ĐỀ TÀI " KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ XUNG MÃ PCM " docx

Mã hóa phi tuyến: Trình bày mã hóa nén – giãn tương tựluật A, mã hóa nén-giãn số luật A áp dụng cho tín hiệu thoại 2.. • Đưa ra qui luật lượng tử hóa không đều: nén biên độ tín hiệu về c

NGUYÊN LÝ TRUYỀN THÔNG

1

BÀI THUYẾT TRÌNH

Thành viên nhóm 4

1 PHẠM VĂN THANH

2 PHẠM VĂN CƯỜNG

3 NGUYỄN XUÂN THÁI

4 NGUYỄN VĂN CƯỜNG

3

KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ XUNG MÃ PCM

1. Mã hóa phi tuyến: Trình bày mã hóa nén – giãn tương tựluật A, mã hóa nén-giãn số luật A áp dụng cho tín hiệu thoại

2. Khôi phục tín hiệu tương tự

3. Băng thông tín hiệu PCM

4. Nhiễu tác động lên tín hiệu PCM

• Đưa ra qui luật lượng tử hóa không đều: nén biên độ tín hiệu về các giá trị nhỏ hơn  giảm số lượng mức lượng

 bộ nén – dãn analog: sử dụng các phần tử phi tuyến

• Tín hiệu đầu vào, đầu ra của bộ nén và bộ dãn đều là tín hiệu số  bộ nén – dãn số: sử dụng các vi mạch 5

Đặc tuyến bộ nén và bộ giãn tương tự

7

Cấu tạo bộ nén – dãn analog

 Hoạt động của bộ nén:

diode mở ít (điện trở lớn) tín hiệu

rẽ mạch ít suy hao bộ nén bé

diode giảm suy hao bộ nén lớn 

biên độ vào càng lớn sẽ bị nén nhiều

Bộ nén

Nén-giãn số

• Bộ nén số được đặt trong miền tín hiệu số của nhánh phát và bộ giãn số được đặt trong miền tín hiệu số của nhánh thu

• Đặc tuyến bộ nén và bộ giãn số xây dựng dựa trên cơ

sở đặc tuyến bộ nén và bộ giãn tương tự bằng cách gần đúng hóa đường cong đặc tuyến bộ nén và bộ giãn

tương tự theo luật A và µ thành các đoạn thẳng gấp

khúc

9

Đặc tuyến bộ nén-dãn số luật A (A=87,6/13)

V IV

III II

I

0

Dựa trên biểu thức toán học của bộ nén analog theo tiêu chuẩn

châu Âu, bộ nén A=87,6/13

• Đặc điểm của đặc tính biên độ:

Hình vẽ đặc tính biên độ thể hiện cho nhánh dương, nhánh âm đốixứng qua gốc tọa độ

Biên độ chia thành 13 đoạn:

Mỗi nhánh có 8 đoạn, đoạn I và đoạn II có cùng bước lượng tử hóa

và có cùng độ dốc được ghép lại thành một đoạn còn 7 đoạn

Hai đoạn bắt đầu từ gốc tọa độ có cùng độ dốc và cùng bước lượng

tử hóa  ghép thành 1 đoạn

Trong mỗi đoạn được lượng tử hóa đều với 16 mức lượng tử hóa

Sử dụng một bit b1 để mã hóa dấu của giá trị biên độ (biên độ manggiá trị âm và dương)

Việc mã hóa biên độ tín hiệu chỉ cần quan tâm đến giá trị tuyệt đối

 Lượng tử hóa trong đoạn:

 Mỗi đoạn được chia thành 16 mức lượng tử hóa với

bước lượng tử hóa đều nhau, đánh số từ 0 đến 15

 Bước lượng tử hóa của các đoạn khác nhau là khác

nhau, bước lượng tử hóa của đoạn sau lớn hơn gấp đôibước lượng tử hóa của đoạn trước liền kềlượng tử hóakhông đều

 So sánh bước lượng tử hóa đều Δ và không đều Δn:

Δn = (V2n-V1n)/16Trong đó: n là chỉ số thứ tự đoạn từ 0 đến 7

V2n,V1n: giá trị điện áp tại đầu đoạn và cuối đoạnthứ n

13

Mã hóa nén – giãn tương tự

Bảng nén – giãn tương tự luật A

15

Bảng nén – giãn tương tự luật A

Ví dụ mã hóa nén – giãn tương tự

 Tín hiệu vào bộ nén – giãn tương tự luật A

có giá trị 71 Xác định tổ hợp mã ra bộ nén

và giá trị biên độ ra bộ giải mã

 X = 71 → Bit dấu là bit 0, mã đoạn là 010

và mã bước lượng tử hóa là 0001

 Vậy: Tổ hợp mã ra bộ nén là 00100001

Giá trị biên độ ra bộ giải mã là 70

17

Mã hóa nén – giãn số

Bảng nén – giãn số luật A (12 bit – 7 bit)

19

 Mã hóa: Ta thực hiện mã hóa đều thông thường được từ mã 13 bit ,sau đó thực hiện nén số 13 bit xuống còn 8 bit Thực sự nén số 12 bit xuống còn 7 bit và bit cao là bit dấu phải được giữ nguyên

 Giải mã: Ta thực hiện giải mã đều thông thường được từ mã 8 bit Sau đó thực hiện giãn 8 bit thành

13 bit Thực sự ta giãn 7 bit thành 12 bit vì bit cao nhất là bit dấu phải được giữa nguyên

Ví dụ mã hóa nén – giãn số theo luật A

 Một mẫu lượng tử hóa có giá trị là + 121

 Xác định từ mã PCM phát đi và giá trị mã đầu ra bộ giãn

Thuật toán thực hiện mã hóa không đều

Ta xét thuật toán này với luật A = 87,6 Gọi 3 bit đoạn

là a, 4 bit bước lượng tử là b, x

là giá trị lượng

tử hóa đều của mẫu rời rạc

Thuật toán thực hiện mã hóa không đều

Ví dụ mã hóa không đều dùng thuật toán

Một mẫu lượng tử hóa có giá trị là + 121

Ta xác định được bit đầu là 0; a = 2, r= 57, b = 14

Vậy từ mã PCM 8 bit là 00101110

Nếu truyền từ mã đi, bên giải mã sẽ khôi phục được giá trị tuyệt đối là 22(14 + 33/2) = 122

25

Khôi phục tín hiệu ban đầu

Khôi phục tín hiệu ban đầu

 Tại phía thu, tín hiệu số PCM được chuyển đổi thành tín hiệu analog qua 2 bước: giải mã và lọc Tổng hợp hai quá trình xử lý này gọi là quá trình chuyển đổi D/A

 Nếu tần số lấy mẫu không thỏa mãn định lý lấy mẫu thì không thể khôi phục tín hiệu ban đầu do ảnh hưởng

hiện tượng chồng phổ

27

Khôi phục tín hiệu ban đầu

Khôi phục tín hiệu ban đầu

Giải mã:

 Tách các mã nhị phân 8 bit từ tín hiệu PCM

 Chuyển mỗi từ mã nhị phân thành một xung lượng tử có

biên độ tương ứng với số mức lượng tử của từ mã đó

29

Khôi phục tín hiệu ban đầu

MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM

CỦA TÍN HIỆU PCM

1 Băng thông của tín hiệu PCM

2 Ảnh hưởng nhiễu lên PCM

BĂNG THÔNG CỦA THÔNG CỦA TÍN HIỆU PCM

 Băng thông :để chỉ lưu lượng của tín hiệu điện được truyền

qua thiết bị truyền dẫn trong một giây là bao nhiêu.

 Băng thông và tốc độ bít có mối quan hệ với nhau

 R là tốc độ bit (số bit truyền đi trong một

giây của tín hiệu PCM)

Hình a Hình b

 Hình a: 1 bit  1 lần thay đổi mức =>BPCM ≥ 1/2 R = 1/2 n.fs

 Hình b: 1 bit 2 lần thay đổi mức => BPCM ≥ R = n.fs

 Để tránh chồng phổ thì fs ≥ 2B với B là băng thông của tín hiệu tương tự tương ứng

 Vậy băng thông của PCM là: BPCM ≥ nB (hình a) ;BPCM ≥ 2nB (hình b)

Ví dụ :

Đối với tín hiệu thoại ,CCITT quy định tần số lấy mẫu là 8 KHz và độ dài từ mã là 8 bit Vậy tốc độ của tín hiệu thoại số là 64 kbps Do đó ,băng thông tối thiểu của tín hiệu thoại số là 32 KHz ,lớn gấp 8 lần so với băng thông của tín hiệu thoại tương tự là

4 KHz

35

Ảnh hưởng của các loai nhiễu lên PCM

Có 2 loại nhiễu chính :

Nhiễu lượng tử hoá

 Nhiễu gây ra bởi bộ lượng tử hoá M, mức ở bên mãhoá PCM

 Thực tiễn :nhiễu lượng tử hoá chia 4 loại ở đầu ra :

1. Nhiễu quá tải

2. Nhiễu ngẫu nhiên

3. Nhiễu hạt

4. Nhiễu rung

Nhiễu quá tải  xuất hiện khi điện áp

đỉnh cuả tín hiệu tương

tự vượt quá giá trị điện

áp đỉnh lúc thiết kế

 tín hiệu khôi phục ở đầu thu sẽ có đỉnh bằng

phẳng gần với giá trị đỉnh thiết kế

 Ví dụ

 méo nghe trong hệ

thống điện thoại PCM khi có các mức điện áp cao xuất hiện như âm quay số, bận, tín hiệu nhấc máy

Nhiễu ngẫu nhiên

 tạo ra bởi lỗi lượng tử hóa thay đổi

ngẫu nhiên nếu điện áp tín hiệutương tự vào không đủ lớn thì tỷ số S/N sẽ bị

giảm Nhiễu ngẫu nhiên nghe như một tiếng rít.

Nhiễu hạt

 Xuất hiện khi điện áp của tín hiệu tương

tự giảm tương đối nhỏ so với giá trị thiết

kế, làm cho tín hiệu lượng tử hóa gần

như bằng phẳng ở mức 0 Nhiễu hạt

nghe như tiếng lạo xạo Có thể giảm

nhiễu hạt bằng cách tăng số mức lượng

tử hóa, nghĩa là tăng tốc độ bit của tín hiệu PCM hoặc là sử dụng lượng tử hóa không đều.

Nhiễu rung

Xuất hiện khi điện áp của tín hiệu tương tự gần như là một hằng số nằm giữa hai mức lượng tử hóa cạnh nhau gây ra một tín hiệu sin không mong muốn ở tần số bằng một nửa tần số lấy mẫu ở đầu ra của hệ thống PCM.

Thanks you for listen !

45

The end !

July 22, 2012