- *Điều xung mã PCM là quá trình biến đổi tương tự sang số ( A/D ) trong đó thông tin đầu vào dưới dạng các mẫu tín hiệu tương tự được biến đổi thành các tổ hợp mã nối tiếp ở đầu ra. - 1.lấy mẫu 2.lượng tử hoá 3.mã hoá. - 1.1:LẤY MẪU. - *Là quá trình rời rạc hoá tín hiệu tương tự đầu vào theo tần số lấy mẫu f.. - S m (t):tín hiệu đã được rời rạc hoá Trong đó:. - S(t): tín hiệu tương tự đầu vào m(t): xung lấy mẫu. - Để có thể khôi phục lại được tín hiệu thì tần số lấy mẫu phải thoả mãn tiêu chuẩn Naikit.. - Tiêu chuẩn Naikit - tần số lấy mẫu tối thiểu để có thể khôi phục lại được tín hiệu mà không bị méo. - 2B w : bề rộng phổ của tín hiệu. - Phổ tín hiệu đầu vào. - *Các nhiễu chồng phổ : Nếu các tín hiệu tương tự S(t) được gián đoạn hoá với tần số lấy mẫu f<. - 2B w thì tín hiệu gốc không thể được khôi phục lại mà không bị méo .Méo ở tín hiệu ra được hình thành là do các dải biên của tần số lấy mẫu rơi vào phổ gốc (các băng bên có phần trùng lên nhau)và không thể tách chúng ra được bằng bộ lọc. - 1.2:LƯỢNG TỬ HOÁ : Là chuyển một xung sau khi đã lấy mẫu thành một xung có biên độ bằng mức lượng tử gần nhất .Đây là quá trình cơ bản nhất của kỹ thuật PCM vì nó cho phép chuyển một tín hiệu tương tự sang một tín hiệu số. - *Ưu điểm : lượng tử hoá tín hiệu đã được lấy mẫu giảm được ảnh hưởng của tạp âm trong hệ thống .Lượng tử hoá hạn chế số lượng các mức cho phép của tín hiệu đã lấy mẫu và chuẩn bị để chuyển tín hiệu gốc từ dạng tương tự thành dạng số .Nếu sự phân biệt giữa các mức lượng tử lớn hơn so với sự rối loạn do tạp âm gây ra thì máy thu dễ dàng xác định được mức riêng đã phát đi.. - *Nhược điểm: do có sự sai lệch giữa giá trị thực và gía trị mức lượng tử nên sẽ sinh ra tạp âm lượng tử. - -Tạp âm lượng tử thường được biểu thị dưới dạng công suất tạp âm trung bình so với công suất tín hiệu trung bình .Hay là tỷ số tín hiệu trên méo (S/D) hoặc tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N).. - -Sự chênh lệch giữa trị số gốc của xung lấy mẫu và trị số khôi phục dựa trên mức lượng tử gần nhất được gọi là công suất nhiễu lượng tử hay méo lượng tử. - 1.2.1:lượng tử hoá tuyến tính(đều). - là lượng tử hoá có các mức lượng tử bằng nhau.. - Khoảng cách giữa các mức lượng tử được xác định theo công thức:. - p : số lượng các mức lượng tử. - Thì khoảng cách giữa các mức lượng tử là:. - Các mức ngưỡng là cách đều nhau .Đối với lượng tử tuyến tính thì mức lượng tử sẽ nằm giữa các mức ngưỡng. - -Ta có sai số lượng tử e(t) được xác định theo biểu thức sau:. - -Sai số lượng tử này xuất hiện những tạp âm ngẫu nhiên có công suất e 2 -Ta giả thiết bộ lượng tử tuyến tính có khoảng động là 2a. - (từ –a dến +a)nếu bộ lượng tử có cấu trúc các mức lượng tử đều p thì khoảng cách giữa các mức là. - -Điều này có nghĩa là sai số cực đại cho phép xảy ra tại mức ngưỡng quyết định x i ) và biên độ bằng Ä/2 kể từ các mức lượng tử .Nừu giả thiết rằng tín hiệu vào là ngẫu nhiên và sác xuất xuất hiện trong phạm vi (-a/p ,+a/p) là như nhau thì hàm mật độ xác suất của nó được xác định theo phương trình. - -Loại tạp âm này chỉ liên quan đến khôi phục tín hiệu ở máy thu và là loại tạp âm thực tế xuất hiện ở đầu ra bộ lượng tử hoá .Sử dụng phương pháp ngẫu nhiên rời rạc nhận được. - -Các mức lượng tử chỉ xảy tại các khoảng lẻ ∆/2 : m i = i . - -Số lượng các mức lượng tử trong thực tế có tính đến cả mức 0 ,dương và âm nên công suất trung bình của tín hiệu trong biểu thức trên được tính gấp đôi số mức lượng tử. - Ta có thể xác định được tỷ số tín hiệu tạp âm như sau:. - 1 và các mức lượng tử được mã hoá thành các từ mã b bít thì. - Khi mức tín hiệu đầu ra cố định ,số mức lượng tử tăng ,dẫn đến giảm méo lượng tử vì sai số lượng tử giữa trị số mẫu thực đầu vào và trị số lượng tử chỉ bằng hoặc nhỏ hơn một nửa bước lượng tử. - Nếu các mức lượng tử xếp đặt xát nhau và tạp âm nhiệt cũng như các tạp âm khác ở đầu vào sẽ gây ra chọn nhầm các mức lượng tử.Còn nếu các mức lượng tử đặt cách nhau quá xa thì việc phục hồi tín hiệu gốc là không thể phục hồi được vì méo lượng tử quá lớn.. - -Sử dụng bộ lượng tử tuyến tính đặt sau bộ nén.Bộ nén là bộ khuyếch đại phi tuyến đối với tín hiệu đầu vào bộ lượng tử.Nó có chức năng. - chuyển phân bố tín hiệu dưới dạng gauss thành phân bố đồng đều hơn .Bộ khuyếch đại phi tuyến bù có đặc tính giống nhau nhưng ngược lại để gạt bỏ méo đã áp vào tín hiệu vào xuất hiện sau khi truyền dẫn , giải mã và khôi phục tín hiệu. - -Sử dụng bộ lượng tử phi tuyến có bước lượng tử nhỏ đối với tín hiệu vào mức thấp. - -Sử dụng bộ lượng tử tuyến tính có khoảng cách giữa các mức quyết định giảm nhỏ một cách đáng kể bằng cách tăng số mức lượng tử. - 1.2.2:lượng tử hoá phi tuyến (nén):. - -Nén là phương pháp lấy các mức lượng tử khác nhau.. - -Luật lượng tử logarit được sử dụng trong nén và giãn ,trong đó biến đầu vào x được chuyển thành biến y theo quan hệ. - và quan hệ ngược lại được sử dụng khi khôi phục biến đầu vào tại đầu ra của hệ thống nhờ bộ giãn .Mối quan hệ này được cho phép tăng các mức trong cùng tín hiệu thấp và mở rộng bước lượng tử tỷ lệ với mức tăng của tín hiệu vào .Kết quả là nén biên độ tín hiệu thoại làm giảm phạm vi động và tạo ra tỷ lệ công suất tín hiệu trung bình – tạp âm lượng tử cao hơn so với bộ lượng tử đều đối với tín hiệu vào Gauss.. - Xấp xỉ tín hiệu lớn và nhỏ:. - -X max : là điện áp cực đại của tín hiệu vào -ỡ thường là tham số (=100 hoặc =255). - -Y là tín hiệu đầu ra bộ nén đi đến bộ lượng tử đèn (nó có trị số cực đại là Y max. - X max là điện áp cực đại của tín hiệu vào Y là tín hiệu đầu ra của bộ nén. - 1.3:MÃ HOÁ. - -Mã hoá là quá trình so các giá trị rời rạc nhận bởi các quá trình lượng tử hoá với các xung mã .Thông thường các mã nhị phân được sử dụng cho việc mã hoá là các mã nhị phân tự nhiên.Các mã GRAY (các mã nhị phân đơn và các mã nhị phân kép) phần lớn các ký hiệu mã so sánh các tín hiệu vào với điện áp chuyển để đánh giá xem có các tín hiệu nào không .Như vậy mỗi một bộ chuyển đổi D/A hoặc bộ giải mã là cần thiết cho việc tạo điện áp chuẩn .Ví dụ về bộ lượng tử tuyến tính .Số lượng mức lượng tử p là 2 b (trong đó b là số lượng bit biểu diễn cho p mức lượng tử riêng biệt. - -giả sử nếu có 16 mức lượng tử thì b= 4 gồm các từ mã như : 0000= 0 V ….1111=15 v. - của dạng sóng tín hiệu tương ứng với bit cực 0 cực. - của dạng sóng tín hiệu tương ứng với bit cực 1. - 1.4:TÁI LƯỢNG TỬ VÀ GIẢI MÃ:. - Trong thực tế thì quá trình lượng tử và mã hóa trong bộ biến đổi tương tự –số không tách rời nhau .Đầu thu của hệ thống ,tại điểm mà các bit số được tái tạo nhờ thiết bị sử lý tín hiệu thu,các từ mã tin phải được giải mã .Bước đầu tiên trong quá trình thu của kỹ thuật PCM là tách tín hiệu từ tạp âm .Chức năng này được thực hiện thông qua tái lượng tử ,trong đó bộ lấy mẫu tiến hành quyết định digit thu được mức lôgic 1 hoặc 0.dãy bit số sau khi được phục hồi đưa đến bộ giải mã tại đây bộ biến đổi số – tương tự (D/A) hoạt động ngược lại so với bộ mã hoá để chuyển các từ mã số thành các mức lượng tử rời rạc đầu ra bộ giải mã là các xung lấy mẫu nhiều mức lượng tử đặc trưng cho tín hiệu PAM lượng tử .Sau đó tín hiệu này được lọc để khử các tần số nằm ngoài băng âm thoại ,K ết quả là thu được tín hiệu sau khi lọc giống tín hiệu tương tự ở phía phát .Để giúp cho bộ lấy mẫu hoạt động chính xác,tin tức về thời gian được phát kèm theo từ mã.. - Lấy mẫu. - Mã hoá. - Giải mã. - Bộ tạo xung thu Bộ tạo xung phát XĐB và báo hiệu. - -Sơ đồ này ghép N kênh thoại ,kênh đồng bộ và kênh báo hiệu thành luồng bít.Bộ ghép PCM 24 có tốc độ bit bằng 1544 kbit/s,bộ ghép PCM -30 có tốc độ bít bằng 2048 kbit/s .Đôi dây âm tần được nối vào máy đầu cuối thuê bao,thiết bị truyền số liệu …Sau đây phân tích hoạt động của bộ ghép tín hiệu thoại.. - -bộ sai động SĐ tách tín hiệu thoại thu và phát riêng biệt .Tại nhánh phát có bộ lọc thông thấp để hạn chế băng tần tiếng nói từ 300ữ3400 Hz,mạch lấy mẫu là một chuyển mạch điện tử đóng mở theo chu kỳ 125 ỡs bộ mã hoá biến đổi mỗi xung lấy mẫu thành 8 bit và khối ghép kênh ghép tín hiệu thoại ,tín hiệu đồng bộ và báo hiệu thành một khung có thời hạn 125 ỡs .Đầu ra các mạch lấy mẫu đấu song song với nhau , vì vậy xung lấy mẫu của các kênh được ghép theo thời gian và lần lượt đưa đến bộ mã hoá.Trong bộ ghép PCM 24 dùng bộ mã hoá nén số ỡ-255 và đặc tính biên độ có 15 đoạn.Trong bộ ghép PCM. - .Dãy xung 2048 kbit/s đầu ra bộ tạo xung phát của PCM 30 và 1544 kbit/s của PCM 24 qua bộ chia để tạo ra xung điều khiển các mạch lấy mẫu 8 kbit/s ,điều khiển các bộ mã hoá ..Báo hiệu từ các thuê bao được đưa tới khối xử lý báo hiệu.Tại đây báo hiệu được chuyển đổi thành các bit để ghép vào khung.Dãy bit hai mức đầu ra khối ghép kênh qua khối lập mã đường chuyển thành dãy bit 3 mức và đi ra ngoài. - -Tại nhánh thu ,dãy bit 3 mức từ ngoài đi vào khối giải mã đường để chuyển thành dãy bit 2 mức.Khối tách kênh tách luồng bit đầu vào thành 30 kênh thoại .kênh đồng bộ và kênh báo hiệu .Khối báo hiệu chuyển các bit báo hiệu thành tín hiệu báo hiệu ban đầu ,chẳng hạn báo hiệu đa tần các digit bộ số thuê bao ,xung điều khiển rơle. - xung đồng bộ đưa tới khối tạo xung thu để khởi động bộ chia xung và tạo ra các khe thời gian đồng bộ với phía phát.các từ mã 8 bit của 30 kênh thoại đưa tới bộ giải mã để chuyển thành các xung lượng tử ,qua bộ chọn xung kênh và bộ lọc thông thấp tách ra tín hiệu thoại analog .Tín hiệu thoại analog qua bộ sai động đi vào máy điện thoại .Bộ chọn xung kênh là một chuyển mạch điện tử đóng mở theo tôc độ và pha của bộ lấy mẫu ở phía phát. - 2.2:CẤU TRÚC KHUNG VÀ ĐA KHUNG CỦA BỘ GHÉP PCM 30:. - 2.2.1:cấu trúc khung và đa khung:. - Cấu trúc khung và đa khung của bộ ghép PCM 30 như hình dưới:. - Đa khung 16 khung. - Cấu trúc khung và đa khung của bộ ghép PCM 30 F7. - -Khung có thời hạn 125 ỡs được chia thành 32 khe thời gian bằng nhau và đánh số thứ tự từ Ts 0 ..Ts 31 .Mỗi khung gồm có 256 bit và chu kỳ lặp lại của khung bằng 8000Hz .Mỗi đa khung kéo dài trong 2 ms và chứa 16 khung.các khung được đánh số thứ tự từ F 0 ..F 15 , trong đó 6 khung mang chỉ số chẵn và 6 khung mang chỉ số lẻ.. - -Khe thời gian Ts 16 của khung F 0 truyền từ mã đồng bộ đa khung vào vị trí các bit thứ 1 đến bit thứ 4 ,bit thứ 6 truyễn cảnh báo xa khi mất đồng bộ đa khung (A=1),các bit S dành cho quốc gia ,nếu không sử dụng đặt S =1. - -Các khe thời gian Ts 16 của khung F 1 ..F 15 dùng để truyền báo hiệu .Báo hiệu của mỗi kênh thoại được mã hoá thánh 4 bit a,b,c,d và ghép vào nửa khe thời gian Ts 16 .nửa bên trái truyền các báo hiệu của các kênh thoại thứ 1 đến 15 ,và nửa trái truyền báo hiệu các kênh thoại từ 16 đến 30.Như vậy phải có 16 khe thời gian Ts trong một đa khung mới. - đủ để truyền báo hiệu và đồng bộ đa khung.Đó cũng là lý do tại sao mỗi đa khung chứa 16 khung .Nếu các bit abcd không dùng cho báo hiệu thì đặt b= 1,c=0,và d=1 ngoài ra cũng cần lưu ý cấm sử dụng tổ hợp 0000 để truyền báo hiệu vì nó trùng với từ mã đồng bộ đa. - khung.phương thức báo hiệu đã trình bầy trên đây gọi là báo hiệu kênh kết hợp CAS. - -Ngoài ra còn có phương thức báo hiệu kênh chung CCS ,trong đó báo hiệu của các kênh thoại được truyền trên một đường riêng .điển hình của CCS là hệ thống báo hiệu số 7 (CCSS-7). - -Cũng có thể xem đa khung gồm 2 đa khung con , đa khung con thứ nhất. - gồm khung 0 ..7 và đa khung con thứ 2 từ khung 8..15.Bit Si trong các khung chẵn của mỗi đa khung con là các bit kiểm tra dư chu trình C1C2C3C4(CRC – 4).bit Si trong các khung lẻ của đa khung tạo thành từ mã đồng bộ đa khung CRC-4,bit E trong khung 13 chỉ thị lỗi bit của đa khung con thứ nhất và bit E trong khung 15 chỉ thị lỗi bit CRC – 4 của đa khung con thứ 2.. - -Muốn tính CRC trong đa khung con N phải căn cứ vào đa khung con N- 1.tống số các bit thông tin trong đa khung con N-1 (không tính các bit CRC trong đa khung con này)được xem như một số nhị phân lớn. - Số nhị phân này được triển khai thành một đa thức và được gọi là đa thức đặc trưng .Bậc của đa thức đặc trưng ít hơn số lượng bit trong số nhị phân một đơn vị,số lượng số hạng của đa thức bằng số lượng các bịt 1 trong số nhị phân.trước hết nhân đa thức đặc trưng với x m , m = số bit trong từ mã CRC.sau đó đem tích số này chia (môdun 2) cho đa thức sinh và số dư của phép chia chính là giá trị các bit trong từ mã CRC của đa khung con N .đa thức sinh là một số nhị phân bé và được chọn một cách hợp lý.. - -tiếp nhận đa khung con N-1,thay các bit CRC trong đa khung con N-1 bằng các bit 0 ,triển khai nội dung của đa khung con này thành đa thức đặc trưng .Nhân đa thức đặc trưng với x m ,chia tích số này cho đa thức sinh.. - -Số dư của phép chia được ghi lại và so sánh với bit tương ứng của CRC trong đa khung con N. - -Nếu các bit của phần dư trong đa khung con N-1 trùng hợp với các bit trong CRC thuộc đa khung con N thì đa khung con N-1 không có lỗi.. - -Phía phát thiết bị PCM 30 hình thành các đa khung con gồm 8 khung ,mỗi khung có 256 bit , vì vậy đa khung con chứa 2048 bit.Giả thiết trong số 2048 bit này của đa khung N-1 có 1201 bit 1 ,tức là tổng số bit bằng 1201.chuyển 1201 thành số nhị phân có chiều dài là. - x 10 +x 7 +x 5 +x 4 +x 0 nhân đa thức đặc trưng với x 4 được:. - Các bit dư 1011 được đặt vào vị trí các bit C1,C2,C3,C4 của đa khung con N. - đa khung con N-1 truyền đến phía thu và đếm được tống số bit 1 bằng 1201 ,chuyển đổi thành số nhị phân triển khai số nhị phân thành đa thức đặc trưng. - trong đa khung con N mà phía phát chuyển tới (1011) ,như vậy không có lỗi trong đa khung con N-1.Sơ đồ cài đặt và xử lý CRC-4 như sau:. - 4 Đa thức sinh C3. - Đa thức sinh. - C1 Đa khung con N+1. - Đa khung con N. - Đa thức sinh C1. - Đa khung con N-1. - Đa khung con N+1 C2. - x 4 Đa khung con N-1. - C1 Đa khung con N. - -Bên thu nhận được dòng tín hiệu số dưới dạng mã đường dây,mạch giải mã sẽ chuyển đổi mã HDB3 thành mã nhị phân ,đồng thời sẽ khôi phục xung nhịp CLK điều khiển định thời thu làm việc để đồng bộ với định thời phát.. - -Bên thu kiểm tra đồng bộ bằng cách mang dòng thông tin đến để kiểm tra .Đồng bộ đa khung được kiểm tra trước ,sau đó đến đồng bộ khung chẵn ,khung lẻ.Khi 3 định thời đã thoả mãn thì nó sẽ thiết lập trạng thái định thời thu trùng với định thời phát rồi bắt đầu làm việc.. - -Dòng số 2.048 sẽ qua mạch cảnh báo nhận dạng từ mã đồng bộ đa. - khung,khung.Nếu mạch nhận dạng nhận ra các mã đồng bộ đúng thì nó sẽ điều khiển cho định thời thu đồng bộ với định thời phát.Khi các mã đều đúng thì mạch tách tín hiệu và thông tin mới được phép hoạt động.. - -Tín hiệu thoại được đưa qua bộ đảo bit và các bộ giải mã cũng được điều khiển theo đúng thư tự thời gian bằng các xung Ts n lấy từ bộ định thời thu,tín hiệu sẽ được khôi phục lại dạng tín hiệu gốc.Nếu là kênh số liệu thì nó cũng được đưa qua bộ đảo bit để trở thành tốc độ 64Kbit như ban đầu.. - Số liệu 64Kbit Tín hiệu rung chuông
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt