BÁO cáo bài tập lớn kỹ THUẬT hệ THỐNG VIỄN THÔNG kỹ THUẬT GHÉP KÊNHPHÂN KÊNH TDM

 Ghép kênh phân chia thời gian TDM là 1 kỹ thuật ghép kênh mà trong đó có 2 hoặc nhiều tín hiệu dữ liệu được truyền qua 1 kênh truyền chung trong các khe slots thời gian khác nhau.. Ghé

BỘ MÔN VIỄN THÔNG

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

KỸ THUẬT HỆ THỐNG VIỄN THÔNG

KỸ THUẬT GHÉP KÊNH/PHÂN KÊNH

TDM

Người hướng dẫn: ThS ĐẶNG NGỌC HẠNH Người thực hiện ĐINH NGỌC MINH 1911590

TRẦN ĐỨC NAM 1911656 MAI THÀNH DANH 1910907 NGUYỄN MINH NGHĨA 1712326 PHAN VĂN LỘC 1914028

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021

PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN

STT Họ và tên thành viên Nhiệm vụ thực hiện Kết quả (%)

1 Đinh Ngọc Minh Mô phỏng TDM, kết luận, tổng

hợp bài

2 Trần Đức Nam Mô phỏng điều chế xung

3 Mai Thành Danh Cơ bản về lý thuyết của kỹ thuật

TDM

4 Nguyễn Minh Nghĩa Giải thích về yêu cầu mô phỏng,

trình bày mô hình mô phỏng và các thông số mô phỏng

5 Phan Văn Lộc Thông số đánh giá, thiết kế,

slide powerpoint

ĐÁNH GIÁ CHÉO Tổng điểm đánh giá là 100%

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ IV DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU V DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VI

CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU TỔNG QUAN 1

1.1 GIỚI THIỆU 1

1.2 ĐẶC ĐIỂM 2

1.3 KIẾN TRÚC KỸ THUẬT E RROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.4 2

1.5 ỨNG DỤNG 2

CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH MÔ PHỎNG [SYNCHRONOUS TDM] 3

2.1 MÔ HÌNH TỔNG QUÁT 3

CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.1 PHÂN TÍCH LÝ THUYẾT 7

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED TÀI LIỆU THAM KHẢO 19

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

GIS Geographic Information System

GPS Global Positioning System

DSM Digital Surface Model

DEM Digital Elevation Model

UAV Unmanned Aircraft Vehicle

GCS Ground Control Systerm

GSD Ground Sampling Distance

là bộ ghép kênh, ở đầu thu bộ tách kênh thực hiện việc tách các kênh này ra

và phân đến đúng đầu nhận

 Có 2 dạng ghép kênh cơ bản đó là TDM và FDM Trong báo cáo BTL này chúng ta sẽ tìm hiểu về kỹ thuật ghép kênh TDM

 Ghép kênh phân chia thời gian (TDM) là 1 kỹ thuật ghép kênh mà trong đó

có 2 hoặc nhiều tín hiệu dữ liệu được truyền qua 1 kênh truyền chung trong các khe (slots) thời gian khác nhau

 Ghép kênh phân chia thời gian (TDM) được sử dụng khi môi trường truyền

có tốc độ truyền dữ liệu lớn hơn yêu cầu của thiết bị thu và phát

 Ghép kênh phân chia thời gian (TDM) còn được gọi là Chuyển mạch kỹ thuật số (a digital circuit switched)

 Có 2 loại TDM , đó là Synchronous TDM(TDM đồng bộ) và Statistical

TDM(TDM không đồng bộ hay TDM thống kê) trong báo cáo BTL này

nhóm chúng em chỉ mô phỏng Synchronous TDM(TDM đồng bộ)

 Khe nào không có dữ liệu truyền thì khe đó bỏ trống

 Số khe thời gian bằng số ngõ vào

 Chiều dài của khung (frame:Các khe thời gian được nhóm thành khung) bằng

 Dịch vụ thuê kênh analog (analog leased service): cung cấp cho thuê bao cơ hội để thuê đường dây, đôi khi còn gọi là dedicated line, tức là kết nối thường trực với thuê bao khác

 Conditioned lines: Telephone carrier cũng cung cấp một dịch vụ gọi là conditioning, tức là cải thiện chất lượng đường dây do nhiễu làm nghe không rõ, méo dạng tín hiệu và nhiễu do trễ

 Và nhiều ứng dụng khác,…

Sơ Đồ Nguyên Lý:

Ghép kênh/phân kênh TDM Nhóm 10

Phát tín hiệu:

- Chuyển mạch bộ phân phối lần lượt được đặt tại các điểm đầu vào của nguồn tin

từ 1 đến 3 để nối chùng với đường truyền trong các khe thời gian từ 1 đến 3 tương ứng

TDM PAM (Pulse – amplitude modulation/điều chế biên độ xung):

- Là một dạng điều chế tín hiệu trong đó thông tin được mã hóa trong biên độ của một chuỗi xung, là một trong một số dạng điều chế đơn trong đó dữ liệu được truyền qua việc thay đổi biên độ của các xung trong chuỗi xung điện theo thời gian đều đặn

TDM PCM (Pulse Code Modulation):

- Là một lược đồ số để truyền dữ liệu tương tự Các tín hiệu trong PCM là nhị phân, tức là, chỉ có 2 trạng thái, biểu diễn bởi logic 1 (cao) và logic 0 (thấp), bất chấp tín hiệu tương tự có dạng sóng phức tạp như thế nào Sử dụng PCM, nó có thể số hóa tất cả các dạng dữ liệu tương tự, gồm video, thoại, nhạc…

- Sau khi thực hiện lượng tử hóa và mã hóa ta có tín hiệu PCM-TDM.Tại đầu thu, tín hiệu PAM-TDM giống như bên phát Các mẫu sau đó được phân phối tới các đầu ra

- Để thu được PCM từ một dạng sóng tương tự tại nguồn (đầu cuối máy phát), biên

độ tín hiệu tương tự được lấy mẫu theo chu kỳ thời gian Tại đích (đầu cuối máy thu), một bộ giải điều chế mã xung chuyển đổi các số nhị phân trở lại thành xung có

- fo phải thỏa mãn định lý lấy mẫu Tín hiệu lối ra bộ phận phân phối phát là các mẫu tín hiệu được ghép xen lần lượt, gọi là tín hiệu PAM-TDM(fo>=2B)

tương ứng nhờ bộ phân phối thu Tại từng nhánh ra tương ứng, các mẫu này được cho qua bộ lọc thông thấp cho tín hiệu tương tự tương ứng với các đầu vào

Các phép đo trong hệ thống điều chế

Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu của kênh được đưa ra bởi:

Trong đó W là băng thông và là chỉ số điều chế

Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu đầu ra (của máy thu AM) được cho bởi:

Ghép kênh/phân kênh TDM Nhóm 10

BER

Tỷ lệ lỗi bit (BER) là số lỗi bit trên một đơn vị thời gian Tỷ lệ lỗi bit (cũng là BER)

là số lỗi bit chia cho tổng số bit được truyền trong một khoảng thời gian được nghiên cứu Tỷ lệ lỗi bit là một thước đo hiệu suất không có đơn vị, thường được biểu thị dưới dạng phần trăm

XÁC SUẤT LỖI BIT

là giá trị mong đợi của tỷ lệ lỗi bit Tỷ lệ lỗi bit có thể được coi là một ước tính gần đúng của xác suất lỗi bit Ước tính này chính xác trong một khoảng thời gian dài và số lượng lỗi bit cao

PAM: là kĩ thuật điều chế trong đó biên độ chuỗi xung chữ nhật được tỉ lệ với biên

độ của tín hiệu tương tự m(t)

PAM có hai phương pháp lấy mẫu: lấy mẫu tự nhiên (natural sampling) và lấy mẫu bằng (flat top sampling)

Lấy mẫu tự nhiên: tín hiệu tương tự ban đầu kết hợp với các xung lấy mẫu và cho ra tín hiệu lấy mẫu có cùng dạng tín hiệu tương tự ban đầu

Lấy mẫu bằng: tín hiệu tương tự ban đầu kết hợp với các xung lấy mẫu và cho ra

xung lấy mẫu có biên độ của các xung mô phỏng theo biên độ của tín hiệu tương tự

tại thời điểm lấy mẫu

3.1.1.2 Sơ đồ khối và lưu đồ giải thuật

+ Pluse generator: bộ phát xung lấy mẫu

+ Pulse reshaping circuit: làm phẳng biên độ tín hiệu

Lấy mẫu tự nhiên:

Ghép kênh/phân kênh TDM Nhóm 10

Lấy mẫu bằng:

Ghép kênh/phân kênh TDM Nhóm 10

3.1.1.3 Đánh giá:

Ưu điểm: PAM là phương pháp điều chế đơn giản nhất và dễ thực hiện

Nhược điểm:

+ Yêu cầu băng thông lớn (BW > 2fmax và BW >> fm)

+ Yêu cầu công suất phát khác nhau do biên độ thay đổi

+ Ít miễn dịch với nhiễu do biên độ có thể bị thay đổi trong quá trình điều chế

3.1.2 Điều chế độ rộng xung PWM (Pulse Width Modulation)

Ghép kênh/phân kênh TDM Nhóm 10

3.1.2.3 Đánh giá

Ưu điểm:

+ Miễn nhiễm với nhiễu tốt hơn PAM

+ Quá trình truyền tải và và tiếp nhận không yêu cầu đồng bộ

+ Quá trình giải điều chế từ tín hiệu PWM bóp méo có phần dễ hơn

Ghép kênh/phân kênh TDM Nhóm 10

Nhược điểm:

+ Do sự thay đổi của độ rộng xung nên chú ý công suất truyền tải

+ Yêu cầu băng thông lớn hơn PAM

3.1.3 Điều chế vị trí xung PPM (Pulse Position Modulation)

3.1.3.1 Khái niệm

PPM: Kĩ thuật điều chế cho phép thay đổi vị trí xung của tín hiệu điều chế theo biên

độ của tín hiệu được lấy mẫu

3.1.3.2 Sơ đồ khối và lưu đồ giải thuật

Trong đó:

+ Monostable multivibrator: khối đa hài một trạng thái ổn định (tạo xung khi được kích hoạt trạng thái)

Ghép kênh/phân kênh TDM Nhóm 10

+ Vì biên độ và chiều rộng của các xung vẫn không đổi Do đó, công suất truyền tải cũng không đổi và không hiển thị biến thể

+ Phục hồi tín hiệu PPM từ PPM bị bóp méo là khá dễ dàng

+ Nhiễu do tiếng ồn ở mức tối thiểu hơn PAM và PWM

Nhược điểm:

+ Yêu cầu sự đồng bộ hóa giữa máy thu và máy phát

+ Yêu cầu băng thông lớn

3.1.4 Ghép kênh/phân kênh TDM

3.1.4.1 Ghép kênh TDM

Lưu đồ giải thuật:

Ghép kênh/phân kênh TDM Nhóm 10 3.1.4.2 Phân kênh TDM

Lưu đồ giải thuật:

Ghép kênh/phân kênh TDM Nhóm 10

+ Giao thoa giữa các tín hiệu ở mức nhỏ hoặc không đáng kể

+ Mạch điện sử dụng đơn giản

+ Độ hiệu quả cao

+ Tín hiệu truyền đi không nhất quán về thời gian  Khắc phục bằng cách sử dụng bit khung

Nhược điểm

+ Cần đồng bộ thời gian thu phát giữa trạm gốc và thiết bị di động

+ Yêu cầu tốc độ truyền cao, tối thiểu lớn hơn số bit đầu vào

+ Để hạn chế nhiễu thì yêu cầu độ rộng băng thông phải lớn

+ TDM đồng bộ: Khi không có tín hiệu khe thời gian bị trống dẫn đến lãng phí băng thông

3.2 Mô phỏng

3.2.1 Điều chế biên độ xung PAM

Lấy mẫu tự nhiên:

Ghép kênh/phân kênh TDM Nhóm 10

Lấy mẫu bằng:

3.2.2 Điều chế độ rộng xung PWM

3.2.3 Điều chế vị trí xung PPM

from scipy import signal

from pylab import *

# n = int(input('Enter the quantity of input signal ='))

# Input

n = 3

fc = float( input ( 'Enter the frequency of the carrier signal = ' ))

ac = float( input ( 'Enter the amplification coefficient of PAM = ' ))

fm1 = float( input ( 'Enter the frequency of the message signal 1 = ' ))

am1 = float( input ( 'Enter the amplitude of the message signal 1 = ' ))

fm2 = float( input ( 'Enter the frequency of the message signal 2 = ' ))

am2 = float( input ( 'Enter the amplitude of the message signal 2 = ' ))

fm3 = float( input ( 'Enter the frequency of the message signal 3 = ' ))

am3 = float( input ( 'Enter the amplitude of the message signal 3 = ' ))

# Time

fmin = min ( fm1 , fm2 , fm3 )

t = np linspace ( , 4 fmin , num = int( / fmin *( 100 * fc )))

t_tdm = np linspace ( , n 4 fmin , num = n int( / fmin *( 100 * fc )))

sig = np arange ( * len ( ), dtype = float).reshape( n , len ( ) )

tdm = np arange ( * len ( ), dtype = float).reshape( 1 , n len ( ))

for in range ( 0 len ( )):

Ghép kênh/phân kênh TDM Nhóm 10

Fig 2:

Fig 3:

Ghép kênh/phân kênh TDM Nhóm 10

3.2.4.3 Nhận xét thay đổi

Khi thực hiện mô phỏng trên có rất nhiều biến số ảnh hưởng đến kết quả, ảnh hưởng nhiều nhất là tần số sóng mang fc và tần số lấy mẫu của hàm np.linspace()

Ghép kênh/phân kênh TDM Nhóm 10

Hình trên là kết quả mô phỏng của sóng mang fc = 20, fs =50, do tần số lấy mẫu quá nhỏ nên sóng mang không giữ được đúng hình dạng của nó và xuất hiện những đầu nhọn thay vì vuông

Tần số sóng mang ảnh hưởng đến độ chính xác của hàm số sau khôi phục, trong khi tần số lấy mẫu lại ảnh hưởng đến cả độ chính xác của sóng mang và tín hiệu đầu vào Tần số sóng mang và tần số lấy mẫu càng lớn thì mô phỏng càng chính xác, nhưng tần số sóng mang không được phép lớn hơn tần số lấy mẫu, khi đó sẽ xảy ra chồng lấn

Sau đây là minh họa trường hợp fc = fs

Có thể dễ dàng quan sát được khi này fc’= 1Hz

Ghép kênh/phân kênh TDM Nhóm 10

CHƯƠNG 4 Kết luận

Các phương pháp điều chế xung có nhiều ưu, khuyết khác nhau mà ta có thể linh hoạt thay đổi để sử dụng hiệu quả, điểm chung các phương pháp này là khả năng hạn chế được nhiễu tỉ lệ thuận với độ rộng băng thông

TDM là một kĩ thuật ghép kênh/phân kênh mang nhiều ưu điểm, đặc biệt dễ thực hiện và đạt hiệu quả sử dụng cao nên hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Trong quá trình tìm hiểu hệ thống, nhóm đã biết thêm được nhiều mô hình thực tế được sử dụng: Hệ thống TDM thông minh ( intelligent TDM), ghép kênh thống kê (statistical multiplexing), phân cấp cận đồng bộ PDH(Plessiochronous Digital Hierarchy),…

Ngoài ra, khi thực hiện mô phỏng nhóm cũng xác minh được những gì đã học trong lý thuyết như sự liên quan giữa chồng lấn và tần số lấy mẫu, cách hoạt động của các phương pháp điều chế, …

8 tdm?fbclid=IwAR3t8PlprvW2TL08INd9ERboQs_hqLDPbOPYTPFSd6uTU-H1U4PMBV32ywY

https://www.techopedia.com/definition/9669/time-division-multiplexing-9 https://electronicscoach.com/pulse-amplitude-modulation.html