Bài giảng thông tin số Chương 3 pot

- Chỉång III - Chỉång 3 K thût säú hoạ v âënh dảng tên hiãûu Háưu hãút cạc tên hiãûu cáưn truưn qua hãû thäúng truưn tin säú âãưu l tên hiãûu tỉång tỉû. Vç thãú váún âãư âáưu tiãn cáưn qua tám åí âáy l säú hoạ tên hiãûu tỉång tỉû. Lénh vỉûc säú hoạ tên hiãûu tỉång tỉû â âỉåüc nghiãn cỉïu mảnh trong vi chủc nàm tråí lải âáy. Sỉû nghiãn cỉïu âọ â tảo ra ráút nhiãưu kiãøu biãún âäøi khạc nhau v trong mäùi kiãøu lải cọ ráút nhiãưu biãún thãø. Viãûc chn kiãøu củ thãø no l phủ thüc vo lénh vỉûc ỉïng dủng v cháút lỉåüng truưn dáùn m ta mong mún âảt âỉåüc. Mäüt trong nhỉỵng phỉång phạp biãún âäøi tên hiãûu tỉång tỉû sang säú phäø biãún hån c s âỉåüc trçnh ba ìy k trong chỉång ny l âiãưu chãú xung m PCM (Pulse Code Modulation). PCM cho cháút lỉåüng âm bo våïi giạ thnh tỉång âäúi. Tỉì PCM cọ nhỉỵng phỉång phạp biãún thãø cng khạ thäng dủng l PCM delta, âiãưu chãú xung m vi sai DPCM (Differential Pulse Code Modulation), âiãưu chãú delta DM ( Delta Modulation), DM thêch nghi ADM (Adaptive DM). Cạc phỉång phạp sau cho täúc âäü tên hiãûu säú tháúp hån so våïi PCM, dáùn âãún sỉí dủng bàng thäng tiãút kiãûm hån. Tên hiãûu tỉång tỉû sau khi chuøn sang dảng säú cáưn phi âỉåüc biãøu diãùn dỉåïi mäüt dảng thỉïc thêch håüp âãø truưn âi. Cạc dảng thỉïc nhỉ váûy gi l m âỉåìng (line code) v cäng viãûc âọ âỉåüc gi l âënh dảng tên hiãûu säú (digital signal format). Chỉång na ìy s giåïi thiãûu vãư mäüt säú loải m âỉåìng thỉåìng gàûp cng våïi cạc âàûc âiãøm ca chụng. Cọ thãø nọi tiãúng nọi l loải tên hiãûu thäng tin âỉåüc truưn phäø biãún nháút trong mảng viãùn thäng. Chỉång ny s dnh mäüt pháưn âãø giåïi thiãûu så lỉåüc vãư k thût m họa tiãúng nọi täúc âäü tháúp nhåì vo cạc bäü m hoạ thoải (voice coder). Quạ trçnh säú hoạ tiãúng nọi lục ny âỉåüc thỉûc hiãûn dỉûa trãn ngun tàõc chè m hoạ âãø truưn âi cạc täø håüp ám vë l úu täú cå bn cáúu thnh nãn tiãúng nọi. Bäü gii m cọ thãø tảo lải tiãúng nọi bàòng cạch khäi phủc lải cạc täø håüp ám vë ny. Táút nhiãn lục ny tiãúng nọi chè â hiãøu chỉï khäng cn giỉỵ âỉåüc âäü phán biãût, tênh trung thỉûc, ngỉỵ âiãûu ca ngỉåìi nọi nhỉ PCM. Pháưn cúi chỉång s trçnh by vi nẹt vãư k thût m họa audio cho täúc âäü tháúp nhỉng cháút lỉåüng cao, dỉûa trãn ngun tàõc m họa bàng con (sub-band coding). 3.1 Láúy máùu Láúy máùu (sampling) l bỉåïc âáưu tiãn trong quạ trçnh biãún âäøi tên hiãûu tỉång tỉû sang säú theo k thût PCM. Mủc âêch ca bỉåïc láúy máùu ny l tỉì tên hiãûu tỉång tỉû, ta tảo nãn mäüt dy xung råìi rảc tưn hon räüng bàòng nhau, biãn âäü xung bàòng våï i giạ trë ca tên hiãûu tỉång tỉû tải thåìi âiãøm láúy máùu. Dy xung råìi rảc âọ cn âỉåüc gi l tên hiãûu âiãưu chãú biãn âäü xung PAM (Pulse Amplitude Modulation). Hçnh 3.1 âỉa ra mäüt vê dủ vãư tên hiãûu PAM. Vç âènh ca tên hiãûu PAM ny bàòng phàóng nãn ta cn gi l tên hiãûu flat-top PAM. Nãúu tên hiãûu PAM cọ táưn säú â låïn (tỉïc l khong cạch giỉỵa cạc xung cảnh nhau â nh) thç cọ thãø khäi phủc lải tên hiãûu tỉång tỉû ban âáưu tỉì tên hiãûu PAM. - 44 - - Chổồng III - ởnh lyù lỏỳy mỏựu Shannon õổa ra giồùi haỷn dổồùi cuớa tỏửn sọỳ õoù laỡ hoỷc mS f2f ms 2 , trong õoù laỡ tỏửn sọỳ cuớa tờn hióỷu PAM vaỡ laỡ tỏửn sọỳ cổỷc õaỷi cuớa phọứ tờn hióỷu tổồng tổỷ. S f m f Trổồỡng hồỹp tờn hióỷu tổồng tổỷ laỡ tờn hióỷu thọng daới coù phọứ tổỡ f L õóỳn f H thỗ tỏửn sọỳ lỏỳy mỏựu õổồỹc choỹn nhổ sau: LsH f 1n 2 ff n 2 trong õoù = LH H ff f intn Vờ duỷ: óứ lỏỳy mỏựu tờn hióỷu thoaỷi tổồng tổỷ coù phọứ tổỡ 0.3 - 3.4 kHz thỗ theo õởnh lyù lỏỳy mỏựu tờnh õổồỹc n = int(3.4/3.1) = 1. Suy ra f s 6.8 kHz. Thổỷc tóỳ, CCITT quy õởnh f s = 8 kHz. Hỗnh 3.1 Tờn hióỷu flat-top PAM 3.1.1 Lỏỳy mỏựu tổỷ nhión (natural sampling) Vióỷc taỷo ra tờn hióỷu PAM coù õốnh bũng phúng nhổ hỗnh 3.1 rỏỳt giọỳng vồùi lỏỳy mỏựu tổỷ nhión, trong õoù lỏỳy mỏựu tổỷ nhión laỡ quaù trỗnh nhỏn tờn hióỷu tổồng tổỷ vồùi daợy xung lỏỳy mỏựu p T (t). Daợy xung lỏỳy mỏựu p T (t) laỡ daợy xung vuọng tuỏửn hoaỡn vồùi chu kyỡ mSS f2f,f/1T = , õọỹ rọỹng xung laỡ , chióửu cao xung laỡ h = 1. Coù thóứ khai trióứn Fourier cho daợy xung lỏỳy mỏựu nhổ sau: t T 2 jk k T e T k T ksin T 1 )t(p = = Tờn hióỷu lỏỳy mỏựu coù daỷng: )t(p)t(f)t(f TS = Mỏỷt õọỹ phọứ cuớa tờn hióỷu lỏỳy mỏựu laỡ: - 45 - - Chỉång III - ) 2 ( sin )()( 2 1 )( T kF T k T k T PFF k S π ω τ π τ π τ ωω π ω −=∗= ∑ ∞ −∞= Hçnh 3.2 trçnh by tên hiãûu tỉång tỉû, dy xung láúy máùu, tên hiãûu láúy máùu v phäø ca chụng. Âiãøm cáưn lỉu trong trỉåìng håüp ny l âènh ca tên hiãûu láúy máùu bạm theo sỉû biãún thiãn ca tên hiãûu tỉång tỉû. Hçnh 3.2 a, c, e láưn lỉåüt l âäư thë ca tên hiãûu tỉång tỉû, dy xung láúy máùu v tên hiãûu láúy máùu. Vê dủ tên hiãûu tỉång tỉû l tên hiãûu thäng tháúp våïi phäø cọ dảng nhỉ hçnh 3.2b. Vç dy xung láúy máùu tưn hon nãn phäø ca dy xung láúy máùu åí hçnh 3.2 d l phäø råìi rảc, bao gäưm cạc xung Dirac cạch âãưu nhau 1/T. V vç dy xung láúy máùu l dy xung vng tưn hon nãn âỉåìng bao ca cạc xung Dirac l phäø ca mäüt xung vng âån dảng (sinx)/x. Theo tênh cháút c a phẹp biãún âäøi Fourier thç phẹp nhán trong miãưn thåìi gian tỉång âỉång våïi phẹp cháûp trong miãưn táưn säú nãn phäø ca tên hiãûu láúy máùu cọ âỉåüc bàòng cạch tênh nhỉ trçnh by trãn âáy v càn cỉï vo âọ, ta cọ âỉåüc âäư thë phäø ca tên hiãûu láúy máùu nhỉ hçnh 3.2 f. Tỉì hçnh 3.2 f, ta tháúy phäø ca tên hiãûu láúy máùu bao gäưm vä säú phiãn bn phäø ca tên hiãûu tỉång tỉû nàòm cạch nhau T / 2π . Nãúu táưn säú láúy máùu khäng tho mn âënh l láúy máùu Shannon hồûc mS f2f ≥ ms 2 ω ≥ω thç xy ra hiãûn tỉåüng cạc phiãn bn phäø chäưng láún lãn nhau. Ta gi âáy l hiãûn tỉåüng chäưng phäø hay máûp måì phäø (aliasing). Hçnh 3.2 Tên hiãûu láúy máùu tỉû nhiãn v phäø Viãûc thỉûc hiãûn láúy máùu tỉû nhiãn khạ dãù dng, chè cáưn mäüt chuøn mảch hai âáưu vo mäüt âáưu ra tỉång tỉû (analog bilateral switch) nhỉ chè ra trong hçnh 3.3. Mäüt vê dủ ca loải chuøn mảch ny l 4016 (cọ sàơn trong pháưn cỉïng ca CMOS). - 46 - - Chổồng III - - 47 - Chuyóứn maỷch p T (t) f s (t) f(t) Cloc k Hỗnh 3.3 Maỷch taỷo tờn hióỷu PAM lỏỳy mỏựu tổỷ nhión 3.1.2 Lỏỳy mỏựu tổùc thồỡi (instaneous sampling) Ngoaỡi caùch lỏỳy mỏựu tổỷ nhión, ta coỡn coù thóứ taỷo ra tờn hióỷu flat-top PAM nhổ hỗnh 3.1. Vióỷc lỏỳy mỏựu kióứu naỡy coỡn õổồỹc goỹi laỡ lỏỳy mỏựu tổùc thồỡi, yù muọỳn noùi giaù trở cuớa tờn hióỷu flat-top PAM bũng vồùi giaù trở cuớa tờn hióỷu tổồng tổỷ ồớ ngay thồỡi õióứm lỏỳy mỏựu vaỡ giổợ nguyón nhổ vỏỷy trong suọỳt thồỡi gian bũng õọỹ rọỹng xung lỏỳy mỏựu. óứ taỷo ra tờn hióỷu flat-top PAM, ta sổớ duỷng bọỹ lỏỳy mỏựu vaỡ giổợ mỏựu (sampler & holder) nhổ chố ra trong hỗnh 3.4. R r C rC << RC >> T Hỗnh 3.4 Maỷch lỏỳy mỏựu vaỡ giổợ mỏựu Vaỡo thồỡi õióứm lỏỳy mỏựu, khoùa õoùng laỷi. Tuỷ C õổồỹc naỷp rỏỳt nhanh do rC rỏỳt nhoớ. Tuỷ C naỷp õóỳn õióỷn aùp bũng vồùi giaù trở õióỷn aùp cuớa tờn hióỷu tổồng tổỷ vaỡo. Quaù trỗnh naỡy chờnh laỡ lỏỳy mỏựu. Sau õoù khoùa mồớ ra. Do RC rỏỳt lồùn nón õióỷn aùp trón tuỷ C gỏửn nhổ khọng thay õọứi. ỏy chờnh laỡ giai õoaỷn giổợ mỏựu. Trong thổỷc tóỳ ngổồỡi ta rỏỳt quan tỏm õóỳn kióứu lỏỳy mỏựu tổùc thồỡi. Lyù do laỡ chuùng ta khọng cỏửn duỡng hỗnh daỷng cuớa xung õóứ chổùa thọng tin truyóửn õi vaỡ dóự taỷo ra daỷng xung chổợ nhỏỷt. Thọng tin ồớ õỏy chố chổùa trong bión õọỹ cuớa xung ngay taỷi thồỡi õióứm lỏỳy mỏựu. Khi truyóửn tờn hióỷu qua khoaớng caùch xa, ta cỏửn duỡng caùc bọ ỹ lỷp (repeater) õóứ loỹc vaỡ khuóỳch õaỷi tờn hióỷu trổồùc khi truyóửn tióỳp õóỳn bọỹ lỷp kóỳ tióỳp hay bọỹ thu. õỏy, bọỹ lỷp chố cỏửn taùi taỷo xung chổù khọng cỏửn khuóỳch õaỷi xung (khaùc cồ baớn vồùi thọng tin tổồng tổỷ) 3.1.3 Khọi phuỷc tờn hióỷu ban õỏửu So saùnh hỗnh daỷng cuớa tờn hióỷu flat-top PAM ồớ hỗnh 3.1 vồùi hỗnh daỷng cuớa tờn hióỷu lỏỳy mỏựu ồớ hỗnh 3.2 e, ta thỏỳy chuùng khaùc nhau rỏỳt ờt. Do vỏỷy maỡ vióỷc khọi phuỷc tờn hióỷu tổồng tổỷ ban - Chỉång III - âáưu tỉì tên hiãûu flat-top PAM hay tên hiãûu láúy máùu ráút giäúng nhau. Tỉì biãøu thỉïc máût âäü phäø v hçnh v 3.2 ta tháúy: nãúu táưn säú láúy máùu tha âënh l láúy máùu thç tỉì tên hiãûu PAM, ta cọ thãø khäi phủc âỉåüc tên hiãûu gäúc ban âáưu nhåì mäüt bäü lc thäng tháúp táưn säú càõt f m . Tên hiãûu khäi phủc cng giäúng våïi tên hiãûu ban âáưu nãúu t säú T / τ cỉûc nh. Bäü lc thäng tháúp ny âỉåüc gi l lc khäi phủc (reconstruction filter). Tỉì âáy, ta cọ thãø tỉû kiãøm tra lải cäng thỉïc lỉûa chn táưn säú láúy máùu trong trỉåìng håüp tên hiãûu tỉång tỉû l tên hiãûu thäng di thay vç l tên hiãûu thäng tháúp. Ngỉåüc lải, nãúu táưn säú láúy máùu khäng tha âënh l láúy máùu thç do nh hỉåíng ca hiãûn tỉåüng chäưng phäø (aliasing), ta khäng thãø khäi phủc tên hiãûu ban âáưu. Váûy âãø chäúng nh hỉåíng ca chäưng phäø, ta âàût ngay trỉåïc bäü láúy máùu mäüt bäü lc thäng tháúp âãø loải b cạc thnh pháưn táưn säú låïn hån . Viãûc loải b ny cọ khi nh hỉåíng âäi chụt âãún cháút lỉåüng tên hiãûu. 2/f S 3.1.4 Kãút håüp láúy máùu våïi ghẹp kãnh phán chia theo thåìi gian TDM Nhỉ â trçnh by åí trãn, t säú ráút nh nghéa l khong cạch giỉỵa hai xung PAM cảnh nhau ráút låïn. Ngỉåìi ta låüi dủng khong cạch låïn ny âãø ghẹp vo v truưn âi cạc xung PAM khạc ca cạc tên hiãûu tỉì cạc kãnh khạc. Phỉång phạp ny gi l ghẹp kãnh phán chia theo thåìi gian TDM (Time Division Multiplexing). S T/τ Âãø minh ha ngun l TDM, ta xẹt vê dủ hçnh 3.5 thỉûc hiãûn ghẹp kãnh phán thåìi gian cho hai tên hiãûu PAM l f 1 (t) v f 2 (t). Khong cạch giỉỵa hai xung PAM cảnh nhau trong dng tên hiãûu ghẹp kãnh khäng cn l T nỉỵa m l T/2. T/2 T f 1 (t) f 2 (t) Hçnh 3.5 Ghẹp kãnh theo thåìi gian cho hai tên hiãûu PAM Så âäư thỉûc hiãûn ghẹp kãnh theo thåìi gian cho hai tên hiãûu PAM trçnh by trãn hçnh 3.6. Gi sỉí hai tên hiãûu l tên hiãûu thäng tháúp (low-pass), táưn säú täúi âa l 3 kHz, theo âënh l láúy máùu thç táưn säú láúy máùu nh nháút l 6 kHz. Âiãưu ny u cáưu täúc âäü täúi thiãøu ca âäưng häư l 12 kHz cho hãû thäúng ny hoảt âäüng. Ngoi cạch dng chung bäü láúy máùu ta cng cọ thãø sỉí dủng riãng tỉìng bäü láúy máùu cho mäùi kãnh. Viãûc truưn tên hiãûu láúy máùu tỉû nhiãn hay flat-top PAM qua kãnh thäng tin u cáưu mäüt bàng thäng ráút räüng so våïi tên hiãûu tỉång tỉû ban âáưu vç âäü räüng xung quạ hẻp. Kh nàng chäúng nhiãùu ca tên hiãûu PAM khäng âỉåüc ci thiãûn máúy so våïi truưn trỉûc tiãúp tên hiãûu tỉång tỉû. - 48 - - Chổồng III - ióửu naỡy dỏựn õóỳn PAM khọng thờch hồỹp cho truyóửn dỏựn qua khoaớng caùch xa. Khi truyóửn õi xa, phaới chuyóứn õọứi PAM sang daỷng sọỳ. Baỡi tióỳp theo seợ xeùt vỏỳn õóử chuyóứn õọứi tờn hióỷu PAM sang daỷng sọỳ. - 49 - f 1 ( t ) f 2 ( t ) Lỏỳy mỏựu Taỷo xung Clock LPF PAM- Hỗnh 3.6 Sồ õọử thổỷc hióỷn gheùp kónh theo thồỡi gian cho hai tờn hióỷu PAM 3.2 ióửu chóỳ xung maợ PCM Kyợ thuỏỷt õióửu chóỳ xung maợ PCM õổồỹc õóử xuỏỳt lỏửn õỏửu tión vaỡo nm 1937 bồới Alec Reeves - mọỹt kyợ sổ cuớa haợng STC ( bỏy giồỡ laỡ mọỹt bọỹ phỏỷn cuớa Northern Telecom). PCM laỡ mọỹt kyợ thuỏỷt hióỷu quaớ chuyóứn õọứi tờn hióỷu tổồng tổỷ sang sọỳ, trong õoù caùc xung PAM rồỡi raỷc õổồỹc chuyóứn õọứi thaỡnh mọỹt tổỡ maợ sọỳ (digital word); õoù laỡ mọỹt doỡng bit nọỳi tióỳp (serial bit stream). Tổỡ nhổợng nm 1960, caùc hóỷ thọỳng thọng tin sổớ duỷng PCM ngaỡy caỡng rọỹng raợi vỗ nhổợng ổu õióứm nọứi bỏỷt sau õỏy: - Coù thóứ sổớ duỷng caùc maỷch sọỳ khọng õừt lừm trong hóỷ thọỳng. - Tờn hióỷu PCM xuỏỳt phaùt tổỡ tỏỳt caớ caùc nguọửn tờn hióỷu tổồng tổỷ (audio, video ) coù thóứ kóỳt hồỹp vồùi tờn hióỷu sọỳ lióỷu (vờ duỷ tổỡ maùy tờnh) vaỡ truyóửn chung qua hóỷ thọỳng truyóửn tin sọỳ tọỳc õọỹ cao (high-speed digital communication system). - Khi truyóửn tin qua khoaớng caùch xa, tờn hióỷu PCM coù thóứ õổồỹc khọi phuỷc hoaỡn toaỡn taỷi mọựi traỷm lỷp trung gian (intermediate repeater station). Aớnh hổồớng cuớa nhióựu khọng bở tờùch luyợ maỡ chố cỏửn quan tỏm õóỳn nhióựu truyóửn dỏự n giổợa hai traỷm lỷp caỷnh nhau. - Coù thóứ giaớm aớnh hổồớng cuớa nhióựu lón tờn hióỷu PCM bũng caùch sổớ duỷng caùc kyợ thuỏỷt maợ hoaù õỷc bióỷt, coù thóứ sổớa õổồỹc hỏửu hóỳt caùc loaỷi lọựi. - Coù thóứ giaớm bồùt sổỷ lỷp laỷi khọng cỏửn thióỳt hay coỡn goỹi laỡ õọỹ dổ (redundancy) trong baớn tin. - Tờn hióỷu PCM dóự lổu trổợ. Caùc ổu õióứm trón coù giaù trở vổồỹt trọỹi so vồùi khuyóỳt õióứm chờnh cuớa tờn hióỷu PCM laỡ õoỡi hoới bng thọng truyóửn dỏựn rọỹng hồn tờn hióỷu tổồng tổỷ tổồng ổùng nhióửu lỏửn. Ba bổồùc cồ baớn õóứ thổỷc hióỷn PCM gọửm lỏỳy mỏựu (sampling), lổồỹng tổớ hoùa (quantizing) vaỡ maợ hoùa (encoding) nhổ trỗnh baỡy trón hỗnh 3.7. Lỏ ỳy mỏựu laỡ bổồùc nhũm taỷo ra tờn hióỷu flat-top PAM õaợ trỗnh baỡy trong baỡi trổồùc. Baỡi naỡy seợ trỗnh baỡy hai bổồùc sau laỡ lổồỹng tổớ hoùa vaỡ maợ hoùa. - Chổồng III - T.h PCM flat- top PAM - 50 - T.h tổồng Kónh Bọỹ thu PCM PCM tổỷ vaỡo Bọỹ phaùt PCM Loỹc thọng thỏỳp Lỏỳy mỏựu & giổợ mỏựu Lổồỹng tổớ hoùa M mổùc Maợ hoù a Lỷp khọi phuỷc Lỷp khọi phuỷc Lỷp khọi phuỷc Maỷch taùi taỷo Giaới m a ợ Loỹc thọng thỏỳp T.h tổồng tổỷ ra PAM lổồỹng tổớ hoùa PAM lổồỹng tổớ hoùa Hỗnh 3.7 Hóỷ thọỳng truyóửn dỏựn PCM 3.2.1 Lổồỹng tổớ hoùa Haỷn chóỳ cuớa hóỷ thọỳng truyóửn tin qua khoaớng caùch xa laỡ sổỷ tờch luyợ nhióựu, khióỳn cho sổỷ suy giaớm chỏỳt lổồỹng tờn hióỷu gia tng theo khoaớng caùch. Coù thóứ giaớm bồùt aớnh hổồớng naỡy bũng caùch thổỷc hióỷn lổồỹng tổớ hoùa (quantizing). où laỡ sổỷ xỏỳp xố hoùa caùc giaù trở cuớa caùc mỏựu tổồng tổỷ bũng caùch sổớ duỷng sọỳ mổùc hổợu haỷn M. Hoaỷt õọỹng lổồỹng tổớ hoùa õổồỹc minh hoỹa trón hỗnh 3.8. Tờn hióỷu m(t) õổồỹc õổa vaỡo õỏửu vaỡo cuớa bọỹ lổồỹng tổớ hoaù, laỡ tờn hióỷu ra cuớa bọỹ lổồỹng tổớ hoùa . )t(m q Quan saùt trón hỗnh 3.8, ta thỏỳy coù daỷng bỏỷc thang bión õọỹ rồỡi raỷc, lỏỳy caùc mổùc bión õọỹ gỏửn vồùi m(t) laỡ m )t(m q -2 m -1 m 0 m 1 m 2 m 3 Ta goỹi caùc mổùc naỡy laỡ mổùc lổồỹng tổớ hoùa. Sọỳ mổùc naỡy hổợu haỷn . chuyóứn tổỡ mổùc naỡy sang mổùc kia ồớ taỷi giao õióứm giổợa m(t) vaỡ õổồỡng chờnh giổợa hai mổùc. Sổỷ khaùc nhau giổợa m(t) vaỡ nhióửu hay ờt tuyỡ thuọỹc vaỡo khoaớng caùch giổợa hai mổùc caỷnh nhau goỹi laỡ kờch thổồùc bổồùc S (step size). Chỏỳt lổồỹng cuớa tờn hióỷu khọi phuỷc coù thóứ õổồỹc caới thióỷn nóỳu giaớm kờch thổồùc bổồùc, tuy nhión luùc õoù sọỳ mổùc tng lón. Sau õỏy laỡ mọỹt sọỳ vờ duỷ vóử sọỳ mổùc trong caùc hóỷ thọỳng thổỷc tóỳ: thoaỷi cọng cọỹng sổớ duỷng 256 mổùc, truyóửn hỗnh maỡu thổồng maỷi sổớ duỷng 512 mổùc. )t(m q )t(m q - Chổồng III - m -2 m -1 m 0 S/2 S m q (t) m 2 m 1 m(t) Hỗnh 3.8 Minh hoỹa hoaỷt õọỹng lổồỹng tổớ hoùa Bỏy giồỡ ta xeùt õóỳn khaớ nng haỷn chóỳ sổỷ tờch luyợ nhióựu cuớa tờn hióỷu lổồỹng tổớ hoùa. Giaớ sổớ tờn hióỷu lổồỹng tổớ hoùa õổồỹc truyóửn õóỳn mọỹt traỷm lỷp, chởu aớnh hổồớng cuớa nhióựu nón bở meùo (distorsion) nhổ veợ trong hỗnh 3.9 a. Cho tờn hióỷu naỡy õi vaỡo bọỹ lổồỹng tổớ hoùa mọỹt lỏửn nổợa goỹi laỡ taùi lổồỹng tổớ hoùa (requantizer), õỏửu ra luùc naỡy õổồỹc chố ra trón hỗnh 3.9 b. Quan saùt trón hỗnh ta thỏỳy roợ raỡng laỡ lọựi chố xuỏỳt hióỷn nóỳu bión õọỹ nhióựu vổồỹt quaù mọỹt nổớa kờch thổồùc bổồùc vaỡ nhióựu seợ hoaỡn toaỡn bở loaỷi boớ nóỳu bión õọỹ ồớ dổồùi mọỹt nổớa kờch thổồùc bổồùc. Vỏỷy bũng caùch tng kờch thổồùc bổồùc ta coù thóứ giaớm bồùt sổỷ tờch luyợ nhióựu. Tuy nhión tng kờch thổồùc bổồùc thỗ seợ dỏựn õóỳn tng sai khaùc giổợa tờn hióỷu gọỳc vaỡ tờn hióỷu lổồỹng tổớ hoùa. Sai khaùc naỡy goỹi laỡ nhióựu lổồỹng tổớ hoùa (quantizing noise). Ta coù thóứ tờnh õổồỹc cọng suỏỳt trung bỗnh cuớa nhióựu lổồỹng tổớ hoùa nhổ sau: Goỹi sai khaùc giổợa tờn hióỷu gọỳc vaỡ tờn hióỷu lổồỹng tổớ hoùa ồớ mọỹt mổùc naỡo õoù laỡ . Theo sổỷ phỏn tờch hoaỷt õọỹng lổồỹng tổớ hoùa ồớ trón, ta ruùt ra õổồỹc daới thay õọứi cuớa laỡ: 2 / S2 / S Giaớ sổớ phỏn bọỳ õóửu thỗ haỡm mỏỷt õọỹ xaùc suỏỳt seợ laỡ: = ,0 2/S2/S,S/1 )(f Vỏỷy cọng suỏỳt trung bỗnh cuớa nhióựu lổồỹng tổớ hoùa laỡ: 12 S d)(fmP 2 2/S 2/S 2 2 2 q ==== Roợ raỡng laỡ nhióựu lổồỹng tổớ hoùa seợ tng khi kờch thổồùc bổồùc tng vaỡ ngổồỹc laỷi. 3.2.2 Maợ hoùa Sổỷ kóỳt hồỹp giổợa hoaỷt õọỹng lỏỳy mỏựu vaỡ lổồỹng tổớ hoùa taỷo ra tờn hióỷu PAM lổồỹng tổớ hoùa (quantized PAM), õoù laỡ daợy xung rồỡi raỷc caùch nhau T S vaỡ coù bión õọỹ cuợng rồỡi raỷc hoùa vồùi M - 51 - - Chỉång III - mỉïc biãn âäü. Trỉåïc khi truưn âi, mäùi máùu PAM lỉåüng tỉí họa âỉåüc m họa thnh mäüt tỉì m säú (digital word) gi l tỉì m PCM (PCM word). Cọ thãø sỉí dủng m Gray hồûc m nhë phán âãø biãøu diãùn tỉì m PCM. Gi na l säú bit cáưn thiãút âãø m họa mäùi tỉì m PCM. C m Gray v m nhë phán âãưu l m cå säú 2 nãn phi chn n sao cho: 1MlognMlog 22 + < ≤ - 52 - S/2 N hiãùu låïn Läùi S (a) (b) Hçnh 3.9 (a) Tên hiãûu lỉåüng tỉí họa våïi nhiãùu cäüng (b) Tên hiãûu sau bäü tại lỉåüng tỉí họa Trong thỉûc tãú thç bäü lỉåüng tỉí họa v m họa khäng tạch riãng m gäüp chung trong bäü chuøn âäøi tỉång tỉû - säú ADC. Cọ ba phỉång phạp thäng dủng âãø chuøn âäøi tỉång tỉû - säú l phỉång phạp âãúm (counting) hay m họa theo âäü däúc (ramp), phỉång phạp näúi tiãúp (serial) hay xáúp xè liãn tiãúp (successive approximation) hay cn gi l phn häưi (feedback) v phỉång phạp song song (parallel). Trong bäü m họa âãúm trãn hçnh 3.10, khi lãûnh m họa (encode command) phạt ra thç bäü láúy máùu thỉûc hiãûn láúy máùu, mäüt âiãûn ạp däúc (dảng ràng cỉa) âỉåü c tảo ra vì bäü âãúm nhë phán bàõt âáưu âãúm. Âiãûn ạp âáưu ra ca bäü tảo ràng cỉa liãn tủc so sạnh våïi âiãûn ạp ca máùu tỉång tỉû. Khi âiãûn ạp ràng cỉa bàòng våïi âiãûn ạp ca máùu thç lãûnh âc (read command) âiãưu khiãøn âc ra giạ trë nhë phán ca bäü âãúm, âáy chênh l tỉì m PCM. Lục ny bäü âãúm v bäü tảo ràng cỉa reset vãư giạ trë 0 v chøn bë cho máùu tiãúp theo. Phỉång phạp ny chè u cáưu êt linh kiãûn nhỉng täúc âäü m họa bë hản chãú båíi täúc âäü bäü âãúm. IC chuún âäøi A-D hiãûu Intersil ICL 7126 sỉí dủng k thût ny. Cọ thãø ci tiãún phỉång phạp âãúm bàòng cạch khäng sỉí dủng bäü tảo âiãûn ạ p ràng cỉa m thay bàòng mäüt bäü têch phán chen giỉỵa bäü láúy máùu v so sạnh. Âiãûn ạp ra ca bäü láúy máùu âỉåüc láúy têch phán, âäü räüng ca xung ra bäü têch phán tè lãû våïi giạ trë âiãûn ạp ca máùu. Ỉu âiãøm ca phỉång phạp ny l âäü tuún tênh v âäü chênh xạc ráút cao, loải trỉì nhiãùu täút, âån gin v kinh tãú. Khuút âiãøm chênh l thåìi gian chuøn âäøi A-D di. Bäü m họa näúi tiãúp trãn hçnh 3.11 hoảt âäüng bàòng cạch so sạnh liãn tiãúp âiãûn ạp ca máùu tỉång tỉû våïi mäüt loảt cạc âiãûn ạp thỉí (trial voltage). Cạc âiãûn ạp thỉí ny phủ thüc vo kãút - Chổồng III - quaớ so saùnh trổồùc õoù laỡ dổồng hay ỏm (tổồng õổồng vồùi õióỷn aùp cuớa mỏựu vaỡo lồùn hồn hay nhoớ hồn õióỷn aùp thổớ ) õóứ tng lón hay giaớm õi mọỹt giaù trở bổồùc (step). Giaù trở bổồùc õổồỹc choỹn õỏửu tión lồùn nhỏỳt sau õoù giaớm nhoớ dỏửn bũng mọỹt nổớa bổồùc trổồùc, nhổ vỏỷy quaù trỗnh thổớ seợ nhanh choùng họỹi tuỷ. ióỷn aùp thổớ õổồỹc taỷo ra tổỡ bọỹ chia õióỷn aùp (voltage divider) vồùi caùc chuyóứn maỷch on-off (on-off swich) õổồỹc õióửu khióứn bồới mọỹt maỷch logic sọỳ (digital logic circuit). Sau khi quaù trỗnh thổớ họỹi tuỷ, giaù trở õỷt trón chuyóứn maỷch õổồỹ c õoỹc ra chờnh laỡ tổỡ maợ PCM. - 53 - T.h PCM Reset Lỏỳy mỏựu & giổợ mỏựu So saùnh Taỷo õióỷn aùp dọỳc Bọỹ õóỳm nhở phỏn Chuyóứn song song/nọỳi tióỳp Stop óỳm sọỳ Lóỷnh õoỹc Clock L ợ óỷnh ma hoùa T.h tổồng tổỷ Hỗnh 3.10 Sồ õọử bọỹ maợ hoùa õóỳm T.h PCM Lỏỳy mỏựu & giổợ mỏựu So saùnh Chuyóứn song song/nọỳi tióỳp óỳm nhở p hỏn Chia aùp & chuyóứn maỷch Logic sọỳ Lóỷnh õoỹc L ợ óỷnh ma hoùa T.h tổồng tổỷ Hỗnh 3.11 Sồ õọử bọỹ maợ hoùa nọỳi tióỳp [...]... hiãûu PCM 2 1 2B 10.8 6.0 4 2 4B 16.8 12.0 8 3 6B 22.8 18.1 16 4 8B 28.9 24.1 32 5 10B 34 .9 30 .1 64 6 12B 40.9 36 .1 128 7 14B 46.9 42.1 256 8 16B 52.9 48.2 512 9 18B 59.0 54.2 1024 10 20B 65.0 60.2 2048 11 22B 71.0 66.2 4096 12 24B 77.0 72.2 8192 13 26B 83. 0 78 .3 1 638 4 14 28B 89.1 84 .3 32768 15 30 B 95.1 90 .3 65 536 16 32 B 101.1 96 .3 (S/N)pk out (S/N)out Bng 3. 1 ( B l bàng thäng ca tên hiãûu tỉång tỉû... x < 32 .2 a (0 ≤ a ≤ 7 ) Di biãn âäü vo Kêch thỉåïc bỉåïc M âoản M bỉåïc lỉåüng tỉí họa Säú thỉï tỉû tỉì m Biãn âäü ra bäü gii m 0-1 2 000 0000 0 1 2 -3 0001 1 3 30 -31 1111 15 31 0000 16 33 62- 63 1111 31 63 0000 32 66 124-127 1111 47 126 0000 48 132 248-255 1111 63 252 0000 64 264 496-511 1111 79 504 0000 80 528 992-10 23 1111 95 1008 0000 96 1056 1984-20 43 1111... giåì ta s tçm mäúi quan hãû ny Hçnh 3. 13 minh ha täúc âäü bit täúi âa ca tên hiãûu PCM trong hai trỉåìng håüp thäng dủng Âọ l trỉåìng håüp åí hçnh 3. 13 a v hçnh 3. 13 b ÅÍ hçnh 3. 13 a, sỉí dủng trn mäüt ä bit l Tb âãø biãøu diãùn mäüt bit, hçnh 3. 13 b chè sỉí dủng mäüt nỉía ä bit âãø biãøu diãùn mäüt bit, nỉía cn lải tråí vãư giạ trë tham chiãúu Ta nháûn tháúy åí hçnh 3. 13 a, mäüt bit tỉång âỉång våïi mäüt... 1984-20 43 1111 111 2016 0000 112 2112 39 68-4095 1111 127 4 032 32 -33 2 64-67 4 128- 135 8 256-271 16 512-5 43 32 1024-1087 64 2048-2176 128 001 010 011 100 101 110 111 Bng 3. 2 - ⎧2(b + 1), a = 0 (0 ≤ b ≤ 15) 2 a (b + 1), a ≠ 0 ⎩ Xạc âënh b: b nh nháút tha r < ⎨ ⎧x , a = 0 a ⎩x − 16.2 , a ≠ 0 ÅÍ âáy r = ⎨ - 61 - - Chỉång III - Gii m: ⎧2b + 1, a = 0 2 a (b + 33 / 2), a ≠ 0 ⎩ Giạ trë tuût âäúi ca máùu... MOS (Mean Opinion Score) Bng 3. 6 so sạnh täúc âäü, cháút lỉåüng MOS v âäü phỉïc tảp trong thỉûc hiãûn ca cạc bäü m họa cạc loải - 75 - - Chỉång III - K thût PCM G.711 ADPCM G.721 DM G.722 (7 kHz) CELP/MPE LPC-10 vocoder Täúc âäü bit (kbps) 64 32 16 64 - 48 4.8 2.4 MOS 4 .3 4.1 3 3.7 - 4 .3 3.2 2 Âäü phỉïc tảp tỉång âäúi 1 10 0 .3 30 50-100 40 Bng 3. 6 (Âiãøm MOS cao nháút l 5.0) 3. 8 M họa audio Ngoi cạc k... khi åí hçnh 3. 13 b thç mäüt bit tỉång âỉång våïi hai láưn thay âäøi mỉïc Ta biãøu diãùn sỉû thay âäøi mỉïc bàòng tên hiãûu sin Tỉì âáy tháúy ràòng åí hçnh 3. 13 a, ta cọ thãø truưn âi täúc âäü bit l 2 bps trãn Hz, åí hçnh 3. 13 b thç täúc âäü ny chè l 1 bps trãn Hz Ta gi säú bit truưn trong mäüt giáy trong mäüt Hz l hiãûu qu sỉí dủng bàng thäng (bandwidth efficiency) Tb Tb (a) (b) Hçnh 3. 13 Täúc âäü bit... ny âi thç bãn gii m s khäi phủc âỉåüc giạ trë tuût âäúi l: 22(14 +33 /2) = 122 b- Thût toạn 2: M họa: Ta thỉûc hiãûn m họa âãưu thäng thỉåìng, âỉåüc tỉì m 13 bit Sau âọ thỉûc hiãûn nẹn säú 13 bit xúng cn 8 bit Thỉûc sỉû ta nẹn säú 12 bit xúng cn 7 bit vç bit cao nháút l bit dáúu phi âỉåüc giỉỵ ngun Bng 3. 3 trçnh by thût toạn nẹn Bng 3. 3 (x l bit báút k) 12 bit 7 bit 1 a b c d x x x x x x x 1 1 1 a b... nf S (trỉåìng håüp hçnh 3. 13 a) 2 2 B PCM ≥ R = nf S (trỉåìng håüp hçnh 3. 13 b) Ta â biãút âãø trạnh chäưng phäø thç táưn säú láúy máùu phi l f ≥ 2B våïi B l bàng thäng ca S - 55 - - Chỉång III - tên hiãûu tỉång tỉû tỉång ỉïng (gi thiãút tên hiãûu cọ bàng thäng hỉỵu hản).Váûy bàng thäng ca tên hiãûu PCM l: B PCM ≥ nB (trỉåìng håüp hçnh 3. 13 a) B PCM ≥ 2nB (trỉåìng håüp hçnh 3. 13 b) Váûy bàng thäng ca... CMI l sỉû kãút håüp giỉỵa m Manchester (cho bit 0) v Bipolar NRZ (cho bit 1) ITU âỉa ra khuún nghë G.7 03 dng m CMI cho PCM ghẹp kãnh täúc âäü 140 Mbps Hçnh 3. 23 v dảng sọng ca cạc loải m âỉåìng â kãø trãn ỉïng våïi mäüt dng bit PCM củ thãø 3. 6 .3 Âàûc âiãøm ca m âỉåìng a- M Unipolar: Hçnh 3. 24 a v 3. 24 b biãøu diãùn phäø ca m Unipolar NRZ v RZ M Unipolar RZ cọ khuút âiãøm l chiãúm bàng thäng gáúp âäi... 0 V HDB3 CMI Hçnh 3. 23 Dảng sọng ca mäüt säú m âỉåìng thäng dủng b- M Polar: Hçnh 3. 24 c v 3. 24 d biãøu diãùn phäø ca m Polar NRZ v RZ Ta tháúy phäø ca m Polar ráút giäúng phäø ca m Unipolar nãn bàng thäng, mẹo khi truưn qua kãút näúi AC v kh nàng khäi phủc âäưng häư ca m Polar cng giäúng m Unipolar Ỉu âiãøm ca m Polar so våïi Unipolar l våïi cng t lãû BER, u cáưu cäng sút tên hiãûu tháúp hån 3 dB v . 15 1 3 31 32 -33 62- 63 2 001 0000 1111 16 31 33 63 64-67 124-127 4 010 0000 1111 32 47 66 126 128- 135 248-255 8 011 0000 1111 48 63 132 252. 22B 71.0 66.2 4096 12 24B 77.0 72.2 8192 13 26B 83. 0 78 .3 1 638 4 14 28B 89.1 84 .3 32 768 15 30 B 95.1 90 .3 65 536 16 32 B 101.1 96 .3 Bng 3. 1 ( B l bàng thäng ca tên hiãûu tỉång tỉû vo. quan hóỷ naỡy. Hỗnh 3. 13 minh hoỹa tọỳc õọỹ bit tọỳi õa cuớa tờn hióỷu PCM trong hai trổồỡng hồỹp thọng duỷng. où laỡ trổồỡng hồỹp ồớ hỗnh 3. 13 a vaỡ hỗnh 3. 13 b. hỗnh 3. 13 a, sổớ duỷng troỹn