ghép kênh số

GHÉP KÊNH SỐ GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM SỐ HỐ TÍN HIỆU Tín hiệu tham số Đường truyền tham số Hệ thống tham số Điều xung mã PCM Bài tập TÍN HIỆU VÀ CÁC THAM SỐ „ Các loại tín hiệu: „ „ „ „ „ Tín Tín Tín Tín Tín hiệu hiệu hiệu hiệu hiệu analog: xung số dải điều chế TÍN HIỆU VÀ CÁC THAM SỐ (tt) „ Tín hiệu analog (tín hiệu tương tự): x(t) = Asin(ωt+ϕ) A: biên độ ω=2πf: tần số góc, [rad] f: tần số, [Hz] ϕ: pha tín hiệu TÍN HIỆU VÀ CÁC THAM SỐ (tt) Ví dụ tín hiệu analog: Cho tín hiệu điện áp sau: x(t) = 5+5sin(100πt) mV, t:ms Hãy xác định: (a) Biên độ tín hiệu (b) Tần số pha tín hiệu (c) Vẽ dạng tín hiệu x(t) „ TÍN HIỆU VÀ CÁC THAM SỐ (tt) „ Tín hiệu xung: ¾ Xung vng ¾ Xung tam giác TÍN HIỆU VÀ CÁC THAM SỐ (tt) „ Tín hiệu số: ¾ ¾ 100110011 Cụm bit biểu diễn symbol TÍN HIỆU VÀ CÁC THAM SỐ (tt) „ Các tham số tín hiệu: „ Mức điện: ¾ ¾ ¾ „ Cơng suất Điện áp Dòng điện Tỷ số tín hiệu nhiễu: SNR = Cơng suất tín hiệu/Cơng suất nhiễu „ Tần số băng thơng tín hiệu ĐƯỜNG TRUYỀN VÀ CÁC THAM SỐ „ Các đường truyền dẫn: „ „ „ „ Đường truyền vơ tuyến: Đường truyền cáp kim loại Đường truyền cáp sợi quang Băng thơng đường truyền dẫn: „ BW (BandWidth), [Hz] HỆ THỐNG VÀ CÁC THAM SỐ „ Các hệ thống truyền dẫn: „ „ „ „ „ „ Hệ Hệ Hệ Hệ Hệ thống thống thống thống thống truyền truyền truyền truyền truyền dẫn dẫn dẫn dẫn dẫn tương tự (Analog) số (Digital) vơ tuyến cáp đồng cáp sợi quang Các tham số hệ thống truyền dẫn số „ „ „ Tốc độ bit R [bit/s] Tỷ số lỗi bit BER Rung pha (Jitter) PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn số A = 87.6/13 „ Bảng: Các từ mã đoạn Từ mã đoạn Thứ tự đoạn Ký hiệu OA 000 AB 001 BC 010 CD 011 DE 100 EF 101 FG 110 GH 111 b2b3b4 PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn số A = 87.6/13 „ Bảng: Các từ mã bước Thứ tự bước Từ mã bước b b6 b7 b Thứ tự bước Từ mã bước b b6 b7 b 0000 1000 0001 1001 0010 10 1010 0011 11 1011 0100 12 1100 0101 13 1101 0110 14 1110 0111 15 1111 PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn số A = 87.6/13 „ Bảng: Số lượng bước lượng tử Δ đoạn TT Đoạn Số lượng bước lượng tử 16 Δ 16 Δ 32Δ 64Δ 128Δ 256Δ 512Δ 1024Δ PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn số A = 87.6/13 „ Bảng: Các Nguồn Điện Áp Chuẩn Từ mã đoạn Các điện áp chuẩn chọn bước lượng Các điện áp tử đoạn TT Đoạn chuẩn đầu đoạn b b3 b4 b8 b7 b6 b5 0 0 1Δ 1Δ 2Δ 2Δ 4Δ 4Δ 8Δ 8Δ 0Δ 16 Δ 2Δ 4Δ 8Δ 16 Δ 32 Δ 1 1 0 1 1 4Δ 8Δ 16 Δ 32 Δ 64 Δ 8Δ 16 Δ 32 Δ 64 Δ 128 Δ 16 Δ 32 Δ 64 Δ 128 Δ 256 Δ 32 Δ 64 Δ 128 Δ 256 Δ 512 Δ 64 Δ 128 Δ 256 Δ 512 Δ 1024 Δ PCM(tt): Coding „ Chuyển đổi tín hiệu tượng tự sang tín hiệu số: „ xung Ỉ chuỗi nhò phân bit b1b2b3b4b5b6b7b8 Trong đó: b1: bit dấu, b1 =0 tín hiệu âm, b1 =1 tín hiệu dương b2b3b4: bit đoạn b5b6b7b8: bit mức đoạn PCM(tt): Coding (tt) „ Ví dụ1: Đầu vào mã hố –nén số có xung lấy mẫu có biên độ tương đối x = 0,26 Hãy xác định từ mã PCM bit đầu PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ „ Đáp số: 11100001 PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ „ Giải: „ Biên độ xung lấy mẫu: VPAM = 0,26×2048Δ=532Δ „ Xác định bit dấu: b1: Vì 532Δ > 0Δ nên b1=1 „ Xác định từ mã đoạn b2b3b4: Theo bảng Các Nguồn Điện Áp Chuẩn, ta có: 532Δ > 128Δ Ỵ b2=1 532Δ > 512Δ Ỵ b3=1 532Δ < 1024Δ Ỵ b4=0 PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ Vậy: xung lấy mẫu thuộc đoạn (b2b3b4 = 110) Suy ra: VR(ĐĐ)= 512Δ „ Xác định bước (mức) đoạn b5b6b7b8 : Vì VR(ĐĐ)+VR(b5) = = 512Δ+256Δ = 768Δ > 532Δ Ỵ b5 = Vì VR(ĐĐ)+VR(b5=1)+ VR(b6)= = 512Δ+0+128Δ = 640Δ > 532Δ Ỵ b6 = Vì VR(ĐĐ)+VR(b5=1)+ VR(b6=1)+ VR(b7) = = 512Δ + + + 64Δ = 576Δ > 532Δ Ỵ b7 = Vì VR(ĐĐ)+VR(b5=1)+ VR(b6=1)+ VR(b7=1) + VR(b8) = = 512Δ + + + + 32Δ = 544Δ > 532Δ Nhưng: 512Δ + + + + 32Δ/2 = 528Δ < 532Δ Ỵ b8 = PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ Vậy: xung lấy mẫu thuộc bước (mức) đoạn Tóm lại: Từ mã VPAM= 532Δ 11100001 Vout = 97Δ PCM(tt): Coding (tt) „ Ví dụ 2: Đầu vào mã hố –nén số có xung lấy mẫu có biên độ tương đối x = -0,19 Hãy xác định từ mã PCM bit đầu PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ „ Đáp số: 01011000 PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ „ Giải: „ Biên độ xung lấy mẫu: VPAM = -0,19×2048Δ=-389Δ „ Xác định bit dấu: b1: Vì -389Δ < 0Δ nên b1=0 „ Xác định từ mã đoạn b2b3b4: Theo bảng Các Nguồn Điện Áp Chuẩn, ta có: 389Δ > 128Δ Ỵ b2=1 389Δ < 512Δ Ỵ b3=0 389Δ > 256Δ Ỵ b4=1 PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ Vậy: xung lấy mẫu thuộc đoạn (b2b3b4 = 101) Suy ra: VR(ĐĐ)= 256Δ „ Xác định bước (mức) đoạn b5b6b7b8 : Vì VR(ĐĐ)+VR(b5) = = 256Δ+128Δ = 384Δ < 389Δ Ỵ b5 = Vì VR(ĐĐ)+VR(b5=1)+ VR(b6)= = 256Δ+128Δ + 64Δ = 448Δ > 389Δ Ỵ b6 = Vì VR(ĐĐ)+VR(b5=1)+ VR(b6=1)+ VR(b7) = = 256Δ + 128Δ + + 32Δ = 416Δ > 389Δ Ỵ b7 = Vì VR(ĐĐ)+VR(b5=1)+ VR(b6=1)+ VR(b7=1) + VR(b8) = = 256Δ + 128Δ + + + 16Δ = 400Δ > 389Δ và: 256Δ + 128Δ + + + 16Δ/2 = 392Δ > 389Δ Ỵ b8 = PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ Vậy: xung lấy mẫu thuộc bước (mức) đoạn Tóm lại: Từ mã VPAM= 389Δ 01011000 Vout = -88Δ [...]... 72 PCM(tt): Quantizing (tt) „ „ Nhiễu lượng tử có thể giảm bằng cách tăng số mức lượng tử (giảm khoảng cách lượng tử Δ) ⇒ tăng số bit/1mẫu lượng tử ⇔ giảm độ rộng xung ⇔ tăng băng thơng của tín hiệu hay giảm số kênh ghép Lượng tử hóa tuyến tính: tín hiệu có biên độ bé thì méo lượng tử lớn, tín hiệu lớn thì méo lượng tử nhỏ (vì số mức lượng tử đã được định trước, còn biên độ tín hiệu thì ngẫu nhiên)... Nén – dãn số „ Muốn đạt SNR=72dB thì: „ Số mức lượng tử đều: 2048 Ỉ mỗi từ mã cần có 12 bit (kể cả bit dấu) Trong PCM sử dụng mã hố nén số Mã hố nén số tạo ra từ mã chỉ có 8 bit nhưng chất lượng tương đương như lượng tử hố đều sử dụng từ mã có 12bit Giả sử 8 bit đó là: b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 Trong đó b1 là bit dấu b2b3b4 từ mã đoạn b5b6b7b8 từ mã bước „ PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn số A = 87.6/13... xk(t) t t t PCM(tt): Quantizing Là q trình phân loại các mẫu analog thành một trong số mức lượng tử đã định trước Biên độ của một mẫu sẽ nằm trong tập các giá trị lượng tử „ Gần đúng hoá các xung biên độ PAM (làm tròn đến mức lượng tử gần nhất) „ Mục đích: để mã hố thành từ mã có số bit ít nhất „ Số mức lượng tử: Q=2n n là số bit sẽ được mã hố một mẫu Ví dụ: n = 2 -> Q = 22 = 4 mức n = 4 -> Q = 24 =... 1/2 1 PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn số A = 87.6/13 Muốn đạt SNR=72dB thì nếu sử dụng lượng tử hố đều thì cần n=72/6=12 bit Ỉ Số mức lượng tử Q=212 =4096 Trong đó có 2048 mức + và 2048 mức -, tức là biên độ của tín hiệu sau khi lượng tử hố đều là từ -2048Δ đến +2048Δ „ Nếu sử dụng nén – dãn số thì chỉ cần từ mã n = 8bit thì cũng có thể đạt được SNR=72dB Ỉ Số mức lượng tử Q=28 =256 Trong đó có 128... 0011 11 1011 4 0100 12 1100 5 0101 13 1101 6 0110 14 1110 7 0111 15 1111 PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn số A = 87.6/13 „ Bảng: Số lượng bước lượng tử Δ trong các đoạn TT Đoạn Số lượng bước lượng tử đều 0 1 2 3 4 5 6 16 Δ 16 Δ 32Δ 64Δ 128Δ 256Δ 512Δ 7 1024Δ PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn số A = 87.6/13 „ Bảng: Các Nguồn Điện Áp Chuẩn Từ mã đoạn Các điện áp chuẩn chọn bước lượng Các điện áp tử... thời gian (tần số lấy mẫu fS = 1/TS) PCM(tt): Sampling „ „ „ „ Là mạch điều biên xung PAM (Pulse Amplitude Modulation): nhân tín hiệu tin tức x(t) và sóng mang dạng xung s(t) Rời rạc hoá tín hiệu thành chuỗi xung biên độ rời rạc Tần số lấy mẫu fs ≥ 2fmax (đònh lý Nyquist) Đối với tín hiệu thoại: fs = 2fmax = 2*4KHz = 8KHz PCM(tt): Sampling „ Đối với tín hiệu thoại: fmax = 4KHz „ „ Tần số lấu mẫu: fs...4 SỐ HỐ TÍN HIỆU ANALOG „ „ Là chuyển đổi tín hiệu analog thành tín hiệu số Các phương pháp: „ „ „ Điều xung mã PCM Điều xung mã vi sai DPCM Điều chế Delta DM PCM: SƠ ĐỒ NGUN LÝ x(t) LPF (Low Pass Filter) Sampling Quantizing Coding ADC ADC (Analog-to-Digital Converter): Bộ chuyển Tương tự sang số LPF: Lọc thơng thấp Sampling: Lấy mẫu Quantizing: Lượng... can nhiễu tần số cao Phổ tần tín hiệu thoại: 300Hz-3400Hz Băng thông của bộ lọc: Δf=3.1kHz Phổ tần cực đại của tín hiệu thoại: fmax=3,4KHz, làm tròn bằng fmax=4KHz PCM(tt): Sampling „ Một số khái niệm: „ „ „ Mẫu là biên độ của tín hiệu điều chế ở một giá trị định trước (điện áp) Lấy mẫu là q trình đo giá trị biên độ ở những khoảng thời gian đều nhau (chu kỳ lấy mẫu TS) Tốc độ lấy mẫu là số mẫu lấy được... là biên độ của tín hiệu sau khi lượng tử hố đều là từ -128Δ đến +128Δ „ PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn số A = 87.6/13 „ Bảng: Các từ mã đoạn Từ mã đoạn Thứ tự đoạn Ký hiệu 0 OA 000 1 AB 001 2 BC 010 3 CD 011 4 DE 100 5 EF 101 6 FG 110 7 GH 111 b2b3b4 PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn số A = 87.6/13 „ Bảng: Các từ mã bước Thứ tự bước Từ mã bước b 5 b6 b7 b 8 Thứ tự bước Từ mã bước b 5 b6 b7 b... Q = 24 = 16 mức n = 8 -> Q = 28 = 256 mức „ PCM(tt): Quantizing „ Các phương pháp lượng tử hố: „ „ Lượng tử hố đều: Chia biên độ tín hiệu cần số hố thành các khoảng đều nhau, mỗi khoảng là một bước lượng tử Δ Nếu biên độ của tín hiệu analog là –a đến a thì số mức lượng tử Q và Δ có mối quan hệ sau: 2a Δ= Q Lượng tử hố khơng đều: Chia biên độ tín hiệu lấy mẫu thành các khoảng khơng đều nhau Biên độ