bai giang dien tu thong tin so
DESCRIPTION
Bai Giang Dien Tu Thong Tin SoTRANSCRIPT
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
LỊCH SỬ VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA VIỄN THÔNG
Năm Sự kiện Xuất xứ Kiểu thông tin
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
Home Về đầu chương
LỊCH SỬ VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA VIỄN THÔNG
Năm Sự kiện Xuất xứ Kiểu thông tin
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
Home Về đầu chương
Năm Sự kiện Xuất xứ Kiểu thông tin
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
LỊCH SỬ VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA VIỄN THÔNG
Home Về đầu chương
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:
Telephone
TV
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN
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
Home Về đầu chương
MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN
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)
Home Về đầu chương
MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ
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.
Home Về đầu chương
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
SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ
Home Về đầu chương
SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ
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)
Home Về đầu chương
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)
SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
LÝ THUYẾT THỐNG KÊ SỬ DỤNG TRONG THÔNG TIN SỐ
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 )(
Home Về đầu chương
LÝ THUYẾT THỐNG KÊ SỬ DỤNG TRONG THÔNG TIN SỐ
C¸c 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 )(.)]([
Home Về đầu chương
LÝ THUYẾT THỐNG KÊ SỬ DỤNG TRONG THÔNG TIN SỐC¸c biÕn ngÉu nhiªn liªn tôc vµ c¸c 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
Home Về đầu chương
LÝ THUYẾT THỐNG KÊ SỬ DỤNG TRONG THÔNG TIN SỐThÝ dô cña c¸c 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)(
Home Về đầu chương
LÝ THUYẾT THỐNG KÊ SỬ DỤNG TRONG THÔNG TIN SỐ
ThÝ dô cña c¸c 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
LÝ THUYẾT THỐNG KÊ SỬ DỤNG TRONG THÔNG TIN SỐ
C¸c 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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
1
2
k
Phæ pha thùc tÝn hiÖu tuÇn hoµn
C1
C2Ck
: Phæ biªn ®é thùc tÝn hiÖu tuÇn hoµn
C0
PHÉP BIẾN ĐỔI FOURIER
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
Home Về đầu chương
PHÉP BIẾN ĐỔI FOURIER
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
Home Về đầu chương
PHÉP BIẾN ĐỔI FOURIER
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
Home Về đầu chương
Phæ cña tÝn hiÖu tuÇn hoµn
PHÉP BIẾN ĐỔI FOURIER
)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
Home Về đầu chương
PHÉP BIẾN ĐỔI FOURIER
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
PHÉP BIẾN ĐỔI FOURIER
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
Home Về đầu chương
PHÉP BIẾN ĐỔI FOURIER
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
Home Về đầu chương
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
KỸ THUẬT ĐIỀU BIÊN XUNG
LẤY MẪU TỰ NHIÊN
Home Về đầu chương
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
KỸ THUẬT ĐIỀU BIÊN XUNG
LẤY MẪU TỰ NHIÊN
Home Về đầu chương
KỸ THUẬT ĐIỀU BIÊN XUNG
LẤY MẪU ĐỈNH BẰNG PHẲNG
W(t)
t
S(t)
t
Ws(t)
t
Ts
Trích và giữ mẫu
Home Về đầu chương
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
KỸ THUẬT ĐIỀU BIÊN XUNG
LẤY MẪU ĐỈNH BẰNG PHẲNG
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
KỸ THUẬT MÃ HOÁ PCM
Cấu hình cơ bản của hệ thống truyền tin PCM
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
LẤY MẪU
Lấy mẫu tín hiệu tương tự
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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.
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
LƯỢNG TỬ HOÁ ĐỀU
Một ví dụ về lượng tử hoá đều
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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 läc th«ng thÊp
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~
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
KỸ THUẬT MÃ HOÁ ADPCM
Bé ®Öm Bé mÉ ho¸
Bé gi¶i m·
Bé läc th«ng thÊp
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·
Bé läc th«ng thÊp
Bé ®¸nh gi¸ møc
TÝn hiÖu vµo t ¬ng tù ®· lÊy mÉu
x(t)
KªnhĐÇu ra t ¬ng
tù
AQB
(b)
Bé ®¸nh gi¸ møc
L îng tö ho¸ tù thÝch nghi víi:(a) “иnh gi¸ thuËn” vµ (b) “иnh 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~
KỸ THUẬT MÃ HOÁ ADPCM
Home Về đầu chương
Mã hoá nén ADPCM-Điều xung mã vi sai tự thích nghi(Adaptive Differential Pulse Code Modulation)
KỸ THUẬT MÃ HOÁ ADPCM
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”
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
Bé lÊy mÉu
ĐÇu vµo t ¬ng tù x(t)
L îng tö ho¸
TrÔ TrÔ
ĐÇu ra t ¬ng tù
M¸y ph¸t
M¸y thu(a)
ĐÇu vµo t ¬ng tù x(t)
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~
Home Về đầu chương
CHƯƠNG IV GHÉP KÊNH SỐ
Nội dung trình bày:
-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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819 202122 23
Đa khung (24 khung)
C¸c 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
C¸c 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
Home Về đầu chương
Hệ thống ghép thứ nhất PCM 32 kênh của CCITT có đa khung 16 khung
GHÉP SƠ CẤP
Hệ thống ghép thứ nhất PCM 32 kênh của CCITT có đa khung 16 khung
GHÉP SƠ CẤP
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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 c¸c 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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
C¸c nh¸nh
đång bé khung vµ c¸c bit nghiÖp vô
C¸c khe thêi gian trªn khªnhBit 1 lµ bit dù phong
1
2
C¸c bit
C¸c bit nghiÖp
vô
Tõ m· ®ång bé khung
0
1
0
1
1
0
0
1
1
01 0 1 1 1 0
C¸c bit nghiÖp vô
TÊt c¶ c¸c
khung
Ph ¬ng ph¸p 1
Ph ¬ng ph¸p 2
Khung
- Kªnh sè ®ång bé 1544 kbit/s
Home Về đầu chương
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
ĐiÒu khiÓn1 – 4
Bit kh¸c cña
nh¸nh5 - 212
ĐiÒu khiÓn1 – 4
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
Home Về đầu chương
(270*8*106/125) * 9seg= 155.52Mbps
STM-1
GHÉP KÊNH SDH
Home Về đầu chương
CHƯƠNG V XỬ LÝ TÍN HIỆU BĂNG GỐC
Nội dung trình bày:
-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
Home Về đầu chương
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
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
MÃ ĐƯỜNG TRUYỀN
Home Về đầu chương
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
MÃ ĐƯỜNG TRUYỀN
Home Về đầu chương
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
MÃ ĐƯỜNG TRUYỀN
Home Về đầu chương
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
MÃ ĐƯỜNG TRUYỀN
Home Về đầu chương
Manchester:
1 0 1 0 1 1 0 01
UnipolarNRZ
NRZI
Pseudoternary
Bipolar AMI
A/2-A/2
A/2-A/2
Manchester
MÃ ĐƯỜNG TRUYỀN
Home Về đầu chương
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
MÃ ĐƯỜNG TRUYỀN
Home Về đầu chương
LẶP TÁI SINH TÍN HIỆU
Lặp tái sinh tín hiệu của luòng PCMHome Về đầu chương
CHƯƠNG VI KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ
Nội dung trình bày:
-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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ CƠ BẢN
Giản đồ xung của các phương thức điều chế cơ bản
Home Về đầu chương
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
MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ CƠ BẢN
Home Về đầu chương
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)
MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ CƠ BẢN
On-Off Keying (OOK)
Home Về đầu chương
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
MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ CƠ BẢN
On-Off Keying (OOK)
Home Về đầu chương
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
MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ CƠ BẢN
Tín hiệu OOK vào
Tín hiệu nhi phân ra
Home Về đầu chương
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
Tín hiệu đơn cực
Tín hiệu lưỡng cực
BPSK đầu ra
1bT
R
m(t)
m(t)
s(t)
MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ CƠ BẢN
Home Về đầu chương
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
MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ CƠ BẢN
Binary Phase Shift Keying (BPSK)
Home Về đầu chương
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
MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ CƠ BẢN
Binary Phase Shift Keying (BPSK)
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:
MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ CƠ BẢN
Binary Phase Shift Keying (BPSK)
Home Về đầu chương
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:
MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ CƠ BẢN
tt
ttt
c
c
22
11
,cos
,coscos
22
11
tA
tAttAts
c
ccc
Home Về đầu chương
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
Frequency Shift Keying (FSK)
MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ CƠ BẢN
Home Về đầu chương
1 0 1 0 1 0 1Bản tin
Tín hiệu đơn cực
Tín hiệu lưỡng cực
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)
Frequency Shift Keying (FSK)
MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ CƠ BẢN
Home Về đầu chương
ComputerFSK modem(Originate)
ComputerCenter
FSK modem(Answer)
Dữ liệu số
PSTN
Đường Dial up
f1 = 1270Hzf2 = 1070Hz
f1 = 2225Hzf2 = 2025Hz
Modem FSK 300bps
Frequency Shift Keying (FSK)
MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ CƠ BẢN
Home Về đầu chương
CO
DE
R MOD
UPCONVERTER
DOWNCONVERTER
DEMOD
DE
CO
DE
RSƠ ĐỒ KHỐI RADIO SỐ
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
Giản đồ véc tơ IQ
Vq
Vi
Biên độ
Pha
Q
I
Home Về đầu chương
Điều chế tương tự trên đồ thị IQ
Q
I
B
A
C
D
FM
PM
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
Điều chế QPSK
Q
I
00
1011
01
Vi
Vq
4 Trạng thái có thể
Home Về đầu chương
Đồ thị QAM 16 trạng thái
Q
I
0000 00110001
01010100 0111
1100
0010
1101
0110
10011000 1010
1110
1011
1111
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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°
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
Hai chuỗi dữ liệu ngẫu nhiên
Thòi gianTần số
Home Về đầu chương
Phổ tín hiệu không lọc
0fSFf 0 SFf 20 SFf 30 SFf 40 SFf 0SFf 20 SFf 30 SFf 30 SFf 50
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
Nhiễu giao thoa ISI
Home Về đầu chương
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)
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
Giá trị ngưỡng trung bình
Ngưỡng
Home Về đầu chương
CHƯƠNG VII ĐỒNG BỘ MẠNG SỐ
Home
Nội dung trình bày:
-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
Home Về đầu chương
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
Home Về đầu chương
CÊu tróc ph©n cÊp ®ång bé cña m¹ng viÔn th«ng ViÖt Nam
®ång hå chñ quèc gia
CÊp ®ång bé cho c¸c chuyÓn m¹ch quèc tÕ vµ c¸c nót chuyÓn
m¹ch trung chuyÓn quèc gia
CÊp ®ång bé cho c¸c m¹ng néi h¹t
Home Về đầu chương
C¸c 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*
Home Về đầu chương
C¸c 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
C¸c 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
Home Về đầu chương
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
§
Home Về đầu chương