Bai Giang Dien Tu Thong Tin So

Vai trò và vị trí môn học:

Là môn học cơ sở

Cung cấp kiến thức cơ sở về các mạng thông tin số

Các thành phần cơ bản của mạng

Các kỹ thuật áp dụng tại mỗi thành phần mạng

Sự biến đổi của tín hiệu qua các khâu trong mạng

thông tin số

Đánh giá và xây dựng mạng số

Các Môn học tiên quyết Xác suất thông kê

Lý thuyết thông tin

NỘI DUNG

Gồm 7 chương:

Chương I : Khái quát hệ thống thông tin số

Chương II : Một số kiến thức toán học bổ trợ

Chương III : Kỹ thuật mã hoá tín hiệu

Chương IV : Ghép kênh số

Chương V :Xử lý tín hiệu băng gốc

Chương VI : Kỹ thuật điều chế số

Chương VII : Đồng bộ hệ thống thông tin số

CHƯƠNG I KHÁI QUÁT HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ

Nội dung trình bày: Lịch sử và xu hướng phát triển của viễn thông

Các chuẩn của Viễn thông

Các dịch vụ Viễn thông

Các khái niệm cơ bản trong thông tin số

Mô hình hệ thống thông tin

Sơ đồ khối hệ thống thông tin số điển hình

Mạng thông tin số

Các phương thức liên lạc

Chuyển mạch số

LỊCH SỬ VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA VIỄN THÔNG

Năm Sự kiện Xuất xứ Kiểu thông tin

1837 Hoàn thiện dạng điện báo bằng dây Morse Số

1875 Phát minh điện thoại Bell Tương tự

1897 Chuyển mạch tự động trao đổi theo từng nấc Strongger

1901 Điện báo không dây Marconi Số

1905 Giới thiệu về điện thoại không dây Fessenden Tương tự

1907 Truyền thanh vô tuyến dạng chuẩn đầu tiên USA Tương tự

1918 Phát minh ra máy thu vô tuyến đổi tần Amstrong Tương tự

1921 Xuất hiện di động cá nhân Detroit police Tương tự

1928 Giới thiệu dạng truyền hình điện tử Farnsworth Tương tự

1928 Lý thuyết truyền tín hiệu điện báo Nyquist Số

1928 Truyền dẫn thông tin Hartley Số

Home Về đầu chương



1931 Điện báo Số

1933 Giới thiệu điều chế tần số Amstrong Tương tự

1934 Giới thiêu Ra-đa (Vô tuyến định vị) Kuhnol

1937 Đưa ra PCM Reeves Số

1939 Thương mại hoá dịch vụ truyền hình quảng bá BBC Tương tự

1943 Phát minh ra bộ lọc thích ứng North Số

1945 Phát minh vệ tinh địa tĩnh Clarke

1946 Phát triển hệ thống ARQ Duuren Số

1948 Lý thuyết toán học cho thông tin Shannon

1955 Chuyển tiếp viba mặt đất RCA Tương tự

1960 Giới thiệu đầu tiên về Laze Maiman




1962 Triển khai thông tin vệ tinh Telstar1 Tương tự

1963 Truyền thông vệ tinh địa tĩnh Syncom II Tương tự

1966 Phát minh cáp quang Kao& Hockman

1966 Chuyển mạch gói Số

1970 Mạng truyền dữ liệu cỡ trung bình ARPA/TYMNET

Số

1970 LAN,MAN và WAN Số

1971 ISDN CCITT Số

1974 Internet Cerf & Kahn Số

1978 Vô tuyến tế bào Tương tự



1978 Bắt đầu nghiên cứu về GPS Navstar Global Số

1980 Mô hình tham chiếu 7 lớp OSI ISO Số

1981 Giới thiệu truyền hình độ phân giải cao NHK, Nhật Bản Số

1985 Truy nhập tốc độ cơ sở ở UK BT Số

1986 Giới thiệu SONET/SDH USA Số

1991 Hệ thống tế bào GSM Châu Âu Số

1993 Đưa ra khái niệm PCN Toàn cầu Số

1994 Phát minh ra CDMA-IS 95



MỘT SỐ CHUẨN QUỐC TẾ VỀ TRUYỀN THÔNGNhững đề nghị B3/4c Mỹ Châu Âu

Giao diện G703 G703

Thiết bị đầu cuối Nhóm thứ nhất G733 G732, 735

Nhóm thứ 2 G746 G744

Nối chuyển mạch Nhóm thứ nhất G705, Q502, 512 G705, Q503, 513

Nhóm thứ 2 G705, Q503, 513 G705, Q503, 513

Thiết bị ghép kênh

Nhóm thứ nhất G734 G736

Nhóm thứ 2 G743 G742, 745

Nhóm thứ 3 G752 G751, 753

Nhóm thứ 4 G751, 754

Thiết bị truyền Nhóm thứ nhất G911, 951 G921, 952, 956

dẫn đường Nhóm thứ 2 G912, 951, 955 G921, 952, 954, 956

Nhóm thứ 3 G914, 953, 955 G921, 952, 954, 956

Nhóm thứ 4 G921, 954, 956

Hội nghị video H120, 130 H120, 130

Ghép kênh G 794 G 793

truyền dẫn

Mã truyền dẫn G 761Home Về đầu chương

CÁC DỊCH VỤ VIỄN THÔNG

Mạng thông tin số cung cấp các dịch vụ sau:

E-mail

Telephone

TV


MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN

Thông tin

Viễn thông

Nguồn tin

Nguồn tin

Nhận tin

Nhận tin

Kênh thông tin

Kênh thông tin

Tín hiệu

Tín hiệu



Thiết bị và hệ thống nhận tinThiết bị và hệ

thống gửi tin

Tín hiệu

Tín hiệu

Thiết bị viễn thông

Tín hiệu

Đg truyền

Đg truyền

Đg truyền

Đg truyền

Thiết bị viễn thông



Nguồn tin và nhận tin

fmax

fmin

t Quá trình ngẫu nhiên liên tục

f(t)

tQuá trình ngẫu nhiên rời rạc

f7f6f5f4f3f2f1f8f9

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12

Dãy ngẫu nhiên liên tục

f(t)

t t0 t1 t2 t3 t4 t5 t 6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13 t14

t15

f8

f7

f6

f5

f4

f3

f2

f1

f0

f

t

Dãy ngẫu nhiên rời rạc (tín hiệu số)



Kªnh

Sv(t) Sr(t)

Nc(t)

Nn(t)

Mô hình kênh tin

Kªnh tin:

Sr(t) = Sv(t).Nn(t) + Nc(t)

Xung vuông qua kênh nhiễu


SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ

Lọc phổTín

hiệu Lấy mẫu Lượng tử hoá Mã mật Mã

nguồn

Mã hoá Kênh

Mã

đường truyền

Bộ điều chế

GH

ÉP

KÊ

NH

Khuếchđại

Giải mã nguồn

Giải mãMật

Giải mã kênh Mạch so

Sánh vàQuyết định

Giải điều chế

GIẢ

I GH

ÉP

KÊ

NH

Tái tạoDAC

ADC

CODEC MODEM

T.H ra

Kên

h đ

a tr

uy

nh

ập

T.H vào



Codec (Coder/Decoder)

-Chuyển đổi tín hiệu tương tự liên tục thành chuỗi các từ mã biểu diễn bằng các xung điện áp nhị phân

-Chuyển đổỉ từ số sang tương tự (DAC) trong bộ thu

Điều xung mã (PCM)

Điều xung mã Logarit ( log(PCM))

Điều xung mã vi sai (DPCM)

Điều xung mã vi sai tự thích nghi (ADPCM

Điều chế Delta (DM)

Điều chế delta tự thích nghi (ADM)

-Thông thương phương pháp được sử dụng phổ biến là mã hoá PCM.


Mã hoá nguồn, mã hoá bảo mật và mã điều khiển lỗi:

CODEC có thể có 3 chức năng bổ sung

-Mã hoá nguồn (bên phát) làm giảm số bit nhị phân dư

thừa

-Mã bảo mật nhằm bảo vệ thông tin cá nhân của khách

hàng

-Mã hoá điểu khiển lỗi bổ sung bit dư thừa vào các luồng

bit để sửa sai

-Phần giải mã tiến hành ngược lại




Bộ ghép kênh/giải ghép kênh

-Tập hợp các tín hiệu băng gốc số và phân chia tín hiệu

số từ tín hiệu băng gốc số.

-Hiện nay mạng viễn thông tồn tại nhiều hệ thống ghép

tách

Hệ thống ghép kênh theo thời gian (TDM)

(Time Division Multiplex)

Hệ thống ghép tách theo tần số (FDM)

(Frequency Division Multiplex)


ModemĐiều biên:

Điều biên xung (PAM) ; Điều biên xung M mức (PAM M mức); Khoá đóng mở (OOD) tách kết hợp; Khoá đóng mở tách đường bao; Điều biên cầu phương M trạng thái (QAM M trạng thái)

Điều tần:

Khoá dịch pha tần số-tách không kết hợp (FSK tách kết hợp); Pha liên tục-khoá dịch tần số-tách kết hợp (CP-FSK-CD); Pha liên tục-khoá dịch tần số-tách không kết hợp (CP-FSK-NCD); Khoá dịch cực tiểu (MSK)

Điều pha:

Khoá dịch pha nhị phân (BPSK)-tách kết hợp; Khoá dịch pha nhị phân-mã hoá vi sai (DE-BPSK); Khoá dịch pha vi sai (DPSK); khoá dịch pha cầu phương (QPSK); Khoá dịch pha M trạng thái (M-PSK)



MẠNG THÔNG TIN SỐ

Mạng thông tin điện thoại số

Điện thoại

người gọi

Tổng đài nội hạt công ty

Đường dây bên trong văn phòng

công ty

Tổng đài chuyển mạch nội hạt

Đoạn dây cuối

Đường dây trung kế

Trung kế đường dài

Tổng đài chuyển mạch

đườngdài

Tổng đài chuyển mạch

đườngdài

Tổng đài chuyển mạch nội hạt

Tổng đài nội hạt công ty

Điện thoại người nhận


MẠNG THÔNG TIN SỐ

Máy tính của người sử

dụng

Thiết bị liên lạc máy tínhModem

Nhà cung cấp dịch vụ Internet

Máy

chủ

Bộ định tuyến

Bộ định tuyến

Cơ sở dữ liệu cộng tác và hệ

thống máy tính

hỗ trợ cho sự hoạt động của

trangWeb Máy chủ

Web

Mạng thông tin máy tính Home Về đầu chương

MẠNG THÔNG TIN SỐTruyền tin

xa

Dịch vụ Video

Dịch vụ thoại

Dịch vụ thư nhanh

và dữ liệu

Dịch vụ thư nhanh

Dịch vụ thông tin

Dịch vụ bảo mật

Đo lường từ xa

Mua sắm từ xa

Truyền ảnhtĩnh

Điệnthoại

Máy tính đa phương tiện

Máy tính

Video tốc độ chậm

Điện thoại

Truyền ảnhtĩnh

Truy cập đa dịch vụ sơ

cấp

Chuyển mạch nội

hạt

Truy cập đa dịch vụ cơ

sở

Mạng thông tin số hiện đại và các dịch vụ tích hợp đang được hỗ trợ-Thoại-Truyền số liệu-Truyền ảnh tĩnh-Truyền ảnh động-Thư nhanh-Bảo mật dữ liệu-Đo lường từ xa-Mua sắm từ xa-Hội nghị truyền hình-Học trực tuyến


CÁC PHƯƠNG THỨC LIÊN LẠC

Đơn công:Đơn công:

Thông tin chỉ được truyền theoThông tin chỉ được truyền theo

một hướng mà không được truyền theo một hướng mà không được truyền theo

hướng ngược lại. hướng ngược lại.

Ví dụ: Dịch vụ truyền hìnhVí dụ: Dịch vụ truyền hình

Bán song công:Bán song công:

Thông tin được truyền đi theoThông tin được truyền đi theo

hai hướng nhưng tại một thời điểm chỉ hai hướng nhưng tại một thời điểm chỉ

có một hướng truyền.có một hướng truyền.

Ví dụ: Truyền điện thoại trước kiaVí dụ: Truyền điện thoại trước kia

Song công:Song công:

Thông tin được truyền đi theoThông tin được truyền đi theo

cả hai hướng trong cùng một thời điểmcả hai hướng trong cùng một thời điểm

Ví dụ: Điện thoại ngày nayVí dụ: Điện thoại ngày nay


CHUYỂN MẠCH SỐ

VVí dụ cho chuyển mạch điện thoạií dụ cho chuyển mạch điện thoại

Chuyển mạchChuyển mạch

Bộ chọn được điều khiển bởi số quay

Mô phỏng việc chuyển mạchMô phỏng việc chuyển mạchcho 10 máy điện thoại nhằmcho 10 máy điện thoại nhằmMinh hoạ vai trò của chuyển mạch Minh hoạ vai trò của chuyển mạch trong mạng thông tin.trong mạng thông tin.Nếu một kết nối đang bị chiếm và Nếu một kết nối đang bị chiếm và một thuê bao muốnmột thuê bao muốn sử dụng, sẽ có sử dụng, sẽ có Tín hiệu báo bậnTín hiệu báo bận

Đường truyền bậnĐường truyền bận ttín hiệu bậnín hiệu bận


CHƯƠNG II MỘT SỐ KIẾN THỨC TOÁN BỔ TRỢ

Nội dung trình bày:

-Lý thuyết xác suất thống kê sử dụng trong

thông tin số

-Phép biến đổi Fourier cho xác định phổ của một

tín hiệu bất kỳ

Home

LÝ THUYẾT THỐNG KÊ SỬ DỤNG TRONG THÔNG TIN SỐ

Hµm ph©n sè x¸c suÊt tÝch lòy rêi r¹c (CPDF)

F(x) = P(X x) O F(x) 1

F(-) = 0 F(+)=1

F(x1) F(x2) nếu x1 < x2

P(x1 x x2) = F(x1) - F(x2)

Hµm mËt ®é x¸c suÊt rêi r¹c (PDF)

P(x=xi) > 0

F(x) = P(X x) =

F(xq) – F(xq-1) = = P(X = xq)

Hµm mËt ®é x¸c suÊt duy nhÊt:

P(X = xi) = 1/Q, khi i = 1,2 ..., Q

Hµm mËt ®é x¸c suÊt nhÞ thøc

P(X=r) = (n!)/ r! (n-r) ! p’(1-p)n-r khi r = 0,1,2...n

n

i

xXP1

1 1)(

xx

i

i

xXP )(

1

11

)()(q

ii

q

ii xXPxXP



ThÝ dô:

Cho tÝn hiÖu PSK 8 møc,

VÏ hµm mËt ®é x¸c suÊt

VÏ hµm ph©n bè x¸c suÊt tÝch luü

P(X=x1) = 1/M = 1/8

F(x) = P(X x) =

xx

i

i

xXP )(



Çc m«men thèng kª cña biÕn ngÉu nhiªn.

M«men thø nhÊt hoÆc trÞ trung bình E(X).

M« men thø hai hoÆc trÞ trung bình bình ph ¬ng E(X2)

Ph ¬ng sai E[X-)2]

2 = E(X2) – [E(X)]2

n

iixXPxXXE

1

21 )(.)(

n

i

xXPxXE1

121

2 )(.)(

n

i

xXPXEx1

12

12 )(.)]([


LÝ THUYẾT THỐNG KÊ SỬ DỤNG TRONG THÔNG TIN SỐÇc biÕn ngÉu nhiªn liªn tôc vµ çc hµm mËt ®é x¸c

suÊt:

BiÕn ngÉu nhiªn liªn tôc

P(x1 < X x2) = F(x2) - F(x1) = P (x1 x2) -

P (X x1)

Hµm mËt ®é x¸c suÊt (pdf)

f(x) = dF (x)/dx

TÝnh chÊt

f(x) 0 khi

P(x1 < X x2) = P(x2) - P(x1) = khi x1 x2

0)( khi )()(1

FdxxfXFx

1

1)( dxxf

x


LÝ THUYẾT THỐNG KÊ SỬ DỤNG TRONG THÔNG TIN SỐThÝ dô cña çc hµm mËt ®é x¸c

suÊt

Hµm mËt ®é x¸c suÊt ®Òu

F (x)= 1/(x2-x1) khi x1 X

x2

F(x)= 0 ngoµi giíi

h¹n trªn

Gauss hoÆc hµm mËt ®é x¸c

suÊt chuÈn

x-

2

)(exp

2

1)(

2

2

2

x

xf

dxx

xXPxFx

2

2

2

)(exp

2

1)9)(



ThÝ dô cña çc hµm mËt ®é x¸c

suÊt

Ph©n bè Rayleigh

Ph©n bè chuÈn logarit

0 x 0

0 )2/(exp)/()(

222 xxxxf

0

)2/(exp[1)()(

22 xxXPxF

0(

)0(

x

x

2

2

2

)(lnexp.

1.

2

1.

1)(

y

yyfPDF

y x

xerfxFdxxfdyyfyFCPDF0

]2/)[(2/12/1)()()()( Home Về đầu chương


Çc m«men thèng kª cña biÕn ngÉu nhiªn liªn tôc.

M«men bËc nhÊt hoÆc gi¸ trÞ trung bình

M«men bËc hai hoÆc trÞ trung bình ph ¬ng E (X2).

Ph ¬ng sai 22 = E(X2) - [E(X)]

Gi¸ trÞ trung tuyÕn

<x>, khi P(X <x >) = 0,5

dxxfxXXE )(.)(

dxxfxXXE )()( 222


PHÉP BIẾN ĐỔI FOURIER

Chuçi Fourier – Phæ rêi r¹c cña tÝn hiÖu tuÇn hoµn:

kk )t

T

2jkexp(A)t(x

Phæ biªn ®é tÝn hiÖu tuÇn hoµn Phæ pha tÝn hiÖu tuÇn

hoµn

)Aargjexp(.A)jexp(.AA kkkkk

A1

A2Ak

A-1

A-2

A-k

A1

T

2k T

4T

2T

2

A0

T

4T

2k

-k

-2

-1

1

2

k

T

2k T

4T

2

T

2T

4T

2k

kA k


1

2

k

Phæ pha thùc tÝn hiÖu tuÇn hoµn

C1

C2Ck

: Phæ biªn ®é thùc tÝn hiÖu tuÇn hoµn

C0


Chuçi Fourier – Phæ rêi r¹c cña tÝn hiÖu tuÇn hoµn:

1k

k0 )tT

2kcos(CC)t(x

T

20T

4T

2k

T

2T

4

T

2k 0



BiÕn ®æi Fourier cho hµm tin x(t) bÊt kú – MËt ®é phæ tÝn hiÖu

k

k tT

jkAtx )2

exp()(

Tt

t

k

0

o

dt)tT

2jkexp()t(x

T

1A

T 2/T d ; k2/T (biÕn ch¹y) AkA():

.d)(Xddt)tjexp()t(x2

1

dt)tT

2jexp()t(x

2

2

T

1lim

dt)tT

2jexp()t(x

T

1lim)(A

Tt

tT

Tt

tT

0

0

0

0

dt)tjexp()t(x2

1

d

)(A)(X

d)tjexp()(X)t(x



Phæ cña xung ®¬n vÞ:

0

(t)

t

Xung (t)

0

X()

Phæ xung (t)

(t) =

∞ t¹i t = 0

0 t¹i t 0

x(t) =

2

1dt)tjexp()t(

2

1dt)tjexp()t(x

2

1)(X


Phæ cña tÝn hiÖu tuÇn hoµn


)t

T

2(jexp)t

T

2(jexp

2

X)t

T

2cos(X)t(x 00

000

)T

2()jexp()

T

2()jexp(X

2

1)(X 000

x(t)

T t

+X0

-X0

t0 0

X()

TÝn hiÖu tuÇn hoµn Phæ tÝn hiÖu tuÇn hoµn



Phæ cña tÝn hiÖu xung vu«ng

x(t) =

X0 t¹i -/2 < t < /2

0 t¹i t < -/2 vµ t > /2

Xung vu«ng

0

x(t)

t/2-/2

X0

2/

2/sin

2

X

j

)2/jexp()2/jexp(

2

X

dt)tjexp(2

Xdt)tjexp()t(x

2

1)(X

00

2/

2/

02/

2/

X/2

X()

MËt ®é phæ xung vu«ngHome Về đầu chương


Phæ cña d·y xung vu«ng

0

x(t)

t T T+

T

Hµm xung tuÇn hoµn chu kú T

X0/T

Ak

Phæ v¹ch cña d·y xung vu«ng

Tk

Tksin

T

X

2T

2k

2T

2ksin

2

X

T

2)

T

2k(X

T

2A 00

Tk

x(t) =

X0 t¹i kT < t < kT + 0 t¹i (k-1)T + < t < kT



Phæ cña tÝn hiÖu ®iÒu biªn

x(t)

T t

+X0

-X0

t0 0

X()

: TÝn hiÖu ®iÒu biªn

Phæ tÝn hiÖu ®iÒu biªn

A()

)t(x).t(x)tcos()t(A)t(x 2100

)(A)jexp()(A)jexp(2

1

)d)(A)()jexp(d)(A)()jexp(2

1)(X

0000

0000


CHƯƠNG III KỸ THUẬT MÃ HOÁ TÍN HIỆU

Nội dung trình bày:-Kỹ thuật PAM (Điều biên xung)

-Kỹ thuật mã hoá PCM (Điều xung mã)

-Kỹ thuật mã hoá DPCM (Điều xung mã vi sai)

-Kỹ thuật ADPCM (Điều xung mã vi sai thích nghi)

-Kỹ thuật mã hoá Delta DM (Điều chế Delta)

Home

KỸ THUẬT ĐIỀU BIÊN XUNG

-PAM: Pulse Amptitude Modulation- Điều chế biên độ

xung

-Chuyển đổi tín hiệu từ dạng tương tự sang dạng tín

hiệu xung mà biên độ của tín hiệu xung đại diên cho

thông tin tương tự

-Có hai loại tín hiệu PAM :

-Lấy mẫu tự nhiên (Đóng mở cổng lấy mẫu)

-Dễ tiến hành

-Lấy mẫu tức thời

-Xung lấy mẫu đỉnh cân bằng

-Thuận tiện cho việc chuyển sang PCMHome Về đầu chương

W(t)

t

S(t)

t

Ts

THời gian làm việc D=/Ts=1/3

Ws(t)

t

W(t)

S(t)

Ws(t)=W(t)S(t)

Chuyển mạch đóng mở tương tự


LẤY MẪU TỰ NHIÊN


Phổ của tín hiệu điều biên xung lấy mẫu tự nhiên

– Phổ của tín hiệu tương tự đầu vào

– Phổ của tín hiệu PAM

D=1/3, fs=4B

BT= 3fs = 12B

|W(f)|

-B Bf

1

|Ws(f)|

-3fs -2fs -fs -B B fs 2fs 3fs

D=1/3 sin fD

f

sin( )s

n

fD W f nf

f


LẤY MẪU TỰ NHIÊN



LẤY MẪU ĐỈNH BẰNG PHẲNG

W(t)

t

S(t)

t

Ws(t)

t

Ts

Trích và giữ mẫu


Phổ của tín hiệu PAM lấy mẫu đỉnh cân bằng

Phổ của tín hiệu vào

Phổ của tín hiệu ra

/Ts=1/3, fs=4B

• BT= 3fs = 12B

|W(f)|

-B Bf

1

|Ws(f)|

-3fs -2fs -fs -B B fs 2fs 3fs

D=1/3 sin

s

f

T f

1( ) ( )s

ns

H f W f nfT


LẤY MẪU ĐỈNH BẰNG PHẲNG


TỔNG KẾT KỸ THUẬT PAM

-Yêu cầu băng thông rất rộng

-Hoạt động với nhiễu lớn

-Không thích hợp cho truyền dẫn thông tin với khoảng

cách xa

-Cung cấp phương tiện cho việc chuyển đổi tín hiệu

tương tự sang số nhờ kỹ thuật PCM

-Cung cấp phương thức cho TDM(Time Division

Multiplexing)-Kỹ thuật ghép kênh theo thời gian

-Thông tin từ các nguồn khác nhau có thể được cài xen để

có thể truyền dẫn tất cả thông tin trên một đường truyền


KỸ THUẬT MÃ HOÁ PCM

Cấu hình cơ bản của hệ thống truyền tin PCM


Định nghĩa:

PCM là quá trình chuyển đổi cơ bản một tín hiệu tương

tự sang tín hiệu số mà thông tin chứa đựng trong các mẫu tín

hiệ tương tự liên tục được thay thế bằng các bit số nối tiếp.

Tín hiệu tương tự đầu tiên được lấy mẫu ở tần số lớn

hơn tần số Nyquyst sau đó được lượng tử hoá

-PCM chính quy: Các bước lượng tử cân bằng

-PCM không chính quy: Các bước lượng tử không

bằng nhau

KỸ THUẬT MÃ HOÁ PCM


KỸ THUẬT MÃ HOÁ PCMMã hoá PCM gồm 3 khâu quan trọng:

Lấy mẫu tín hiệu tương tự theo thời gian (lấy mẫu)

Tìm gimá trị xấp xỉ gần nhất (Lượng tử hoá)

Biểu diễn mẫu đã xấp xỉ bằng các bit nhị phân (Mã hoá)

Tín hiệu nguyên thuỷ

Gía trị mẫu

Xấp xỉ

Rs = Tốc độ bit = số bits/mẫu x số mẫu/second

3 b

its /

mẫu


LẤY MẪU

Lấy mẫu tín hiệu tương tự


Đạt được giá trị của tín hiệu sau mỗi khoảng thời gian T giây

-Giá trị T được xác định bởi sự thay đổi nhanh, chậm của tín hiêụ (tần số)

-T được chọn theo định lý lấy mẫu của Nyquyst

-Định lý lấy mẫu Nyquys phát biểu:

maxlm f x 2 T / 1f

Lấy mẫu

Tín hiệu tương tự

Xác định trên tàon trục thời gian

Có biên độ bất kỳ

Tín hiệu rời rạc theo thời gianXác định theo chu kỳ nTCó biên độ bất kỳ

T

LẤY MẪU


LẤY MẪU

Phổ của tín hiệu lấy mẫu Home Về đầu chương

Xấp xỉ tín hiệu mẫu với một mức biên độ nhất định

Số lượng các mức được sử dụng nói lên độ phân giải

Lượng tử hoá

Tín hiệu số (PCM):

Xác định theo chu kỳ nT

Biên độ là một số mức rời rạc

T

Tín hiệu rời rạc theo thời gian

Xác định theo chu kỳ nT

Có giá trị biên độ bất kỳ

T

Tỷ số SNR: (20 log10 L + 1.76) dB trong đó L = số mức= 2n

LƯỢNG TỬ HOÁ


Đầu vào x(nT)

Đầu ra y(nT)

Lỗi lượng tử:

“Nhiễu” = x(nT) – y(nT)

Bộ lượng tử hoá ánh xạ đầu vào

thành một trong 2m giá trị gần nhất

/23/25/27/2

-/2-3/2-5/2-7/2

Tín hiệu nguyên thuỷ

Giá trị mẫu

Xấp xỉ

3 b

its /

sam

ple

LƯỢNG TỬ HOÁ


M = 2m mức, Dải động ( -V, V) Δ = 2V/M

Công suất lỗi t rung bình= Lỗi trung bình bình phương:

Nếu số lượng các mức lượng tử lớn thì lỗi cũng phân bố (-Δ/2, Δ2)

2

...

Lỗi= y(nT)-x(nT)=e(nT)

input...

2

x(nT) V-V

σe2 = x2 dx =

Δ2

121 Δ∫

Δ2

Δ2

LƯỢNG TỬ HOÁ


LƯỢNG TỬ HOÁ

Tỷ số tín hiệu trên tạp âm = Công suất trung bình của tín hiệu /Công

suất trung bình của tạp âm

x2

/12=

12x2

4V2/M2=

x

3 (V

)2 M2 = 3 (V

)2 22m

xSNR =

Tỷ lệ V/x 4

SNR thường được tính theo Dexibel

SNR db = 10 log10 x2/e

2 = 6 + 10 log10 3x2/V2

SNR db = 6m - 7.27 dB for V/x = 4.


Q(x)Xmax-Xmax

Biên quyết định b0, b1, …, bM

Giá trị tái tạo (Mức) yM , yM-1 , …,

y2 , y1

M = Số mức

R = log2 M = Số bit lượng tử

Nếu M = 2n, thì R = n (cần n bits để mã M mức)

tuluong Buoc 2

M

X max

LƯỢNG TỬ HOÁ ĐỀU


LƯỢNG TỬ HOÁ ĐỀU

Một ví dụ về lượng tử hoá đều


Hàm nén Hàm giãn

Q(x)

x

Q(x)

Luật và luật là hai cách để

xác định hàm nén giãn. Luật

sử dụng ở Bắc Mĩ. Luật A,

sử dụng ở Châu Âu.

LƯỢNG TỬ HOÁ PHI TUYẾN


MÃ HOÁ

Các từ PCM được lập nên như sau (8 bits).

Bit phân cực = 0,1

Bit phân đoạn = 000, 001,..., 111

Bit phân bước = 0000, 0001,... , 1111

Mã hoá PCM Home Về đầu chương

Lượng tử hoá chính tắc

Dạng sóng của tín hiệu

Tín hiệu lỗi

Tín hiệu PCM

Từ mã PCM

DẠNG SÓNG PCM


BĂNG TẦN CỦA PCM

Khó kiểm tra băng tần PCM vì thông thường PCM là không tuyến

tính

-Nếu hàm sinc được sử dụng để tạo tín hiệu PCM trong đó R là

tốc độ bit

-Nếu xung chữ nhật được dùng

-Nếu fs=2B (Tốc độ lấy mẫu Nyquist )

• Biên dưới BW:

• Trong thực tế, Gần với thực tế

1 1

2 2PCM sB R nf

PCM sB R nf

PCMB nB

1.5PCMB nB


VÍ DỤ PCM TRONG THỰC TẾ

Thông tin thoại– Tần số tiếng nói: 300 ~ 3400Hz

• Tần số lấy mẫu tối thiểu = 2 x 3.4KHz = 6.8KHz

• Ở Mĩ, fs = 8KHz là tần số chuẩn

– Mã hoá với 7bit thông tin + 1 bit kiểm tra chanữ lẻ• Tốc độ bit của PCM : R = fs x n = 8K x 8 = 64 Kbits/s

• Tốc độ band = 64Ksymbols/s = 64Kbps

– Yêu cầu băng tần cho PCM• Sử dụng hàm sinc: B > R/2 = 32KHz

• Sử dụng xung chữ nhật: B = R = 64KHz

– SQNR|dB_PK = 46.9 dB (M = 27)

CD (Compact Disk)– Với mỗi kênh stereo

• 16 bit PCM một từ

• Tốc độ lấy mẫu 44.1KHz

– Chất lượng cao hơn thông tin thoại Home Về đầu chương

KỸ THUẬT MÃ HOÁ DPCM

-Chỉ truyền đi sự khác nhau giữa các biên độ

-Đủ nhỏ để sử dụng 4 bit một từ mã

-Ưu điểm:

-Sử dụng it bit số liệu hơn

-Nhược điểm:

-Lỗi lượng tử hoá (như PCM)

-Lỗi quá tải độ dốc

( Khi tín hiệu tương tự thay đổi quá nhanh

và bước nhảy không nắm bắt được.)

-Không thích ứng với biên độ ở tần số cao

Mã hoá nén –DPCM- Điều xung mã vi saiDifferential Pulse Code Modulation


KỸ THUẬT MÃ HOÁ DPCM

Bé läc th«ng thÊp

Bé lÊy mÉu

Bé m· ho¸l îng tö

Bé gi¶i m·

Bé dù ®o¸n

TÝn hiÖu t ¬ng tù

TÝn hiÖu DPCM

M¸y ph¸t

Bé gi¶i m·


Bé dù ®o¸n

TÝn hiÖu PCM

TÝn hiÖu t ¬ng tù ®· kh«i phôc

M¸y thu

S¬ ®å khèi cña m¸y ph¸t vµ m¸y thu DPCM

2/sc ff

nx ne

p

jinjn xax

1

~~̂

ne~

nnn

nn

exx

xxe

~

~~~

nx~

nx̂~

nx~


Sự khác biệt được truyền đi dựa trên một giá trị đoán trước

– Bên phát và thu dự đoán từ mã tiếp theo

– Bên phát gửi sự khác biệt giữa tín hiệu tiên đoán và thực tế tới bên

thu

– Bên thu sử dụng giá trị dự đoán và sự khác biệt để tìm ra giá trị

thực tế

Sự khác biệt có thể được biểu diễn bằng từ 2-5 bit

– Số lượng các bit sử dụng=Độ chính xác của giá trị thực khi tính toán

Mã hoá nén ADPCM-Điều xung mã vi sai tự thích nghi(Adaptive Differential Pulse Code Modulation)

KỸ THUẬT MÃ HOÁ ADPCM



Bé ®Öm Bé mÉ ho¸

Bé gi¶i m·


Bé ®¸nh gi¸ møc

TÝn hiÖu vµo t ¬ng tù ®· lÊy mÉu x(t)

Kªnh

Kªnh

ĐÇu ra t ¬ng tù

AQF

(a)

Bé mÉ ho¸

Bé gi¶i m·



TÝn hiÖu vµo t ¬ng tù ®· lÊy mÉu

x(t)

KªnhĐÇu ra t ¬ng

tù

AQB

(b)


L îng tö ho¸ tù thÝch nghi víi:(a) “Đ¸nh gi¸ thuËn” vµ (b) “Đ¸nh gi¸ ng îc” møc tÝn

hiÖu vµoHome Về đầu chương

ĐÇu vµo t ¬ng tù x(t)

Bé ®Öm lÊy mÉu P vµ bé ®¸nh gi¸ hÖ

sè

Bé l îng tö

Bé dù ®o¸n

ĐÕn bé ph¸t

Th«ng tin biªn

APF

(a) Dù ®o¸n tù thÝch nghi thuËn (APF)

Bé l îng tö

Bé dù ®o¸n

ĐÕn bé ph¸tĐÇu vµo t ¬ng tù x(t)

APB

(b) Dù ®o¸n tù thÝch nghi ng îc (APB)

ThuËt to¸n logic

S¬ ®å khèi cña DPCM

nx ne

nx̂~

ne~

nx~

ne

nx̂~

ne~

nx~



Mã hoá nén ADPCM-Điều xung mã vi sai tự thích nghi(Adaptive Differential Pulse Code Modulation)


Ưu điểm so với DPCM:– Sử dụng ít bit hơn để gửi cùng một tín hiệu

– Quá tải độ dốc ít hơn

Nhược điểm– Quá trình mã hoá yêu cầu tính toán phức tạp

010000110010000100001001101010111100

“Slope Overload”


Mã hoá chiều của sự thay đổi biên độ thay vì mã hoá sự khác biệt

Sử dụng bước nhảy không đổi

– Yêu cầu chỉ một bit để truyền đi

– 1 = Tăng, 0 = Giảm

– Tốc độ lấy mẫu lớn

(Bằng 5 lần tần số Nyquyst)

Nhược điểm:

– Nhiễu quá tải độ dốc

– Nhiễu Granular

Differential Delta Modulation — Thay đổi bước nhảy động phù hợp

với sự thay đổi của độ dốc tín hiệu

Mã hoá nén– Delta Modulation

KỸ THUẬT MÃ HOÁ DELTA


Bé lÊy mÉu


L îng tö ho¸

TrÔ TrÔ

ĐÇu ra t ¬ng tù

M¸y ph¸t

M¸y thu(a)


Bé h¹n chÕ

Bé tÝch ph©n

Bé tÝch ph©n

(b)M¸y ph¸t

M¸y thu

HÖ thèng ®iÒu chÕ Delta:(a) M« hình thêi gian rêi r¹c; (b) ThiÕt bÞ thùc

tÕ

KỸ THUẬT MÃ HOÁ DELTA

1~~̂

nn xx

nx ne~ ne~

sT '

nx̂~

sT '

n

snTt '

1~~̂

nn xx

ne ne~

ne~

nx~


CHƯƠNG IV GHÉP KÊNH SỐ


-Nguyên lý ghép kênh

-Kỹ thuật ghép kênh TDM-PCM

-Các cấp ghép kênh

-Cấu trúc khung của các cấp

Home

NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH

Ghép kênh là tập hợp các kỹ thuật cho phép truyền liên tục nhiều tín hiệu trên một đường truyền duy nhất

CompA1

CompB1

CompC1

CompA2

CompB2

CompC2

Rate Da

Rate Db

Rate Dc

3 Đường: đắt & không tiện dụng

CompA1

CompB1

CompC1

CompA2

CompB2

CompC2

Da

Db

Dc D>=Da+Db+Dc

MUX

DEMUX

1 đường chia sẻ: rate D

Ghép kênh Giải ghép kênhHome Về đầu chương

NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH

Mạch mô phỏng quá trình ghép kênh


NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH THEO TẦN SỐ

FDM – Frequency Division MultiplexingFDM – Frequency Division Multiplexing

FDM: -Nhiều dòng số liệu được gửi tại tần số khác nhau trên cùng đường truyền -Dải thông đường truyền phải lớn hơn tổng dải thông các dòng bit thành phần-Được sử dụng rộng rãi trong mạng thông tin tương tự


TDM – Time Division MultiplexingTDM – Time Division Multiplexing

TDM: -Nhiều dòng số liệu được gửi tại các khoảng thời gian khác nhau trên một tuyến truyền dẫn -Tốc độ đường truyền phải lớn hơn tổng tốc độ các dòng bit thành phần -Dữ liệu lần lượt truyền trong thời gian ngắn -Được sử dụng rộng rãi trong mạng thông tin số

CompA1

CompB1

CompC1

CompA2

CompB2

CompC2

MUX

DEMUX

… C1 B1 A1 C1 B1 A1 …

NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH THEO THỜI GIAN


NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH THEO THỜI GIAN

Nguyên lý ghép kênh số Home Về đầu chương

KỸ THUẬT GHÉP KÊNH TDM-PCM

Nguyên lý ghép TDM-PCMHome Về đầu chương

Sơ đ ồ khối bộ ghép kênh PCM-TDM 30/32

2mRx

(AMI)Gi¶i ho¸ HDB3

kiÓm tra SYN

Bé ®Þnhthêi thu

dmux

Interface

Coder

bi

bin

2MRx

TÝn hiÖu

rung chu«ng

(ami)

Sè liÖu

64 Kb/s

TÝn

hiÖu tho¹ibi

bi TÝn

hiÖu tho¹i

Sè liÖu64 Kb/s(ami)

TÝn hiÖu

b¸o hiÖu

2MTx

binbi

Coder

Interface

Oto - coupier

mux

Bé ®Þnh thêi ph¸t

T¹o m· SYN

M· ho¸ AMI (AMI)

2mtx

KỸ THUẬT GHÉP KÊNH TDM-PCM


GHÉP SƠ CẤPGhép kênh sơ cấp hoặc cấp I

Tín hiệu đồng bộ khung, bit 1 của khung lẻ

10 11 12

Tín hiệu đồng bộ đa khung, bit 1 của khung chẵnTín hiệu cho báo hiệu, bit 8 của khung 6 và 12

193

Một đa khung gồm 12 khung

Một khung gồm 193 bit

Bit đồng bộ khung

1 khe5,8 μs

Hệ thống ghép thứ nhất PCM 24 kênh của CCITT có đa khung 12 khung

0

1 1 10 0

0 1 1 1 S

A B


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819 202122 23

Đa khung (24 khung)

Çc khung 193 bit

24

24 khªnh cña CCITT

m m me2e1

m me3

m me4

m me5

m me6

m

0 0 1 0 1 1

A B C D

Bit 1 cña khung ch½n

TuyÕn sè liÖu 4 kbitBit kiÓm tra ®o d vßng (CRC)TÝn hiÖu ®ång bé ®a khung

Bit 8 – bit b¸o hiÖu

ThÝ dô khung 6

Çc bit 1 2 3 4 5 6 7 8 9 193

193 bit = 1 khung

e2

Bit CRC Bt b¸o hiÖu A

HÖ thèng ghÐp kªnh cÊp 1 PCM 24 kªnh cña CCITT cã ®a khung (24 khung)

Ghép kênh sơ cấp hoặc cấp I GHÉP SƠ CẤP



GHÉP SƠ CẤP


GHÉP SƠ CẤP


Giao tiếp PCM

Khối DSP Giao tiếp FDC

Biến đổi báo hiệu

Pilot-AGC

Khối giám sát cảnh báo và điều khiểnV24

Giao tiếp

Sơ đồ khối của bộ ghép chuyển với FDM

FDM băng gốc hợp thành

PCM

cảnh báo trạm

Giaotiếp

GHÉP SƠ CẤP


Mức 4 số liệu

Băng gốc số liệu

Ghép PCM

chuyển mạch số

Ghép số mức 2

Ghép số mức 3

Ghép số mức 4

TB cuối

Radio

Ghép PCM

chuyển mạch số

Ghép số mức 2

Ghép số mức 3

Ghép số mức 4

TB cuối

Radio

Mức 1 số liệu

Mức 3 số liệu

Hệ thống PCM khác

Mạng số tiêu biểu sử dụng tổng đài số

Mức 2 số liệu

Mức 1 số liệu

Mức 3 số liệu

Mức 4 số liệu

Băng gốc số liệu

GHÉP SƠ CẤP


CÁC CẤP SỐJapan

397200 kbit/s

97728 kbit/s

32064 kbit/s

6312 kbit/s

1544 kbit/s

x4

x4

x3

x5

64 kbit/s

2048 kbit/s

8448 kbit/s

34368 kbit/s

139254 kbit/s

564992 kbit/s

274176 kbit/s

44736 kbit/s

x4

x4

x4

x4

x3x6

x7

x3

x30x24

N. America

Europe

Các cấp ghép số của thế giới


CÁC CẤP SỐ

Hệ thống phân cấp

Tốc độ Phương trình

CEPT0 64 8,000b/s x 8bit

CEPT1 2,048 64Kb/s x 32

CEPT2 8,448

CEPT3 32,368

CEPT4 139,264

Tốc độ nhóm cấp cao kiểu Châu Âu Home Về đầu chương

Hệ thống phân cấp

Tốc độ Phương trình

DS0 64 8,000b/s x 8bit

DS1 1,544 64Kb/s x 24 +8Kb/s

DS2 6,312

DS3 44,736

DS4 274,176

CÁC CẤP SỐ

Tốc độ nhóm cấp cao kiểu Bắc Mỹ


CÁC CẤP SỐLoại Kiểu Bắc Mỹ Kiểu Châu Âu

Đặc tínhcơ bản

Tốc độ truyền 1,544 Mb/s ? 50 ppm 2,048 Mb/s ? 50 ppm

Số bit trong 1 khung 24 x 8 + 1 = 193 32 x 8 = 256

Số khung ghép kênh (chu kỳ) 12 (1,5ms) 16 (2,0ms)

Đồng bộ khung Kiểu phân phối Kiểu tập trung

Số khe thời gian trên 1 khung 24/24 32/30

Đặc tính đường gọi

Tần số mẫu (chu kỳ) 8 KHz (125 m s) 8 KHz (125 m s)

Số bit được mã hoá 75/6 8

Quy luật nén giãn Luật U (=255) 15 đoạn Luật A=87,6 13 đoạn

Đặc tính tín hiệu

Số bit để báo hiệu 1,333 Kb/s 2 Kb/s

Báo hiệu kênh kết hợp Phương pháp trong khe (bit số 8 của khung thứ 6 hoặc

khung thứ 12)

Phương pháp ngoài khe (kênh thứ 16)

Báo hiệu kênh chung Cần sử dụng kênh riêng biệt 4 Kb/s không hợp lý

Sử dụng kênh 16 (64 Kbps)

Đặc tính truyền dẫn

Mã đường AMI hoặc B8ZS HDB3

Giá trị suy hao do cáp cho phép

7-35 dB 8-42dB

So sánh phương pháp PCM kiểu Bắc Mỹ và Châu Âu

GHÉP THỨ CẤP

Kho¸ pha

Nhí ®µn håi

Logic

Đång hå

4

GhÐp çc bit

Đång bé

khung

ĐiÒu khiÓn

T¸ch ng ìngBé

ghÐp

1

234

ĐÇu vµo 1

Tèc ®é bit thÊp

ffGh

i

F/4

Đäc

F

F

f

S¬ ®å khèi hÖ thèng ghÐp cÊp 2


GHÉP THỨ CẤP

1234

ĐÇu ra 1

Kho¸ pha 4

T¸ch ngưỡng

Nhí ®µn håi

LogicKho¸ pha

ĐiÒu khiÓn gi¶i

chÌn

Đång bé khungBé

tách

f

GhiF/4

Đäcf

Tèc ®é bit thÊp h¬n F

ĐÇu vµo

Tèc ®é bit > F

F

S¬ ®å khèi hÖ thèng ghÐp cÊp 2


GHÉP ĐỒNG BỘ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 14 1516 17 1819 20 2122 23

1 2 3 4 5 6 7 8

1 khung = 193 bit = 125s

Bit 81 193

Çc nh¸nh

đång bé khung vµ çc bit nghiÖp vô

Çc khe thêi gian trªn khªnhBit 1 lµ bit dù phong

1

2

Çc bit

Çc bit nghiÖp

vô

Tõ m· ®ång bé khung

0

1

0

1

1

0

0

1

1

01 0 1 1 1 0

Çc bit nghiÖp vô

TÊt c¶ çc

khung

Ph ¬ng ph¸p 1

Ph ¬ng ph¸p 2

Khung

- Kªnh sè ®ång bé 1544 kbit/s


GHÉP KHÔNG ĐỒNG BỘ

Đ«ng bé khung1 - 10

Bit kh¸c cña

nh¸nh13 - 212

ĐiÒu khiÓn1 – 4

Bit kh¸c cña

nh¸nh5 - 212


Bit kh¸c cña

nh¸nh5 - 212


Bit kh¸c cña

nh¸nh9 - 212

Bit chÌn5 – 8

A

11

m

11

Đo¹n I Đo¹n II Đo¹n III Đo¹n IV

848 bit

1111010000

10 1 1 200 4 208 4 208 4 4 204

Khi c¶nh b¸o ho¹t ®éng = 1

Bit 1

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Nh¸nh

Bit 2 Bit 3

Bit/nh¸nh = 205 +1 bit chÌn

-111 chÌn d ¬ng

-000 chÌn ©m

Bit d

CÊu tróc khung hÖ thèng ghÐp cÊp 2,Tèc ®é 8448 kb/s sö dông chÌn d ¬ng


(270*8*106/125) * 9seg= 155.52Mbps

STM-1

GHÉP KÊNH SDH


CHƯƠNG V XỬ LÝ TÍN HIỆU BĂNG GỐC


-Các mã đường truyền

-Truyền số liệu băng gốc

-Mã điều khiển lỗi

-Cân bằng

-Tái sinh tín hiệu số

Home

MÃ ĐƯỜNG TRUYỀN

-Mã hoá tín hiệu nhị phân thành tín hiệu nhiều mức

-Bảo mật tin tức

-Tạo phổ tín hiệu

-Phối hợp đặc tính phổ của tín hiệu với các đặc tính của kênh

-Đảm bảo các dãy bit phải độc lập thống kê

-Đảm bảo dễ dàng tách đồng hồ và tái sinh tín hiệu

-Giám các thành phần tần số thấp nhằm để giảm xuyên âm


Các ví dụ về mã đường của hệ thống

Tốc độ bitMbit/s

Loại hệ thống

Môi trường truyền dẫn

Mã đường

2,0488,44834,368139,264564,992

Hữu tuyếnHữu tuyếnHữu tuyếnHữu tuyếnHữu tuyến

Cáp đối xứngCáp quangCáp quangCáp quangCáp quangCáp đồng trụcCáp quangCáp quang

MS431B2B2B3B1B2B5B6B6B4T7B8B5B6B


Mã đường truyền: Chuyển dữ liệu số (các bit nhi phân) sang dữ liệu số

NRZ-L: Bit 0 đại diện cho mức cao (+A Volts)

Bit 1 đại diện cho mức thấp (0 Volts)

Công suất truyền trung bình trên một xung = 1/2 x (A2) + 1/2 x (0) = A2 / 2

Giá trị trung bình của tín hiệu = A / 2 Volts

1 0 1 0 1 1 0 01

UnipolarNRZ



NRZI (Nonreturn to Zero Inverted):Bit 0: Không thay đổi cực

Bit 1: Đảo cực

Công suất truyền trung bình trên một xung = A2 / 4

Giá trị trung bình của tín hiệu = 0 Volts

1 0 1 0 1 1 0 01

UnipolarNRZ

NRZI



Pseudoternary Bit 0: Điện áp dương hoặc âm, thay đổi liên tục 0’s Bit 1: Không có tín hiệu

Công suất truyền trung bình trên một xung = A2 / 8

Giá trị trung bình của tín hiệu = 0 Volts

1 0 1 0 1 1 0 01

UnipolarNRZ

NRZI

Pseudoternary



Bipolar AMI: Bit 0: Không có tín hiệu Bit 1: Dương hoặc âm thay đổi liên tục

0’s

Công suất truyền trung bình trên một xung = A2 / 8 Giá trị trung bình của tín hiệu = 0 Volts

1 0 1 0 1 1 0 01

UnipolarNRZ

NRZI

Pseudoternary

Bipolar AMI



Manchester:

1 0 1 0 1 1 0 01

UnipolarNRZ

NRZI

Pseudoternary

Bipolar AMI

A/2-A/2

A/2-A/2

Manchester



Differential Manchester: Luôn có vị trí ở giữaBit 1: Không thay đổiBit 0: Thay đổi

1 0 1 0 1 1 0 01

UnipolarNRZ

NRZI

Pseudoternary

Bipolar AMI

Manchester

DifferentialManchester



LẶP TÁI SINH TÍN HIỆU

Lặp tái sinh tín hiệu của luòng PCMHome Về đầu chương

CHƯƠNG VI KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ


-Một số kỹ thuật điều chế cơ bản

-Phân tích nguyên lý quá trình điều chế

-Sơ đồi khối các bộ điều chế và giải điều chế

-Các kỹ thuật điều chế mở rộng

-Đánh giá các kỹ thuật đièu chế

Home

CHƯƠNG VI KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ

ASK

FSK

PSK

DSB


On–Off keying (OOK)

-Khoá đóng mở biên độ [amplitude shift keying (ASK)]

– Bao gồm một khó chuyển mạch đónh mở sóng mang theo tín hiệu nhị

phân đơn cực

-Là kỹ thuật được sử dụng đầu tiên và rộng rãi

Binary Phase-Shift Keying (BPSK)

– Bao gồm sự dịch pha sóng mang hình sin 00 và 1800 theo tín hiệu nhị

phân

- BPSK tương đươn với tín hiệu ở dạng

Frequency-Shift Keying (FSK)

– Gồm sự dịch chuyển tần số của hai sóng mang theo tín hiệu nhị phân

- FSK Tương đương với sóng mang FM ơ dạng tín hiệu số nhị phân.

MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ CƠ BẢN



Giản đồ xung của các phương thức điều chế cơ bản


tmAtg c Đường bao phức là

Sóng mangCos(2fct)

Bản tinm(t)

OOK Đầu raAcm(t)Cos(2fct)

Tín hiệu OOK được đại diện bởi

ttmAts cc cos

On-Off Keying (OOK)

Còn được gọi là Khoá dịch biên độ

22 sin

2 b

bb

cg fT

fTTf

Af

PSD của đường bao phức



Tb – Chu kỳ bit ; R – Tốc độ bit

1bT

R

1 0 1 0 1 0 1Bản tin

Tín hiệu đơn cực

Tín hiệu lưỡng cực

Tín hiệu OOK

m(t)

m(t)

s(t)


On-Off Keying (OOK)


cgcgv ffPffPfP 4

1)(

PSD của tín hiệu điều chế có dạng

Băng tần truyền dẫn là BBT 2

Trong đó B là dải thông của tín hiệu điều chế


On-Off Keying (OOK)


Tách sóng đường biên

LPF

Tín hiệu OOK vào

Tín hiệu nhi phân ra

cos(2 )cf t

( ) ( ) cos(2 )c cs t A m t f t

2( ) cos (2 )c cA m t f t

1( )

2 cA m t

Tách sóng không kết hợp

Tách sóng OOK

Tách sóng kết hợp với sử dung lọc thông thấp


Tín hiệu OOK vào

Tín hiệu nhi phân ra


Sóng mang:Cos(2fct)Bản tin: m(t)

BPSK đầu raAcCos(2fct+Dpm(t))

Dịch pha-90

Binary Phase Shift Keying (BPSK)

1 0 1 0 1 0 1Bản tin



BPSK đầu ra

1bT

R

m(t)

m(t)

s(t)



tmDtAts pcc cos

ttmDAttmDA cpccpc sinsincoscos

ttmDAtDA cpccpc sinsincoscos

2

h

Tín hiệu BPSK được xác định bởi:

Phần Pilot Phần số liệu

Chỉ số điều chế ‘h’ :

Nếu Dp nhỏ công suất tập trung ở Pilot ma không ở dữ liệu

2900 pD

ttmAts cc sinTín hiệu BPSK

2∆θ – Chênh lệch đỉnh đỉnh

1)( tmvới




tmjAtg c

b

bbcg fT

fTTAf

sin2

Biên độ phức của BPSK :

PSD của biên độ phức

cgcgv ffPffPfP 4

1)(

PSD của tín hiệu điều chế

Average normalized power of s(t) : 22

cA

Null-to-Null BW



fc

2R = 2/Tb

If Dp /2Pilot exists 22

/)(

)/)(sin(

8

Rff

Rff

R

A

c

cc

Power Spectral Density -Phổ mật độ công suất (PSD)của BPSK:




Frequency Shift Keying (FSK)

Cos(2f1t)Bản tin: m(t)

FSK Đầu raAcCos(2f1t+1) or

AcCos(2f2t+2)Osc. f2

Osc. f1

Cos(2f2t)

FSK không liên tục:

Tín hiệu FSK không liên tục:


tt

ttt

c

c

22

11

,cos

,coscos

22

11

tA

tAttAts

c

ccc


FSK pha liên tục xác định bởi:

Điều chêtần số

fc

Bản tin: m(t) FSK đầu ra

FSK liên tục :

t

fcc dmDtAts cos

tj cetgts Re

tjceAtg

t

f dmDt

Hoặc

Trong đó

t

fcc dmDtfA 2cos




1 0 1 0 1 0 1Bản tin



FSK ra(K liên tục

1bT

R

FSK ra(Liên tục)

( 1) Tần số: f1

(0) Tần số: f2

m(t)

m(t)

s(t)

s(t)




ComputerFSK modem(Originate)

ComputerCenter

FSK modem(Answer)

Dữ liệu số

PSTN

Đường Dial up

f1 = 1270Hzf2 = 1070Hz

f1 = 2225Hzf2 = 2025Hz

Modem FSK 300bps




CO

DE

R MOD

UPCONVERTER

DOWNCONVERTER

DEMOD

DE

CO

DE

RSƠ ĐỒ KHỐI RADIO SỐ


AM

FM

PM

DIGITAL

Với điều chế số, thông tin nằm trong biên độ và pha của tín hiệu

SO SÁNH ĐIỀU CHẾ TƯƠNG TỰ VÀ SỐ


Giản đồ véc tơ IQ

Vq

Vi

Biên độ

Pha

Q

I


Điều chế tương tự trên đồ thị IQ

Q

I

B

A

C

D

FM

PM


Đồ thị thời gian và trạng thái BPSK

Sóng mang

= 0 deg. = 180 deg.

Trạng thái 0 Trạng thái 1

Đồ thị chòm sao

BPSKQ

I

t

Trạng thái 1 Trạng thái 0


Điều chế QPSK

Q

I

00

1011

01

Vi

Vq

4 Trạng thái có thể


Đồ thị QAM 16 trạng thái

Q

I

0000 00110001

01010100 0111

1100

0010

1101

0110

10011000 1010

1110

1011

1111


Một vài dạng điều chế chính tắc

BPSK QPSK 8PSK

16QAM 64QAMHome Về đầu chương

Bộ điều chế QPSK

SERIAL TOPARALLEL

CONVERTERCARRIER

PHASESHIFT

BPFCOMBINER

00

11 10

01

COMBINED VECTOR

STATE DIAGRAM

BALANCED

MODULATION

BALANCED

MODULATION

QUADRATURE DATA STREAM

IN-PHASE DATA STREAM

fs = fb/2

BINARY

NRZ

INPUT

SIGNAL

fb

SYMBOL RATE:fs = fb/2

I

Q

I.F0°

90°

Biểu đồ hình mắt và chòm sao I, Q,

Hình mắt

I

Q

+1

-1

+1

-1

Chòm sao:

I

Q

1,4

5 3

2


Bộ giải điều chế QPSK

BPFPowerSplitter

CarRec.

PhaseSplitter

Symboltiming

rec.(STR)

Parallelto serial

converter

LPF.

LPF.

ThreshComp.

ThreshComp.

IF

Input

Phase

Demodulation

Phase

Demodulation

Binary

NRZfb

fb/2

fb/2

I

Q

I

Q

0°

90°


Bộ điều chế 16 QAM

Data

2-to-4level

convert

2-to-4level

convert

Premod.LPF

Premod.LPF

Phasesplit

BPFLO

L.F.

16 QAM

Output

0°

90°

Q

I

4bf

4bfI

Q

2bf

2bf

Binary

NRZ

Data

bf


Bộ giải điều chế 16 QAM

BPF CR STR

X2datacon

blner

LPF

LOGIC

1thV

2thV

3thV

4-to-2 level converterof Q channel. Samedesign as I channel.

IF Input

I

Q

0°

90°

4-LevelSignal

4-LevelSignal

4bf

4bf

Regeneration

DataOutfb

2bf

2bf

LPF

Tín hiệu nào yêu cầu băng thông lớn hơn?

A

B

time


Hai chuỗi dữ liệu ngẫu nhiên

Thòi gianTần số


Phổ tín hiệu không lọc

0fSFf 0 SFf 20 SFf 30 SFf 40 SFf 0SFf 20 SFf 30 SFf 30 SFf 50


Máy phát không lọc

CO

DE

R MOD U/C

D/C DEMOD

DE

CO

DE

Rtime

time

frequency

Dữ liệu dẽ dàng được khôi phục nhưng yêu cầu độ rộng băng tần lớn


Máy phát có lọc

CO

DE

R MOD U/C

D/C DEMOD

time

time

frequency

Tín hiệu yêu cầu băng tần thấp hơn

DE

CO

DE

R


Nhiễu giao thoa ISI


Bộ lọc Nyquyst

Lọc cos nâng

Hệ số bộ lọc & Băng thông yêu cầu

15.0

3.00

SF2

SFRateSymbolFS _

Đáp ứng biên độ

Pha tyuến tính

(Trễ nhóm bằng phẳng)


Phân bố của bộ lọc trong Radio

CO

DE

R MOD

UPCONVERTER

DOWNCONVERTER

DEMOD

DE

CO

DE

R

Lỗi khi thu tín hiệuVOLTAGE

PROB

Received signal withsuperimposed noise

1 ERROR

0 ERROR0

1

THRESHOLD

DECISION

NORMAL

1 VALUE

NORMAL

0 VALUE

BINARY SIGNAL + AMPLTUDENOISE FDP

Gaussian Distribution

0.1

0.2

0.3

0.4

P(x)

X10 20 30-10-20-30

NEVER RECHSZEBO

PROBABILITYDENSITY

FUNCTION

0=RMS VALUE AFTERSUBTRACTING

DC COMPONENT


Giá trị ngưỡng trung bình

Ngưỡng


CHƯƠNG VII ĐỒNG BỘ MẠNG SỐ

Home


-Kỹ thuật đồng bộ mạng

-Đồng bộ khối

-Đồng bộ mạng

S0

T T T

Si

T T T

M¸y ph¸t

Kªnh

M¸y thu vµ gi¶i ®iÒu

chÕ

M¹ch

quyÕt ®Þnh

Khèi

®Þnh thêi

Tæng ra

NhiÔu

St

X

SiS0

CHƯƠNG VII ĐỒNG BỘ MẠNG SỐ

Ph©n lo¹i ®ång bé

®ång bé

®ång bé m¹ng

®ång bé khèi

HTcËn ®ång bé

HT®B chñ tí

®B t ¬ng hç

®B ®uæi

®B ThiÕt lËp


HÖ thèng cËn ®ång bé

HÖ thèng ®ång bé chñ tí

HÖ thèng ®ång bé t ¬ng hç

®ång hå nguyªn tö ®é tin cËy cao

®ång hå kho¸ pha

H íng tÝn hiÖu ®ång hå

M« HÌNH ®ång bé m¹ng


CÊu tróc ph©n cÊp ®ång bé cña m¹ng viÔn th«ng ViÖt Nam

®ång hå chñ quèc gia

CÊp ®ång bé cho çc chuyÓn m¹ch quèc tÕ vµ çc nót chuyÓn

m¹ch trung chuyÓn quèc gia

CÊp ®ång bé cho çc m¹ng néi h¹t


Çc th«ng sè cña BS

TBS chu kú ®ång bé khèiThêi gian tån t¹i tõ m· BSt* Kho¶ng thêi gian b¾t ®Çu can khèi tíi lóc gÆp BS

BS

BS

TBS TBS

t* t*


Çc tr¹ng th¸i ®ång bé

BS

BS

t* t*

BS

BS

t* t*

BS

BS

t* t*

Bªn ph¸t

Thu ®óng

Thu sai

BS

BS

Thu sai

Quy íc

Tr¹ng th¸i KT SYN

SYN = 1, A =0, cã t¸ch kªnh

Xo¸ tr¹ng th¸i Tìm SYN, ThiÕt lËp tr¹ng th¸i KT SYN

Tr¹ng th¸i T×m SYN

Xo¸ tr¹ng th¸i KT SYN, ThiÕt lËp tr¹ng th¸i KT SYN

BS sai

B§s=m

B§®=n

BS®óng

B§s:= B§s + 1

B§s:=0

B§®:=0

B§®:= B§® + 1

SYN = 0, A =1, kh«ng t¸ch kªnh

1

1

0

1

1

Çc tr¹ng th¸i ®ång bé

S¬ ®å ph ¬ng ph¸p ®ång bé §uæi

GM ® êng truyÒn

2MRx

Bé ®Þnh thêi thu

SHR 8bit

Gate

KiÓm tra BS

2MClk

BIN

BS tBSR

sai

+1 ch¹y t¾t 1 xung


S¬ ®å ph ¬ng ph¸p ®ång bé

ThiÕt lËp

GM ® êng truyÒn

2MRx

Bé ®Þnh thêi thu

SHR 8bit

KiÓm tra BS

2MClk

2MRx

Y

tBSR

S

NhËn d¹ng BS

Liªn tôc m lÇn

KT SYN

T×m SYN

Liªn tôc n lÇn

§


Documents

Bai Giang Dien Tu Thong Tin So