tìm hiểu ghép kênh số pcm tdm

Bài tập lớn Truyền dẫn vơ tuyến LỜI NĨI ĐẦU Trong năm gần sản phẩm ngành khoa học cơng nghệ nói chung ngành cơng nghệ Điện tử - Viễn thơng nói riêng ngày trở nên cấp thiết nhân loại Có thể nói nhu cầu thông tin liên lạc xuất từ lâu đời với sống linh hoạt người, hình thức thơng tin phù hợp với khoảng cách tốc độ truyền liệu lúc Ngày nhu cầu truyền tải tin tức người đòi hỏi với khoảng cách lớn cự ly dài, xa với vận tốc tương đương với vận tốc ánh sáng mà đảm bảo độ tin cậy cao Chính người sử dụng kỹ thuật số để thực số hóa tín hiệu truyền thơng điều cấp thiết Với việc số hố tín hiệu tín hiệu cần truyền ổn định xác nhanh nhạy q trình truyền thơng tin Có nhiều phương pháp thực việc đó, điều chế xung mã PCM, điều chế độ rộng xung delta… Nhưng có lẽ phương pháp đơn giản hiệu sử dụng rộng rãi phải kể đến phương pháp điều chế xung mã PCM Với phương pháp ta tất kiệm nhiều chi phí ta thực việc ghép kênh, phân kênh Việc ghép kênh có nhiều cách có lẽ hiệu ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) Nội dung: Chương 1: Tổng quan ghép kênh PCM Chương 2: Hệ thống PCM-TDM Chương 3: Truyền dẫn PCM- TDM i Bài tập lớn Truyền dẫn vơ tuyến MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU I MỤC LỤC II DANH MỤC HÌNH VẼ III DANH MỤC BẢNG BIỂU .III BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT .V CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GHÉP KÊNH PCM .1 GHÉP KÊNH VÀ GIẢI MÃ GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN 1.Ghép kênh đồng 2.Ghép không đồng CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG PCM-TDM 2.TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN DẪN 3.Khái quát 4.Đặc điểm truyền dẫn số 5.NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH 6.NGUYÊN LÍ PCM 7.Lấy mẫu 8.Lượng tử 9.Mã hóa CHƯƠNG 3: TRUYỀN DẪN PCM-TDM .11 3.KỸ THUẬT FDM 11 4.Kỹ thuật ghép kênh 11 5.Kỹ thuật phân kênh 11 6.KỸ THUẬT TDM 12 7.TDM đồng 13 8.TDM không đồng .17 9.MÃ ĐƯỜNG TRUYỀN 20 10.Mã đơn cực 21 11.Mã cực 21 12.Mã lưỡng cực 22 13.TÌM HIỂU VỀ SỰ SUY HAO TÍN HIỆU TRÊN ĐƯỜNG DÂY 23 14.HỆ THỐNG PCM 24 KÊNH 24 15.HỆ THỐNG PCM 32 KÊNH 26 16.HỆ THỐNG PCM 120 KÊNH 29 17.SO SÁNH HỆ THỐNG PCM 24 KÊNH VÀ 30 KÊNH 30 KẾT LUẬN .32 TÀI LIỆU THAM KHẢO .33 ii Bài tập lớn Truyền dẫn vô tuyến DANH MỤC HÌNH VẼ HÌNH 1.1: GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN HÌNH 2.1 MƠ HÌNH CỦA MỘT HỆ THỐNG SỐ HÌNH 2.2.MỘT HỆ THỐNG GHÉP KÊNH HÌNH 2.3 TÍN HIỆU PAM ĐÃ ĐƯỢC LƯỢNG TỬ HĨA HÌNH 2.4 MÃ HĨA 10 HÌNH 3.1: SƠ ĐỒ Q TRÌNH GHÉP TÍN HIỆU THEO TẦN SỐ 11 HÌNH 3.2 SƠ ĐỒ PHÂN KÊNH THEO TẦN SỐ 12 HÌNH 3.3 SƠ ĐỒ GHÉP KÊNH THEO THỜI GIAN 12 HÌNH 3.4 GHÉP KÊNH PHÂN THỜI ĐỒNG BỘ TDM 14 HÌNH 3.5 ĐỒNG BỘ TDM, QUÁ TRÌNH DỒN KÊNH .14 HÌNH 3.6 ĐỒNG BỘ TDM, QUÁ TRÌNH PHÂN KÊNH 15 HÌNH 3.7 KHN DẠNG BÍT 15 HÌNH 3.8 TÍNH TỐN TỐC ĐỘ TRUYỀN DỮ LIỆU TRONG KHUNG 16 HÌNH 3.9 ĐỒNG BỘ TDM 18 HÌNH 3.10 VÍ DỤ VỀ KHUNG ĐỒNG BỘ TDM 19 HÌNH 3.11 GHÉP VÀ ĐẢO KÊNH .20 HÌNH 3.12 PHƯƠNG PHÁP NON- RETURN TO ZERO INVERTIVE (NRZ-I) 21 HÌNH 3.13.PHƯƠNG PHÁP NON-RETURN TO ZERO LEVEL (NRZ-L) 21 HÌNH 3.14 PHƯƠNG PHÁP MANCHESTER 22 HÌNH 2.15 PHƯƠNG PHÁP MÃ HĨA BIPOLAR AMI 22 HÌNH 3.16 PHƯƠNG PHÁP HDB3 23 HÌNH 3.17 HỆ THỐNG PCM 24 KÊNH 24 HÌNH 3.18 CẤU TRÚC KHUNG PCM 24 KÊNH .24 HÌNH 3.19 TỪ MÃ ĐỒNG BỘ ĐA KHUNG 25 HÌNH 3.20 BỘ GHÉP KÊNH PCM 32 KÊNH .26 HÌNH 3.21 CẤU TRÚC KHUNG PCM 32 KÊNH .26 HÌNH 3.22 CẤU TRÚC ĐỒNG BỘ KHUNG CỦA HỆ THỐNG PCM 120 KÊNH 29 DANH MỤC BẢNG BIỂU BẢNG 1: KỸ THUẬT SỐ CẤP BẬC CỦA BĂNG THÔNG MANG T1 .4 iii Bài tập lớn Truyền dẫn vô tuyến BẢNG 2: SO SÁNH HỆ THỐNG PCM 24 KÊNH VÀ 30 KÊNH 30 iv Bài tập lớn Truyền dẫn vô tuyến BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ Viết Tắt Tiếng Anh Tiếng Việt BER Bit error rate Tỉ lệ lỗi bit Bipolar Ami Bipolar Alternate Mark Inversion mã lưỡng cực thay DOV Data On Voice DSP Digital Signal Processing FDM Frequency Division Multiplexing nối chuẩn giả thiết HDB3 High – Density Bipolar lưỡng cực mật độ cao HRX MUX liệu tiếng nói xử lý tín hiệu số Hypothetical Reference Connection nối chuẩn giả thiết Multiplexor phận ghép kênh NRZ-I Non- Return to Zero Invertive không trả zero nghịch đảo NRZ-L Non-Return to Zero Level không trả zero PAM Pulse Amplitude Modulation Điều chế biên độ xung PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã STDM TDM WDM Statistical Time Division Multiplexing Time Devision Multiplex Wavelength Division Multiplexing v ghép kênh theo phân chia thống kê thời gian Ghép kênh theo thời gian ghép kênh phân chia bước sóng Bài tập lớn CHƯƠNG 1: Truyền dẫn vô tuyến TỔNG QUAN VỀ GHÉP KÊNH PCM Trong viễn thông, ghép kênh trình ghép nhiều tín hiệu (hoặc chuỗi liệu) thành tín hiệu (hoặc chuỗi liệu) để truyền xa nhằm tiết kiệm tài nguyên Thiết bị thực việc gọi ghép kênh, đầu thu tách kênh thực việc tách kênh phân đến đầu nhận Hai dạng ghép kênh ghép kênh phân chia thời gian (TDM) ghép kênh phân chia tần số (FDM) Trong thơng tin quang, ghép kênh phân chia bước sóng (WDM) ghép kênh phân chia tần số Ghép kênh giải mã Kỹ thuật ghép kênh sử dụng băng thông môi trường truyền cao băng thơng mà tín hiệu nguồn liệu cá nhân yêu cầu Tại trạm truyền thiết bị biết phận ghép kênh (viết tắt MUX) Ở trạm tiếp nhận, thiết bị biết đến phận giải mã kênh (viết tắt demux) Về mặt khái niệm, ghép kênh hoạt động đơn giản, tạo điều kiện sử dụng tốt băng thông kênh truyền Các kỹ thuật ghép kênh khác mô tả phần sau Một thiết bị ghép kênh (MUX) phối hợp liệu từ nguồn khác gửi qua kênh truyền Tại đầu tiếp nhận, thiết bị giải mã kênh (demux) chia tách liệu nguồn khác Ghép kênh sử dụng băng thông môi trường truyền cao băng thông mà tín hiệu nguồn liệu cá nhân yêu cầu Ghép kênh phân chia theo tần số Trong phương pháp ghép kênh theo tần số (FDM), tín hiệu dịch sang dải tần số khác gửi qua phương tiện truyền thông Các kênh truyền thông chia thành băng tần khác nhau, băng tần truyền tín hiệu tương ứng với nguồn FDM sử dụng truyền dẫn truyền hình cáp, nơi mà tín hiệu tương ứng với kênh truyền hình khác ghép gửi qua cáp Tại máy thu truyền hình, cách áp dụng lọc, kênh đặc biệt tín hiệu xem Đài phát truyền hình thực cách sử dụng FDM, trạm phát sóng cho nhóm nhỏ dãy quang phổ tần số Các tần số trung tâm băng tần gọi tần số sóng mang Mỗi kênh thoại chiếm băng thông 3.4kHz Tuy nhiên, kênh định băng thông 4kHz Kênh thoại thứ hai phiên dịch sang tần số nằm dãi băng tần từ tới 8kHz Tương tự, kênh thoại thứ ba phiên dịch sang dãy Bài tập lớn Truyền dẫn vô tuyến băng tần từ đến 12 kHz tiếp tục Những băng thông cao định (4kHz thay 3.4kHz) chủ yếu khó khăn để thiết kế lọc có độ xác cao Do băng thơng bổ sung, gọi băng thông bảo vệ, chia tách hai kênh liên tiếp Trong FDM, tín hiệu từ nguồn khác dịch sang dải tần số khác phía bên truyền gửi qua phương tiện truyền dẫn Trong truyền hình cáp, FDM sử dụng để phân phối chương trình kênh khác dải tần số khác nhau.FDM dùng phát sóng âm thanh, truyền hình.Hệ thống FDM sử dụng rộng rãi hệ thống truyền thông tín hiệu tương tự Các hệ thống viễn thơng sử dụng mạng điện thoại, hệ thống phát truyền hình, v.v… dựa FDM Ghép kênh phân chia theo thời gian Ghép kênh đồng Trong thời gian phân chia ghép kênh đồng (TDM), tín hiệu số hóa kết hợp gửi thơng qua kênh truyền thông Hãy xem xét trường hợp hệ thống truyền thơng thể hình Ba nguồn liệu sản xuất liệu mức 64kbps sử dụng điều chế mã xung (PCM) Mỗi mẫu có bit, khoảng cách thời gian hai mẫu 125 µs Cơng việc thiết bị ghép kênh lấy mẫu bit kênh bit kênh thứ hai sau bit kênh thứ ba Một lần nữa, trở lại với kênh Từ lúc khơng có mẫu bị mất, nhiệm vụ thiết bị ghép kênh hoàn thành chức quét tất kênh lấy giá trị mẫu bit khoảng thời gian 125 µs Dòng kết hợp bit gửi qua phương tiện truyền thông Thiết bị ghép kênh thực quét để thu thập liệu từ nguồn liệu đảm bảo khơng có liệu bị Điều gọi ghép kênh phân chia thời gian.Các đầu thiết bị ghép kênh dòng bit liên tục, bit tương ứng với kênh 1, bit tương ứng với kênh 2, tiếp tục Bài tập lớn Truyền dẫn vơ tuyến Hình 1.1: Ghép kênh phân chia theo thời gian Trong ghép kênh phân chia theo thời gian, liệu số tương ứng với nguồn khác kết hợp truyền qua phương tiện Thiết bị ghép kênh thu thập liệu từ nguồn, dòng bit kết hợp gửi qua phương tiện truyền dẫn Thiết bị giải mã chia tách liệu tương ứng với nguồn riêng biệt Trong mạng điện thoại, thiết bị chuyển mạch (hoặc trao đổi) kết nối với thông qua đường trung chuyển Những đường trung chuyển sử dụng TDM để ghép 32 kênh Mặc dù TDM đơn giản, phải đảm bảo thiết bị ghép kênh không bị liệu, phải trì định thời tốt Tại thiệệ́t bị giải mã kênh vậy, liệu tương ứng với kênh tách dựa thời gian dòng bit Do đó, đồng hóa liệu quan trọng Đồng hóa giúp cho việc tách bit tương ứng với kênh.Kỹ thuật TDM gọi TDM đồng Những đường trung chuyển có 30 kênh thoại ghép lại với ,gọi đường trung chuyển E1 Các đường trung chuyển sử dụng mạng điện thoại cách sử dụng chế TDM gọi đường trung chuyển T1 sóng mang T1 Việc ghép 24 kênh gọi ghép kênh cấp độ Bốn sóng mang T1 ghép để tạo thành sóng mang T2.Bảy sóng mang T2 ghép để tạo thành sóng mang T3 sáu sóng mang T3 ghép kênh để tạo thành sóng mang T4 Các cấp ghép kênh, số lượng kênh thoại tốc độ liệu đưa Bảng Lưu ý cấp, bit bổ sung thêm cho khung đồng hóa Bài tập lớn Truyền dẫn vô tuyến Bảng 1: Kỹ thuật số cấp bậc băng thông mang T1 Lưu ý: Trong băng thông mang T1, tổng số kênh thoại 24 – có 24 khe thoại khung TDM Tại châu Âu, số hệ thống số với cấp bậc khác định sau Ở cấp thấp nhất, 30 kênh thoại ghép đường trung chuyển gọi đường trung chuyển E1 Ghép không đồng Ghép số cấp thiết bị ghép cấp cao thường hoạt động theo kiểu khơng đồng bộ, tín hiệu nhánh bắt buộc nằm giới hạn dung sai định thời giống hoặt động tốc độ bit định mức mạng dị Ghép nhánh có liên quan đến q trình phức tạp hớn, chèn Trong tốc độ bit nhánh khác ghép với cách hợp lý với đồng hồ thiết bị ghép Đồng hồ ghép xem nhanh chút so với tín hiệu vào xuất địn kỳ khe thời gian dư tín hiệu phát Tín hiệu bao gồm lặp lại bit thu bit ngẫu nhiên Nói cách khác, có lỗi số đầu hệ thống Cùng với khái niệm chèn độn xung, hệ thống đồng khe thời gian bao gồm lỗi này, truyền đến đầu thu để thông báo lỗi xếp để xóa từ tín hiệu thu Chèn xem trình thay đổi tốc độ xung tín hiệu số mức độ điều khiển cho phù hợp với tốc độ xung khác với tốc độ vốn có mà khơng làm thông tin Bài tập lớn Truyền dẫn vô tuyến CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG PCM-TDM Tổng quan truyền dẫn Khái qt Hình 2.1 Mơ hình hệ thống số Ta thấy thiết bị ghép kênh số (bộ ghép kênh số) MUX thực chức tập hợp luồng bít số liệu từ nguồn khác từ nguồn xử lý PCM tương tự Các luồng bít số từ CODE, nguồn số mạch PCM mang tín hiệu âm tương tự ghép hợp lại xử lý thiết bị ghép kênh số, tín hiệu có băng tần sở đưa xử lý tiếp để chuẩn bị truyền qua kênh thông tin hệ thống vô tuyến số Sau tiếp nhận giải điều chế nhờ thiết bị vơ tuyến số, tín hiệu băng sở đưa đến thiết bị ghép kênh số, sau phân kênh luồng số chuyển đến thiết bị tải khác để truyền tín hiệu gốc đầu phát Thiết bị PCM bao gồm thiết bị ghép, vậy, âm tần dạng tương tự đại diện cho tín hiệu vào trực tiếp thiết bị ghép đầu cuối để xử lý tín hiệu PAM ghép với tín hiệu PAM kênh âm tần khác trước biến đổi thành luồng bít PCM Tại đây, nguồn số luồng bít tín hiệu PCM có tốc độ 64 kb/s bắt nguồn từ tiếng nói, thiết bị ghép kênh tiếp nhận luồng số liệu xử lý chúng, ghép trực tiếp hình 2.1 Muốn truyền nhiều nguồn kênh cần phải quan tâm đến tín hiệu ghép để thuận lợi, để tách kênh rõ ràng Chúng ta nghiên cứu kỹ thuật thông qua sở ghép kênh theo thời gian TDM (Time Devision Multiplex) Bài tập lớn Truyền dẫn vô tuyến vần 30 Nhưng thực tế có 14 khe có liệu, bỏ phí khơng sử dụng đường truyền nửa thời gian Với TDM không đồng bộ, có khe rỗng frame cuối truyền, tần dụng hết khả đường truyền Hình 3.10 Ví dụ khung đồng TDM - Addressing and Overhead Trường hợp minh họa nhược điểm kỹ thuật TDM không đồng bộ: để phân kênh phân biệt khe thuộc đường nào? Trong TDM đồng bộ, thiết bị ứng với liệu khe thời gian xác định vị trí khe thời gian frame Nhưng TDM không đồng bộ, liệu thiết bị nằm vị trí khác frame khác Trong khơng có mối quan hệ vị trí cố định, khe thời gian phải mang địa để báo cho phân kênh biết liệu thuộc thiết bị Địa này, sử dụng cách cục bộ, ghép kênh thêm vào phân kênh giải mã chúng đọc Trong hình 2.11, địa xác định số Việc thêm bits đánh địa cho khe thời gian làm gia tăng overhead hệ thống không đồng ảnh hưởng tới hiệu truyền dẫn cách tiềm tàng Để hạn chế ảnh hưởng chúng, địa thường gồm số nhỏ bits chí tạo ngắn cách thêm địa đầy đủ cho phần liệu truyền dẫn đầu tiên, với phiên rút gọn để xác định phần liệu đến sau Nhu cầu đánh địa làm cho TDM không đồng hiệu kỹ thuật dịch chuyển luân phiên cho bit byte (bit/byte interleaving) Giả sử dịch chuyển luân phiên bit với bit mang địa chỉ: bit biểu diễn liệu, bits biểu diễn địa Như 4bits để chuyển bit liệu liên kết (link) ln đầy 19 Bài tập lớn Truyền dẫn vơ tuyến có ¼ khả đường truyền sử dụng có hiệu Do đó, TDM khơng đồng thực có hiệu kích thước khe thời gian tương đối lớn - Variable-Length Time Slots – Các khe thời gian có chiều dài thay đổi TDM khơng đồng phù hợp với việc truyền liệu có tốc độ thay đổi cách thay đổi chiều dài khe thời gian Các trạm có tốc độ truyền liệu nhanh dùng khe thời gian lớn Việc quản lý trường có chiều dài thay đổi yêu cầu kiểm soát bits bổ sung vào phần đầu khe thời gian để chiều dài phần liệu đến Các bits mở rộng làm gia tăng overhead hệ thống hiệu khe thời gian có kích thước lớn - Invert Multiplexing – Ghép kênh đảo Invert Multiplexing nghĩa ngược lại với ghép kênh, nhận dòng liệu từ đường truyền có tốc độ cao chia thành phần để đồng thời truyền đường truyền có tốc độ thấp mà không làm giảm tốc độ truyền tổng thể Hình 3.11 Ghép đảo kênh Mã đường truyền Phương pháp mã hoá chia thành ba loại : mã hoá đơn cực, mã hoá cực, mã hoá lưỡng cực Ở mã hố đơn cực, có mức điện áp sử dụng Ở mã hoá cực, hai mức điện áp sử dụng Ở mã hoá lưỡng cực, ba mức điện áp sử dụng Cả hai phương pháp cực mã hoá lưỡng cực mã hoá dùng hệ thống liên lạc thực tiễn 20 Bài tập lớn 10 Truyền dẫn vô tuyến Mã đơn cực Trong phương pháp mã hoá đơn cực, có mức điện áp sử dụng Bit nhị phân biểu diễn điện áp dương bit nhị phân đường thẳng Bởi tín hiệu có thành phần DC(1 chiều), phương pháp khơng thể sử dụng môi trường truyền dẫn vơ tuyến, phương pháp mã hố khơng làm việc tốt điều kiện nhiễu 11 Mã cực Trong mã hoá cực, hai mức điện áp sử dụng: mức điện áp dương mức điện áp âm NRZ – I, NRZ – L, phương pháp mã hoá Manchester - Phương pháp mã hóa NRZ-I Trong NRZ-I, bit biểu diễn volt bit biểu diễn volt V volt, dựa theo điện áp trước đó.Nếu điện áp trước volt, bit V vơn Nếu điện áp trước V volt, , bit volt Trong NRZ-I, bit biểu diễn volt bit volt + V volt, vào mức điện áp trước Hình 3.12 Phương pháp Non- Return to Zero Invertive (NRZ-I) - Phương pháp mã hóa NRZ-L Ở NRZ – L, nhị phân biểu diễn điện áp dương điện áp âm Phương pháp này, đơn giản lại có vấn đề xảy ra: có lỗi q trình đồng hố, khó cho máy thu để đồng bộ, nhiều bit bị Ở NRZ – L, biểu diễn điện áp dương điện áp âm Sự đồng hoá vấn đề phương pháp mã hố Hình 3.13.Phương pháp Non-Return to Zero Level (NRZ-L) 21 Bài tập lớn Truyền dẫn vô tuyến - Phương pháp Manchester Trong mã hóa Manchester, thay đổi điện áp xảy vào lúc thay đổi bit … Sự thay đổi điện áp từ thấp lên cao đại diện bit 1và thay đổi điện áp từ cao xuống thấp đại diện bit Lợi lược đồ Manchester thay đổi giống xung đồng hồ, lỗi phát khơng có thay đổi điện áp Tuy nhiên, băng thông yêu cầu cho lược đồ cao lược đồ khác Trong mã hóa Manchester, đại diên cho điện áp từ thấp lên cao ngược lai đại diện cho điện áp từ cao xuống thấp Lược đồ Manchester bắt nguồn từ xung đồng hồ, lỗi phá Hình 3.14 Phương pháp Manchester 12 Mã lưỡng cực Trong mã hoá lưỡng cực, ba mức điện áp sử dụng : điện áp dương, điện áp âm, điện áp zero Phương pháp mã hóa Ami HDB3 ví dụ điển hình - Phương pháp mã hóa Bipolar Ami (Bipolar Alternate Mark Inversion) Theo lược đồ mã hóa Bipolar AMI, bit đại diện tín 0, bit đại diện cho mức điện áp dương âm Bit phải luân phiên hai cực dương âm Sự thuận lợi mã hóa có chuỗi bit phát sinh khơng đồng Nếu đồng bị dễ dàng đồng lại theo trình thayd đổi điện áp Trong mã hóa Bipolar AMI, AMI, bit đại diện tín 0, bit đại diện cho mức điện áp dương âm Bit phải luân phiên hai cực dương âm Dễ dàng đồng ưu điểm lược đồ Hình 2.15 Phương pháp mã hóa Bipolar Ami - Phương pháp lưỡng cực mật độ cao High – Density Bipolar (HDB3) Phần lớn mã hóa HDB3 giống với AMI, ngoại trừ thay đổi nhỏ: hai xung, gọi xung V xung B, sử dụng có số liên tiếp chuỗi bit mã 22 Bài tập lớn Truyền dẫn vơ tuyến hóa Khi có bit phát sinh, xung nhiệp 000V, bit V bit phía trước bit Tuy nhiên xung V lại tạo thành phần xoay chiều Để giải vấn đề này, bit B đề xuất Nếu có bit liên tiếp mã hóa B00V HDB3 giống với AMI , ngoại trừ xung B V sử dụng có bit liên tiếp chuỗi bit Các xung khử thành phần xoay chiều Hình 3.16 Phương pháp HDB3 Phương pháp mã hóa HDB3 tiêu chuẩn thông qua châu Âu Nhật Bản 13 Tìm hiểu suy hao tín hiệu đường dây Thơng thường tín hiệu số từ máy phát phát dạng chuỗi xung đơn theo kiểu khơng quay vê khơng (NRZ) Tín hiệu khơng phù hợp để truyền dẫn cự ly xa.Vì ta thường dử dụng dạng tín hiệu tốt loại tín hiệu lưỡng cực (RZ) Vì RZ có ưu điểm sau: - Nó khơng chứa lượng vùng phổ thấp tức khơng có thành phần chiều Điều gây nên đổi cực xung đối đỉnh luân phiên xung - Can nhiễu tín hiệu giảm nhờ đặc tính khơng Đương nhiên q trình truyền dẫn tín hiệu bị suy hao, biến dạng cộng thêm tạp âm Vì vị trí trênđường truyền tín hiệu phải phục chế.Tại ta đưa vào thiết bị ,thiết bị kiểm tra dãy xung bị biến dạng xác định giá trị nhị phân xung hay ,sau tạo phát đường truyền xung phù hợp với kết kiểm tra thiết bị thường gọi trạm lặp Vì dãy xung tạo ban đầu ,tạp âm chèn vào đường truyền bị gạt đi,hoặc biên độ tạp âm không đủ lớn để thiết bị khơng nhầm cực mã tín hiệu nhận Thực tế tín hiệu sau tái tạo giống dạng tín hiệu phát qua nhiều trạm lặp Đó lý để hệ thống PCM có chất lượng truyền dẫn cao Nhưng truyền liên tiếp chữ bít giống nhau, chuỗi bít hay chuỗi bit dẫn đến tình trạng khó đồng đầu thu Việc truyền tín hiệu PCM nhị phân tạo từ mức điện áp dương tạo tín hiệu đường dây mang lượng tín hiệu chiều đáng kể.Các biến áp hệ thống truyền thơng khơng kiểm sốt thành phần lượng 23 Bài tập lớn Truyền dẫn vô tuyến Đồng thời thành phần lượng chiều tạo giải tần thấp làm nhiễu tín hiệu âm sợi cáp kề Do việc chuyển đổi mã nhị phân sang mã đường dây việc cần thiết để khắc phục hạn chế Có nhiều mã đường dây đề xuất hỗ trợ mức độ băng thơng khác 14 Hệ thống PCM 24 kênh Hình 3.17 Hệ thống PCM 24 kênh Hệ thống ghép kênh PCM sử dụng từ mã bit lượng tử theo quy luật µ=225, tốc độ truyền dẫn hệ thống 1544Kb/s sử dụng luồng bit đầù vào để ghép luồng bit cấp cao Hình 3.18 Cấu trúc khung PCM 24 kênh Khung PCM 24 có 24 khe thời gian (24 time slot) cho phép ghép 24 kênh thoại 24 kênh thoại riêng biệt kết hợp khung kênh lấy mãu, lượng tử mã hóa để tạo từ mã bit, nên khung có 24.8= 192 bit data Mặt khác, để cung cấp tính hiệu đồng khung, người ta dung them bit đồng gọi bit T (bit khung) 24 Bài tập lớn Truyền dẫn vơ tuyến Do vậy, khung 125µs có 193 bit gồm 192 bit data bit đồng khung Trong thực tế, để hệ thống quản lý đồng hệ thống, người ta ghép nhiều khung lại với để tạo thành đa khung (Multifram) Từ mã đồng khung cấu trúc bit khung số khung đnh Việc tạo cấu trúc đa khung làm nảy sinh vấn dề xảy đồng khung đồng đa khung Các bit hai loại đồng khung đồng đa khung đặt xen kẽ khung Trong hệ thông ghép kênh PCM 24 Đa khung có cấu trúc gồm 12 khung liên tiếp từ F1 đến F12, đó: - Từ mã đồng đa khung 101010 đặt khung lẻ - Từ mã đồng đa khung 00111S đặt khung chẳn Hình 3.19 Từ mã đồng đa khung Trong đó: - Bit S tín hiệu cảnh báo hệ thống: S= hệ thống đồng không cảnh báo S= hệ thống cảnh báo đồng khung Ngồi ra, thơng tín báo hiệu truyền để thị chức nhấc tổ hợp, giải tỏa… - Bit thứ khung khung 12 (A B) tách từ luồng số hiệu mang tin để tạo kênh báo hiệu 1333bit/s hai kênh báo hiệu 667bit/s Tần số lấy mẫu f= 8000Hz Mỗi mẫu biểu diễn 8bit, tốc độ truyền dẫn kênh 8000.8bit= 64000bit/s= 64Kbit/s Tốc độ truyền dẫn hệ thống PCM 24 kênh 1544Kbit.s 25 Bài tập lớn Truyền dẫn vô tuyến 15 Hệ thống PCM 32 kênh Hình 3.20 Bộ ghép kênh PCM 32 kênh Thiết bị ghép kênh PCM 32 hoạt động với tốc độ 2048Kb/s, lượng tử theo quy luật A (13 đoạn) với A=87,6 số mức lượng tử 256 Cấu trúc khung PCM 32 gồm 32 khe thời gian (TS0  TS31) ghép 30 kênh thoại, kênh báo hiệu kênh đồng Hình 3.21 Cấu trúc khung PCM 32 kênh Một fram dài 125µs chứa 32 khe thời gian (32TS) Trong đó: TS0: truyền tín hiệu đồng khung - Đối với khung lẻ (khung 1,3,5, ) tín hiệu đồng khung có dạng X0011011 Trong bit X dùng để kiểm tra độ dư chu trình cần - Đối với khung chẵn (khung 2,4,6, ) tín hiệu đồng khung có dạng X1B3X1X2X3X4X5 với: + Bit X: khơng nằm từ mã đồng khung mà dùng cho quốc tế (nếu khơng sử dụng bít khe thời gian TS0 khung lẻ khung chẵn ấn định mức 1) 26 Bài tập lớn Truyền dẫn vơ tuyến + Bít thứ 2: ln ấn định mức để đề phòng tạo đồng khung + Bit thứ 3: bit thị cảnh báo (mức cảnh báo, mức không cảnh báo) + Các bit thứ đến bit thứ 8: bit dự trữ cho quốc gia không dùng cho quốc tế Khi hệ thống sử dụng mạng quốc tế, bit mức TS16: truyền tín hiệu báo hiệu, (khe thời gian cung cấp kênh báo hiệu 64Kb/s), đó: - Bốn bit đầu (từ bit đến bit thứ 4) truyền tín hiệu chng đèn kênh thoại thứ i (i=1 15) - Bốn bit sau (từ bit đến bit 8) truyền tín hiệu chng đèn kênh thoại thứ i+15 TS1 TS15 & TS17 TS31: 30 kênh truyền tín hiệu thoại Tần số lấy mẫu: 8000Hz Từ mã PCM bit Tốc độ truyền dẫn kênh: 64Kbit/s Tốc độ truyền dẫn hệ thống: 2048Kbit/s Để phối hợp luân phiên kiểm soát sưh đồng hệ thống, ta ghép nhiều khung lại với để tạo đa khung Trong hệ thống PCM 32, đa khung tập hợp liên tiếp 16 khung, kí hiệu từ F0 đến F15, khe thời gian thứ 16(TS16) khung phân bố sau: - Khung F0: TS16 truyền tín hiêuh đồng đa khung - Khung F1: TS16 truyền tín hiệu báo gọi kênh kênh 16 - Khung F2: TS16 truyền tín hiệu báo gọi kênh kênh 17 - - Khung F15: TS16 truyền tín hiệu báo gọi kênh 15 kênh 30 Tín hiệu đồng đa khung có bit từ bit đến bit có dạng 00001DN1 Trong D N hai bit biểu diễn cảnh báo xảy đồng DN=01: hệ thống không cảnh báo (nomal) DN=10: hệ thống cảnh báo khẩn cấp (urgent alarm) Một đa khung hệ thống PCM 32 có 16 khung, độ dài đa khung 125µ.16=2ms 27 Bài tập lớn Truyền dẫn vơ tuyến Trong đa khung, tín hiệu chng đèn kênh thoại ghép vào Do đó, chu kì ghép tín hiệu chng đèn 2ms, tương ứng với tần số f=1/2ms =1000/2 =500Hz - Vấn đề đồng bộ: Đồng tuyến truyền dẫn số thực điện nhờ tách thông tin từ luồng bit số Muốn cho thiết bị đầu cuối tách xác luồng bit đến thành kênh cần phải nhận dạng xác khe thời gian đến Khi luồng bit số làm từ mã đồng khung - Đồng đa khung: Khi báo hiệu kênh kết hợp từ mã đồng khung 0000 ghép vào khoảng bit đến bit khe thời gian TS16 khung F0 Điều có nghĩa 16 khung từ mã xuất dạng cụm không phân bố rải rác khung hệ thống PCM 24 Đồng đa khung xem thu tín hiều đồng đa khung liên tiếp có lỗi Và chu kì đa khung liên tiếp tất bit khe thời gian TS16 trạng thái Điều kiện thứ để tránh đồng đa khung giả Đồng đa khung xem phục hồi tín hiệu đồng đa khung xác phát hiện, bit khe TS16 có mức logic đứng trước đồng đa khung phát lần đầu - Khung đồng bộ: Tín hiệu đồng khung chiếm khe thời gian TS0 khung chẵn F0,F2 TS0: Bit thứ bà bit thứ đứng đầu cuối từ mã đồng khung Bit thứ không nằm từ mã đồng khung mà sử dụng cho quốc tế Bit thứ ln mức để đề phòng tạo đồng khung Bit thứ thị cảnh báo(khi =1 cảnh báo) Các bit thứ đến bit thứ bit sử dụng cho quốc tế hệ thống sử dụng mạng quốc tế, bit thứ đến bit thứ mức Đồng khung bị thu tín hiệu đồng khung liên tiếp có lỗi Đồng khung xem phục hồi tín hiệu đồng khung xác phát hiện, khung tiếp thu (khung lẻ) vắng mặt 28 Bài tập lớn Truyền dẫn vơ tuyến 16 Hệ thống PCM 120 kênh Các khuyến nghị G704 G744 liên quan đến thiết bị ghép PCM cấp hai làm việc 8448kbit/s Luật mã hóa A số lượng mức lượng tử 256 Tín hiệu định thời lấy từ nguồn nội bộ, từ nguồn tín hiệu thu tự nguồn bên Cấu trúc khung dựa sở khe thời gian có bit octet Hình 3.22 Cấu trúc đồng khung hệ thống PCM 120 kênh Tổng số khe thời gian đặc trưng cho kênh thoại PCM 132 đánh số thứ tự từ đến 131 Số lượng bit 132 khe thời gian khung 132x8=1056 Tần số lặp lại khung KHz độ dài khung 125µs Điều có nghĩa bit khung xuất 8000 lần giây tốc độ bit bit 8Kbit/s Khi có 1056 bit ghép có tốc độ bit đầu 1056x8=8448Kbit/s Mỗi khe đặt trưng cho từ mã bit có tốc độ 8x8=64Kbit/s Đối với báo hiệu kênh kết hợp, khe thời gian bit đầu khe thời gian 66 sử dụng cho tín hiệu đồng khung có cấu trúc 111001110100000 (có nghĩa từ mã 14 bit) Tốc độ bit 14x8 Kbit.s= 112Kbit/s Bít thứ khe thời gian 66 sử dụng cho cảnh báo đồng khung Bit cảnh báo hoạt động Bit thứ khe thời gian 66, khe thời gian đến 4, 33 99 sử dụng cho liên lạc quốc tế Các khe thời gian đến 32, 34 đêbs 65, 71 đến 98 100 đến 131 dành cho 120 kênh thoại đánh số thứ tự từ đến 120 Các kênh thoại khơng có số thứ tự khe thời gian Các khe thời gian từ 67 đến 70 sử dụng cho báo hiệu Thơng tín báo hiệu truyền đa khung có 16 khung đánh số thứ tự từg đến 15 29 Bài tập lớn Truyền dẫn vô tuyến Khung sử dụng riêng cho tín hiệu đồng đa khung Đó 0000 bit đầu khe thời gian 67,68,69 70 Bit thứ bốn khe thời gian sử dụng cho cảnh báo đồng đa khung, đồng đa khung bit có trạng thái Bít 5,7 bit dự trữ cho thơng tin báo hiệu có trạng thái không sử dụng Như đa khung có tất 15 x 4= 60 khe thời gian bit thuộc khe thời gian 67 đến 70 Nếu yêu cầu truyền tín hiệu báo hiệu cho kênh thoại bốn bit (a, b, c d) cần sử dụng 60 x = 120 khe thời gian bit Do đó, địa kênh thoại phân bố bit khe thời gian từ 67 đến 70 khung từ đến 15 Với báo hiệu kênh chung có thêm khe thời gian từ đến 4, từ 67 đến 70 (tất 7), với 120 khe thời gian dành cho 120 kênh thoại nên có tất 127 khe thời gian Trong báo hiệu kênh kết hợp cần 120 khe thời gian Tuy nhiên khe thời gian sử dụng cho yêu cầu khác kênh thoại, cho kênh nghiệp vụ, để rỗi cho nghiệp vụ tổng đài số Các kênh 67 đến 70 ưu tiên sử dụng cho báo hiệu kênh chung Các khe thời gian 33 99 dành cho sử dụng quốc gia 17 So sánh hệ thống PCM 24 kênh 30 kênh Có nhiều khác biệt hai hệ thống PCM 30 kênh PCM 24 kênh Bên cạnh khác số lượng kênh thoại khung luật lượng tử dùng, hệ thống dùngcác phương vận chuyển báo hiẹu khác Hệ thống PCM 30 kênh dùng khe thời gianđược định riêng biệt dạng tập chung cho báo hiệu CAS báo hiệu CCS Trong hệ thống PCM 24 kênh dùng dạng phân tán với kỹ thuật “bit-stealinh” khe thời gian cho CAS Báo hiệu CCS PCM 24 kênh truyền thơng qua kênh độc lập đơn bit hay kênh bít tốc độ 64kbps Điều quan trọng chi tiết phù hợp xem xét tiến trình chuyển mạch số chương tiếp sau Dưới bảng so sánh tóm tắt PCM 30 kênh PCM 24 kênh Bảng 2: So sánh hệ thống PCM 24 kênh 30 kênh Tham số Hệ thống PCM CCITT CEPT CCITT khu vực (T1) Số khe thời gian bit 32 24 Số kênh thoại 30 24 Số bit mã hóa cho thoại 7/8 Luật mã hóa A µ 30 Bài tập lớn Truyền dẫn vơ tuyến Báo hiệu CAS Tập trung TS16 Báo hiệu CCS Các byte bit TS16 (64kbps) Một bit khung chẵn (4kbps) bit tập trung TS0 khung lẻ Một bit phân tán khung lẻ Mẫu đồng khung bit cho kênh Số bit khung 256 193 Tốc độ bit 2,048Mbps 1,544Mbps Mã đường dây HDB3 hay 4B3T ADI/AMI 31 Bài tập lớn Truyền dẫn vô tuyến KẾT LUẬN Truyền dẫn số có nhiều ưu điểm so với truyền dẫn tương tự chống tạp âm gián đoạn, cung cấp chất lượng truyền dẫn tốt khoảng cách truyền dẫn, kết hợp nguồn dịch vụ có đường truyền dẫn số truyền sau chuyển thành tín hiệu số tín hiệu thơng tin loại nào, tạo tổ hợp truyền dẫn số tổng đài số Nó tạo tinh tế cho hệ thống phần tử bán dẫn dùng cho truyền dẫn số mạch tổ hợp số sản xuất hàng loạt, mang liên lạc trở thành thơng minh dễ thực chuyển đổi tốc độ cho dịch vụ khác nhau, thay đổi thủ tục, xử lý tín hiệu số, chuyển đổi phương tiện truyền dẫn… Qua việc áp dụng kỹ thuật liên lạc máy vi tính Tuy truyền dẫn số có nhược điểm dải tần công tác tăng lên việc số hóa tín hiệu, cần có chuyển đổi A/D, D/A đồng phát thu, thiết bị chuyển đổi cần có để kết hợp hệ FDM hệ TDM hệ số khơng tương thích với hệ thống có Do hạn chế thời gian, nguồn tài liệu nên nhóm em khơng tránh khỏi sai sót Nhóm em cảm ơn hướng dẫn, góp ý quý báu thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn! 32 Bài tập lớn Truyền dẫn vô tuyến TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vi ba số tập -Ts.Bùi Thiện Minh- Nhà xuất thông tin truyền thông [2] Ghép kênh số cấp cao- Hồ Văn Cừu [3] Và số web: a www.ebook.edu.vn b www.tailieu.vn 33 ... GHÉP KÊNH PCM .1 GHÉP KÊNH VÀ GIẢI MÃ GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN 1 .Ghép kênh đồng 2 .Ghép không đồng CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG PCM- TDM. .. gọi ghép kênh, đầu thu tách kênh thực việc tách kênh phân đến đầu nhận Hai dạng ghép kênh ghép kênh phân chia thời gian (TDM) ghép kênh phân chia tần số (FDM) Trong thông tin quang, ghép kênh. .. hệ thống số Ta thấy thiết bị ghép kênh số (bộ ghép kênh số) MUX thực chức tập hợp luồng bít số liệu từ nguồn khác từ nguồn xử lý PCM tương tự Các luồng bít số từ CODE, nguồn số mạch PCM mang