Các kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu số băng gốc và thực nghiệm trên module MCM33EV

CHƢƠNG : KHÁI QUÁT CHUNG MẠNG VIỄN THÔNG VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ 1.1 Tổng quan mạng,dịch vụ kênh truyền thông viễn thông 1.1.1 Mạng viễn thông (Telecommunications Networks) Mạng viễn thông hiểu đơn giản phương tiện truyền dẫn thông tin số liệu từ phía phát tơi đầu thu,có nhiệm vụ cung cấp dịch vụ thông tin, phục vụ yêu cầu trao đổi thông tin khách hàng hay đối tượng thông tin khác Mạng viễn thông bao gồm trang thiết bị viễn thông phương thức thực để truyền dẫn thông tin số liệu người dùng sử dụng dịch vụ tương ứng,gồm dịch vụ thoại số liệu,truyền hình,v.v Để đảm bảo cung cấp phục vụ yêu cầu cho việc trao đổi thơng tin liên lạc thành phần yêu cầu cần thiết phải cung cấp liên kết với đôi tất đối tượng.Khi phạm vi trao đổi mở rộng số lượng thành phần tham gia trao đổi thơng tin tăng lên việc phân chia phạm vi thành vùng thơng tin nhỏ cần thiết.Các trung tâm thông tin khu vực phục vụ đối tượng khu vực đó,sau tấ trung tâm liên kết lại với Các trang thiết bị cấu thành mạng viễn thơng chia thành nhóm sau:  Nhóm thiết bị đầu cuối th bao (Terminal Equipment) người dùng : nhóm đưa thông tin vào lấy thông tin từ mạng viễn thông Tiến hành thực trao đổi thông tin điều khiển từ người sử dụng mạng viễn thông  Nhóm tổng đài (Exchange) nút mạng nhận yêu cầu đối tượng ,xử lý thông tin,chuyển mạch tiến hành trao đổi thông tin đối tượng  Nhóm mạng truyền dẫn (Tranmission network) gồm đường dây thuê bao (liên kết nhóm 2) đường dây trung kế ( liên kết nhóm với nhóm 2)  Nhóm phần mềm phối hợp hiệu hoạt động nhóm 1.1.2 Dịch vụ viễn thơng Là hình thức thơng tin liên lạc đối tượng cung cấp nhà mạng Các dịch vụ cung cấp phong phú,đa dạng,đảm bảo đáp ứng yêu cầu khắt khe trao đổi thông tin đối tượng sử dụng cách hiệu Trong mạng viễn thông mạng điện thoại thiết kế để cung cấp dịch vụ thoại,truyền âm.Hiện mạng điện thoại lĩnh vực ứng dụng từ dịch vụ thoại truyền thông,các dịch vụ thoại di động,fax không ngừng mở rộng Mạng CSPDN (Circuit Switching public Data Network) mạng liệu công cộng chuyển mạch kênh Trong tồn thời gian thơng tin người gửi người nhận kết nối trực tiếp với hoạt động với tốc độ nhau.Trong CSPDN truyền thông tin số liệu chế độ song công đồng thời theo hướng Mạng PSPDN (Packet Switching Public Data Network ) mạng liệu chuyển mạch gói.Phát triển giới từ năm 1970.Hiện mạng truyền dẫn số liệu giới mạng chuyển mạch gói.Đối tượng khách hàng phong phú đa dạng trường đại học,các công ty,doanh nghiệp.Khách hành PSPDN trợ giúp trao đổi thông tin máy tinh, truy cập vào sở liệu rộng lớn giới với giá phù hợp Các tin PSPDN chia thành gói tin ,khi có kết nối rỗi chúng gửi Các gỏi tin thuê bao khác truyên kết nối đơn,một kết nối ảo chia sẻ với vài gọi Ngoài có nhiều dịch vụ viễn thơng khác như: Mạng cảnh báo,Mạng Lan,Mạng WAN … 1.1.3 Kênh thông tin Máy thu phát cung cấp kết nối kênh thông tin.Kênh thông tin vật lý mơi trường khơng gian tự cáp xoắn đôi, đồng trục,cáp quang Thành phần kiểm sốt khó khăn hệ thống thơng tin số kênh truyền môi trường truyền lan yếu tố khách quan tác động lên tín hiệu ảnh hưởng tới chất lượng thơng tin Kênh vật lý mơi trường truyền lan tín hiệu mà xung tín hiệu truyền qua kênh vật lý bị chịu tác động tiêu cực méo, tạp âm , bị suy giảm thay đổi cấu trúc chúng bị biến đổi chức tần số chúng biến đổi biên độ pha Chức truyền dẫn môi trường truyền đơn đường truyền mơi trường truyền dân định hướng dây xoắn đôi,cáp đồng trục,dây song hành môi trường không gian tự vô hướng loại kênh vô tuyến, truyền dẫn vi ba, thông tin di động hay thơng tin vệ tinh,tùy thuộc vào hồn cảnh khơng thể thay đổi , phổ tín hiệu truyền qua bị thay đổi điều làm xuất suy giảm biên độ,sai lệch khoảng thời gian dòng tín hiệu (cho nên cần khơi phục xung nhịp) Trong truyền dẫn tín hiệu băng gốc mơi trường truyền kênh vật lý loại dây cáp chế tạo kim loại cáp xoắn đơi,đồng trục,dây song hành truyền dẫn tín hiệu điện… chí sử dụng cáp quang mang thông tin dạng chùm ánh sáng điều chế tần số sóng mang ánh sáng bỏ qua.Tốc độ truyền dẫn phụ thuốc vào băng thơng đường truyền Các đặc tính quan trọng vài kênh truyền truyền dẫn mô tả Dây cáp xoắn đơi (Twisted Pair) có băng thông vào khoảng vài trăm kHz sử dụng để thơng tin số liệu,tín hiệu thoại tín hiệu hình ảnh từ người dùng đến tổng đài phát minh Alexander Graham Bell Được dùng rộng rãi mạng điện thoại,LAN,…để truyền dẫn tín hiệu thoại thông tin số liệu.Cáp xoắn đôi loại hệ thống dây điện gồm dây dẫn đồng bọc cách ly (dây dẫn đơn) xoắn lại với với mục đích để giảm xuyên âm, triệt tiêu nhiễu điện từ (EMI: Electromagnetic Interference) Có loại cáp xoắn đôi sử dụng phổ biến loại có vỏ bọc STP loại khơng có vỏ chống nhiễu UTP Hình 1 Dây cáp xoắn đơi Chất lượng tín hiệu đảm bảo gần khơng bị ảnh hưởng kích thước tỷ lệ xoắn dây dẫn cáp xoắn đôi tính tốn cách thích hợp Khả chống nhiễu suy giảm cáp xoắn đôi nâng cao bọc kim Cáp xoắn đơi có vỏ bọc STP biện pháp nỗ lực để ngăn chặn hạn chế nhiễu điện từ.Vỏ bọc tạo nên hàng rào dẫn điện để làm suy giảm sóng điện từ bên ngồi vào lớp chắn, nối đất thoát nhiễu nhiễu từ bên có dòng điện cảm ứng sinh từ trường sóng điện này.Loại có vỏ bọc STP kahr chống nhiễu tốt tốc độ truyền dẫn cao loại có giá thành đắt loại khơng có vỏ bọc UTP.Bù lại loại UTP lại có giá thành rẻ,dễ đấu nối, lắp đặt,có độ bền tính linh hoạt sử dụng cao Băng thông cáp đồng trục rộng cáp xoắn đơi khoảng vài Mhz Hình Dây cáp đồng trục Trong A lớp vỏ bọc bên ngoài,B lớp lưới kim loại,C lớp bọc cách điện,nhiệt,D lớp lõi đồng Là loại cáp có cấu tạo lõi dây dẫn bên (thường lõi đồng đặc dây thép mạ đồng) bao bọc lớp cách nhiệt ,điện dạng ống bên tất bao bọc chắn,hay lưới kim loại thường có 1-4 lớp lưới kim loại Cáp bảo vệ vỏ bọc ống PVC Thuật ngữ đồng trục hiểu dây dẫn đồng bên hợp với vỏ hình trụ bảo bên ngồi hình trụ hình học đồng trục.Cáp đồng trục phát minh kỹ sư nhà toán học người Anh Oliver Heaviside, cấp sáng chế vào năm 1880 Trong việc sử dụng cáp đồng trục kênh truyền dẫn, kích thước cáp kiểm sốt xác , khoảng cách dây dẫn không đổi, điều cần thiết cáp đồng trục hoạt động hiệu Suy hao ảnh hưởng nhiễu bên hạn chế cấu tạo với nhiều lớp cách điện,nhiệt lớp lưới dẫn nối đất bao bọc lõi dẫn tín hiệu mà giới hạn lớp vỏ lõi lượng trường điện từ sóng hầu hết giữ lại hạn chế rò rỉ lượng bên ngồi Kích thước cáp ảnh hưởng đến rò rỉ lượng,Cáp có đường kính lớn có nhiều lớp kim loại bị rò rỉ Do cấu tạo cáp đồng trục nên tốc độ truyền dẫn lớn,có khả lên đến đến 2Gbps Khoảng cách truyền tối đa lên tới vài nghìn mét tốc độ thấp Cáp quang sử dụng rộng rái truyền thông với phạm vi rộng lớn cung cấp băng thông lớn nhiều so với cáp đồng trục với tín hiệu suy hao thấp Nhiễu cộng (tạp âm nhiệt) vấn đề chung phương tiện truyền dẫn tín hiệu,được tạo từ bên thành phần linh kiện điện tử điện trở thiết bị sử dụng để thực hệ thống thơng tin Những loại suy giảm tín hiệu gặp truyền tín hiệu kênh suy giảm tín hiệu ,méo pha,biên độ, 1.2 Sơ đồ khối hệ thống thơng tin số Hình Sơ đồ khối hệ thống thông tin tổng quát Trong sơ đồ khối bao gồm:  Định dạng tín hiệu : Hay gọi khối tạo khn dạng tín hiệu thực việc biến đổi tín hiệu cần truyền dạng tín hiệu liên tục hay số thành dãy dãy từ mã số biểu diễn dãy bit nhị phân 0,1 Có thể biểu diễn dãy bit nhóm bit dạng thích hợp Nếu nguồn tin là nguồn số khơng cần thực số hóa Nếu nguồn tin nguồn tương tự khối tạo khn tiến hành việc số hóa tạo chuỗi bit nhị phân.Phương pháp điều chế mã xung PCM thường dùng cho việc chuyển đổi tương tự sang số hệ thống thông tin số  Khối giải đinh dạng : phần thucó chức ngược với khối định dạng tín hiệu phần phát tức làm nhiệm vụ biến đổi thông tin số sang tương tự Việc Dùng biện pháp xử lý tín hiệu số chuyển đổi A/D D/A làm cho thông tin trước truyền mã hóa giải mã hiệu bên thu chúng phải chịu tác động tiêu cực méo ,nhiễu,v.v  Mã hóa nguồn Giải mã nguồn: Thay đổi cấu trúc thông kê nguồn tin, tăng tính ngẫu nhiên cấu trúc thống kê nguồn tin Nén Giải nén tín hiệu giảm tốc độ bit,đảm bảo tốc độ bit đầu nhỏ giảm phổ chiếm tín hiệu số kênh chia sẻ cho nhiều user  Mã hóa mật Giải mã mật: Mã hóa giải mã chuổi bit theo thuật tốn xác định nhằm bảo mật tin tức.Có ý nghĩa ứng dụng đặc biệt lĩnh vực quân sự,ngân hàng  Mã hóa kênhThêm bit dư vào tín hiệu sơ theo quy luật thuật tốn với mục đích tạo điều kiện cho bên thu dễ dàng việc phát sửa lỗi  Giải mã kênh : bên thuLàm nhiệm vụ ngược lại với bên phát  Ghép – Phân kênh:Có chức trợ giúp nhiều tuyến thiing tin chia sẻ đường truyền vật lý chúng cáp,đường truyền vô hướng Thực việc truyền tin từ nhiều nguồn tin khác tới đích nhận tin khác hệ thống truyền dẫn Ghép kênh phân chia theo thời gian TDM kiểu ghép kênh thường dùng thông tin số  Điều chế: Tiến hành chuyển đổi tín hiệu từ băng tần sở sang dạng sóng phù hợp với kênh truyền dẫn.Giúp cho tín hiệu với tốc độ cho trước có khả truyền dẫn qua môi trường cụ thể giới hạn méo chấp nhận ,yêu cầu băng thơng tần số cho phép.Có khả thay đổi dạng xung,chuyển tần số tín hiêu đến băng thông khác phù hợp Với điều chế xung kênh có đặc tính thơng thấp,trong hệ thống truyền dẫn tín hiệu số băng gốc tiến hànhchuyển sangthành dạng xung phù hợp từ bit nhị phân 0,1  Giải điều chế (DEMO)có chức ngược lại so với Điều chế  Trải phổ - Giải trải phổ: Nhằm chống nhiễu bảo mật tin tức.Hiện nay, kỹ thuật trải phổ ứng dụng cách phổ biến hệ thống thông tin thương mại, Hiện kỹ thuật DS-SS (Direct Sequence Spectrum Spread:Trải phổ chuỗi trực tiếp) sử dụng phổ biến hệ thống thông tin thuong mại,di động,…  Đa truy nhập: Có liên hệ với nguyên tắc cã biện pháp kỹ thuật cho phép nhiều đối tượng chia sẻ vào mạng thông tin,trên phương tiện vật lý chung để dùng hệ thống truyền dẫn tùy vào mục đích nhu cầu sử dụng.Có số kiểu đa truy nhập để chia sẻ tài nguyên thông tin hạn chế cách hợp lý  Đồng bộ: Đồng đặc trưng yếu tố hạn chế thông tin số Các mức đồng hệ thống thông tin số bao gồm đồng bit (xung nhịp) đồng tần số sóng mang  Máy thu-Máy phát: Làm nhiệm vụ phát thu tín hiệu với tần số ,cơng suất,độ định hướng anten định  Kênh truyền:Môi trường truyền dẫn tín hiệu,trong mơi trường xảy tác động lên tín hiệu truyền nhiễu,suy giảm,v.v làm cho tín hiệu bị biến đổi nên kênh truyền khâu khó kiểm sốt Đây sơ đồ mơ tả q trình xử lý tín hiệu hệ thống thơng tin số tổng qt khối phía phần thu thực thuật toán xử lý ngược với khối tương ứng phần phát Một hệ thống thơng tin số khơng cần thiết phải có đầy đủ khối chức trên(Các khối tùy chọn) Tuy nhiên chức tạo khn tín hiệu số, điều chế giải điều chế số thiếu loại hệ thống thông tin số (Các khối bản) Trong sơ đồ hệ thống thơng tin số thuật tốn xử lý tín hiệu phân làm nhóm chính:  Xử lý tín hiệu băng gốcbao gồm khối từ tạo khuôn dạng đến điều chế số (tương ứng khối phía thu giải điều chế), khối xử lý tín hiệu dạng sóng băng gốc + Xử lý tín hiệu tần số cao hay tín hiệu thông dải (basepass): liên quan tới đa truy nhập,trải phổ,và thuật tốn trộn tần nhằm đưa tín hiệu lên tần số cao Tùy thuật tốn xử lý tín hiệu khối chức mà đóng vai trò định đến hoạt động Hệ thống thông tin số Theo đặc điểm hoạt động chức xử lý tín hiệu đặc tính kênh truyền dẫn mà Hệ thống thơng tin số chia làm loại phổ biến Hệ thống truyền dẫn số băng gốc Hệ thống truyền dẫn số thơng dải Đặc tính kỹ thuật kênh truyền dẫn khác biệt lớn truyền dẫn thơng dải truyền dẫn tín hiệu băng gốc Trong hệ thống truyền dẫn số thông dải kênh truyền dẫn có đặc tính thơng dải khác với đặc tính thơng thấp kênh truyền hệ thống truyền dẫn băng gốc Hai hệ thống có khác biệt phương pháp điều chế, điều khiển lỗi, lọc,…Mã hóa đường dây đặc trưng kỹ thuật truyền dẫn băng gốc.Điều chế số đặc trưng truyền dẫn thông dải 1.3 Các đặc điểm hệ thống thông tin số Đặc điểm hệ thông thông tin số làm việc với tín hiệu số tức tín hiệu truyền dẫn hay xử lý hệ thống tín hiệu số.Tín hiệu số nhận giá trị từ tập hữu hạn giá trị điều khác với tín hiệu tương tự nhận vô số giá trị Thời gian tồn tín hiệu số xác định số ký hiệu Ts (Symbol Time Interval : khoảng thời gian ký hiệu ) Trong thực tế tùy theo loại hệ thống thông tin số,phân biệt theo dạng môi trường truyền,tần số làm việc, v.v mà chức xử lý số khác sử dụng với mục đích truyền dẫn tín hiệu số cách hiệu phương diện cơng suất tín hiệu băng tần chiếm Ví dụ điển hình tín hiệu số tín hiệu lối máy tính bit nhị phân Thông tin số có ƣu điểm so với thơng tin tƣơng tự là:  Trong thơng tin sốtạp âm tích lũy triệt tiêu được,có khả chống nhiễu ,sửa lỗi hiệu  Có khả khai thác , quản trị bảo trì tự động hiệu suất cao tín hiệu số phù hợp với hệ thống xử lý,điều khiển đại  Trong hệ thống thông tin số mức độ bảo mật độ an tồn thơng tin cao  Các hệ thống thơng tin số có khả khai thác,sử dụng đường truyền cách hiệu tối ưu nhờ có dung lượng lớn  Có thể dễ dàng truyền dẫn loại tin liên tục hay rời rạc  Do phát triển vượt trội công nghệ kỹ thuật chức nhiệm vụ giá thành hợp lý nên mạch số điện tử mạch tích hợp ứng dụng rộng rãi nhiều so với mạch tương tự , Hệ thống thông tin số có nhƣợc điểm sau:  Trong hoạt động hệ thống thông tin sô việc yêu cầu đồng khó khăn đồngđồng hồ, khung,sóng mang…  Phổ chiếm tín hiệu số truyền dẫn tin lớn so với truyền dẫn phổ tín hiệu tương u cầu băng thơng truyền lớn Vì ưu điểm quan trọng hệ thống thông tin số nên hệ thống thông tin số ngày trở nên phổ biến thơng dụng.Các mạng viễn thơng tương lai hồn tồn số hóa 1.4 Các tiêu hệ thống thông tin số Các tham số chất lượng chủ yếu hệ thống thơng tin số độ xác tốc độ truyền tin.Các yêu cầu hệ thống thơng tin số xác nhanh chóng.Thực tế u cầu ln mâu thuẫn với nhau.Chẳng hạn muốn truyền tin nhanh lỗi truyền tin dày.Ngược lại muốn truyền xác tốc độ truyền giảm  Yếu tố độ xác truyền tin chủ yếu đánh giá qua tỷ lệ BER (Bit Error Ratio:Tỷ lệ lỗi bit) hiểu tỷ lệ số bit nhận bị lỗi tổng số bit truyền khoảng thời gian quan sát BER = Bit lỗi Tổng số bit truyền 10 Hệ thống điện tử thực hành tƣơng tác ( IPES: Interactive Practical Electronics System) sản phẩm Elettronica Veneta,Ý Hệ thống điện tử thực hành tương tác với máy tính bao gồm thực hành thí nghiệm xây dựng thiết kế để đáp ứng nhu cầu đào tạo kỹ sư tay nghề cao nhiều lĩnh vực điện tử có nhu cầu ngày tăng thực tế điện tử công nghiệp,thiết bị điện tử tiêu dùng, viễn thông,v.v.v Trong IPES thao tác tiến hành thí nghiệm tay kết hợp với giúp đỡ máy tính cho phép thực kiểm chứng lý thuyết môn học kỹ thuật điện tử ,thực nghiệm thời gian ngắn Hình Cấu hình trực quan hệ thống điện tử thực hành tương tác 47 Cấu hình hệ thống gồm phần + Phần cứng hệ thống bao gồm :  Khối cung cấp nguồn POWER SUPPLY mod PSLC/EV PS1PSU/EV Nó cung cấp điện áp liên tục cần thiết cho việc cung cấp điện mơ-đun thí nghiệm Trên bảng điều khiển phía trước, giá trị điện áp dòng điện cung cấp xác định xác Điện áp cung cấp trực tiếp cho mơ-đun thí nghiệm thơng qua dây cáp  Panel tương tác đa phương tiện SIS-3/ EV Là giao diện phần cứng tương tác trực tiếp nhờ điều khiển phần mềm máy tính thơng qua chuẩn kết nối kết nối với module thí nghiệm thơng qua dây cáp phần mềm kết nối với module thí nghiệm  Module thí nghiệm MCMi/EV (Trong số i để phân biệt nội dung thí nghiệm) ví dụ MCM30/EV : Điều chế xung , MCM31/EV:Điều chế số MCM33/EV : Thơng tin số 48  Ngồi có dây cáp kết nối, hộp chưa module thí nghiệm, thiết bị thí nghiệm phụ trợ khác Máy sóng OS-5039 ,Máy tạo tần số FG7002C v.v  Phần mềm SW-D-MCM/EV tương tác với Module thí nghiệm qua panel tương tác thiết kế thành nhiều thí nghiệm,cung cấp chức chinh: - Chức lý thuyết (Theory) : Khái quát mục đích nội dụng thí nghiệm thể ngắn gọn,trực quan bao gồm: Các khái niệm chung,sơ đồ, hình vẽ minh họa dẫn bbawngf hình ảnh,đồ thị,… - Chức thực hành (Experiments) : Thông qua giúp đỡ từ PC,các kiến thức từ phần lý thuyết, người thí nghiệm tiến hành nội dung thí nghiệm cách bao gồm nối mạch,đo đạc,quan sát, ghi chép kết số liệu, trả lời câu hỏi liên quan đến nội dung thí nghiệm 49 3.3 Tổng quan Module truyền dẫn băng gốc MCM33/EV 3.3.1 Cấu trúc module MCM33/EV Hình Module MCM33/EV Module MCM33/EV module thiết kế cho truyền dẫn tín hiệu băng gốc bao gồm khối : +Mã hóa giải mã đường truyền +Các khối thu phát +Khối mô kênh +Khối đếm lỗi +Khối phân tích thị phổ công suất Chức số khối bản: a) Máy phát (Transmitter):gồm khối chức năng:  Nguồn (Source): gồm có mạch sau : - Định thời tạo tín hiệu đồng hồ cho tất tín hiệu tin tức - Tạo chuỗi xáo trộn: mơ nguồn truyền dẫn - Mã hóa kênh: sử dụng mã Hamming tuyến tính vòng 50  Khối tiền mã hóa (precoding), gồm mã hóa 3B-4B, mã hóa vi sai Chức mã hóa Precoding thực thuật tốn DSP, nhằm cải thiện đặc tính thống kê chuỗi nhị phân sử dụng loại mã hóa đường dây NRZ, MLT-3 2B-1Q Riêng với mã NRZ ngồi việc mã trước 3B-4B mã hóa vi sai (differential coding)  Khối mã hóa đường(Line coding): thực thuật tốn DSP cho phép chọn tám loại mã đường dây nêu phần Các loại mã hóa giả mức (pseudoternary) mã hóa mức (quaternary) thường đại diện thành phần mức (level component) thành phần dấu (sign component) tổng hợp lại để tạo tín hiệu phát (đến tín hiệu sau mã hóa) tổng hợp bit BIT COMBINER Trong trường hợp mã hóa nhị phân tổng hợp bít tạo dạng cực cho tín hiệu  Bộ lọc phát: Hàm truyền lọc phát thực thuật toán DSP, lọc phát lọc số tương ứng kênh rời rạc, đầu xung rời rạc  Bộ biến đổi D/A(D/A converter): biến đổi xung giá trị số đầu lọc phát thành giá trị tương tự b) Máy thu (Receiver)  Bộ lọc thu(Receiving Filter) nói với đường truyền dẫn thực chức khối cuối kênh rời rạc  AGC: Bù lại suy giảm biên độ tín hiệu truyền qua kênh  Khôi phục đồng hồ(Clock recovery): khơi phục lại tín hiệu xung nhịp đồng bộ, thực chất mạch lọc điều hưởng đến tần số xung nhịp tín hiệu vào, vòng khóa pha để giữ pha tần số xung nhịp đầu  Mạch chỉnh lưu: thực chỉnh lưu chuỗi tín hiệu vào trường hợp yêu cầu nhân đôi mật độ phổ công suất PSD 51  Bộ tách thành phần mức: tách lấy giá trị mức xung cách so sánh tín hiệu lấy mẫu đầu chỉnh lưu với ngưỡng xác định (decision threashold) tương ứng với loại tín hiệu mã hóa đường dây sử dụng  Bộ tách thành phần phần điện áp âm: tương tự tách thành phần điện áp dương trên, với giá trị điện áp âm  Giải mã đường dây (line decoding):Khối thực mạch logic FPGA phía thu, thực giải mã đường dây tương ứng với mã hóa đường dây chọn phía phát Khác với mã hóa đường dây thực phần mềm phía phát, chức giải mã đường dây phía thu thực phần cứng FPGA thu, tức đoạn chương trình (phần mềm) mã hóa FPGA phát tương ứng nhánh mạch (phần cứng) FPGA thu Các hoạt động giải mã phần cứng không bao gồm giải mã 3B-4B, chế độ sử dụng tiền mã hóa 3B-4B (NRZ, MLT-3, 2B-1Q ) khơng cho phép so sánh trực tiếp liệu mã hóa kênh liệu sau giải mã đường dây Thực tế, chuỗi số phát chuỗi số khơi phục có lượng dịch pha bị trễ qua mạch lọc, thao tác mã giải mã c) Spectrum display-error meter Màn LCD hiển thị PSD tín hiệu, xác suất khơi phục tin, ngồi có thơng tin dải tần số, số điểm thử để quan sát liệu thu định thời thu lấy từ giải mã đường dây 3.3.2 Hoạt động Module MCM 33/EV Các chuyển mạch S sử dụng hoạt động tạo lỗi tương ứng với tình thí nghiệm, bắt đầu thí nghiệm chuyển mạch phải chuyển OFF… Các nút núm chức module bao gồm: + Nút RESET để reset tạo chuỗi, thực chất để tạo chuỗi bit 52 + Nút LINE CODING& DECODING SELECTION: chọn tám loại mã hóa đường dây, bao gồm: NRZ (mặc định), MLT-3, RZ, HDB3, CMI, BIPHASE (MANCHESTER), QUATERNARY (2B-1Q), PARTIAL RESPONDSE (DUOB.) Trong chế độ mặc định, mã NRZ sử dụng Mỗi chọn loại mã phía phát phía thu chuyển hoạt động với loại mã hóa + Núm CONTRAST: điều chỉnh độ tương phản hình ảnh hiển thị hình LCD + Núm ATTENUATION: điều chỉnh mức suy giảm truyền tín hiệu qua đường truyền, mức suy giảm điều chỉnh tỏng dải -12dB đến -26dB + Núm NOISE: chèn nhiễu vào kênh truyền, nhiễu nhiễu GAUSSE trẳng chuẩn, trung bình khơng + Jumper J1 nối tín hiệu đầu vào đường truyền, Jumper J2 nối tín hiệu đầu kênh với máy thu, Jumper J3 lấy tín hiệu sau lọc thu DSP để thực v vẽ phổ PSD Trụ nối LOW PASS FILTER cho phép chọn mức độ rộng băng thông kênh từ 400Hz đến 3200 Chế độ mặc định ban đầu: Mã đường dây NRZ, mức suy giảm mức nhiễu nhỏ nhất, độ rộng băng thông kênh truyền 3200 Hz, Jumper J1, J2, J3 nối Khi cấp nguồn kết nối module với module tạo lỗi SIS3/EV, chế độ mặc định ban đầu mã NRZ chọn, đèn LED báo mã 3B-4B, mã vi sai (Differential) mã NRZ sáng Khi mạch định thời bắt đầu hoạt động, Một chuỗi bit cố định dài 32 bit tạo tạo chuỗi 32 bit (32 bit sequence), chuỗi sau xáo trộn xáo trộn “Srambling” Chuỗi bit sau xáo trộn coi nguồn tin số Từ mã lối mã hóa kênh dài 12 bit theo thứ tự: Phần đầu bit tin, phần sau bit kiểm tra 53 Bộ tổng hợp bit tổng hợp thành phần mức (level component) thành phần dấu (sign component) loại mã ba mức hay giả ba mức mức, loại mã nhị phân tạo dạng cực cho tín hiệu mã hóa Tín hiệu sau tổng hợp bit rẽ thành hai nhánh: nhánh đưa đến DSP thực vẽ mật độ phổ cơng suất tín hiệu phát (sau mã hóa đường dây), nhánh đưa đến lọc phát để xử lý sau phát qua kênh TP4 điểm đo (TEST POINT) tín hiệu sau mã hóa đường dây TP6 tương ứng mẫu xung tương tự, TP7 tín hiệu liên tục phát lên đường dây TP7 tín hiệu đầu vào đường dây (kênh truyền) Tín hiệu đầu kênh có biên độ bị suy giảm, độ rộng xung trải rộng hơn, có đường bao không phẳng chịu tác động nhiễu cộng Bộ lọc thu thực lọc bỏ thành phần nhiễu, khơi phục dạng sóng có đường bao phẳng gần giống với đầu vào kênh TP27 điểm đo xung nhịp khôi phục TP28 chuỗi bit khôi phục dạng NRZ đơn cực.Chuỗi bit khơi phục TP28 có trễ pha định so với chuỗi bit ban đầu TP2, tín hiệu bị trễ qua mạch lọc, qua khâu xử lý khác chẳng hạn mã hóa, giải mã… 3.3.3 Quan sát PSD số loại mã đường dây module MCM33/EV +Mã hóa polar- NRZ vi sai Trong module MCM33/EV, mã NRZ cực sử dụng với mã vi sai mã 3B-4B: chuỗi bit mã hóa 3B-4B để khắc phục vấn đề dòng DC, sau đưa đến mã hóa vi sai để khắc phục vấn đề lẫn (sai) pha sau mã hóa NRZ cực, tín hiệu cực tạo cách tổng hợp thành phần dấu (cực tính) thành phần mức tổng hợp bit (BIT COMBINER) Tốc độ bit với kiểu mã 2400b/s Tại TP4, Tín hiệu TP4 tín hiệu NRZ vi sai cực, so sánh với chuỗi tín hiệu vào TP2 (chuỗi bit sau mã hóa kênh), nhận thấy đầu vào bit tương ứng tín hiệu đầu đổi mức, nguyên lý tác dụng mã 54 hóa vi sai: Bit mã hóa thay đổi mức tín hiệu bit tương ứng với mức tín hiệu ngun Mã hóa vi sai phát thơng tin chuyển đổi giá trị symbol so với mức symbol trước Trên hình phần PSD tín hiệu Tx (phát) phần tín hiệu Rx(thu).So sánh thấy có suy giảm tác động đường truyền lên PSD tín hiệu có khác Hình 3 PSD cuả mã NRZvi sai Có thể thấy khác biệt lớn PSD thu hiển thị MCM33/EV với PSD lý thuyết ,hoặc mơ tả MATLAB PSD lý thuyết hình 2.14 PSD tín hiệu đơn mã hóa đường dây tương ứng PSD hiển thị hình PSD tín hiệu mã hóa đường dây kết hợp với tiền mã hóa trước Ví dụ, PSD tín hiệu đơn mã NRZ có cơng suất tập trung gần gốc DC NRZ module NRZ tiền mã hóa mã vi sai mã 3B4B trước +Tín hiệu RZ cực có phổ rộng gần trải tồn băng thơng kênh truyền (3200 Hz), tốc độ tín hiệu RZ cực có 1800 Hz Tuy nhiên 55 tín hiệu RZ cực lại có nhiều vạch có lượng cao khoảng 300, 600, 900, 1200 Hz … thuận lợi cho việc tách đồng phía thu Hình PSD cuả mã RZ +Tín hiệu HDB3 HDB3 hay mã BnZS mã cải tiến AMI để khắc phục chuỗi bit dài gây đồng phía thu Sự khác HDBn BnZS thể việc chuỗi bit dài thay cụm bit đặc biệt tùy thuôc vào n HDB3 cải biên từ AMI cách thay chuỗi bit dài cụm bit đặc biệt chứa xung vi phạm luật đảo dấu, nhằm mục đích phục vụ đồng phía thu.Mã HDB3 sử dung phổ biến lĩnh vực điện thoại công cộng (PSTN), tuyến ghép kênh sơ cấp, cấp cấp Trong MCM33/EV tốc độ lập tín hiệu HDB3 1800b/s, module chân TP4 mã hóa HDB3 56 Hình PSD cuả mã HDB3  Tín hiệu CMI Mã CMI coi cải tiến AMI theo mục đích hỗ trợ định thời máy thu Sự cải tiến thể chỗ bit mã chuyển đổi cực tính chu kỳ bit Tốc độ tín hiệu mã CMI module 3600b/s.CMI có nhiều ưu điểm: Băng thơng hẹp, dễ đồng thành phần DC bị triệt tiêu Hình PSD cuả mã CMI 57 Tín hiệu CMI có thành phần phổ lớn gần 1800 Hz (1/2 tốc độ bit) điều hoàn toàn phù hợp với PSD vẽ hình 2.25  Mã Manchester Mã Manchester sử dụng MCM33/EV với tốc độ 3600b/s Hình PSD cuả mã Manchester Hình PSD cuả mã Manchester lý thuyết PSD tín hiệu Tx tín hiệu Rx khơng có nhiều khác biệt, khác biệt suy giảm tín hiệu thu so với tín hiệu phát, điều giải 58 thích qua tác động suy giảm đường truyền, tín hiệu ln chịu suy giảm qua đường truyền.Nếu tín hiệu chứa thành phần DC suy giảm lớn tổn hao lượng tỏa nhiệt Tín hiệu chứa thành phần tần số cao bị suy giảm lớn xạ đường dây dẫn kim loại, tần số cao xạ lớn Sự xạ mặt gây tổn hao lượng, mặt khác gây nhiễu lên dây dẫn gần tạo nên nhiễu xuyên âm PSD hiển thị MCM33/EV khác nhiều với PSD lý thuyết điều giải thích PSD lý thuyết PSD tín hiệu đơn mã hóa đường dây tương ứng mơ tả theo cơng thứccó sắn PSD hiển thị module PSD tín hiệu mã hóa đường dây kết hợp với tiền mã hóa trước 59 KẾT LUẬN Đặc trưng quan trọng kỹ thuật truyền dẫn băng gốc mã hóa đường nghiên cứu sâu đặc tính,ứng dụng loại mã đường cần thiết quan trọng cho đặc tính hoạt động hệ thống truyền dẫn Mỗi loại đường dây có đặc điểm khác nhiễu, suy giảm, băng thông, đồng thời yêu cầu truyền dẫn tuyến nối có u cầu cụ thể Vì tùy trường hợp với tiêu yêu cầu cụ thể mà định loại mã đường sử dụng, kỹ thuật cần đưa vào kỹ thuật không cần thiết Các tiêu xem xét loại mã đường dây bao gồm: Thành phần DC, độ rộng phổ, khả đồng bộ, khả phát lỗi, giá thành công nghệ thực Với nhu cầu tốc độ ngày cao, loại mã mức xung tín hiệu nhị phân đơi, có tốc độ truyền lớn ngày sử dụng rộng rãi ứng dụng dung lượng lớn.Các biện pháp tiền mã hóa ứng dụng ngày phổ biến không hệ thống truyền dẫn băng gốc mà hệ thống truyền dẫn băng kênh nhằm nâng cao chất lượng xử lý tín hiệu băng gốc 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO Baseband & DSP transmission techiniques module MCM33/EV-volume 1,Elettronica Veneta SPA(tài liệu hướng dẫn thí nghiệm module MCM33/EV) Phạm Việt Hưng,Bài Giảng chi tiết Kỹ Thuật Thông Tin Số,Trường đại học hàng hải,2010 Nguyễn Quốc Bình Nguyễn Huy Quân (dịch), Các hệ thống thông tin nay, trình bày thơng qua sử dụng MATLAB- Proakis J.G SELEHI M, (dịch),NXB Hà Nội,2003 J Proakis,Digital Communications,2007 ThS.Nguyễn Văn Đát,Ths.Nguyễn thị Thu Hằng,Tổng quan viễn thơng,Hà Nội,Học viện bưu viễn thơng,2007 Santosh Kumar Bharti,Line coding Digital modulation techniques- Fuqin Xiong, Artech House Miss Rina Ahire &GAGANDEEP SINGH RANDHAWA ,Line coding James P.Reilly,Baseband Digital data Transmission 10 Cùng nguồn tài liệu ,sách báo internet khác… 61 ... Đặc tính kỹ thuật kênh truyền dẫn khác biệt lớn truyền dẫn thơng dải truyền dẫn tín hiệu băng gốc Trong hệ thống truyền dẫn số thơng dải kênh truyền dẫn có đặc tính thơng dải khác với đặc tính thơng... trường truyền, tần số làm việc, v.v mà chức xử lý số khác sử dụng với mục đích truyền dẫn tín hiệu số cách hiệu phương diện cơng suất tín hiệu băng tần chiếm Ví dụ điển hình tín hiệu số tín hiệu. .. BĂNG GỐC 2.1 Hệ Thống Truyền Dẫn Tín Hiệu Số Băng Gốc Sơ đồ khối hệ thống truyền dẫn số hiển thị hình 2.1 Lưu ý hệ thống khơng u cầu điều chế Hình Sơ đồ khối hệ thống truyền dẫn tín hiệu số băng