k ‐ bit tin n‐ bit dư
6.2. KỸ THUẬT GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO THỜI GIAN (TDM)
Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) là kỹ thuật ghép kênh cho cả tín hiệu tương tự và số. Tuy nhiên, về nguyên tắc, tín hiệu tương tự phải được số hóa trước khi ghép. Cũng có thể thực hiện lấy mẫu kết hợp với ghép kênh TDM. TDM thực hiện truyền các tín hiệu khác nhau qua cùng một kênh băng rộng với cùng tần số nhưng vào các thời điểm khác nhau. Sự trực giao giữa các tín hiệu ở đây chính là trực giao về thời gian.
Trong khối ghép kênh bên phát, thời gian được phân thành các khe thời gian, ấn định mỗi khe cho một dòng số đến từ một kênh khác nhau theo cách xoay vòng. Việc tách kênh được thực hiện bên thu bằng cách chuyển mạch tín hiệu thu vào các thời điểm thích hợp. Khác với FDM, trong hệ thống TDM, yêu cầu tất cả các bộ phát và thu phải tuân theo một đồng hồ chung.
6.2.1. Nguyên lý
Phương pháp ghép kênh theo thời gian còn được go ̣i là TDM (Time Division Multiplexing). Trong phương pháp này, người sử du ̣ng được dành mô ̣t khoảng thời gian nhất đi ̣nh (khe thời gian) để truyền thông tin. Nếu kênh truyền dẫn có dung lươ ̣ng là C (bps), thông tin của người sử du ̣ng có tốc đô ̣ là r (bps) thı̀ số người sử du ̣ng tối đa của mô ̣t kênh truyền TDM là:
int C n r (6.3)
Cung Quang Khang (Bộ môn Kỹ thuật Điện-Điện tử)
Để minh họa cho nguyên lý ghép và tách kênh TDM, ta xét ví dụ đơn giản là ghép TDM cho 3 tín hiệu tương tự x1(t), x2(t) và x3(t), sau đó truyền qua hệ thống PCM như hình 6.6.
Bộ lấy mẫu kết hợp với ghép kênh có thể xem như một bộ chuyển mạch 3 đầu vào, lần lượt lấy mẫu các tín hiệu tương tự trong 3 kênh. Như vậy, đầu ra của bộ lấy mẫu chính là dãy xung PAM được lấy mẫu lần lượt từ ba tín hiệu tương tự vào. Tần số lấy mẫu được xác định theo định lý lấy mẫu như trường hợp không ghép kênh. Gọi tần số lấy mẫu là fS, chu kỳ lấy mẫu là TS = 1/ fS, khoảng cách giữa hai xung PAM cạnh nhau trong dãy xung TDM-PAM là TS/ 3. Bộ chuyển mạch bên thu phảiđồng bộ hoàn toàn với bộ chuyển mạch bên phát để các xung PAM xuất hiện chính xác trong kênh tương ứng. Điều này được gọi là đồng bộ khung (frame synchronization). Bộ lọc thông thấp (LPF) được sử dụng để tái tạo tín hiệu tương tự từ các xung PAM. Nếu băng thông của kênh truyền không đủ rộng thì có thể xảy ra giao thoa liên ký tự ISI dù cho đồng bộ trong hệ thống vẫn được duy trì tốt. Tín hiệu trong kênh này có thể xuất hiện trong kênh khác và gọi hiện tượng này là xuyên âm (crosstalk).
Cung Quang Khang (Bộ môn Kỹ thuật Điện-Điện tử)
Thông tin trên một kênh con (mỗi kênh dành cho một người dùng) đươ ̣c truyền trong mô ̣t khe trong mô ̣t khung thời gian, hết khung thời gian đó, thứ tự truyền la ̣i đươ ̣c lă ̣p la ̣i.
1 2 3 ………... N 1 2 3 ………... N Khung thời gian N khe Thông tin điều khiển Dữ liệu Khe thứ 2 Khung dữ liệu người dùng t
Hình 6.8. Ghép kênh theo TDM: khung thời gian và khe thời gian
Thông thường có hai phương pháp ghép kênh theo thời gian là: ghép theo bit, ghép theo byte. Ghép bit: mỗi khe thời gian chı̉ truyền mô ̣t bit. Ghép byte: mỗi khe thời gian là 1 byte thông tin.
Giả sử tốc đô ̣ truyền của mỗi nguồn tin là r (bps), đô ̣ rô ̣ng của mô ̣t khung thời gian tf và đô ̣ rô ̣ng bit ts là: tf 8
r
và ts 8 C
; Vı́ du ̣ với đường truyền PCM 32 kênh với tốc đô ̣ 2,048Mbps, tf 125s t; s 3,9s.