ghép kênh số

PCM: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝADC Analog-to-Digital Converter: Bộ chuyển Tương tự sang số LPF: Lọc thông thấp Sampling: Lấy mẫu Quantizing: Lượng tử hoá... PCMtt: Dạng Tín Hiệu Lấy MẫuTín hiệu ngõ

GHÉP KÊNH SỐ

GIẢNG VIÊN: ĐỖ VĂN VIỆT EM

1 TÍN HIỆU VÀ CÁC THAM SỐ (tt)

Cho tín hiệu điện áp sau:

x(t) = 5+5sin(100πt) mV, t:msHãy xác định:

SNR = Công suất tín hiệu/Công suất nhiễu

2 ĐƯỜNG TRUYỀN VÀ CÁC THAM SỐ

„ Đường truyền vô tuyến:

„ Đường truyền cáp kim loại

„ Đường truyền cáp sợi quang

„ BW (BandWidth), [Hz].

„ Hệ thống truyền dẫn cáp sợi quang

„ Tốc độ bit R [bit/s].

„ Tỷ số lỗi bit BER

„ Rung pha (Jitter)

4 SỐ HOÁ TÍN HIỆU ANALOG

PCM: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

ADC (Analog-to-Digital Converter): Bộ chuyển Tương tự sang số

LPF: Lọc thông thấp

Sampling: Lấy mẫu

Quantizing: Lượng tử hoá

PCM(tt): LPF (Low Pass Filter)

PCM(tt): Sampling

trị định trước (điện áp)

PCM(tt): Sampling

Modulation): nhân tín hiệu tin tức x(t) và sóng mang dạng xung s(t).

rời rạc

f s = 2f max = 2*4KHz = 8KHz

PCM(tt): Phổ của Tín Hiệu Lấy Mẫu

f (Hz)

f max Tín hiệu vào

f (Hz)

f max (f s -f max ) f s (f s +f max )(2f s -f max ) 2f s

Tín hiệu đã lấy mẫu

(fs > 2f max )

f (Hz)

f max (f s -f max ) (2f s -f max ) (f s +f max ) Tín hiệu đã lấy mẫu

(fs < 2f max )

PCM(tt): Dạng Tín Hiệu Lấy Mẫu

Tín hiệu ngõ vào

Tín hiệu đã lấy mẫu

Tín hiệu xung đồng hồ

PCM(tt): Quantizing

trong số mức lượng tử đã định trước Biên độ củamột mẫu sẽ nằm trong tập các giá trị lượng tử

đến mức lượng tử gần nhất)

PCM(tt): Quantizing

„ Lượng tử hoá đều: Chia biên độ tín hiệu cần số

hoá 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:

„ Lượng tử hoá không đều: Chia biên độ tín hiệu lấy mẫu thành các khoảng không đều nhau Biên độ tín hiệu càng lớn thì bước lượng tử càng lớn.

Q

a

2

= Δ

PCM(tt): Quantizing (tt)

mức âm, mỗi phần chia làm 8 đoạn, mỗi đoạnchia thành 16 mức lượng tử khác nhau

PCM(tt): Minh Họa Lượng Tử Hoá

Méo do quá trình lượng tử hoá

5 4 3 2 1

0.5 0 -0.5

Sampling Instants

Quantized

levels

Analog signal

PCM(tt): Quantizing (tt): SNR

Number of bits

per code (n)

Number of quantizing steps

(2n)

Signal-to-Noise (SNR),dB

78

128256

424810

12

10244096

6072SNR của tín hiệu khôi phục:

PCM(tt): Quantizing (tt)

„ Nhiễu lượng tử có thể giảm bằng cách tăng số

⇒ tăng số bit/1mẫu lượng tử ⇔ giảm độ rộng

giảm số kênh ghép.

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)

PCM(tt): Quantizing (tt)

„ Trong Viễn thơng, xác suất tín hiệu cĩ biên độ bé cao hơn tín hiệu cĩ biên độ lớn.

„ Sử dụng các bộ khuếch đại phi tuyến:

bộ phát: compressed (nén)

bộ thu: expanded (dãn)

⇒companded

„ Trong PCM, tín hiệu lớn cĩ bước lượng tử lớn và ngược lại

„ Lấy tròn các xung lấy mẫu đến mức lượng tử gấn nhất

PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn analog

Luật A (Chuẩn Châu Âu)

x =Vin/Vin max: tín hiệu vào chuẩn hố;

y= Vout/Vout maxbước lượng tử chuẩn hố.

Vmax = 2048Δ là điện áp điểm bảo hịa biên độ của bộ nén.

0 ≤ Vin≤Vin max

1

0)

1ln(

)1

ln(

≤

≤+

≤

≤ +

=

1 /

1 )

ln(

1

) ln(

1

/ 1

0 )

ln(

1

x

A A

Ax

A

x A

Ax y

PCM(tt): Quantizing (tt): Nén – dãn số

„ Số mức lượng tử đều: 2048

Ỉ mỗi từ mã cần có 12 bit (kể cả bit dấu).

số tạo ra từ mã chỉ cĩ 8 bit nhưng chất lượng

tương đương như lượng tử hố đều sử dụng từ mã

cĩ 12bit Giả sử 8 bit đĩ là:

b 1 b 2 b 3 b 4 b 5 b 6 b 7 b 8

b2b3b4 từ mã đoạn

b5b6b7b8 từ mã bước

F

G

H

„ Nếu sử dụng nén – dãn số thì chỉ cần từ mã n = 8bit thì cũng có thể đạt được SNR=72dB.

Æ Số mức lượng tử Q=2 8 =256

Trong đó có 128 mức + và 128 mức -, tức là biên độ của tín hiệu sau khi lượng tử hoá đều là từ -128Δ

đến +128Δ

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

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

TT Đoạn

PCM(tt): Coding (tt)

lấy mẫu có biên độ tương đối x = 0,26 Hãy xác định từ mã PCM 8 bit ở đầu ra

PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ 1

PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ 1

Vậy: xung lấy mẫu thuộc bước (mức) 1 của đoạn 6

PCM(tt): Coding (tt)

lấy mẫu có biên độ tương đối x = -0,19 Hãy xác định từ mã PCM 8 bit ở đầu ra

PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ 2

PCM(tt): Coding (tt): Ví dụ 2

Vậy: xung lấy mẫu thuộc bước (mức) 8 của đoạn 5

và V out = -88 Δ.