Bài giảng Kỹ thuật thông tin số Chương 3 Kỹ thuật số hóa và biểu diễn tín hiệu

- Chỉång III - Chỉång K thût säú hoạ v âënh dảng tên hiãûu Háưu hãút cạc tên hiãûu cáưn truưn qua hãû thäúng truưn tin säú âãưu l tờn hióỷu tổồng tổỷ Vỗ thóỳ vỏỳn õóử õỏửu tión cáưn qua tám åí âáy l säú hoạ tên hiãûu tỉång tỉû Lénh vỉûc säú hoạ tên hiãûu tỉång tỉû â âỉåüc nghiãn cỉïu mảnh vi chủc nàm tråí lải âáy Sỉû nghiãn cỉïu âọ â tảo ráút nhiãưu kiãøu biãún âäøi khạc v mäùi kiãøu lải cọ ráút nhiãưu biãún thãø Viãûc chn kiãøu củ thãø no l phủ thüc vo lénh vỉûc ỉïng dủng v cháút lỉåüng truưn dáùn m ta mong mún âảt âỉåüc Mäüt nhỉỵng phỉång phạp biãún âäøi tên hiãûu tỉång tỉû sang säú phäø biãún hån c s âỉåüc trỗnh baỡy kyợ chổồng naỡy laỡ õióửu chóỳ xung m PCM (Pulse Code Modulation) PCM cho cháút lỉåüng âm bo våïi giạ thnh tỉång âäúi Tỉì PCM cọ nhỉỵng phỉång phạp biãún thãø cng khạ thäng dủng l PCM delta, âiãưu chãú xung m vi sai DPCM (Differential Pulse Code Modulation), âiãöu chãú delta DM ( Delta Modulation), DM thêch nghi ADM (Adaptive DM) Cạc phỉång phạp sau cho täúc âäü tên hiãûu säú tháúp hån so våïi PCM, dáùn âãún sỉí dủng bàng thäng tiãút kiãûm hån Tên hiãûu tỉång tỉû sau chuøn sang dảng säú cáưn phi âỉåüc biãøu diãùn dỉåïi mäüt dảng thỉïc thêch håüp âãø truưn âi Cạc dảng thỉïc váûy gi l m âỉåìng (line code) v cäng viãûc âọ âỉåüc gi l âënh dảng tên hiãûu säú (digital signal format) Chỉång ny s giåïi thiãûu vãư mäüt säú loải m âỉåìng thỉåìng gàûp cng våïi cạc âàûc âiãøm ca chụng Cọ thãø nọi tiãúng nọi l loải tên hiãûu thäng tin âỉåüc truưn phäø biãún nháút mảng viãùn thäng Chỉång ny s dnh mäüt pháưn âãø giåïi thiãûu så lỉåüc vãư k thût m họa tiãúng nọi täúc âäü tháúp nhåì vo cạc bäü m hoạ thoải (voice coder) Quạ trỗnh sọỳ hoaù tióỳng noùi luùc naỡy õổồỹc thổỷc hióỷn dỉûa trãn ngun tàõc chè m hoạ âãø truưn âi cạc täø håüp ám vë l úu täú cå bn cáúu thnh nãn tiãúng nọi Bäü gii m cọ thãø tảo lải tiãúng nọi bàịng cạch khäi phủc lải cạc täø håüp ám vë ny Táút nhiãn lục ny tiãúng nọi chè â hiãøu chỉï khäng cn giỉỵ âỉåüc âäü phán biãût, trung thỉûc, ngỉỵ âiãûu ca ngỉåìi nọi nhổ PCM Phỏửn cuọỳi chổồng seợ trỗnh baỡy vaỡi neùt vãư k thût m họa audio cho täúc âäü tháúp nhỉng cháút lỉåüng cao, dỉûa trãn ngun tàõc m họa bàng (sub-band coding) 3.1 Láúy máùu Láúy máùu (sampling) laỡ bổồùc õỏửu tión quaù trỗnh bióỳn õọứi tờn hiãûu tỉång tỉû sang säú theo k thût PCM Mủc âêch ca bỉåïc láúy máùu ny l tỉì tên hiãûu tỉång tỉû, ta tảo nãn mäüt dy xung råìi rảc tưn hon räüng bàịng nhau, biãn âäü xung bàịng våïi giạ trë ca tên hiãûu tỉång tỉû tải thåìi âiãøm láúy máùu Dy xung råìi rảc âọ cn âỉåüc gi l tên hiãûu âiãưu chãú biãn âäü xung PAM (Pulse Amplitude Modulation) Hỗnh 3.1 õổa mọỹt vờ duỷ vóử tờn hióỷu PAM Vỗ õốnh cuớa tờn hióỷu PAM naỡy bàịng phàóng nãn ta cn gi l tên hiãûu flat-top PAM Nãúu tên hiãûu PAM cọ táưn säú â låïn (tỉïc l khong cạch giỉỵa cạc xung cảnh â nhoớ) thỗ coù thóứ khọi phuỷc laỷi tờn hióỷu tổồng tỉû ban âáưu tỉì tên hiãûu PAM - 44 - - Chæång III - Âënh lyï láúy máùu Shannon âæa giåïi hản dỉåïi ca táưn säú âọ l f ≥ 2f hoàûc ω ≥ 2ω S s m m , âọ f l táưn säú ca tên hiãûu PAM v f l táưn säú cỉûc âải ca phäø tên hiãûu tỉång tỉû S m Trỉåìng håüp tên hiãûu tỉång tỉû l tên hiãûu thäng di cọ phäø tỉì fL õóỳn fH thỗ tỏửn sọỳ lỏỳy mỏựu õổồỹc choỹn nhæ sau: ⎛ fH ⎞ 2 ⎟ f L âoï n = int ⎜ fH ≤ fs ≤ ⎜f −f ⎟ n −1 n ⎝ H L ⎠ Vê dủ: Âãø láúy máùu tên hiãûu thoải tỉång tỉû coù phọứ tổỡ 0.3 - 3.4 kHz thỗ theo õởnh lyï láúy máùu âæåüc n = int(3.4/3.1) = Suy fs ≥ 6.8 kHz Thæûc tãú, CCITT quy õởnh fs = kHz Hỗnh 3.1 Tờn hióỷu flat-top PAM 3.1.1 Láúy máùu tỉû nhiãn (natural sampling) Viãûc tảo tờn hióỷu PAM coù õốnh bũng phúng nhổ hỗnh 3.1 ráút giäúng våïi láúy máùu tỉû nhiãn, âọ lỏỳy mỏựu tổỷ nhión laỡ quaù trỗnh nhỏn tờn hióỷu tỉång tỉû våïi dy xung láúy máùu pT(t) Dy xung láúy máùu pT(t) l dy xung vng tưn hon våïi chu kyì T = / f , f ≥ 2f , âäü räüng S xung l τ , chiãưu cao xung l h = Cọ thãø khai triãøn Fourier cho dy xung láúy máùu sau: pT (t) = ∞ sin kπ ∑τ T k =−∞ kπ τ T τ 2π − jk t Te T Tên hiãûu láúy máùu cọ dảng: f S ( t ) = f ( t )p T ( t ) Máût âäü phäø ca tên hiãûu láúy máùu l: - 45 - S m - Chæång III ∞ τ FS (ω ) = F (ω ) ∗ P(ω ) = ∑ 2π k = −∞ T sin kπ τ T F (ω − k 2π ) τ T kπ T Hỗnh 3.2 trỗnh baỡy tờn hióỷu tổồng tổỷ, daợy xung láúy máùu, tên hiãûu láúy máùu v phäø ca chụng Âiãøm cáưn lỉu trỉåìng håüp ny l âènh ca tên hiãûu láúy máùu bạm theo sỉû biãún thiãn cuớa tờn hióỷu tổồng tổỷ Hỗnh 3.2 a, c, e láưn lỉåüt l âäư thë ca tên hiãûu tỉång tỉû, dy xung láúy máùu v tên hiãûu láúy máùu Vê dủ tên hiãûu tỉång tỉû l tên hiãûu thäng tháúp vồùi phọứ coù daỷng nhổ hỗnh 3.2b Vỗ daợy xung láúy máùu tưn hon nãn phäø ca dy xung láúy mỏựu ồớ hỗnh 3.2 d laỡ phọứ rồỡi raỷc, bao gọửm caùc xung Dirac caùch õóửu 1/T Vaỡ vỗ dy xung láúy máùu l dy xung vng tưn hon nãn âỉåìng bao ca cạc xung Dirac l phäø ca mäüt xung vng âån dảng (sinx)/x Theo cháút ca pheùp bióỳn õọứi Fourier thỗ pheùp nhỏn mióửn thồỡi gian tỉång âỉång våïi phẹp cháûp miãưn táưn säú nãn phäø ca tên hiãûu láúy máùu cọ âỉåüc bàịng caùch tờnh nhổ trỗnh baỡy trón õỏy vaỡ cn cổù vo âọ, ta cọ âỉåüc âäư thë phäø ca tên hióỷu lỏỳy mỏựu nhổ hỗnh 3.2 f Tổỡ hỗnh 3.2 f, ta tháúy phäø cuía tên hiãûu láúy máùu bao gäưm vä säú phiãn bn phäø ca tên hiãûu tỉång tỉû nàịm cạch 2π / T Nãúu táưn säú láúy máùu khäng tho mn âënh l láúy máùu Shannon f 2f hoỷc thỗ xaớy hiãûn tỉåüng cạc phiãn bn phäø chäưng láún lãn S m s m Ta goüi âáy laì hiãûn tổồỹng chọửng phọứ hay mỏỷp mồỡ phọứ (aliasing) Hỗnh 3.2 Tên hiãûu láúy máùu tỉû nhiãn v phäø Viãûc thỉûc hiãûn láúy máùu tỉû nhiãn khạ dãù dng, chè cáưn mäüt chuøn mảch hai âáưu vo mäüt âáưu tỉång tổỷ (analog bilateral switch) nhổ chố hỗnh 3.3 Mäüt vê dủ ca loải chuøn mảch ny l 4016 (cọ sàơn pháưn cỉïng ca CMOS) - 46 - - Chổồng III Chuyóứn maỷch f(t) fs(t) pT(t) Clock Hỗnh 3.3 Mảch tảo tên hiãûu PAM láúy máùu tỉû nhiãn 3.1.2 Láúy máùu tỉïc thåìi (instaneous sampling) Ngoi cạch láúy máùu tỉû nhiãn, ta cn cọ thãø tảo tên hióỷu flat-top PAM nhổ hỗnh 3.1 Vióỷc lỏỳy mỏựu kióứu ny cn âỉåüc gi l láúy máùu tỉïc thåìi, mún nọi giạ trë ca tên hiãûu flat-top PAM bàịng våïi giạ trë ca tên hiãûu tỉång tỉû åí thåìi âiãøm láúy máùu v giỉỵ ngun váûy sút thåìi gian bàịng âäü räüng xung láúy máùu Âãø tảo tên hiãûu flat-top PAM, ta sỉí dủng bäü láúy máùu v giỉỵ máùu (sampler & holder) chè hỗnh 3.4 r R C rC > T Hỗnh 3.4 Maỷch lỏỳy mỏựu vaỡ giổợ máùu Vo thåìi âiãøm láúy máùu, khọa âọng lải Tủ C âỉåüc nảp ráút nhanh rC ráút nh Tủ C nảp âãún âiãûn ạp bàịng våïi giạ trë âiãûn aùp cuớa tờn hióỷu tổồng tổỷ vaỡo Quaù trỗnh naỡy chênh l láúy máùu Sau âọ khọa måí Do RC ráút låïn nãn âiãûn ạp trãn tủ C gáưn khäng thay âäøi Âáy chênh l giai âoản giỉỵ máùu Trong thỉûc tãú ngỉåìi ta ráút quan tám âãún kiãøu láúy máùu tỉïc thåìi L l chụng ta khọng cỏửn duỡng hỗnh daỷng cuớa xung õóứ chổùa thọng tin truưn âi v dãù tảo dảng xung chỉỵ nháût Thäng tin åí âáy chè chỉïa biãn âäü ca xung tải thåìi âiãøm láúy máùu Khi truưn tên hiãûu qua khong cạch xa, ta cáưn dng cạc bäü làûp (repeater) âãø lc v khúch âải tên hiãûu trỉåïc truưn tiãúp âãún bäü làûp kãú tiãúp hay bäü thu ÅÍ âáy, bäü làûp chè cáưn tảo xung chỉï khäng cáưn khúch âải xung (khạc cå bn våïi thäng tin tỉång tỉû) 3.1.3 Khäi phủc tên hiãûu ban õỏửu So saùnh hỗnh daỷng cuớa tờn hióỷu flat-top PAM ồớ hỗnh 3.1 vồùi hỗnh daỷng cuớa tờn hióỷu lỏỳy mỏựu ồớ hỗnh 3.2 e, ta thỏỳy chuùng khaùc ráút êt Do váûy m viãûc khäi phủc tên hiãûu tæång tæû ban - 47 - - Chæång III - âáưu tỉì tên hiãûu flat-top PAM hay tên hiãûu láúy máùu ráút giäúng Tỉì biãøu thỉïc máût âäü phọứ vaỡ hỗnh veợ 3.2 ta thỏỳy: nóỳu tỏửn sọỳ lỏỳy mỏựu thoớa õởnh lyù lỏỳy mỏựu thỗ tổỡ tờn hiãûu PAM, ta cọ thãø khäi phủc âỉåüc tên hiãûu gäúc ban âáưu nhåì mäüt bäü lc thäng tháúp táưn säú càõt fm Tên hiãûu khäi phủc cng giäúng våïi tên hiãûu ban âáưu nãúu t säú τ / T cỉûc nh Bäü lc thäng tháúp ny âỉåüc gi l lc khäi phủc (reconstruction filter) Tỉì âáy, ta cọ thãø tỉû kiãøm tra lải cäng thỉïc lỉûa chn táưn säú láúy máùu trỉåìng håüp tên hiãûu tỉång tỉû l tờn hióỷu thọng daới thay vỗ laỡ tờn hióỷu thọng tháúp Ngỉåüc lải, nãúu táưn säú láúy máùu khäng tha õởnh lyù lỏỳy mỏựu thỗ aớnh hổồớng cuớa hióỷn tỉåüng chäưng phäø (aliasing), ta khäng thãø khäi phủc tên hiãûu ban âáưu Váûy âãø chäúng nh hỉåíng ca chäưng phäø, ta âàût træåïc bäü láúy máùu mäüt bäü lc thäng tháúp âãø loải b cạc thnh pháưn táưn säú låïn hån f / Viãûc loải b ny cọ nh hỉåíng âäi chụt âãún cháút lỉåüng tên hiãûu S 3.1.4 Kãút håüp láúy máùu våïi gheïp kónh phỏn chia theo thồỡi gian TDM Nhổ õaợ trỗnh by åí trãn, t säú τ / T ráút nh nghéa l khong cạch giỉỵa hai xung PAM cảnh S ráút låïn Ngỉåìi ta låüi dủng khong cạch låïn ny âãø ghẹp vo v truưn âi cạc xung PAM khạc ca cạc tên hiãûu tỉì cạc kãnh khạc Phỉång phạp ny gi l ghẹp kãnh phán chia theo thåìi gian TDM (Time Division Multiplexing) Âãø minh hoüa nguyãn lyï TDM, ta xeùt vờ duỷ hỗnh 3.5 thổỷc hióỷn gheùp kãnh phán thåìi gian cho hai tên hiãûu PAM laì f1(t) v f2(t) Khong cạch giỉỵa hai xung PAM cảnh dng tên hiãûu ghẹp kãnh khäng cn l T nổợa maỡ laỡ T/2 f1(t) f2(t) T T/2 Hỗnh 3.5 Ghẹp kãnh theo thåìi gian cho hai tên hiãûu PAM Så âäư thỉûc hiãûn ghẹp kãnh theo thåìi gian cho hai tờn hióỷu PAM trỗnh baỡy trón hỗnh 3.6 Gi sỉí hai tên hiãûu l tên hiãûu thäng tháúp (low-pass), táưn säú täúi âa l kHz, theo âënh lyù lỏỳy mỏựu thỗ tỏửn sọỳ lỏỳy mỏựu nhoớ nhỏỳt l kHz Âiãưu ny u cáưu täúc âäü täúi thiãøu ca âäưng häư l 12 kHz cho hãû thäúng ny hoảt âäüng Ngoi cạch dng chung bäü láúy máùu ta cng cọ thãø sỉí dủng riãng tỉìng bäü láúy máùu cho mäùi kãnh Viãûc truyãön tên hiãûu láúy máùu tæû nhiãn hay flat-top PAM qua kãnh thäng tin yãu cáöu mäüt bàng thäng ráút räüng so våïi tên hiãûu tổồng tổỷ ban õỏửu vỗ õọỹ rọỹng xung quaù heỷp Kh nàng chäúng nhiãùu ca tên hiãûu PAM khäng âỉåüc ci thiãûn máúy so våïi truưn trỉûc tiãúp tên hiãûu tỉång tỉû - 48 - - Chỉång III - Âiãưu ny dáùn âãún PAM khäng thêch håüp cho truưn dáùn qua khong cạch xa Khi truưn âi xa, phi chuøn âäøi PAM sang dảng säú Bi tiãúp theo s xẹt váún âãư chuøn âäøi tên hiãûu PAM sang dảng säú f1(t) Lỏỳy mỏựu LPF Taỷo xung Clock PAM- f2(t) Hỗnh 3.6 Så âäư thỉûc hiãûn ghẹp kãnh theo thåìi gian cho hai tên hiãûu PAM 3.2 Âiãưu chãú xung m PCM K thût âiãưu chãú xung m PCM âỉåüc âãư xút láưn âáưu tiãn vo nàm 1937 båíi Alec Reeves mäüt k sỉ ca hng STC ( báy giåì l mäüt bäü pháûn ca Northern Telecom) PCM l mäüt k thût hiãûu qu chuøn âäøi tên hiãûu tỉång tỉû sang säú, âọ cạc xung PAM råìi rảc âỉåüc chuøn âäøi thnh mäüt tỉì m säú (digital word); âọ l mäüt dng bit näúi tiãúp (serial bit stream) Tỉì nhỉỵng nàm 1960, cạc hãû thäúng thäng tin sỉí dủng PCM ngaỡy caỡng rọỹng raợi vỗ nhổợng ổu õióứm nọứi bỏỷt sau âáy: - Cọ thãø sỉí dủng cạc mảch säú khäng âàõt làõm hãû thäúng - Tên hiãûu PCM xút phạt tỉì táút c cạc ngưn tên hiãûu tỉång tỉû (audio, video ) cọ thãø kãút håüp våïi tên hiãûu säú liãûu (vê dủ tỉì mạy tênh) v truưn chung qua hãû thäúng truyãön tin säú täúc âäü cao (high-speed digital communication system) - Khi truưn tin qua khong cạch xa, tên hiãûu PCM cọ thãø âỉåüc khäi phủc hon ton tải mäùi trảm làûp trung gian (intermediate repeater station) nh hỉåíng ca nhiãùu khäng bë têïch lu m chè cáưn quan tám âãún nhiãùu truưn dáùn giỉỵa hai trảm làûp cảnh - Cọ thãø gim nh hỉåíng ca nhiãùu lãn tên hiãûu PCM bàịng cạch sỉí dủng cạc k thût m hoạ âàûc biãût, cọ thãø sỉía âỉåüc háưu hãút cạc loải läùi - Cọ thãø gim båït sỉû làûp lải khäng cáưn thiãút hay cn gi l âäü dỉ (redundancy) bn tin - Tên hiãûu PCM dãù lỉu trỉỵ Cạc ỉu âiãøm trãn cọ giạ trë vỉåüt träüi so våïi khuút âiãøm chênh ca tên hiãûu PCM l âi hi bàng thäng truưn dáùn räüng hån tên hiãûu tỉång tỉû tỉång ỉïng nhiãưu láưn Ba bỉåïc cå bn âãø thỉûc hiãûn PCM gäưm láúy máùu (sampling), lỉåüng tỉí họa (quantizing) v m họa (encoding) trỗnh baỡy trón hỗnh 3.7 Lỏỳy mỏựu laỡ bổồùc nhũm taỷo tờn hióỷu flat-top PAM õaợ trỗnh baỡy baỡi trổồùc Baỡi naỡy seợ trỗnh baỡy hai bổồùc sau l lỉåüng tỉí họa v m họa - 49 - - Chỉång III - Bäü phạt PCM T.h tỉång tỉû vo Lc thäng tháúp Láúy máùu & giỉỵ máùu flat- top PAM Lỉåüng tỉí họa M mỉïc PAM lỉåüng tỉí họa M họa T.h PCM Kãnh Làûp khäi phủc Làûp khäi phủc Bäü thu PCM Mảch tảo Gii m PCM Làûp khäi phủc PAM lỉåüng tỉí họa Lc thäng thỏỳp T.h tổồng tổỷ Hỗnh 3.7 Hóỷ thọỳng truyóửn dáùn PCM 3.2.1 Lỉåüng tỉí họa Hản chãú ca hãû thäúng truưn tin qua khong cạch xa l sỉû têch lu nhiãùu, khiãún cho sỉû suy gim cháút lỉåüng tên hiãûu gia tàng theo khong cạch Cọ thãø gim båït nh hỉåíng ny bàịng cạch thỉûc hiãûn lỉåüng tỉí họa (quantizing) Âọ l sỉû xáúp xè họa cạc giạ trë ca cạc máùu tỉång tỉû bàịng cạch sỉí dủng säú mỉïc hỉỵu hản M Hoảt âäüng lỉåüng tỉí họa âỉåüc minh hoỹa trón hỗnh 3.8 Tờn hióỷu m(t) õổồỹc õổa vo âáưu vo ca bäü lỉåüng tỉí hoạ, m ( t ) l tên hiãûu ca bäü lỉåüng tỉí hoùa q Quan saùt trón hỗnh 3.8, ta thỏỳy m ( t ) cọ dảng báûc thang biãn âäü råìi rảc, láúy cạc mỉïc biãn âäü q gáưn våïi m(t) laì m-2 m-1 m0 m1 m2 m3 Ta gi cạc mỉïc ny l mỉïc lỉåüng tỉí họa Säú mỉïc ny hỉỵu hản m ( t ) chuøn tỉì mỉïc ny sang mỉïc åí tải giao âiãøm giỉỵa m(t) v q âỉåìng chênh giỉỵa hai mỉïc Sỉû khạc giỉỵa m(t) v m ( t ) nhiãưu hay êt tu thüc vo q khong cạch giỉỵa hai mỉïc cảnh gi l kêch thỉåïc bỉåïc S (step size) Cháút lỉåüng ca tên hiãûu khäi phủc cọ thãø âỉåüc ci thiãûn nãúu gim kêch thỉåïc bỉåïc, nhiãn lục âọ säú mỉïc tàng lãn Sau âáy l mäüt säú vê dủ vãư säú mỉïc cạc hãû thäúng thỉûc tãú: thoải cäng cäüng sỉí dủng 256 mỉïc, truưn hỗnh maỡu thổồng maỷi sổớ duỷng 512 mổùc - 50 - - Chæång III mq(t) S/2 S m(t) m2 m1 m0 m-1 m-2 Hỗnh 3.8 Minh hoỹa hoaỷt õọỹng lổồỹng tỉí họa Báy giåì ta xẹt âãún kh nàng hản chãú sỉû têch lu nhiãùu ca tên hiãûu lỉåüng tỉí họa Gi sỉí tên hiãûu lỉåüng tỉí họa âỉåüc truưn âãún mäüt trảm làûp, chëu nh hỉåíng ca nhiãùu nãn bở meùo (distorsion) nhổ veợ hỗnh 3.9 a Cho tên hiãûu ny âi vo bäü lỉåüng tỉí họa mäüt láưn nỉỵa gi l lỉåüng tỉí họa (requantizer), âáưu luùc naỡy õổồỹc chố trón hỗnh 3.9 b Quan saùt trón hỗnh ta thỏỳy roợ raỡng laỡ lọựi chè xút hiãûn nãúu biãn âäü nhiãùu vỉåüt quạ mäüt nỉía kêch thỉåïc bỉåïc v nhiãùu s hon ton bë loải b nãúu biãn âäü åí dỉåïi mäüt nỉía kêch thỉåïc bỉåïc Váûy bàịng cạch tàng kêch thỉåïc bỉåïc ta cọ thãø gim båït sỉû têch lu nhiãùu Tuy nhiãn tng kờch thổồùc bổồùc thỗ seợ dỏựn õóỳn tng sai khạc giỉỵa tên hiãûu gäúc v tên hiãûu lỉåüng tỉí họa Sai khạc ny gi l nhiãùu lỉåüng tỉí họa (quantizing noise) Ta cọ thãø âỉåüc cäng sút trung bỗnh cuớa nhióựu lổồỹng tổớ hoùa nhổ sau: Goỹi sai khạc giỉỵa tên hiãûu gäúc v tên hiãûu lỉåüng tỉí họa åí mäüt mỉïc no âọ l ξ Theo sỉû phán têch hoảt âäüng lỉåüng tỉí họa åí trãn, ta rụt âỉåüc di thay âäøi ca ξ l: − S/ ≤ ξ ≤ S/ Gi sỉí phỏn bọỳ õóửu thỗ haỡm mỏỷt õọỹ xaùc suỏỳt s l: ⎧1 / S, − S / ≤ ξ ≤ S / f (ξ) = ⎨ ξ≠ 0, Vỏỷy cọng suỏỳt trung bỗnh cuớa nhióựu lổồỹng tổớ họa l: S/ S Pq = ξ = m = ∫ ξ f (ξ)dξ = 12 −S / 2 R rng l nhiãùu lỉåüng tỉí họa s tàng kêch thỉåïc bỉåïc tàng v ngỉåüc lải 3.2.2 M họa Sỉû kãút håüp giỉỵa hoảt âäüng láúy máùu v lỉåüng tỉí họa tảo tên hiãûu PAM lỉåüng tỉí họa (quantized PAM), âọ l dy xung råìi rảc cạch TS v cọ biãn âäü cng råìi rảc họa våïi M - 51 - - Chỉång III - mỉïc biãn âäü Trỉåïc truưn âi, mäùi máùu PAM lỉåüng tỉí họa âỉåüc m họa thnh mäüt tỉì m säú (digital word) gi l tỉì m PCM (PCM word) Cọ thãø sỉí dủng m Gray hồûc m nhë phán âãø biãøu diãùn tỉì m PCM Gi na l säú bit cáưn thiãút âãø m họa mäùi tỉì m PCM C m Gray v m nhë phán âãưu l m cå säú nãn phi chn n cho: log M ≤ n < log M + Lọựi Nhióựu lồùn S (a) S/2 (b) Hỗnh 3.9 (a) Tên hiãûu lỉåüng tỉí họa våïi nhiãùu cäüng (b) Tên hiãûu sau bäü lỉåüng tỉí họa Trong thổỷc tóỳ thỗ bọỹ lổồỹng tổớ hoùa vaỡ maợ hoùa khäng tạch riãng m gäüp chung bäü chuøn âäøi tỉång tỉû - säú ADC Cọ ba phỉång phạp thäng dủng âãø chuøn âäøi tỉång tỉû - säú l phỉång phạp âãúm (counting) hay m họa theo âäü däúc (ramp), phỉång phạp näúi tiãúp (serial) hay xáúp xè liãn tiãúp (successive approximation) hay cn gi l phn häưi (feedback) v phỉång phạp song song (parallel) Trong bäü m họa âãúm trón hỗnh 3.10, lóỷnh maợ hoùa (encode command) phaùt thỗ bọỹ lỏỳy mỏựu thổỷc hióỷn lỏỳy mỏựu, mọỹt âiãûn ạp däúc (dảng ràng cỉa) âỉåüc tảo bäü âãúm nhë phán bàõt âáưu âãúm Âiãûn ạp âáưu ca bäü tảo ràng cỉa liãn tủc so sạnh våïi âiãûn ạp ca máùu tỉång tỉû Khi âiãûn ạp rng cổa bũng vồùi õióỷn aùp cuớa mỏựu thỗ lóỷnh âc (read command) âiãưu khiãøn âc giạ trë nhë phán ca bäü âãúm, âáy chênh l tỉì m PCM Lục ny bäü âãúm v bäü tảo ràng cỉa reset vãư giạ trë v chøn bë cho máùu tiãúp theo Phỉång phạp ny chè u cáưu êt linh kiãûn nhỉng täúc âäü m họa bë hản chãú båíi täúc âäü bäü âãúm IC chuyãún âäøi A-D hiãûu Intersil ICL 7126 sỉí dủng k thût ny Cọ thãø ci tiãún phỉång phạp âãúm bàịng cạch khäng sỉí dủng bäü tảo âiãûn ạp ràng cỉa m thay bàịng mäüt bäü têch phán chen giỉỵa bäü láúy máùu v so sạnh Âiãûn ạp ca bäü láúy máùu âỉåüc láúy têch phán, âäü räüng cuía xung bäü têch phán tè lãû våïi giạ trë âiãûn ạp ca máùu Ỉu âiãøm ca phỉång phạp ny l âäü tuún v âäü chênh xạc ráút cao, loải trỉì nhiãùu täút, âån gin v kinh tãú Khuyãút âiãøm chênh laì thåìi gian chuyãøn âäøi A-D daỡi Bọỹ maợ hoùa nọỳi tióỳp trón hỗnh 3.11 hoảt âäüng bàịng cạch so sạnh liãn tiãúp âiãûn ạp ca máùu tỉång tỉû våïi mäüt loảt cạc âiãûn ạp thỉí (trial voltage) Cạc âiãûn ạp thỉí ny phủ thüc vo kãút - 52 - - Chỉång III - qu so sạnh trỉåïc âọ l dỉång hay ám (tỉång âỉång våïi âiãûn ạp ca máùu vo låïn hån hay nh hån âiãûn ạp thỉí ) âãø tàng lãn hay gim âi mäüt giạ trë bỉåïc (step) Giạ trë bỉåïc âỉåüc chn âáưu tiãn låïn nháút sau âọ gim nh dáưn bũng mọỹt nổớa bổồùc trổồùc, nhổ vỏỷy quaù trỗnh thổớ s nhanh chọng häüi tủ Âiãûn ạp thỉí âỉåüc tảo tỉì bäü chia âiãûn ạp (voltage divider) våïi cạc chuøn mảch on-off (on-off swich) âỉåüc âiãưu khiãøn båíi mäüt maỷch logic sọỳ (digital logic circuit) Sau quaù trỗnh thỉí häüi tủ, giạ trë âàût trãn chuøn mảch âỉåüc âc chênh l tỉì m PCM T.h tỉång tỉû Láúy máùu & giỉỵ máùu Lãûnh m họa So sạnh Tảo âiãûn ạp däúc Stop Clock Reset Bäü âãúm nhë phán Âãúm säú Lãûnh âoüc Chuyãøn song song/näúi tiãúp T.h PCM Hỗnh 3.10 Sồ õọử bọỹ maợ hoùa õóỳm T.h tỉång tỉû Láúy máùu & giỉỵ máùu Logic säú So sạnh Lãûnh m họa Chia ạp & chuøn mảch Âãúm nhở phỏn Lóỷnh õoỹc Chuyóứn song song/nọỳi tióỳp Hỗnh 3.11 Så âäư bäü m họa näúi tiãúp - 53 - T.h PCM - Chæång III - Láúy máùu g(t) g(kT) ε q (kT ) = ± ∆ + - (a) Tróự T Loỹc laỡm mởn (b) Tróự T Hỗnh 3.19 Bäü phaït - thu DM (a) Bäü phaït DM (b) Bäü thu DM Khi tên hiãûu vo gáưn laỡ mọỹt hũng sọỳ thỗ tờn hióỷu maợ hoùa dao âäüng xung quanh mỉïc tên hiãûu vo, gáy táưn säú khäng mong mún bàịng mäüt nỉía táưn säú láúy máùu Lục ny, nhiãùu lỉåüng tỉí họa tråí thnh nhiãùu rọựi (idle noise) Vỗ tỏửn sọỳ cổỷc õaỷi cuớa tờn hiãûu nh hån táưn säú láúy máùu nhiãưu láưn nãn cọ thãø loải b hon ton nhiãùu räùi bàịng bäü lc thäng tháúp khäi phủc (lc lm mën) Nhiãùu lỉåüng tỉí họa Nhiãùu räùi Start-up g(t) ∆ gỵ(kT) Quạ ti theo õọỹ dọỳc T q(kT) - Hỗnh 3.20 Daỷng sọng ca tên hiãûu DM v minh cạc loải nhiãùu Qua phán têch trãn âáy ta tháúy màûc duì DM cọ gim âỉåüc âäü di tỉì m nhỉng táưn säú láúy máùu lải låïn hån táưn säú láúy máùu duỡng DPCM Vỗ vỏỷy, ổu õióứm chờnh cuớa DM so våïi DPCM khäng phi l sỉû tiãút kiãûm bàng thäng m l giạ thnh tháúp Âảt âỉåüc âiãưu ny l DM khäng sỉí dủng cạc bäü m họa/ gii m v bäü dỉû âoạn phỉïc tảp âỉåüc thay bàịng bäü trãù âån gin - 66 - - Chỉång III - 3.5.4 K thût ADM Âãø giỉỵ cho c hai nhiãùưu lỉåüng tỉí họa v nhiãùu quạ ti theo âäü däúc nàịm phảm vi cho phẹp m khäng tàng táưn säú láúy máùu lãn nhiãưu láưn DM, ngỉåìi ta sỉí dủng k thût DM thêch nghi ADM ÅÍ âáy, kêch thỉåïc bỉåïc thay âäøi theo tên hiãûu vo, kêch thỉåïc bỉåïc låïn cọ nhiãùu quạ ti theo âäü däúc v nh cọ nhiãùu lổồỹng tổớ hoùa Hỗnh 3.21 trỗnh baỡy sồ õọử khọỳi ca bäü phạt ADM Khäúi khúch âải G (kT ) âiãưu khiãøn cho kêch thỉåïc bỉåïc thay âäøi, kêch thỉåïc ny âỉåüc biãøu diãùn båíi cạc xung cọ biãn âäü hàịng säú ± ∆ Kêch thỉåïc bỉåïc thay âäøi phủ thüc vo cạc giạ trë quạ khỉï ca ε Vê duû, nãúu q ε q = + ∆ mọỹt vaỡi mỏựu caỷnh thỗ coù thóứ suy ràòng g ( t ) âang tàng nhanh hån v cọ kh nàng ~ g (kT) khäng bạm theo këp Lục ny hãû thäúng ADM tàng kêch thỉåïc bỉåïc lãn âãø gim nhiãùu quạ ti theo âäü däúc Ngỉåüc lải, nãúu ε thay âäøi ln phiãn giỉỵa + ∆ vaỡ q thỗ suy rũng g ( t ) thay âäøi cháûm v nhiãùu quạ ti theo âäü däúc khäng xút hiãûn Lục ny gim kêch thỉåïc bổồùc õóứ giaớm nhióựu lổồỹng tổớ hoùa Hỗnh 3.22 minh c hai trỉåìng håüp ny Thût toạn âiãưu khiãøn thay âäøi kêch thỉåïc bỉåïc âån gin l: ⎧G[(k − 1)T ]C, ε q (kT ) = ε q [(k − 1)T ] G (kT) = ⎨ ⎩G[(k − 1)T ] / C, ε q (kT) = −ε q [(k − 1)T ] g(t) Láúy máùu g(kT) våïi C laì hàòng säú låïn hån ε q (kT ) = ± ∆ + - Âiãưu khiãøn kêch thỉåïc bỉåïc Trãù T Hỗnh 3.21 Bọỹ phaùt ADM Tờn hióỷu bióỳn õọứi nhanh Tàng kêch thỉåïc bỉåïc g(t) G(kT) Gim kêch thỉåïc bổồùc Tờn hióỷu bióỳn õọứi chỏỷm q(kT) Hỗnh 3.22 Daỷng sọng tên hiãûu ADM minh kiïch thỉåïc bỉåïc thay âäøi - 67 - - Chæång III - Hãû thäúng ADM õióứn hỗnh õaỷt õổồỹc tyớ sọỳ S/N lồùn hồn DM tỉì 8-14 dB ADM cọ thãø hoảt âäüng åí täúc âäü bit tháúp hån DM l 32 kbps hay 16 kbps cho thoải Ngoi ra, ADM cn cọ thãø thæûc hiãûn våïi kêch thæåïc bæåïc thay âäøi liãn tủc CVSD (Continuously Variable Slope Delta Modulation), åí âáy kêch thỉåïc bỉåïc thay âäøi liãn tủc chỉï khäng phi råìi rảc DM Vê dủ IC hiãûu MC3417 ca Motorola thay âäøi kêch thỉåïc bỉåïc theo bit cúi cng ca dy m họa 3.6 Âënh dảng tên hióỷu sọỳ Caùc baỡi trổồùc õaợ xeùt õóỳn quaù trỗnh chuøn âäøi tên hiãûu tỉì tỉång tỉû qua säú Bi ny s bn âãún váún âãư biãøu diãùn tên hiãûu säú âọ thãú no cho ph håüp âãø truưn qua kãnh thäng tin Âáy chênh l váún âãư âënh dảng tên hiãûu säú (digital signal format) Cạc bit nhë phán v cọ thãø âỉåüc biãøu diãùn dỉåïi nhiãưu dảng khạc gi l m âỉåìng (line code) 3.6.1 Cạc úu täú cáưn xem xẹt chn m âỉåìng Viãûc lỉûa chn loải m âỉåìng no cho ph håüp phi âỉåüc dỉûa vo mäüt hồûc nhiãưu cạc úu täú dỉåïi âáy: - Thnh pháưn mäüt chiãưu DC: Âäúi våïi cạc âỉåìng truưn kãút näúi AC dng tủ âiãûn, biãún ạp , nãúu thnh pháưn ca m õổồỡng coù chổùa thaỡnh phỏửn DC thỗ thaỡnh phỏửn naỡy s bë ngàn lải gáy mẹo tên hiãûu thu Hån nỉỵa, nãúu truưn qua âỉåìng truưn bàịng kim loải, thnh pháưn DC s lm nọng dáy khiãún cho suy hao tàng lãn - Bàng thäng: Bàng thäng ca m âỉåìng caỡng nhoớ caỡng tọỳt, vỗ seợ giuùp tióỳt kióỷm õổồỹc bàng thäng - Tyí lãû läùi bit BER (Bit Error Rate): BER âỉåüc âënh nghéa l säú bit thu bë läùi trãn täøng säú bit truyãön âi mäüt âån vë thåìi gian R rng BER cng nh cng täút - Tênh sút (transparancy): Âọ l âàûc mäüt k tỉû, mäüt bit, mäüt nhọm bit no âọ cọ thãø truưn âi v nháûn lải âỉåüc Nãúu m khäng coù tờnh suọỳt thỗ coù khaớ nng mọỹt nhoùm bit hay mäüt k tỉû no âọ bë chàûn lải tải mäüt trảm thu trãn âỉåìng truưn v khäng âãún âỉåüc âêch cúi cng, hồûc cọ thãø mäüt dng bit no âọ bë máút tên hiãûu âäưng häư - Kh nàng dãù dng khäi phủc âäưng häư: Mäüt ỉu âiãøm näøi báût cuía thäng tin säú so våïi thäng tin tỉång tỉû l kh nàng khäi phủc tên hiãûu tải cạc trảm làûp trãn âỉåìng truưn, lm cho cháút lỉåüng tên hiãûu säú khäng bë suy gim theo khong cạch Hai cäng viãûc chênh ca trảm làûp l khúch âải biãn âäü ca tên hiãûu v khäi phủc tên hiãûu âäưng häư åí tải täúc âäü bit âãø tên hiãûu âãún trảm làûp cọ thãø âỉåüc láúy máùu vo thåìi âiãøm thêch håüp - Kh nàng tỉû phạt hiãûn läùi: ÅÍ âáy hiãøu kh nàng tỉû phạt hiãûn läùi l càn cỉï vo quy lût m họa âãø phạt hiãûn läùi chỉï khäng phi âỉa thãm âäü dỉ vo m - Âån gin viãûc thỉûc hiãûn m hoạ v gii m 3.6.2 Cạc loải m âỉåìng phäø biãún Cọ hai loải m âỉåìng chênh l RZ (Return-to-Zero) v NRZ (Non-Return-to-Zero) Våïi m - 68 - - Chỉång III - RZ, dảng sọng tråí vãư mỉïc âiãûn ạp tham chiãúu (thỉåìng l V) mäüt nỉía ä bit M NRZ thỗ khọng nhổ vỏỷy, tổùc laỡ khọng quay trồớ vãư mỉïc âiãûn ạp tham chiãúu Trong mäùi loải, m âỉåìng lải âỉåüc phán loải tiãúp dỉûa theo ngun tàõc âỉåüc dng âãø áún âënh cạc mỉïc âiãûn ạp âãø biãøu diãùn bit PCM Theo âáy, cọ cạc loải m âỉåìng phäø biãún l: Unipolar NRZ v Unipolar RZ, Polar NRZ vaì Polar RZ, Bipolar NRZ vaì Bipolar RZ Ngoaìi ra, RZ cn cạc loải Manchester, HDB3 (High Density Bipolar with maximum of consecutive zero) , NRZ coìn cọ loải CMI (Coded Mark Inversion) a- M Unipolar: bit biãøu diãùn båíi mỉïc âiãûn ạp cao (+V) - gi l mark, bit biãøu diãùn båíi mỉïc - gi l space b- M Polar: bit biãøu diãùn båíi mỉïc cao (+V), bit biãøu diãùn båíi mỉïc ngỉåüc lải (-V) M Unipolar v Polar thỉåìng dng háưu hãút cạc mảch säú c- M Bipolar: dng mỉïc âiãûn ạp âãø biãøu diãùn hai loải bit nhë phán nãn m ny cn âỉåüc gi l m gi cỉûc Dng bit biãøu diãùn båíi sỉû thay âäøi mỉïc ln phiãn (+V, -V), bit biãøu diãùn båíi mỉïc M Bipolar RZ âỉåüc dng phäø biãún hån Bipolar NRZ M Bipolar ny cn âỉåüc gi l AMI (Alternate Mark Inversion) M AMI âỉåüc dng phäø biãún giao tiãúp 64 kbps d- M Manchester: bit biãøu diãùn båíi mỉïc +V mäüt nỉía âáưu v -V mäüt nỉía sau ca ä bit, bit biãøu diãùn båíi mỉïc -V mäüt nỉía âáưu v +V mäüt nỉía sau ca ä bit M Manchester âỉåüc dng räüng ri âãø phán phäúi tên hiãûu âäưng häư cạc mảch VLSI, dng âéa tỉì v Ethernet LAN e- M HDB3: l mäüt loải m Bipolar RZ nhỉng dng bit PCM coù xuỏỳt hióỷn bit lión tióỳp thỗ thay bit âọ bàịng mäüt củm bit âàûc biãût Củm bit âọ l 000V hay B000V, âọ B l bit tn theo lût bipolar (+V,-V luỏn phión nhổ õaợ trỗnh baỡy trón), V laỡ bit trại lût bipolar (+V,+V hồûc -V, -V) Viãûc chn củm âàûc biãût l 000V hay B00V cn phi tha mn âiãưu kiãûn: giỉỵa hai bit V dng m HDB3, säú lỉåüng bit B phi l ITU âỉa khuún nghë G.703 dng m HDB3 cho PCM ghẹp kãnh täúc âäü 2, v 34 Mbps f- M CMI: l mäüt loải m NRZ ráút phäø biãún CMI sỉí dủng c hai mỉïc âiãûn ạp +V v V âãø biãøu diãùn bit (-V mäüt nỉía âáưu v +V mäüt nỉía sau ca ä bit) v cng sỉí dủng c hai mỉïc âiãûn ạp váûy âãø biãøu diãùn bit (mäùi mæïc chiãúm troün ä bit) Nãúu bit tióỳp theo laỡ thỗ seợ coù thay õọứi mỉïc Nhỉ váûy, m CMI l sỉû kãút håüp giỉỵa m Manchester (cho bit 0) v Bipolar NRZ (cho bit 1) ITU âỉa khuún nghë G.703 dng m CMI cho PCM gheùp kónh tọỳc õọỹ 140 Mbps Hỗnh 3.23 v dảng sọng ca cạc loải m âỉåìng â kãø trãn ỉïng våïi mäüt dng bit PCM củ thãø 3.6.3 ỷc õióứm cuớa maợ õổồỡng a- Maợ Unipolar: Hỗnh 3.24 a v 3.24 b biãøu diãùn phäø ca m Unipolar NRZ v RZ M Unipolar RZ cọ khuút âiãøm l chiãúm bàng thäng gáúp âäi m Unipolar NRZ nhỉng cọ ỉu âiãøm l cọ thnh pháưn âäưng häư f0 = 1/T0 nãn cọ thãø khäi phủc âäưng häư dãù dng - 69 - - Chỉång III - C m NRZ v RZ âãưu cọ thnh pháưn mäüt chiãưu DC nãn truyóửn qua caùc kóỳt nọỳi AC thỗ thaỡnh phỏửn DC bë ngàn lải lm cho dảng sọng thu bë mẹo M Unipolar cọ ỉu âiãøm l dãù tảo (dng cạc mảch TTL v CMOS) v chè u cáưu mäüt ngưn cung cáúp Mäüt tỉì Dng bit PCM 1 0 0 1 Unipolar NRZ +V Unipolar RZ Polar NRZ -V Polar RZ Bipolar NRZ Bipolar RZ Manchester HDB3 0 V CMI Hỗnh 3.23 Daỷng soùng cuớa mọỹt sọỳ maợ õổồỡng thọng duỷng b- Maợ Polar: Hỗnh 3.24 c v 3.24 d biãøu diãùn phäø ca m Polar NRZ v RZ Ta tháúy phäø ca m Polar ráút giäúng phäø ca m Unipolar nãn bàng thäng, mẹo truưn qua kãút näúi AC v kh nàng khäi phủc âäưng họử cuớa maợ Polar cuợng giọỳng maợ Unipolar ặu õióứm ca m Polar so våïi Unipolar l våïi cng t lãû BER, yãu cáöu cäng suáút tên hiãûu tháúp hån dB v mỉïc ngỉåỵng quút âënh bãn thu ca maợ Polar laỡ V (vỗ caùc bit vaỡ âäúi cỉûc nhau) Khuút âiãøm ca m Polar so våïi Unipolar l u cáưu hai ngưn cung cáúp åí hai mỉïc +V v -V C m Unipolar v Polar âãưu khäng cọ sút v khäng cọ kh nng tổỷ phaùt hióỷn lọựi c- Maợ Bipolar: Hỗnh 3.24 e v 3.24 f biãøu diãùn phäø ca m Bipolar NRZ v RZ So våïi - 70 - - Chỉång III - V2T0 V2T0/4 (e) (a) f0 2f0 f0 2f0 f0 2f0 V2T0/4 V2T0/16 (b) (f) f0 2f0 V2T0 0.525V2T0 (c) (g) f0 2f0 f0 2f0 f0 2f0 V2T0 V2T0/4 (d) (h) f0 2f0 Hỗnh 3.24 Phọứ cuớa maợ õổồỡng (a)Unipolar NRZ (b)Unipolar RZ (c)Polar NRZ (d)Polar RZ (e)Bipolar NRZ (f)Bipolar RZ vaì HDB3 (g)Manchester (h)CMI - 71 - - Chỉång III - m Unipolar v Polar, ỉu âiãøm ca m Bipolar l khäng chỉïa thnh pháưn DC nãn khäng gáy mẹo dảng sọng truưn qua cạc kãút näúi AC, bàng thäng ca m Bipolar nh hån, lût Bipolar ln phiãn giỉỵa hai mỉïc +V v -V giụp m Bipolar cọ kh nàng tỉû phạt hiãûn läùi Tuy nhiãn, daợy sọỳ quaù daỡi thỗ seợ mỏỳt tờn hiãûu âäưng häư, bäü thu phi phán biãût âỉåüc mổùc õióỷn aùp +V, - Vvaỡ thay vỗ hai mổùc nhổ caùc maợ õổồỡng khaùc d- Maợ Manchester: Hỗnh 3.24 g bióứu dióựn phọứ cuớa maợ Manchester ặu õióứm ca m Manchester l khäng chỉïa thnh pháưn DC nãn m Manchester ph håüp våïi cạc âỉåìng truưn cọ kãút näúi AC, kh nàng khäi phủc âäưng häư dãù dng cọ thnh pháưn âäưng häư f0 = 1/T0 (Hz), dng bit hồûc liãn tiãúp váùn âm bo â säú láưn chuøn âäøi mỉïc nãn khäng bë máút tên hiãûu âäưng häư, sút âỉåüc âm bo Khuút âiãøm ca m Manchester l bàng thäng låïn, khäng cọ kh nàng tỉû phạt hiãûn läùi v bäü tảo maợ cỏửn hai nguọửn cung cỏỳp e- Maợ HDB3: Hỗnh 3.24 f (âỉåìng nẹt âỉït) biãøu diãùn phäø ca m HDB3 M HDB3 cọ cạc ỉu âiãøm giäúng ca Bipolar RZ Thãm vo âọ, nhåì cọ sỉû thay thãú dy säú liãn tiãúp bàng mäüt củm bit âàûc biãût nãn kh nàng khäi phủc âäưng häư dãù dng v khäng bë máút tên hiãûu âäưng häư, bo âm sút Quy lût m họa cọ xẹt âãún âiãưu kiãûn säú bit B giỉỵa hai bit V phi l giụp cho kh nàng phạt hiãûn läùi ca m HDB3 ráút cao Váùn âãư m họa v gii m HDB3 tỉång âäúi phỉïc tảp so våïi cạc loải maợ õổồỡng khaùc f- Maợ CMI: Hỗnh 3.24 h bióứu dióựn phọứ cuớa maợ CMI ặu õióứm cuớa maợ CMI l khäng chỉïa thnh pháưn DC nãn dảng sọng thu khäng bë mẹo cạc kãút näúi AC, thnh pháưn âäưng häư f0 = 1/T0 (Hz)cọ màût m CMI nãn dãù khäi phủc âäưng häư, dng bit hồûc liãn tiãúp váùn âm bo â säú láưn chuøn âäøi mỉïc nãn khäng bë máút tên hiãûu âäưng häư, sút âỉåüc âm bo Bàng thäng ca m CMI låïn nhỉng suy gim nhanh åí ngoi táưn säú f0 = 1/T0 khiãún cho bàng thäng -3dB váùn nhoí Tuy nhiãn, bäü tảo m CMI cáưn cọ hai ngưn cung cáúp åí hai mỉïc +V v -V, m CMI khäng cọ kh nàng tỉû phạt hiãûn läùi Bng 3.5 so sạnh cạc âàûc âiãøm quan trng ca m âỉåìng khäi phủc âäưng häư, kh nàng tỉû tạch läùi, daíi thäng chênh, khaí nàng kãút näúi AC, suọỳt 3.6.4 Giao thoa lión kyù tổỷ vaỡ mọ hỗnh màõt Qua dảng sọng ca cạc loải m âỉåìng åí trón, ta thỏỳy hỗnh daỷng cuớa xung laỡ vuọng Phỏn têch phäø tỉì chỉång trỉåïc cho tháúy bàng thäng ca cạc xung vng l vä hản Âãø truưn cạc xungny qua kãnh truưn váût l cọ bàng thäng hỉỵu hản, cáưn phi lc táưn säú bàịng bäü lc thäng tháúp Sỉû lc ny lm âäü räüng ca xung gin miãưn thåìi gian, khiãún cho cạc xung cảnh cọ thãø chäưng láún lãn gáy sỉû giao thoa lión kyù tổỷ ISI (Intersymbol Interference) Hỗnh 3.25 laỡ mäüt vê dủ vãư nh hỉåíng ca ISI tên hiãûu thu nh hỉåíng ca nhiãùu kãnh truưn v ca cạc úu täú khạc cọ thãø biãút âỉåüc bàịng cạch quan saùt daỷng soùng maợ õổồỡng thu trón oscilloscope Hỗnh 3.26 bãn phêa trại l dảng sọng NRZ polar - 72 - - Chỉång III - thu cạc trỉåìng håüp: (a) l tỉåíng, (b) cọ ISI, (c) cọ ISI vaỡ nhióựu khaùc Bón phaới hỗnh laỡ daỷng soùng quan saùt õổồỹc trón oscilloscope Bióứu dióựn naỡy giọỳng hỗnh mừt ngổồỡi nón õổồỹc goỹi laỡ mọ hỗnh mừt (eye pattern) Khi khäng cọ bit läùi, màõt s måí Nãúu cọ nhiãùu, màõt s âọng v cng âọng chàût cọ nhiãùu låïn M âỉåìng Khäi phủc âäưng häư Tỉû tạch läùi Daíi thäng Kãút näúi AC Tênh suäút Unipolar (NRZ) Khoï Khäng fO Khäng Khäng Unipolar (RZ) Dãù Khäng fO Khäng Khäng Polar (NRZ) Khoï Khäng fO Khäng Khäng Polar (RZ) Dãù Khäng fO Khäng Khäng Bipolar (NRZ) Khoï Coï fO/2 Coï Khäng Bipolar (RZ) Khoï Coï fO Coï Khäng Manchester Dãùï Khäng 2f0 Coï Coï HDB-3 Dãù Coï fO Coï Coï CMI Dãù Coï fO Cọ Cọ Bng 3.5 Dảng sọng vo Âạp ỉïng ca tỉìng xung riãng Dảng sọng ISI T0 Thåìi âiãøm láúy máùu (bãn phạt) Thåìi âiãøm láúy máùu (bãn thu) Hỗnh 3.25 Vờ duỷ ISI cuớa tờn hióỷu thu hóỷ thọỳng thọng tin sọỳ Mọ hỗnh mừt laỡ mọỹt cäng củ tuût våìi cho phẹp âạnh giạ cháút lỉåüng ca m âỉåìng thu âỉåüc v kh nàng tạch läùi cuớa bọỹ thu Mọ hỗnh mừt cung cỏỳp cho ta nhỉỵng thäng tin sau âáy: läùi âënh thåìi (timing error), giåïi hản nhiãùu (noise margin), lỉåüng mẹo täúi âa (maximum distortion) - 73 - - Chæång III - Läùi âënh thåìi åí bäü láúy máùu bãn thu âỉåüc bàịng bãư räüng bãn ca màõt (gi l âäü måí ca màõt) Thåìi âiãøm láúy máùu täúi ỉu tải âiãøm m âäü måí dc ca màõt låïn nháút Giåïi hản nhiãùu âỉåüc bàịng chiãưu cao ca âäü måí dc ca màõt Âáy chênh l âäü dỉû trỉỵ âäúi vồùi nhióựu Mừt caỡng õoùng laỷi thỗ khaớ nng dỏựn âãún läùi cng låïn Lỉåüng mẹo täúi âa âỉåüc bàịng âäü låïn ca pháưn trãn hay dỉåïi màõt tải thåìi âiãøm láúy máùu täúi ỉu (a) (b) Giåïi hản nhiãùu (c) Mẹo täúi âa Thåìi âiãøm láúy máùu täúi ổu Hỗnh 3.26 Daỷng soùng tờn hióỷu polar NRZ vaỡ mọ hỗnh mừt tổồng ổùng (a)Loỹc lyù tổồớng (b)Loỹc vồùi ISI (c)ISI cäüng våïi nhiãùu 3.7 M họa tiãúng nọi M họa tiãúng nọi (speech coding) cọ thãø phán thnh hai loải chênh l m họa sọng (waveform coding) v m họa thoải (vocoding) Bäü m họa sọng sỉí dủng cạc thût toạn m họa v gii m âãø cọ thãø tảo âỉåüc åí âáưu ca hãû thäúng dảng sọng xáúp xè våïi âáưu vo Nhỉ váûy, chụng gi âënh mäüt mỉïc tháúp hồûc khäng cọ sỉû hiãøu biãút vãư bn cháút ca tên hiãûu m chụng xỉí l Cọ thãø ạp dủng m họa sọng cho tên hiãûu báút k chỉï khäng riãng tên hiãûu tiãúng nọi Bäü m họa thoải (vocoder), mäüt cạch ráút âàûc trỉng, s m họa tên hiãûu tiãúng nọi v chè tên hiãûu tiãúng nọi m thäi Chỉï nàng ch úu ca bäü m họa thoải l trêch v m họa cạc thäng säú quan trng nháút ca tiãúng nọi Cạc thäng säú ny sau âỉåüc m họa s truưn âi âãún bãn thu, bãn thu sỉí dủng cạc thäng säú ny âãø âàût cạc giạ trë vo cho cạc bäü tảo hm säú v bäü lc âãø täøng håüp ám tiãúng nọi Nhåì chè m họa v truưn âi caïc thäng säú quan troüng - 74 - - Chỉång III - nháút nãn háưu hãút âäü dỉ tiãúng nọi â âỉåüc loải b Täúc âäü bit ca tên hiãûu tiãúng nọi säú nh hån nhiãưu so våïi m họa sọng Cọ ba kiãøu thiãút kãú chênh cho vocoder laì vocoder kiãøu kãnh (channel vocoder), vocoder kiãøu formant v m họa dng dỉû âoạn tuún LPC (Linear Prediction Coder) Vocoder kiãøu kãnh, vãư cå bn, l xạc âënh phäø tỉïc thåìi ca tên hiãûu Vocoder kãnh gäưm bäü phán têch phäø duìng giaìn loüc (filter bank) âãø phán chia nàng lỉåüng tiãúng nọi thnh cạc bàng con, räưi chènh lỉu hai nỉía chu k v lc âãø xạc âënh cạc mỉïc cäng sút tỉång âäúi Cạc mỉïc cäng sút ny âỉåüc m họa v truưn âãún bãn thu Vocoder kiãøu formant låüi duûng âàûc âiãøm quan troüng sau âáy ca phäø tiãúng nọi: nàng lỉåüng ca tiãúng nọi cọ xu hỉåïng táûp trung vo ba hay bäún âènh cao, gi l cạc formant Nọi cạch khạc, mäùi tỉì tiãúng nọi chỉïa âỉûng ba hay bäún táưn säú åí âọ biãn âäü cao nháút Vocoder kiãøu formant phán tờch tióỳng noùi õóứ tỗm trờ vaỡ bión âäü ca cạc formant ny, tỉì âọ âỉa mäüt mọ hỗnh cho phọứ tióỳng noùi rọửi maợ hoùa vaỡ truyóửn õi caùc thọng sọỳ cuớa mọ hỗnh naỡy LPC vocoder l loải vocoder phäø biãún nháút LPC vocoder thỉåìng âỉåüc thiãút kãú thnh mäüt táưng cạc bäü lc läùi dỉû âoạn tuún Cạc bäü lc ny loải tên hiãûu tiãúng nọi cạc thnh pháưn cọ thãø dỉû âoạn âỉåüc tỉì diãùn biãún trỉåïc âọ ca tên hiãûu nhồỡ vaỡo vióỷc mọ hỗnh hoùa vuỡng ỏm cuớa ngỉåìi l mäüt bäü lc ton khäng (all-zero filter) LPC l sỉû måí räüng ca DPCM âãø thỉûc hiãûn mọ hỗnh hoùa õỏửy õuớ cồ chóỳ taỷo tióỳng nọi, nhỉng khäng cáưn truưn âi cạc máùu läùi âỉåüc lỉåüng tỉí họa DPCM Mäüt vê dủ vãư bäü m họa LPC váûy l LPC-10 theo chøn Liãn bang 1015 ca Hoa K Cọ thãø thỉûc hiãûn LPC-vocoder trãn mäüt chip DSP âån LPC cn âỉåüc ỉïng dủng mäüt säú hãû thäúng tiãúng nọi thỉång mải, vê dủ bäü âäư chåi táûp nọi v âạnh váưn cho tr em ca hng Texas Instruments Do loải b hãút âäü dỉ nãn vocoder cọ thãø m họa våïi täúc âäü bit truưn dáùn ráút tháúp  cọ cạc vocoder kiãøu kãnh lm viãûc di tỉì âãún kbps Nãúu xạc âënh chênh xạc sỉû biãún âäøi caùc formant thỗ vocoder kióứu formant coù thóứ cho tióỳng nọi cháúp nháûn âỉåüc åí täúc âäü nh hån kbps Cạc LPC vocoder cho täúc âäü tiãúng nọi phảm vi tỉì 1.2 âãún 2.4 kbps Ngy cọ xu hỉåïng táûp trung nghiãn cỉïu v sỉí dủng cạc bäü m họa tiãúng nọi lai giỉỵa m họa sọng v m họa thoải Phỉång phạp m họa tiãúng nọi lai ny kãút håüp âỉåüc ỉu âiãøm, khàõc phủc âỉåüc khuút âiãøm ca m họa sọng v m họa thoải Kãút qu cho cháút lỉåüng tiãúng nọi m họa täút våïi täúc âäü tháúp, nhiãn âäü phỉïc tảp lải tàng lãn nhiãưu láưn Mäüt vê dủ vãư bäü m họa lai váûy l CELP/MPE 4.8 kbps theo chøn Liãn bang 1016 ca Hoa K Mäüt vê dủ khạc l CELP 16 kbps theo chøn ITU-T G.728 dng cạc hãû thäúng di âäüng , vê dủ GSM Vóử chỏỳt lổồỹng cuớa vocoder thỗ daỷng soùng ca vocoder khäng xáúp xè våïi dảng sọng vo nãn ám khọ hiãøu v khäng tỉû nhiãn (giäúng robot nọi) Cháút lỉåüng ca tiãúng nọi m họa âỉåüc âạnh giạ bàịng âiãøm MOS (Mean Opinion Score) Bng 3.6 so sạnh täúc âäü, cháút lỉåüng MOS v âäü phỉïc tảp thỉûc hiãûn ca cạc bäü m họa cạc loải - 75 - - Chỉång III - K thuáût PCM G.711 ADPCM G.721 DM G.722 (7 kHz) CELP/MPE LPC-10 vocoder Täúc âäü bit (kbps) 64 32 16 64 - 48 4.8 2.4 MOS 4.3 4.1 3.7 - 4.3 3.2 Âäü phỉïc tảp tỉång âäúi 10 0.3 30 50-100 40 Baíng 3.6 (Âiãøm MOS cao nháút l 5.0) 3.8 M họa audio Ngoi cạc k thût m họa kãø trãn, cn cọ mäüt säú bäü m họa audio hoảt âäüng dỉûa trãn ngun tàõc m họa miãưn táưn säú ÅÍ âáy, tên hiãûu âỉåüc phán chia thnh nhiãưu di bàng hẻp riãng biãût nhåì mäüt gin lc (filter bank) hay biãún âäøi Fourier råìi rảc DFT (Discrete Fourier Transform) âãø tảo thnh mäüt bäü m họa bàng SBC (Sub - Band Coder) Tên hiãûu miãưn thåìi gian ỉïng våïi mäùi di âỉåüc m họa âäüc láûp Thỉûc tãú l tên hiãûu cạc bàng riãng biãût khäng mang cng mäüt nàng lỉåüng Trong m họa audio, di táưn säú tháúp chỉïa pháưn låïn nàng lỉåüng ca tên hiãûu, thãm vo âọ, nhiãùu lỉåüng tỉí ráút êt nh hỉåíng âãún tai ngỉåìi nghe åí miãưn táưn säú tháúp Âiãưu ny cho phẹp ta cọ thãø m họa tên hiãûu åí bàng táưn tháúp bàịng êt bit cn tên hiãûu åí miãưn táưn säú cao âỉåüc m họa bàịng nhiãưu bit hån, dáùn âãún kãút qu l gim âỉåüc täúc âäü bit, gim âỉåüc bàng thäng truưn dáùn Mäüt vê dủ vãư m họa bàng âang âỉåüc sỉí dủng hiãûn l bäü m họa audio cháút lỉåüng cao ITU-T G.722, m họa tên hiãûu tỉì - kHz, phán chia tên hiãûu thnh bàng con, cho täúc âäü bit ca tên hiãûu m họa l 64/56/48 kbps våïi âiãøm MOS tỉì 3.7 - 4.3 Bäü m họa ny khäng phỉïc tảp làõm, cọ thãø thỉûc hiãûn trãn mäüt bäü vi xỉí l ca DSP Cạc hng sn xút âáưu compact disc cng â thnh cäng våïi viãûc m họa phán chia 32 bàng âäúi våïi tên hiãûu hi-fi 20 kHz Bäü m họa PCM âån gin láúy máùu våïi táön säú 44.1 kHz yãu cáöu 700 kbps hay 15 bit trãn mäüt máùu nhỉng bäü m họa bàng trón cồ sồớ DFT thỗ chố yóu cỏửu 88 kbps hay chè bit trãn mäüt máùu TỌM TÀÕT CHỈÅNG Mäüt nhỉỵng phỉång phạp biãún âäøi tên hiãûu tỉång tỉû sang säú phäø biãún hån c l âiãưu chãú xung m PCM Ba bỉåïc cå bn âãø thỉûc hiãûn PCM gäưm láúy máùu, lỉåüng tỉí họa v m họa Láúy máùu l bỉåïc âáưu tiãn quạ trỗnh bióỳn õọứi tờn hióỷu tổồng tổỷ sang sọỳ theo k thût PCM Mủc âêch ca bỉåïc láúy máùu ny l tỉì tên hiãûu tỉång tỉû, ta tảo nãn mäüt dy xung råìi rảc tưn hon räüng bàịng nhau, biãn âäü xung bàịng våïi giạ trë ca tên hiãûu tỉång tỉû tải thåìi âiãøm láúy máùu Dy xung råìi rảc âọ cn âỉåüc gi l tên hiãûu PAM Nãúu tờn hióỷu PAM coù tỏửn sọỳ õuớ lồùn thỗ coù thãø khäi phủc lải tên hiãûu tỉång tỉû ban âáưu tỉì tên hiãûu PAM Âënh l láúy máùu Shannon âỉa giåïi hản dỉåïi ca táưn säú âọ l f ≥ 2f , S - 76 - m - Chæång III - âọ f l táưn säú ca tên hiãûu PAM v f l táưn säú cỉûc âải ca phäø tên hiãûu tæång S m tæû Láúy máùu tổỷ nhión laỡ quaù trỗnh nhỏn tờn hióỷu tổồng tổỷ våïi dy xung láúy máùu pT(t) Dy xung láúy máùu pT(t) l dy xung vng tưn hon våïi chu k T = / f , f ≥ 2f , âäü S S m räüng xung l τ , chiãưu cao xung l h = Phäø ca tên hiãûu láúy máùu bao gäưm vä säú phiãn bn phäø ca tên hiãûu tỉång tỉû nàịm cạch 2π / T Nãúu táưn säú láúy máùu khäng tho mn âënh lyù lỏỳy mỏựu Shannon thỗ xaớy hióỷn tổồỹng caùc phiãn bn phäø chäưng láún lãn nhau, gi l hiãûn tỉåüng chäưng phäø hay máûp måì phäø Viãûc thỉûc hiãûn láúy máùu tỉû nhiãn khạ dãù dng, chè cáưn mäüt chuøn mảch tỉång tỉû hai âáưu vo mäüt âáưu Ngoi cạch láúy máùu tỉû nhiãn, ta cn cọ thãø láúy máùu tỉïc thåìi, tảo tên hiãûu flat-top PAM, giạ trë ca tên hiãûu flat-top PAM bàịng våïi giạ trë ca tên hiãûu tỉång tỉû åí thåìi âiãøm láúy máùu v giỉỵ ngun váûy sút khong thåìi gian bàịng våïi âäü räüng ca xung láúy máùu Âãø tảo tên hiãûu flat-top PAM, ta sỉí dủng bäü láúy máùu v giỉỵ máùu Nãúu táưn sọỳ lỏỳy mỏựu thoớa õởnh lyù lỏỳy mỏựu thỗ tổỡ tên hiãûu PAM, ta cọ thãø khäi phủc âỉåüc tên hiãûu gäúc ban âáưu nhåì mäüt bäü lc thäng tháúp táưn säú càõt fm Bäü lc thäng tháúp ny âỉåüc gi l lc khäi phủc Låüi dủng khong cạch giỉỵa hai xung PAM cảnh ráút låïn, ngỉåìi ta ghẹp vo khong âọ cạc xung PAM khạc ca cạc tên hiãûu tỉì cạc kãnh khạc räưi truưn âi Phỉång phạp ny gi l ghẹp kãnh phán chia theo thåìi gian TDM Lỉåüng tỉí họa l sỉû xáúp xè họa cạc giạ trë ca cạc máùu tỉång tỉû bàịng cạch sỉí dủng säú mỉïc hỉỵu hản M Khong cạch giỉỵa cạc mỉïc ny gi l kêch thỉåïc bỉåïc S Sỉû khạc giỉỵa tên hiãûu gäúc v tên hiãûu lỉåüng tỉí họa gi l nhiãùu lỉåüng tỉí họa Cäng S Nhiãùu lỉåüng tỉí hoùa seợ tng kờch suỏỳt trung bỗnh cuớa nhióựu lỉåüng tỉí họa l: P = q 12 thỉåïc bỉåïc tàng v ngỉåüc lải 10 Tên hiãûu lỉåüng tỉí họa cọ kh nàng hản chãú sỉû têch lu nhiãùu, s hon ton loải b nhỉỵng nhiãùu cọ biãn âäü åí dỉåïi mäüt nỉía kêch thỉåïc bỉåïc Váûy bàịng cạch tàng kêch thỉåïc bỉåïc ta cọ thãø gim båït sỉû têch luyợ nhióựu Tuy nhión tng kờch thổồùc bổồùc thỗ seợ dáùn âãún tàng nhiãùu lỉåüng tỉí họa 11 Sỉû kãút håüp giỉỵa hoảt âäüng láúy máùu v lỉåüng tỉí họa tảo tên hiãûu PAM lỉåüng tỉí họa Trỉåïc truưn âi, mäùi máùu PAM lỉåüng tỉí họa âỉåüc m họa thnh mäüt tỉì m säú gi l tỉì m PCM Cọ thãø sỉí dủng m Gray hồûc m nhë phán âãø biãøu diãùn tỉì m PCM Âäü di ca tỉì m PCM phi chn l n tho mn: log M ≤ n < log M + 2 12 Trong thổỷc tóỳ thỗ bọỹ lổồỹng tổớ hoùa v m họa khäng tạch riãng m gäüp chung bäü chuøn âäøi tỉång tỉû - säú ADC Cọ ba phỉång phạp thäng dủng âãø chuøn âäøi tỉång tỉû säú l phỉång phạp âãúm hay m họa theo âäü däúc, phỉång phạp näúi tiãúp hay xáúp xè liãn tiãúp hay cn gi l phn häưi v phỉång phạp song song - 77 - - Chæång III - 13 Tên hiãûu PCM âỉåüc gii m tråí lải thnh tên hiãûu tỉång tỉû nhåì bäü chuøn âäøi säú - tỉång tỉû DAC Mäùi tỉì m PCM âỉåüc chuøn âäøi thnh mäüt giạ trë ca máùu tỉång tỉû xáúp xè våïi bãn phạt nhåì mäüt bäü gii m Dảng tên hiãûu âáưu ca bäü gii m chênh l PAM lỉåüng tỉí họa Tên hiãûu PAM ny âỉåüc lm mën nhåì mäüt bäü lc thäng tháúp khäi phủc âãø tảo lải tên hiãûu tỉång tỉû 14 Bàng thäng ca tên hiãûu PCM låïn hån bàng thäng ca tên hiãûu tỉång tỉû tỉång ỉïng êt nháút l n láưn Âáy l khuút âiãøm chênh ca hãû thäúng thäng tin sỉí dủng PCM 15 Cọ hai loải nhiãùu chênh nh hỉåíng lãn tên hiãûu PCM l: nhiãùu lỉåüng tỉí họa v läùi bit Nhiãùu lỉåüng tỉí họa cọ thãø phán thnh bäún loải l: nhiãùu quạ ti, nhiãùu ngáùu nhiãn, nhiãùu hảt v nhiãùu rung Läùi bit gáy båíi nhiãùu kãnh truưn, nhåì quạ trỗnh maợ hoùa kónh nón lọựi naỡy rỏỳt nhoớ khọng âạng kãø 16 T säú tên hiãûu trãn nhiãùu S/N bàịng dB l: (S / N ) dB = 6,02n + α ; åí âáy α = 4,77 âäúi våïi S/N âènh vaì α = âäúi våïi S/N trung bỗnh nóỳu tờn hióỷu vaỡo õaỷt mổùc tọỳi õa Thổỷc tóỳ thỗ tyớ sọỳ (S/N) khọng õọửng õóửu maỡ phủ thüc vo biãn âäü tên hiãûu tỉång tỉû 17 Cọng suỏỳt trung bỗnh cuớa nhióựu lổồỹng tổớ hoùa phuỷ thüc vo kêch thỉåïc bỉåïc S Nãúu kêch thỉåïc bỉåïc khọng thay õọứi thỗ tyớ sọỳ S/N seợ nhoớ õọỳi våïi tên hiãûu cọ biãn âäü nh v låïn âäúi våïi tên hiãûu cọ biãn âäüü låïn Âãø âảt âỉåüc t säú S/N âäưng âãưu m khäng lm tàng säú mổùc lổồỹng tổớ hoùa thỗ tióỳn haỡnh lổồỹng tổớ hoùa khäng âäưng âãưu våïi kêch thỉåïc bỉåïc thay âäøi: kêch thỉåïc bỉåïc nh âäúi våïi tên hiãûu cọ biãn âäü nh v ngỉåüc lải 18 Âãø thỉûc hiãûn lỉåüng tỉí họa khäng âãưu, trỉåïc hãút cho tên hiãûu tỉång tỉû âi qua mäüt bäü khúch âải nẹn phi tuún gi l bäü nẹn (compressor), räưi vo bäüü m họa PCM sỉí dủng lỉåüng tỉí họa âãưu Cọ hai lût nẹn laỡ luỏỷt vaỡ luỏỷt A Ngổồỹc vồùi quaù trỗnh neùn bón phaùt, bón thu thổỷc hióỷn quaù trỗnh giaới nẹn hay cn gi l gin nhåì bäü gin (expandor) 19 óứ quaù trỗnh neùn - giaợn khọng laỡm aớnh hổồớng õóỳn chỏỳt lổồỹng cuớa tờn hióỷu khọi phuỷc thỗ õỏy phaới laỡ mọỹt quaù trỗnh tuyóỳn tờnh ióửu naỡy âỉåüc thỉûc hiãûn thỉûc tãú bàịng cạch xáúp xè tuún họa tỉìng âoản Âàûc tuún nẹn lût A âỉåüc xáúp xè họa bàịng mäüt âỉåìng gáúp khục 13 âoản 20 Âãø tiãút kiãûm bàng thäng truưn dáùn, cọ thãø thỉûc hiãûn cạc k thût säú họa khạc hiãûu qu hån PCM Cạc k thût ny quan tám âãún sỉû tỉång quan ca tên hiãûu, sỉí dủng âäü dỉ âãø lm gim täúc âäü bit, tỉïc l gim bàng thäng Cạc k thût gim bàng thäng thỉåìng gàûp bao gäöm: PCM delta, PCM vi sai DPCM, DPCM thêch nghi, âiãưu chãú delta DM v âiãưu chãú delta thêch nghi AD 21 PCM delta l mäüt k thût âån gin õóứ giaớm bng thọng cuớa tờn hióỷu PCM Thay vỗ m họa v truưn âi ton bäü giạ trë ca máùu, PCM delta chè m họa v truưn âi âäü chãnh lãûch giỉỵa cạc máùu cảnh Thäng thỉåìng âäü chãnh lãûch ny nh hån giạ trë ca ton bäüü máùu nãn m họa âäü lãûch s sỉí dủng êt bit mäüt tỉì m hån so våïi PCM thäng thỉåìng - 78 - - Chỉång III - 22 K thût DPCM thỉûc hiãûn m họa trãn cå såí PCM nhỉng sỉí dủng thût toạn dỉû âoạn âãø dỉû âoạn giạ trë ca máùu tỉång lai ca tên hiãûu, räưi âåüi cho âãïn giạ trë ca máùu thỉûc sỉû xút hiãûn âãø kiãøm tra so sạnh, sau âọ truưn âi tên hiãûu biãøu diãùn sai khạc giỉỵa giạ trë dỉû âoạn våïi giạ trë thỉûc sỉû Sai khạc ny biãøu diãùn cho pháưn khäng dỉû âoạn âỉåüc Theo cạch âọ, DPCM cho phẹp m họa våïi âäü di tỉì m gim âi, bàng thäng ca tên hiãûu gim âi 23 K thût DPCM thêch nghi l mäüt phiãn bn phỉïc tảp hån ca k thût DPCM Trong ADPCM, cạc hãû säú dỉû âoạn khäng cäú âënh m thay âäøi ph håüp våïi sỉû thay âäøi ca cạc säú liãûu thäúng kã ca tên hiãûu Giạ trë ca cạc hãû säú ny âỉåüc truưn âi trãn âỉåìng truưn 24 K thût DM l mäüt trỉåìng håüp âàûc biãût ca DPCM, âọ mäùi tỉì m chè cọ mäüt bit nhë phán, nghéa l chè cọ hai mỉïc lỉåüng tỉí họa M = Bit nháút ny chè sỉû tàng hay gim ca máùu sau so våïi máùu trỉåïc 25 Cng PCM thäng thỉåìng, tên hiãûu DM cng chëu tạc âäüng ca nhiãùu lỉåüng tỉí họa Khi bäü DM khäng thãø theo këp nhỉỵng biãún âäøi nhanh ca tờn hióỷu vaỡo thỗ tờn hióỷu maợ hoùa caùch xa tên hiãûu vo mäüt khong låïn hån kêch thỉåïc bỉåïc, ta nọi bäü DM bë quạ ti theo âäü däúc Âãø giỉỵ cho hai loải nhiãùu ny nàịm phảm vi cho phẹp, ta phi láúy máùu våïi táưn säú láúy máùu låïn hån táưn säú láúy máùu sỉí dủng PCM nhiãưu láưn 26 Âãø giỉỵ cho c hai nhiãùưu lỉåüng tỉí họa v nhiãùu quạ ti theo âäü däúc nàịm phảm vi cho phẹp m khäng tàng táưn säú láúy máùu lãn nhiãưu láưn DM, ngỉåìi ta sỉí dủng k thût DM thêch nghi ADM ÅÍ âáy, kêch thỉåïc bỉåïc thay âäøi theo tên hiãûu vo, kêch thỉåïc bỉåïc låïn cọ nhiãùu quạ ti theo âäü däúc v nh cọ nhiãùu lỉåüng tỉí họa 27 Âãø biãøu diãùn tên hiãûu säú cho ph håüp âãø truưn qua kãnh thäng tin, phi thỉûc hiãûn âënh dảng tên hiãûu säú Cạc bit nhë phán v cọ thãø âỉåüc biãøu diãùn dỉåïi nhiãưu dảng khạc gi l m âỉåìng 28 Viãûc lỉûa chn loải m âỉåìng no cho ph håüp phi dỉûa vo mäüt hồûc nhiãưu cạc úu täú nhỉ: thnh pháưn mäüt chiãưu DC, bàng thäng, t lãû läùi bit BER, sút, kh nàng dãù dng khäi phủc âäưng häư, kh nàng tỉû phạt hiãûn läùi, âån gin viãûc thỉûc hiãûn m hoạ v gii m 29 Cọ hai loải m âỉåìng chênh l RZ v NRZ Våïi m RZ, dảng sọng tråí vãư mỉïc âiãûn ạp tham chiãúu (thỉåìng V) mäüt nỉía ä bit, m NRZ thỗ khọng quay trồớ vóử mổùc õióỷn aùp tham chiãúu Trong mäùi loải, m âỉåìng lải âỉåüc phán loải tiãúp thaình: Unipolar NRZ,ì Unipolar RZ, Polar NRZ,ì Polar RZ, Bipolar NRZ,ỡ Bipolar RZ, Manchester, HDB3, CMI 30 Hỗnh dảng ca xung biãøu diãùn cạc m âỉåìng l vng Bàng thäng ca cạc xung vng l vä hản Âãø truưn cạc xung ny qua kãnh truưn váût l cọ bàng thäng hỉỵu hản, cáưn phi lc táưn säú bàịng bäü lc thäng tháúp Sỉû lc ny lm âäü räüng ca xung gin miãưn thåìi gian, khiãún cho cạc xung cảnh cọ thãø chäưng láún lãn gáy sæû giao thoa liãn kyï tæû ISI 31 nh hỉåíng ca nhiãùu kãnh truưn v ca cạc úu täú khạc cọ thãø biãút âỉåüc bàịng cạch quan sạt dảng sọng m âỉåìng thu trãn oscilloscope Biãøu diãùn ny õổồỹc goỹi laỡ mọ hỗnh mừt - 79 - - Chổồng III - Mọ hỗnh mừt cho pheùp õaùnh giaù cháút lỉåüng ca m âỉåìng thu âỉåüc v kh nàng tạch läùi ca bäü thu, cung cáúp cho ta nhỉỵng thäng tin nhỉ: läùi âënh thåìi, giåïi hản nhiãùu, lỉåüng mẹo täúi âa 32 M họa tiãúng nọi chuøn âäøi tiãúng nọi tỉì tỉång tỉû sang säú våïi täúc âäü cỉûc tháúp so våïi PCM Cọ thãø phán thnh hai loải chênh l m họa sọng v m họa thoải 33 Bäü m họa sọng sỉí dủng cạc thût toạn m họa v gii m âãø cọ thãø tảo âỉåüc åí âáưu ca hãû thäúng dảng sọng xỏỳp xố vồùi õỏửu vaỡo, vờ duỷ õióứn hỗnh laỡ PCM 34 Bäü m họa thoải (vocoder) hoảt âäüng trãn ngun tàõc chè m hoạ âãø truưn âi cạc täø håüp ám vë l úu täú cå bn cáúu thnh nãn tiãúng nọi Bäü gii m tảo lải tiãúng nọi bàịng cạch khäi phủc lải cạc täø håüp ám vë ny Nhåì chè m họa v truưn âi cạc thäng säú quan trng nháút nãn háưu hãút âäü dỉ tiãúng nọi â âỉåüc loải b, täúc âäü bit ca tên hiãûu tiãúng nọi säú nh hån nhiãưu so våïi m họa sọng Tuy nhiãn lục ny tiãúng nọi chè â hiãøu chỉï khäng cn giỉỵ âỉåüc âäü phán biãût, trung thỉûc, ngỉỵ âiãûu ca ngỉåìi nọi PCM 35 Cọ ba kiãøu thiãút kãú chênh cho vocoder l vocoder kiãøu kãnh, vocoder kiãøu formant v m họa dng dỉû âoạn tuún LPC 36 M họa audio dỉûa trãn ngun tàõc m họa bàng con: phán chia tên hiãûu thnh cạc di bàng riãng biãût v m họa êt bit âäúi våïi tên hiãûu bàng táön tháúp , nhiãưu bit âäúi våïi tên hiãûu åí bàng táưn cao Kãút qu l gim âỉåüc säú bit u cáưu cho mäùi máùu, gim âỉåüc âäü räüng bàng thäng ca tên hiãûu m họa - 80 - ... 1111 111 2016 0000 112 2112 39 68-4095 1111 127 4 032 32 -33 64-67 128- 135 16 256-271 32 512-5 43 64 1024-1087 128 2048-2176 001 010 011 100 101 110 111 Baíng 3. 2 - ⎧2(b + 1), a = (0 ≤ b ≤ 15)... vocoder Täúc âäü bit (kbps) 64 32 16 64 - 48 4.8 2.4 MOS 4 .3 4.1 3. 7 - 4 .3 3.2 Âäü phỉïc tảp tỉång âäúi 10 0 .3 30 50-100 40 Baíng 3. 6 (Âiãøm MOS cao nháút l 5.0) 3. 8 M họa audio Ngoi cạc k thût... 24B 77.0 72.2 8192 13 26B 83. 0 78 .3 1 638 4 14 28B 89.1 84 .3 32768 15 30 B 95.1 90 .3 65 536 16 32 B 101.1 96 .3 (S/N)pk out (S/N)out Baíng 3. 1 ( B l bàng thäng ca tên hiãûu tỉång tỉû vo bäü lỉåüng