Báo cáo Đa truy nhập vô tuyến

BÁO CÁO THỰC HÀNH Mơn: ĐA TRUY NHẬP VƠ TUYẾN Giảng viên: Thầy Phạm Thanh Đàm Tên SV: MSSV: Lớp: Thực hành tìm hiều FDM TDM qua ứng dụng Digital Telephony I Giới thiệu ứng dụng Ứng dụng Digital Telephony chương trình CBT (Computer Based Training) hãng Seimens sản xuất dành cho dân chuyên ngành Viễn Thông II Các phần ứng dụng Ứng dụng gồm phần, nhiên tìm hiểu phần đầu gồm: + Digital Transmission + Principles of PCM Technology + Digital Transmission Systems Digital Transmission 1.1 Mục tiêu - Giải thích nguyên tắc ghép kênh phân chia theo tần số FDM (Frequency Division Multiplex) ghép kênh phân chia theo thời gian TDM (Time Division Multiplex) 1.2 Kết nối cá nhân - Trong mạng điện thoại, thuê bao thường kết nối với tổng đài thông qua đường dây riêng, thường dây - Chúng ta có kết nối dây tách rời điện thoại tổng đài, tổng đài với Bởi chi phí cho mạng cao, việc truyền thông từ xa phải giảm thiểu đường truyền Giải pháp cho việc giới thiệu công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số FDM - Bằng cách gộp đường nhỏ lại thành đường lớn gọi đường trung kế Trunk 1.3 FDM Frequency Division Multiplex - Tín hiệu âm phát băng tần hẹp Dải tần số sử dụng điện thoại ( dải giọng nói) giới hạn từ 300 – 3400Hz - Để tận dụng hết băng thông, ta chia nhỏ dải tần rộng thành băng liên tiếp 4kHz, băng phát gọi có thời gian giống khác tần số Do việc thực kĩ thuật dải tần số thấp khó khăn, băng đầu bắt đầu 60kHz Những dải tần sau khơng sử dụng - Bằng phương pháp điều chế với sóng mang Mỗi tín hiệu thoại chuyển vào băng phát sau Tại đầu thu, việc giải điều chế diễn ra, tín hiệu thoại biến đổi trờ lại thành tín hiệu gốc Một số tín hiệu thoại phát đồng thời đường 1.4 TDM Time Division Multiplex - Thời gian sử dụng đường truyền chia sẻ cho người sử dụng.Tức thời gian sử dụng đường truyền chia làm nhiều khung Mỗi khung chia thành nhiều khe thời gian (Time Slot), người sử dụng khe thời gian dành riêng cho để phục vụ cho việc truyền tin - Những khoảng lớn diễn mẫu Các khoảng sử dụng để truyền tín hiệu điều chế xung biên độ PAM (Pulse Amplitude Modulation), mẫu phát xung với biên độ khác - Điều chế xung mã (PCM), sóng khơng phát với biên độ khác bit nhị phâ, tín hiệu số nhạy với nhiễu tín hiệu tương tự Các mẫu tín hiệu tương tự thường mã hóa với bits phát vòng khe thời gian (time slot) - 1.5 Tổng kết phần Kĩ thuật phát • Đường trung kế mang tín hiệu thoại khoảng tần số 300-3400kHz • Với FDM, tín hiệu thoại điều chế với sóng mang khác phát đồng thời đường chung • Với TDM, mã hóa liên tiếp mẫu tín hiệu thoại phát chung đường Nguyên tắc công nghệ điều chế xung mã PCM (Pulse Code Modulation) Điều chế xung mã q trình chuyển sóng tương tự thành tín hiệu số Một tín hiệu PCM phát riêng rẽ xen kẽ với bit nhị phân tín hiệu PCM khác 2.1 Mục tiêu - Tên giải thích bước riêng lẻ việc chuyển đôi tương tự/ số - Mô tả ghép kênh phân kênh số 2.2 Các thành phần hệ thống PCM Mỗi hệ thống PCM có thành phần sau: 2.3 Chuyển đổi Analog/ Digital - Có bước u cầu để chuyển tín hiệu thoại tương tự thành tín hiệu số: Giới hạn dải tần, lấy mẫu, mã hóa • Band limitting (giới hạn dải tần): Với việc giúp đỡ lọc thông thấp (low-pass filter) giới hạn tần số âm từ 300 -3400Hz • Sampling ( lấy mẫu): - Cơng tắc điện tử lấy mẫu từ tín hiệu thoại khoảng đặn - Chú ý: Tần số lấy mẫu phải lớn lần tần số cao tín hiệu tương tự Tần số lấy mẫu tín hiệu thoại phải lớn hươn 6400Hz, tần số lấy mẫu quốc tế 8kHz Mỗi 125𝜇𝑠 (= 𝑠), cơng tắc điện đóng khoảng thời gian ngắn, 8000 điều tạo mẫu lần Tại đầu công tắc điện ta thu tín hiệu PAM (một dạng tín hiệu tương tự tín hiệu thoại) • Encoding (mã hóa): - Trong q trình mã hóa, giá trị biên độ tín hiệu PAM chuyển thành mã bit nhị phân - - Giai đoạn đầu việc chuyển đổi thành tín hiệu số lượng tử hóa tín hiệu PAM Vì thế, tồn phạm vi giá trị biên độ chia thành khoảng lượng tử Ví dụ: Có 16 khoảng hình, thường có 256 sử dụng Các khoảng lượng tử thích hợp xác định cho mẫu cách phân bổ tất biên độ khoảng lượng tử định đến giá trị cố định • Ghép kênh (multiplexing): mã bits nhị phân số tín hiệu thoại phát cách liên tiếp chu kì lặp lại Giữa bit nhị phân tín hiệu thoại giống nhau, mã nhị phân tín hiệu thoại khác xếp theo thứ tự liên tiếp Điều tạo tín hiệu PCM phân chia theo thời gian TDM Chú ý: - Hệ thống Multiplexer phục vụ để xếp tín hiệu số liên kết liên tiếp - CODEC chuyển đổi tín hiệu PAM tương tự thành tín hiệu số - Low-pass filter hay lọc thông thấp giới hạn dải tần âm khoảng 300 – 3400Hz - Switch hay công tắc điện hệ thống tạo tín hiêu PAM Việc phát mã bit nhị phân yêu cầu phần thời gian lấy mẫu Trong ví dụ , việc phát yêu cầu 1/3 khoảng lấy mẫu; thời gian lại, bit nhi phân tín hiệu phát • Ghép kênh phân kênh (multiplexing and demultiplexing) Có tín hiệu PCM vào (S1 đến S4) lấy mẫu bở công tắt A Công tắc A di chuyển từ đầu vào đến vị trí tiếp theo, đồng với đầu vào mã nhị phân Tín hiệu PCM phân chia theo thời gian sau có sẵn tạo đầu cơng tắc A Tại đầu nhận, tín hiệu PCM riêng rẽ phục hồi lại từ tín hiệu phân chia theo thời gian, nói cách khác tín hiệu mã nhị phân PCM phân phối lối tương ứng Quá trình ghép kênh phân kênh hoạt động máy phát A máy thu B hoạt động đồng thời Vì lý này, bên máy phát khơng chuyển tiếp tín hiệu PCM qua bên nhận, mà thơng tin cách đồng thời Các bit nối tiếp chứa mã nhị phân từ tín hiệu gọi khung xung (pulse frame) 2.4 Tổng kết phần Cơ hệ thống truyền tải PCM Nhiệm vụ bên phát: - Giới hạn dải tần cho tín hiệu thoại - Tạo tín hiệu PCM ( cách lấy mẫu tín hiệu thoại) - Lượng tử hóa mã hóa mẫu - Xen kẽ mã nhị phân PCM tín hiệu thoại với mã nhị phân PCM từ tín hiệu thoại khác để tạo thành tín hiệu PCM phân chia theo thời gian Nhiệm vụ bên thu: - Phân phối mã nhị phân thành dòng riêng biệt (phân kênh) Phục hồi tín hiệu PAM từ mã nhị phân (giải mã) Phục hồi tín hiệu thoại tương tự gốc từ tín hiệu PAM Một khung xung hệ thống PCM, có 16 khe thời gian (time slot) phù hợp để truyền 16 tín hiệu thoại (khơng đồng thời) Một chuỗi bit chứa mã nhị phân bit từ tín hiệu vào gọi khung xung 3 Digital Transmission Systems Hệ thống phát PCM 30 PCM 24 kết hợp 30 24 kênh tương ứng để tạo thành hệ thống phân chia theo thời gian Hệ thống đề nghị CCITT 3.1 Mục tiêu - Giải thích thiết kế khung xung PCM 30 - Giải thích thuật ngữ hệ thống truyền dẫn kĩ thuật số công suất cao (Digital Transmission Systems of Higher Capacity) 3.2 Hệ thống phát PCM 30 Trong hệ thống phát PCM 30, kênh tách rời cung cấp cho hướng kết nối thoại Mỗi đường dây u cầu cho hướng phát Có tổng đường hình • Thiết kế hệ thống truyền dẫn PCM Hệ thống phát PCM sau củng đầu cuối đơn vị ghép kênh kĩ thuật số Mỗi đơn vị ghép kênh có phần truyền phần nhận Phần nhận chuyển đổi mã nhị phân PCM nhận trở lại tín hiệu tương tự • Bộ lặp tái tạo (Regenerative repeates) cài đặt tuyến truyền PCM khoảng từ đến 5km Họ tái tạo tín hiệu PCM hai hướng, loại bỏ biến dạng Tại đầu cuối liên kết truyền dẫn-không phân biệt chiều dài hay chất lượngmột tín hiệu gần khơng có nhiễu • Đơn vị kết thúc dòng (Line terminating unit) liên kết đơn vị ghép kênh kỹ thuật số đường truyền dẫn • Nó cung cấp dòng cấp cho lặp tái tạo tái tạo lại tín hiệu bên nhận • Hệ thống truyền dẫn PCM 30 cho phép truyền đồng thời 30 gọi bao gồm báo hiệu đồng Một cặp dây yêu cầu cho hướng gọi Có 30 khe thời gian khung xung yêu cầu để truyền 30 gọi • Mỗi gọi cần khe thời gian theo hướng từ A đến B hướng từ B đến A Cuộc gọi đến sử dụng số khe thời gian giống Các khe thời gian giống gọi trunk - a Khung xung (pulse frame) Một khung xung PCM 30 bao gồm 32 khe thời gian (kênh) - Khe -15 17 -31 sử dụng cho việc truyền gọi Khe 0, tín hiệu đồng khung điều khiển mạng phát luân phiên Khe 16 dung để mang báo hiệu kênh riêng CAS (channel asociated signaling) báo hiệu kênh chung CSS (common channel signaling) Một xung khung xếp truyền liên tiếp - Tốc độ truyền của hệ thống PCM 30: Mỗi 32 channel phát 8000 mã nhị phân với bit/s Tốc độ channel 8000(1/s)*8bit=64000 bit/s=64 kbit/s Tổng 32 channel 32*64 bit/s=2Mbit/s b Tín hiệu đơng khung (frame alignment signal) Tín hiệu đồng khung sử dụng để đồng máy phát/ máy thu đường truyền PCM 30 Họ có mẫu bit - Tín hiệu đồng khung phát giây khung xung Một khung xung phát 8000 1/s nên tín hiệu đồng khung phát 4000 1/s c Điều khiển mạng (service word) Điều khiển mạng phát tín hiệu điều khiển Ví dụ, bit thiết lập trường hợp báo tin khẩn cấp Kênh/ tín hiệu sử dụng để báo cáo gián đoạn bên A đường truyền PCM 30 channel 0/ service word 3.3 Hệ thống truyền dẫn kĩ thuật số công suất cao (Digital Transmission Systems of Higher Capacity) - Hệ thống truyền dẫn kĩ thuật số với số lượng kênh cao dựa hệ thống PCM 30 PCM 24 - Cáp đồng trục cáp quang sử dụng làm đường liên kết Trong đơn vị ghép kênh tín hiệu số, 32 channel hệ thống PCM ghi vào nhớ tuần hoàn, channel lưu trữ xung lock (f=2MHz) 3.4 Liên kết PCM tổng đài (Exchanges) - Tổng đài tương tự kết nối đến hệ thống PCM với đơn vị ghép kênh Tổng đài liên kết trực tiếp đến hệ thống PCM thông qua lối tín hiệu tương tự (chỉ đường ví dụ trên) - Tại đầu tổng đài số, tín hiệu thoại có sẵn tín hiệu PCM (định dạng PCM 30 PCM 24) Khơng có đơn vị ghép kênh yêu cầu bên hệ thống truyền dẫn PCM Khi có liên kết PCM tổng đài số, khơng có đơn vị ghép kênh bên 3.5 Tổng kết phần Hệ thống truyền dẫn số • Hệ thống truyền dẫn PCM hệ thống dây ( cặp phát – cặp thu) • Có hệ thống PCM 30 PCM 24 • Nó tạo hệ thống truyễn dẫn số công suất cao dựa hệ thống • Trên xung khung PCM 30, tín hiệu đồng cảnh báo thơng tin phát luân phiên khe thời gian số ... khiển Ví dụ, bit thiết lập trường hợp báo tin khẩn cấp Kênh/ tín hiệu sử dụng để báo cáo gián đoạn bên A đường truy n PCM 30 channel 0/ service word 3.3 Hệ thống truy n dẫn kĩ thuật số công suất cao... kênh kỹ thuật số đường truy n dẫn • Nó cung cấp dòng cấp cho lặp tái tạo tái tạo lại tín hiệu bên nhận • Hệ thống truy n dẫn PCM 30 cho phép truy n đồng thời 30 gọi bao gồm báo hiệu đồng Một cặp... 17 -31 sử dụng cho việc truy n gọi Khe 0, tín hiệu đồng khung điều khiển mạng phát luân phiên Khe 16 dung để mang báo hiệu kênh riêng CAS (channel asociated signaling) báo hiệu kênh chung CSS