Hệ thống thông tin viba số

Khoa điện tử viễn thông Tr Trờng đại học bách khoa hà nội Đồ án tốt nghiệp Li núi đầu Hiện phát triển vũ bão ngành điện tử, tin học, viễn thông, phát triển thể qua hai xu Hiện đại hố đa dạng hố dịch vụ viễn thơng Các dịch vụ viễn thông ngày trở nên đa dạng phong phú đáp ứng nhu cầu giao tiếp xã hội nghe nhìn, thơng tin trao đổi đa chiều điện thoại hội nghị, điện tín, phát truyền hình… Tất dịch vụ phát triển riêng rẽ độc lập song để có thơng tin tổng hợp u cầu mạng đa dịch vụ đời Mạng nhắm kết hợp tất dịch vụ nói vào kênh sở để cung cấp phương tiện thông tin cho người sử dụng cách đa tiện lợi Để truyền tải tin tức thông tin từ nơi tới nơi thi thiếu phương tiện truyền dẫn Thiết bị truyền dẫn phải có chất lượng cao để đảm bảo độ tin cậy thông tin Các phương tiện truyền dẫn viba, vệ tinh, cáp quang…… Dưới giúp đỡ thầy Đỗ Hoàng Tiến, đồ án tốt nghiệp em xin giới thiệu hệ thống thông tin viba số, với thiết bị truyền dẫn máy AWA_RMD_1504 Vì thời gian trình độ có hạn nên đồ án em cịn nhiều thiếu sót,em mong thầy bạn góp ý _ Khoa điện tử viễn thông Tr Trờng đại học bách khoa hà nội Đồ án tốt nghiệp Mc lc Chương I: Tổng quan hệ thống truyền dẫn I.1 Khái quát hệ thống truyền dẫn I.2 Hệ thống truyền tin tương tự I.3 Hệ thống truyền tin số Chương II: Hệ thống thông tin viba số II.1 Sơ lược viba số II.2 Bộ mã hoá/ Bộ giải mã II.2.1 Điều chế PCM II.2.1.1 Lấy mẫu II.2.1.2 Lượng tử II.2.1.3 Mã hoá II.2.2 Bộ giải điều chế PCM II.3 Bộ ghép kênhTDM_PCM II.3.1 Phương pháp ghép kênh theo thời gianTDM 10 II.3.2.Bộ ghép kênh sở 24 kênh 11 II.3.3 Bộ ghép kênh sở 30 kênh 12 II.3.3.1 Nhiệm vụ yêu cầu thiết bị ghép kênh sở 30 kênh 13 II.3.3.1.1 Nhiệm vụ 13 II.3.3.1.2 Yêu cầu 13 II.3.3.2 Sơ đồ khối hoạt động thiết bị ghép kênh PCM sở 30 kênh 17 II.3.3.2.1 Sơ đồ khối 17 II.3.3.2.2 Chức khối 18 Chương III Thiết viba số AWA_RMD_1504 26 III.1 Giới thiệu thiết bị viba số AWA_RMD_1504 26 III.2 Các tiêu kỹ thuật 26 _ Khoa ®iƯn tư viƠn thông Tr Trờng đại học bách khoa hà nội III.3 Sơ đồ khối đơn giản thiết bị thu phát RMD_1504 III.3.1 Máy phát RMD_1504 III.3.1.1 Khối xử lí băng tần sở phát III.3.1.2 Khối kích thích III.3.1.3 Khối khuyếch đại công suất III.3.1.4 Khối hiển thị III.3.2 Máy thu RMD_1504 III.3.2.1 Khối đổi tần III.3.2.2 Khối khuyếch đại lọc trung tần III.3.2.3 Khối xử lí băng tần sở thu III.3.2.4 Khối hiển thị III.3.3 Bộ ghép nhánh siêu cao tần III.3.3.1 Bộ lọc cao tần phát thu III.3.3.2 Khối ghép nhánh siêu cao tần III.3.4 Các khối khác III.3.4.1 Hộp phát DPS_384 III.3.4.1.1 Nguyên lí làm việc III.3.4.1.2 Chỉ tiêu kĩ thuật III.3.4.2 Khối ghép kênh DMS_2 Chương IV:Thiết kế định thời phát IV.1 Nhiệm vụ yêu cầu kĩ thuật IV.2 Lựa chọn phương án thiết kế IV.2.1 Dùng đếm giải mã IV.2.2 Dùng chia ghi dịch SHR IV.3 Thiết kế cụ thể IV.3.1 Bộ dao động chủ IV.3.2 mạch tạo xung có tần số quy định IV.3.3 Mạch tạo xung định thời IV.3.3.1 Mạch tạo xung định thời bit IV.3.3.2 Mạch tạo xung định thời khe IV.3.3.3 Mạch tạo xung t0 IV.3.4 Bộ chốt tạo xung nhịp ng h Đồ án tốt nghiệp 28 29 30 34 36 38 38 38 41 43 47 49 49 50 50 50 50 51 52 54 54 54 55 58 60 60 62 67 67 70 73 75 _ Khoa điện tử viễn thông Tr Trờng đại học bách khoa hà nội Đồ án tèt nghiÖp IV.3.5 Hoạt động định thời phát 76 Chương I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN I.1 Khái quát hệ thống truyền dẫn Như biết người biết dùng âm để tạo lên ngơn ngữ nói, phương tiện để giao tiếp trao đổi thông tin Thế âm lại bị giới hạn khắt khe khoảng cách Mãi đến kỉ 20 người chinh phục khoảng cách phương tiện điện Và hệ thống truyền tin điện tử (là hệ thống sử dụng mạch điện thiết bị điện tử để thực công việc truyền tin từ nơi sang nơi khác) Thơng tin truyền sử lí hệ thống truyền tin biểu thị dạng tín hiệu Tín hiệu đại lượng vật lí mang thông tin thường biểu thị dạng: tín hiệu tương tự tín hiệu số Hệ thống truyền tin truyền tín hiệu số gọi hệ thống truyền tin số Ngày nay, hệ thống truyền tin ngày đại đa dạng: hệ thống truyền tin dùng cáp kim loại, viba, thông tin vệ tinh, thông tin di động, cáp sợi quang … Một hệ thống truyền tin biểu thị theo sơ đồ khối sau: _ Khoa điện tử viễn thông Tr Trờng đại học bách khoa hà nội Đồ án tèt nghiƯp sóngXử Nguồn tin Sử lí tín hiệuMạch phátMơi sóngtrường mang kênh truyền Mạch sóng mang lí tín hiệu Đầuthu cuối nhận t Thu Phát Hình vẽ 1.1 I.2 Hệ thống truyền tin tương tự Hệ thống truyền tin tương tự hệ thống truyền tin truyền tin hiệu tương tự, thiết kế để đồng thời truyền nhiều tín hiệu băng gốc Trong thực tế tín hiệu thơng tin băng gốc khơng thể truyền xa đường truyền dẫn cáp kim loại sợi cáp quang tầng khí Do cần phải điều chế tín hiệu thơng tin băng gốc với tín hiệu tương tự có tần số cao gọi sóng mang Sóng mang có nhiệm vụ mang thông tin hệ thống truyền tin Tín hiệu thơng tin điều chế với song mang theo cách: theo biên độ, theo tần số, theo góc pha Các tín hiệu sau điều chế dựa vào ghép kênh Tại kênh tín hiệu ghép với cho phù hợp với kênh truyền Với hệ thống truyền dẫn tương tự thường dung kĩ thuật ghép kênh phân chia theo tần số FDM (Frequency Division Multiplexing) I.3 Hệ thống truyền tin số Hệ thống truyền tin số hệ thống truyền tin truyền tín hiệu số (các xung hay số nhị phân) Các hệ thống truyền dẫn sử dụng rộng rãi dần thay hệ thống tương tự Bởi hệ thống số có nhiều ưu điểm so với hệ thống tương tự như: _ Khoa điện tử viễn thông Tr Trờng đại học bách khoa hà nội Đồ ¸n tèt nghiƯp Có tính kháng nhiều tốt Dễ dàng sử lí ghép kênh Giảm tạp âm tuyến truyền nhiều chặng Tuy nhiên hệ thống số có nhược điểm nó: Cần độ rộng dải tần lớn Phải có thêm mã hoá giải mã, mạch phục hồi đồng hồ máy thu gây tốn Các phương pháp điều chế thơng dụng thơng tín số: Điều biên xung (PAM), điều chế thời hạn xung, điều chế vị trí xung (PPM), điều chế xung mã (PCM), điều chế delta (DM) Hệ thống truyền dẫn số thường sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo thời gian (TDM Time Division Multiplxing) Chương 2: HỆ THỐNG THÔNG TIN VIBA SỐ II.1 Sơ lược viba Hệ thống viba ngày kết phát triển rada chiến tranh giới thứ Thuật ngữ viba xuất từ thực tế bước sóng tín hiệu nhỏ Tín hiệu viba có số đặc tính ánh sáng (do có bước song ngắn): Tín hiệu viba tập chung thành búp sóng Tín hiệu viba bị giới hạn tầm nhìn thẳng Sơ đồ khối hệ thống viba số: _ Khoa ®iƯn tử viễn thông Tr Trờng đại học bách khoa hà nội FDM Đồ án tốt nghiệp Codec m tng tự Mã hoá A/D Bộ ghép số Máy phát Giải mã D/A Bộ tách số Máy thu Nguồn số FDM Codec Âm tương tự Nguồn số Hình vẽ 2.1 II.2 Bộ mã hoá/Bộ giải mã Bộ mã hoá nguồn xử lí tín hiệu tương tự nhận đầu vào cho tín hiệu số đầu đại diện cho tín hiệu tương tự đầu vào Bộ giải mã có chức ngược lại đưa tín hiệu số đến đầu vào giải mã thành tín hiệu tương tự ban đầu Trong hệ thống tương tự tín hiệu ban đầu điều chế trực tiếp trước truyền lên kênh vô tuyến Nhưng hệ thống số tín hiệu tương tự ban đầu biến đổi sang dạng số gồm dãy kí hiệu nhị phân trước xử lí điều chế Q trình biến đổi hồn tồn tín hiệu tương tự _ Khoa điện tử viễn thông Tr Trờng đại học bách khoa hà nội Đồ án tốt nghiệp thnh dãy xung nhị phân gọi mã hoá nguồn Trong thực tế có nhiều kỹ thuật mã hố nguồn, kỹ thuật điều xung mã (PCM) quan trọng chiếm ưu Dưới em xin giới thiệu kỹ thuật II.2.1 Điều chế PCM PCM đặc trưng trình: lấy mẫu, lượng tử hố, mã hố tín hiệu tương tự Lấy mẫu Lượng tử hố Mã hố tín hiệu số Hình vẽ 2.2: Sơ đồ mã hoá II.2.1.1 Lấy mẫu Lấy mẫu khai triển có chu kì tín hiệu tương tự thu biên độ có tác động tức thời Q trình ln tn theo định lí lấy mẫu Nyquist Định lí rõ tín hiệu f(t) có băng tần hạn chế nhờ lọc lấy thấp đặc trưng cách xác trị số lấy mẫu, khoảng cách trị số lấy mẫu khơng vượt q nửa chu kì tần số cao tín hiệu hay nói cách khác tần số lấy mẫu phải không nhỏ lần tần số cao tín hiệu tương tự (flm ≥ 2fmax) Định lí đảm bảo mặt: Nó gây méo phổ (do tượng chồng phổ) sau khơi phục phía thu, đồng thời giới hạn độ rộng phổ cho phép nhằm tiết kiệm giải tần VD: Theo tiêu chuẩn quốc tế tín hiệu kênh thoại có giới hạn giải tần: 0,3kHz ~3,4kHz Tốc độ lấy mẫu kHz lớn 23,4 kHz Chu kì lấy mẫu Tlm=1/8000= 125 ỡs Tlm độ lâu khung tổ chức ghép kênh sở _ Khoa điện tử viễn thông Tr Trờng đại học bách khoa hà nội Đồ án tốt nghiệp II.2.1.2 Lng tử hố Lượng tử hố thay tín hiệu tương tự lấy mẫu tập hữu hạn mức biên độ, tức biến đổi tín hiệu liên tục thành tín hiệu rời rạc Tín hiệu sau qua lượng tử thành Q mức lượng tử Xung mẫu PAM có giá trị xấp xỉ mức gần giá trị để đưa tới đầu Sự xác tới 1/2 bước nhảy lượng tử nhỏ Sự làm tròn gây méo lượng tử tức tạp âm lượng tử Để giảm méo người ta dùng số biện pháp khác nhau, có luật nén_giãn A M (nén điều chế, giãn giải điều chế) II.2.1.3 Mã hoá Mã hố khâu quan trọng q trình điều chế PCM mạch điện chuyển đổi mẫu lượng tử thành xung số tương ứng từ mã đầu ta nó, bít thơng tin Để nâng cao chất lượng người ta thường kết hợp mã hoá lượng tử hoá nhằm tăng hiệu trình chuyển đổi A/D CCITT khuyến thị dùng hệ thống PCM có từ mã bít, tương ứng có 256 mức lượng tử tốc độ truyền Hkb/s Để khái quát trình điều chế xung mã PCM ta xem đồ hình sau: (thứ tự từ xuống) Đồ thị thứ biểu thị tín hiệu đầu vào điều chế xung mã PCM Đồ thị thứ hai: biểu diễn tín hiệu xung lấy mẫu Đồ thị thứ ba: mơ tả tín hiệu tương tự sau lấy mẫu Đồ thị thứ tư: biểu diễn tín hiệu tín hiệu sau lượng tử hố Đồ thị thứ năm: biểu diễn tín hiệu sau mã hố: dãy số nhị phân xếp nối thời gian _ Khoa điện tử viễn thông Tr Trờng đại học bách khoa hà nội Đồ án tốt nghiệp -1 -2 -3 -4 100 011 010 001 000 001 010 011 100 01 1 0 11 0 1 0 1 Hình vẽ 2.3 _