lại: Từ mã của VPAM= 389Δ là 01011000 và Vout = -88Δ. Mà ĐƯỜNG TRUYỀN (LINE CODING) „ GIỚI THIÊU „ CÁC LOẠI Mà ĐƯỜNG TRUYỀN GIỚI THIỆU „ Tín hiệu PCM là chuỗi các bit 1 và 0. „ Việc truyền tín hiệu này (từ một bộ ghép kênh đến bộ ghép kênh cấp cấp hơn, đến giá máy viba, hoặc đến giá máy của thiết bị quang) cho dù cự ly ngắn nhưng cũng có thể nhận chúng bị sai nếu truyền không đúng dạng Æ line coding. „ Chuyển từ một dạng mã này sang dạng mã khác trong thiết bị truyền PCM Æ code converter. GIỚI THIỆU (tt) „ Việc chọn mã đường truyền phải lưu ý đến: „ Thành phần dc. „ Tín hiệu định thời để đồng bộ máy phát và máy thu. „ Băng thông. „ Giám sát được chất lượng. GIỚI THIỆU (tt) „ Yeâu caàu ñoái vôùi maõ ñöôøng truyeàn (line code): „ Khoâng coù thaønh phaàn moät chieàu (dc). „ Năng lượng ở tần số thấp phải nhỏ. „ Có nhiều cạnh xung: để khôi phục xung clock ở bộ thu. „ Tín hiệu đã mã hoá phải có khả năng giải mã duy nhất thành tín hiệu gốc. „ Daûi taàn heïp Æ tieát kieäm daûi thoâng ñöôøng truyeàn. „ Bieán ñoåi coù quy luaät sao cho maùy thu kieåm soaùt ñöôïc loãi bit. CÁC LOẠI Mà ĐƯỜNG TRUYỀN „ Có hai loại mã đường truyền chính: „ Unipolar. „ Bipolar. „ Xung mã đường truyền được phân làm hai loại: „ Non Return to Zero (NRZ) „ Return to Zero (RZ) CÁC LOẠI Mà ĐƯỜNG TRUYỀN (tt) 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 RZ CMI NRZ HDB-3 AMI CÁC LOẠI Mà ĐƯỜNG TRUYỀN (tt) NRZ (100 % unipolar) „ Trên quan điểm mạch: mã NRZ là dạng thông dụng nhất của tín hiệu số (ON-OFF). „ Mã NRZ được sử dụng trong thiết bị ghép kênh, viba số, truyền dẫn quang. CÁC LOẠI Mà ĐƯỜNG TRUYỀN (tt) NRZ (100 % unipolar) (tt) CLOCK T 1 0 1 0 V V/2 0 NRZ SIGNAL t AMPLITUDE FREQUENCY0 f/2 f 3f/2 2f 5f/2 3f NRZ SPECTRUMDC f=1/T CÁC LOẠI Mà ĐƯỜNG TRUYỀN (tt) NRZ (100 % unipolar) (tt) „ Tất cả các bit 1 có cực tính dương. „ Phổ có thành phần DC. Giá trị trung bình của DC phụ thuộc vào tỉ số số bit 1/0 của chuỗi tín hiệu (từ 0 volt ÆV volt). Ví dụ: chuỗi 10101010 có thành phần DC là V/2. „ Thành phần tần số cơ bản: f/2. „ Chỉ có hài bậc lẻ. „ Không có biên độ tín hiệu ở tần số clock (f) nên khó tách xung clock ở đầu thu. „ Nếu có nhiễu tác động lên thì không thể tách được. CÁC LOẠI Mà ĐƯỜNG TRUYỀN (tt) NRZ (100 % unipolar) (tt) „ Mã NRZ không phù hợp cho đường truyền cáp đồng. „ Mã NRZ được sử dụng cho hệ thống tốc độ cao như SONET/SDH (155Mbit/s hoặc cao hơn) nhưng phải được ngẫu nhiên hoá (Scrambled) VÍ DỤ Mà NRZ (100 % unipolar) Cho chuỗi bit sau: 1011001010 Hãy vẽ dạng xung của chuỗi số trên nếu mã thành mã NRZ. 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 NRZ +V 0 QUY TẮC Mà NRZ (100 % unipolar) „ Bit 1 Æ xung dương(+V) „ Bit 0 Æ xung 0 „ Độ rộng xung: bằng độ rộng bit 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 NRZ +V 0 CÁC LOẠI Mà ĐƯỜNG TRUYỀN (tt) RZ (50 % unipolar) „ Giống như mã NRZ nhưng độ rộng xung giảm còn một nửa. CÁC LOẠI Mà ĐƯỜNG TRUYỀN (tt) RZ (50 % unipolar) (tt) CLOCK T 1 0 1 0 1 1 0 V DC RZ SIGNAL t AMPLITUDE FREQUENCY0 f 2f 3f 4f 5f 6f RZ SPECTRUMDC CÁC LOẠI Mà ĐƯỜNG TRUYỀN (tt) RZ (50 % unipolar) (tt) „ Cũng tồn tại thành phần DC. „ Tần số cơ bản bây giờ trùng với tần số xung clock của tín hiệu Æ có thể tách xung clock ở đầu thu khi không tồn tại chuỗi bit 0 kéo dài. „ Không thể phát hiện lỗi khi có nhiễu. Æ sử dụng có giới hạn. Nhưng mã RZ bipolar được sử dụng rộng rãi. VÍ DỤ Mà RZ (50 % unipolar) Cho chuỗi bit sau: 1011001010 Hãy vẽ dạng xung của chuỗi số trên nếu mã thành mã RZ. +V 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 NRZ QUY TẮC Mà RZ (50 % unipolar) „ Bit 1 Æ xung dương(+V) ở nữa chu kỳ đầu và xung 0 ở nữa chu kỳ còn lại của độ rộng bit. „ Bit 0 Æ xung 0 +V 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 NRZ CÁC LOẠI Mà ĐƯỜNG TRUYỀN (tt) Alternative Mark Inversion AMI (bipolar code) „ Maõ hai cöïc ñoåi daáu laàn löôït „ Ñoä roäng xung baèng nöõa chu kyø xung „ Khoâng chöùa thaønh phaàn moät chieàu „ Quy taéc chuyeån ñoåi: „ Bit 1 trong maõ goác chuyeån thaønh caùc xung +V vaø – V. „ Độ rộng xung: 50%. „ Bit 0 trong maõ goác chuyển thành 0 volt. „ Chöa giaûm ñöôïc soá bit 0 lieân tieáp „ Chæ duøng trong heä thoáng 1,544Mbit/s (G.703) CÁC LOẠI Mà ĐƯỜNG TRUYỀN (tt) AMI (bipolar code) (tt) CLOCK T 1 0 1 0 1 1 0+V -V AMI CODED SIGNAL t AMPLITUDE FREQUENCY0 f/2 f 3f/2 2f 5f/2 3f AMI SPECTRUM CÁC LOẠI Mà ĐƯỜNG TRUYỀN (tt) Alternative Digit Inversion ADI (unipolar 100%) „ Cứ ở mỗi bit/digit thứ hai được đảo. „ ADI rất hữu dụng vì cho dù chuỗi các bit 1 hoặc 0 lớn nhưng đầu thu vẫn có thể tách được xung clock. CÁC LOẠI Mà ĐƯỜNG TRUYỀN (tt) ADI (unipolar 100%)(tt) 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 CLOCK BIT NUMBER I I I I I I PCM SIGNAL BITS TO BE INVERTED ADI SIGNAL MAÕ ÑÖÔØNG TRUYEÀN TRONG PDH „ HDB-3 (High density binary) − Quy tắc chuyển mã: + Các bit 1 trong mã gốc sẽ chuyển thành các xung +V và –V xen kẽ nhau (luân phiên đổi dấu) + Dãy 3 bit 0 trở xuống sẽ chuyển thành xung 0. + Dãy 4 bit 0 trở lên sẽ được chia thành từng nhóm 4 bit, và chuyển thành 4 xung A00B hoặc 000B, trong đó xung A là xung theo qui tắc, còn xung B là xung trái qui tắc. Xung theo qui tắc là xung trái dấu với xung trước đó, còn xung trái qui tắc là xung cùng dấu với xung trước đó. o 000B nếu xung đứng trước dãy 4 bit 0 trái dấu với xung B đứng trước gần nhất. o A00B nếu xung đứng trước dãy 4 bit 0 cùng dấu với xung B đứng trước gần nhất. VÍ DỤ Mà HDB-3 Cho chuỗi bit sau: 10110010000100000 Hãy vẽ dạng xung của chuỗi số trên nếu mã thành mã HDB-3. 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 + + + 0 0 0 B - - 0 0 0 B +V 0 -V VÍ DỤ Mà HDB-3 Cho chuỗi bit sau: 10110010000100000 Hãy vẽ dạng xung của chuỗi số trên nếu mã thành mã HDB-3. 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 + + 0 0 0 B - - - 0 0 0 B +V 0 -V MAÕ ÑÖÔØNG TRUYEÀN TRONG PDH ƒ Đặc điểm mã HDB-3: − Chæ toàn taïi caùc daõy coù 3 bit 0 lieân tieáp trôû xuoáng − Khoâng chöùa thaønh phaàn moät chieàu − Maõ HDB-3 coù soá bit 0 lieân tieáp ít nhaát so vôùi caùc maõ khaùc (maät ñoä xung doøng cao) − Duøng trong heä thoáng 2Mbit/s vaø 34Mbit/s. CÁC LOẠI Mà ĐƯỜNG TRUYỀN (tt) Coded Mark Inversion CMI (biphase) „ Các bit 1 luân phiên đảo trạng thái dương và âm. „ Các bit 0 ở trạng thái âm ở nửa chu kỳ đầu và đổi trạng thái ở nửa chu kỳ còn lại. „ Mã CMI được sử dụng trong các hệ thống 139,264Mbit/s (G.703) và SDH 155,52Mbit/s giao tiếp điện (STM-1e) CÁC LOẠI Mà ĐƯỜNG TRUYỀN (tt) CMI (biphase) (tt) 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 CLOCK NRZ CMI +0.5V 0 -0.5V Ví Dụ: Cho chuỗi bit sau: 1100’1000’0110’0000’0001’010 Hãy vẽ dạng xung của chuỗi bit trên nếu được mã thành: a) NRZ. b) AMI c) HDB-3 d) CMI Giải: a) 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 NRZ +V 0 Giải: b) 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 AMI + + + + - - - +V 0 -V Giải: c) 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 HD B-3 + + + A 0 0 B + - A 0 0 B - A 0 0 B - +V 0 -V Giải: d) 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 CMI +V 0 -V GHÉP KÊNH PCM-N „ Sơ đồ khối bộ ghép kênh PCM-N. „ Nguyên lý hoạt động. „ Cấu trúc khung và đa khung PCM-30. „ Cấu trúc khung và đa khung PCM-24. SƠ ĐỒ KHỐI BỘ GHÉP KÊNH PCM-N COMP- RESSOR LPF SAMPLE HOLD CH GATES A/D SPEECH INPUT M U X CODER LINE PAM PCM Tx CLOCK SIGNALING CONVERTER SIGNALING INPUT CH 1 CH n . . . . . . . FRAME/ MULTIFRAME ALIGN CH 1 CH n . . . NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG THEO HƯỚNG PHÁT „ Compressor là một phần của compander. „ LPF = Low Pass Filter, BW = 3400Hz. „ Sample Rate = 8000Hz Æ PAM signal. „ Các mẫu của N kênh thoại được xử lý trong một chu kỳ lấy mẫu TS = 125μs. „ CH GATES chọn mẫu của một kênh đưa đến bộ ADC, được điều khiển bởi xung định thời của bộ phát Tx CLOCK. „ ADC biến 1 mẫu thành 1 từ mã PCM 8bit. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG THEO HƯỚNG PHÁT (tt) „ Các từ mã của các kênh (CH1 Æ CHn) cùng với từ mã đồng bộ khung (frame alignment word), các bit dịch vụ (service bits), và các bit báo hiệu (signaling bits) được tổ hợp tại bộ ghép MUX (MULTIPLXER) tạo ra các khung (Frames) và các đa khung (Multiframes). „ Multiframes tạo ra để truyền thông tin báo hiệu cho tất cả N kênh thoại. „ ENCODER(CODER) là bộ mã đường truyền: AMI (in North America), HDB-3 (in Europe) PCM-30 vaø PCM-24 „ PCM-30 „ N = 30; Nén dãn số: luaät A=87.6/13. „ Caáu truùc gheùp keânh cô sôû theo chuaån Châu Âu „ Toác ñoä bit ở ngõ ra bộ ENCODER: 2048Kbit/s „ Line encoder: HDB-3. „ PCM-24 „ N = 24; Nén dãn số: l