- Chương V I Tín hiệu FDM
K là điện áp lớn nhất cĩ thể cĩ đối với dãy dữ liệu bất kỳ trong thanh ghi Đặt ngưỡng của bộ so sánh nhỏ hơn một ít, là
T = − , thì đầu ra của bộ so sánh sẽ ở mức cao chỉ trong khoảng Tb giây khi từ mã đồng bộ khung hồn tồn sắp xếp trong thanh ghi. Như vậy, tín hiệu đồng bộ khung đã được khơi phục.
Đồng bộ khung vT vC sK s1 TDM Clk _ + 1 2 3 K Hình 6.8Mạch đồng bộ khung
Khả năng khơi phục nhầm cĩ thể xảy ra khi các bit tin liên tiếp giống như từ mã đồng bộ khung. Rõ ràng xác suất khơi phục nhầm sẽ giảm xuống nếu ta tăng chiều dài từ mã đồng bộ
- Chương VI -
khung lên. Cũng cĩ thể mã hĩa từ mã đồng bộ khung theo một cách riêng sao cho khĩ trùng với dịng bit tin.
Thực tế thường dùng dãy giả ngẫu nhiên PN (Pseudorandom Noise) để làm từ mã đồng bộ.
6.2.3 Các phương pháp ghép kênh TDM
Xét về phương diện truyền dẫn, cĩ hai chế độ truyền nối tiếp là truyền nối tiếp đồng bộ và truyền nối tiếp khơng đồng bộ. Hệ thống số phải được thiết kế để cĩ thể hoạt động được trong cả đường truyền nối tiếp đồng bộ và khơng đồng bộ.
Trong hệ thống đồng bộ (synchronous system), đồng hồ nội của mỗi thiết bị được thiết kế để hoạt động ổn định lâu dài và đồng bộ với đồng hồ chủ của hệ thống. Mỗi bit trong dữ liệu được khố pha với đồng hồ chủ. Tín hiệu đồng bộ được phát cho bên thu trên một đường đồng hồ riêng hoặc "nhúng" vào trong dịng dữ liệu (như mã đường Manchester).
Trong hệ thống khơng đồng bộ (asynchronous system), đồng hồ nội của thiết bị thu chạy tự do, khơng cần đồng bộ với đồng hồ nội của thiết bị phát, yêu cầu chỉ cần đạt được đồng bộ bên trong mỗi ký tự. Khởi đầu mỗi ký tự là bit "start" để kích khởi đồng hồ thu và kết thúc là một hoặc hai bit "stop" để kết thúc đồng hồ thu. Thường dùng hai bit "stop" đối với tốc độ nhỏ hơn 300 bps và một bit "stop" với tốc độ trên 300 bps. Hệ thống này thích hợp trong trường hợp dữ liệu xuất hiện trên đường truyền khơng thường xuyên.
Trong hệ thống TDM khơng đồng bộ, các nguồn khác nhau được ghép kênh với nhau theo nguyên tắc ký tự xen ký tự (character-by-character). Hệ thống TDM đồng bộ hiệu quả hơn do khơng cần bit "start" và các bit "stop".
Trong hệ thống TDM thơng minh (intelligent TDM), dữ liệu từ nhiều loại nguồn khác nhau cĩ thể ghép kênh với nhau. Hệ thống này cĩ khả năng cung cấp các chuyển đổi về tốc độ, về mã, về giao thức. Phần cứng của hệ thống TDM thơng minh cĩ các bộ vi xử lý hoặc máy vi tính. Thường thì chúng kết nối đến các đường cĩ dữ liệu vào và huỷ kết nối tạm thời đến các đường khơng cĩ dữ liệu vào. Do đĩ, tốc độ dữ liệu ra của bộ ghép kênh nhỏ hơn tổng dung lượng dữ liệu của các đường vào bộ ghép kênh. Kỹ thuật ghép kênh này được gọi là ghép kênh thống kê (statistical multiplexing). Nĩ cho phép tăng số lượng nguồn ghép vào một đường truyền chung của hệ thống.
Cĩ thể phân bộ ghép kênh ra làm ba loại chính. Kiểu TDM thứ nhất để kết nối đến đường truyền đồng bộ. Trong kiểu này, kỹ thuật ghép kênh được dùng là bit xen bit (bit-by-bit).
Kiểu TDM thứ hai để kết nối đến đường truyền cận đồng bộ. Trong trường hợp này, đồng hồ riêng của các nguồn dữ liệu vào khơng đồng bộ chính xác về tần số. Do đĩ sẽ cĩ sai khác về tốc độ bit giữa các dịng dữ liệu đến từ nhiều nguồn khác nhau. Để hiệu chỉnh sự sai khác đĩ, người ta chèn thêm một số bit vào dịng dữ liệu ra của bộ ghép kênh, làm cho tốc độ bit tăng lên đơi chút. Kỹ thuật này được gọi là chèn bit (bit stuffing). Kiểu TDM thứ ba cĩ thể ghép các nguồn khơng đồng bộ và tạo ra tín hiệu tốc độ cao khơng đồng bộ (khơng cĩ chèn bit) hoặc tín hiệu tốc độ cao đồng bộ (cĩ chèn bit).
- Chương VI -
trong đĩ nguồn 1 là tương tự băng thơng 2 kHz, nguồn 2 là tương tự băng thơng 4 kHz, nguồn 3 là tương tự băng thơng 2 kHz, nguồn 4-11 là số, đồng bộ tại tốc độ 7200 bps. Để đơn giản, giả sử dùng đường truyền TDM đồng bộ và dùng đường truyền riêng để cấp tín hiệu đồng bộ khung cho bên thu.
Trước hết cần phải số hĩa các nguồn tương tự. Tần số lấy mẫu các nguồn tương tự theo Nyquist lần lượt là 4 kHz, 8 kHz và 4 kHz. Bộ chuyển mạch ghép kênh giống như hình 6.5, sẽ lần lượt lấy mẫu nguồn 1, nguồn 2, nguồn 3 rồi nguồn 2 (nguồn 2 được lấy mẫu hai lần do tần số lấy mẫu gấp đơi so với nguồn 1 và 3). Vậy bộ chuyển mạch này cĩ bốn đầu vào và một đầu ra, tần số chuyển mạch là f1 = 8 kHz. Việc lấy mẫu này tạo ra tín hiệu TDM PAM 16000
mẫu trong một giây. Giả sử mỗi mẫu được chuyển sang từ mã PCM 4 bit. Như vậy tín hiệu TDM PCM ở đầu ra ADC cĩ tốc độ là 64 kbps.
Tín hiệu từ 8 nguồn số được chèn thêm bit để tạo thành các dịng số tốc độ 8 kbps.
Tín hiệu số TDM PCM sẽ được kết hợp với dữ liệu từ các dịng số 8 kbps bằng cách sử dụng một bộ chuyển mạch ghép kênh thứ hai. Bộ chuyển mạch này hoạt động theo kiểu xoay vịng lần lượt lấy mẫu dịng TDM PCM 64 kbps, dịng số 8 kbps từ nguồn 4, dịng TDM PCM 64 kbps, dịng số 8 kbps từ nguồn 5, và cứ như thế. Vậy, bộ chuyển mạch thứ hai là bộ chuyển mạch 16 đầu vào và 1 đầu ra, tần số chuyển mạch là f2 = 8 kHz.
8 kbps 8 kbps 8 kbps 8 kbps Tín hiệu TDM PAM 16 kHz Tín hiệu TDM PCM 64 kbps Tín hiệu TDM PCM 128 kbps f2 = 8 kHz Nguồn 4 7.2 kbps f1 = 4 kHz Nguồn 3 2 kHz Nguồn 2 4 kHz Nguồn 1 2 kHz ADC 4 bit Chèn bit Nguồn 11 7.2 kbps Chèn bit Nguồn 5 7.2 kbps Chèn bit
- Chương VI -
Ví dụ này cho thấy ưu điểm chính của TDM là cĩ thể sắp xếp để ghép kênh cho cả nguồn tương tự và số.
6.2.4 Phân cấp cận đồng bộ PDH (Plessiochronous Digital Hierarchy)
Trong thực tế, cĩ thể chia TDM cận đồng bộ ra làm hai loại chính. Loại thứ nhất bao gồm các bộ ghép kênh sử dụng để kết nối với các hệ thống máy tính số. Loại này ghép tín hiệu số từ nhiều nguồn khác nhau để truyền qua một đường truyền tốc độ cao đến một máy tính số. Tốc độ ra của bộ ghép kênh được tiêu chuẩn hĩa ở 1.2, 2.4, 3.6, 4.8, 7.2, 9.6 vaì 19.2 kbps.
Loại thứ hai bao gồm các bộ ghép kênh sử dụng trong các mạng cơng cộng. Cĩ hai chuẩn chính là chuẩn Bắc Mỹ và Nhật được AT & T (American Telephone & Telegraph company)
đề xuất và chuẩn thứ hai do ITU-T đề xuất.
Chúng ta đã biết rằng với TDM, mỗi tín hiệu số từ một nguồn khác nhau được sắp xếp vào một khe thời gian riêng trong một luồng tín hiệu tổng cĩ tốc độ bit cao hơn. Vì mỗi tín hiệu tương tự được lấy mẫu với tần số 8 kHz nên tạo ra một mẫu 8 bit trong mỗi khung 125µs.
Do đĩ,tốc độ luồng tổng phụ thuộc vào số kênh ghép. Theo chuẩn Bắc Mỹ/ Nhật, cấp 1 ghép