Chương 1: NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG GHÉP KÊNH SỐ 1.1 Ghép kênh phan thdi gian TDM : (time devison multipexing) Khi có hai tín hiệu tương tự trở lên được truyền dẫn trên một kênh thông tin, ta thường sử dụng một trong hai phương pháp sau để liên kết hai hay nhiễu tín hiệu riêng lẻ này lại với nhau 1.1 Ghép kênh phân tần số: Các tín hiệu diese xử lí sao cho chiếm các khoảng tấn số riêng trong dai tin nhưng đều được truyền đi trong cùng mội thời gián, Hay nói cách khác là các tín hiệu được truyền đi đồng thời nhưng tấn số đà được chuyển đổi 1.2 Ghép kênh phân thời gian: Khi kỹ thuật truyền dẫn tía hiệu analog phát triển đến phương pháp tuyén tin hiệu rời rạc PAM thi kỹ thuật ghep kênh chuyển sang phương pháp mới là ghép Kênh theo thời wn. Trong phương pháp này: * Các tín hiệu có cùng tần số nhưng được truyền trên kênh thông tin tại các thời điểm khác nhau, * Mỗi tín hiệu analog được lấy mẫu tại các thời điểm khác nhau. “Trong he thong TDM có hai vấn để ảnh hưởng đến kỹ thuật ghép kénh đó là vấn để đồng bộ và dung lượng của các kênh. Đồng bộ là chỉ tiêu thứ nhất của quá trình ghép kênh theo thời gian.
Việc đồng bộ khung cần thiết để xác định chính xác điểm bắt đầu của một nhóm xung mãt đông bộ bit xác định chính xác các xung mẫu trong mỗi khung, Giải quyết đồng bộ bằng cách ngoài các xung rời rạc PAM của N kênh thoại người ta còn truyền thêm các xung đồng bộ khung, kí hiệu là E. Xung đồng bộ được phân biệt và khác với đạng xung PAM của tin tức bằng cách tạo xung F có bién d6 v(t) > V(PAM) hoặc tăng độ rộng xung F gấp đôi độ rộng xung tín hiệu. ‘Van để thứ hai của quá trình ghép kênh theo thời gian là dung lượng kênh ghép bị giới hạn bởi chu kì lấy mẫu T=1/2f (với f là băng tần của tín hiệu thoại). “Trong khoảng một chu kì T ta ghép n xung của N kênh thoại và một xung đồng bộ F.
Dung lượng kênh ghép phụ thuộc vào độ rộng xung và khoảng cách nhận biết giữa hai xung. C tưẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang\ E7Chuong 1: Nquyén tị hệ thống ghép kênh số: 1.2 Nguyên lý hệ thống ghép kênh số : 1.1 Nguyên lí : Ghép kênh số dựa trên nguyên lý sau : + Xây dựng trên cơ sở ghép kênh phân thời gian TDM. * Tín hiệu ghép có dạng xung PAM hay tín hiệu số PCM. Khi kỹ thuật PCM ra đời thì các hệ thống ghép kênh TDM chuyển sang hệ thống.
ghép kênh số bằng cách ghép thêm bộ mã hóa và giải mã (bộ mã hóa là bộ xử lý tín hiệu từ analog sang digital, bộ giải mã là bộ biến đổi tín hiệu từ digital sang analog).2 Sự đồ nguyên lí hệ thống ghép kênh số : Kénh | oe sy ee — Data out -| ie | Vay |_| | Late tử hóa lh Af — — + |_| Inter- Rye — my | Mux | Face =} AE a Khuéch |_| Giữ D/A | i đại mẫu Kênh N >| LPI F Lấy uP Lượng ka AID L Data in LỊ lực — face Khuếh | | Git | Toa | LPF đại | | mẫu LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ` sang 2 Co Chuong 1: Aguyén li hé thing ghép kénh 16 Tin hiệu thoại từ kênh 1 đến kênh n lần lượt qua bộ Hybrid sau đó qua mạch lọc thông thấp LPF để giới hạn băng tần (0. Việc lấy mẫu được thực hiện ở mạch lấy mẫu (sampling) để tạo tín hiệu PAM với tần số lấy mẫu f= 8Khz. Các tín hiệu PAM này được đưa qua mạch lượng tử (quantizing) để gần đúng hóa các xung PAM xuất hiện gần các mức chuẩn. Sau đó, tín hiệu được đưa đến bộ mã hóa, tại đây mỗi xung PAM sẽ được mã hóa thành một chuỗi tín hiệu số và lần lượt được đưa vào thiết bị ghép kênh số (Mux) thiết bị này sẽ ghép từng chuỗi 8 bịt tín hiệu số của N kênh.
Đối với đường thu, ứn hiệu thu về dưới dạng số PCM được đưa qua bộ phân kênh (Demux) sẽ lần lượt phân từng cụm 8 bit để đưa về các kênh tương ứng từ kênh 1 đến kênh n, từ đồ qua bộ giải mã, bộ giữ mẫu, bộ khuốch đại, bộ lọc thông thấp Ÿ thu lại bằng tần tiê x noi đưa về các kênh thoại Thiết bị giao ep (Interface) sẽ thực hiện việc chuyển đổi mã tín hiệu số thích ứng với mũ truyền dẫn Ngày nay, công nghệ điện tử phát triển manh, hệ thống ghép kênh số thực hiện ghép các dòng bút tín hiệu số, tức là mỗi một kênh thoại đều có một bộ mã hóa và giải mà riêng biệt, Như vậy quả trình ghép kênh là quá trình ghép chuỗi tín hiệu số.3 Phương pháp ghep kên! * Đặc điểm: x Dựa trên cơ xổ kỹ thuật ghép kênh phân thời gian. ~ Tín hiệu ghép có dạng xung PAM hay tín hiệu số PCM. = Cd bd ma hoa A/D va ma D/A trong cấu trúc. n Các tín hiệu số từ các bộ mã hóa A/D sẽ được ghép lại với nhau để được truyề dân nhờ bộ ghép kênh Multiplex.
Có hai phương pháp ghép kênh số là phương pháp ghép xen kế từng bit và phương pháp ghép xen kẽ từng dòng.1 Gh p bit :(ghép theo xung PAM) kế từng Chỉ có một bộ A/D và D/A cho N kênh ghép. sau : Giả sử các kênh thoại tương ứng với chuỗi tín hiệu sốnhư Hệ thống A có dòng tín hiệu SỐ: Ai A¿ Aa.An Hệ thống B có dòng tín hiệu 86: By Bz Bs.Ba Hệ thống C có dòng tín hiệu số: C¡ Cạ Cạ.Ca A, B, Bộ ghép kênh theo phương pháp xen kế từng bit sẽ thực hiện ghép các kênh C thành chuỗi bit số như sau : ALBiC, | AzB2C2 [AsBaCs [owen | An BrCn , phương pháp ghép Độ rộng 1 bit trước và sau khi ghép bằng nhau. Tuy nhiên Trang 3 D tuẬN VĂN TỐT NGHIỆP kênh này có một số nhược điểm như: - Khi ghép sai 1 bit thi truyền sai đi một khung. - Bj gidi hạn bởi số kênh thoại, nếu số kênh thoại càng nhiều thì càng khó thực hiện vì đòi hỏi tốc độ ghép phải cao, Phương pháp này được sử dụng cho tất cả các hệ thống có đẳng cấp lớn hơn 2Mb/s và không được dùng trong ghép kênh cơ sở.
Để ghép kênh cơ sở người ta sử dụng phương pháp ghép kênh xen kẽ từng dòng.2 Ghép xen kẽ từng dòng: (ghép theo chuỗi bit số) * Đặc điểm: -_ Sử dụng một mạch A/D hay I⁄A riêng biệt cho từng kênh. ~_ Khi tn hiệu thoại đi qua bd ma hoa A/Dsé tao thành một dòng tín hiệu số có n bit. Ghép theo phương phập xen kế từng dòng sẽ ghép từng cụm n bít của từng kênh lần lượt vào trong một khung, "Ta có thể biểu diễn phương pháp nãy như sau : Hệ thông A có đồng tín hiệu vố - Ai A¿ Ai. Ay Hệ thông H có đồng tín hiệu số - B,H, Bị.
H, Hệ thông C có đồng tn hiểu số rC¡ C¿ C¿.C, Bộ ghép kênh theo phường pháp xen kẽ từng dòng sẽ thực hiện ghép các kénh CÁ, B,C thành chuối bít số nhữ sau : [AL Az dye Ay | WB: Hy. By | Cy C2 Cy. Như vậy, độ rộng của một dòng tương ứng với một kênh là FI=125/N Độ rộng xung của một bít là : =125/N.n * Nhậ Phương pháp này vẫn giữ được cấu trúc các bit tín hiệu của từng kênh trên đường truyền. Việc đông bộ dễ thực hiện.
Phương pháp này được chọn để ghép kênh sơ cấp vì có tốc độ ghép chậm. Tuy nhiên, để quyết định tốc độ truyền dẫn thì phải lựa chọn số lượng bit trên một dòng. cho thích hợp.4 Ghép kênh sơ cấp : Hệ thống ghép kênh sơ cấp có hai phân cấp : - _ Phân cấp ghép 24 kênh (PCM 24) có tốc độ truyền dẫn là 1544Kb/s của Bắc Mỹ và Nhật Bản. - _ Phân cấp ghép 32 kênh (PCM 32) có tốc độ truyền dẫn là 2048Kb/s của Châu Au.
Cl LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 4 Ê2ludtng 1: (quyên lý hệ thing qhép kink số 1.1 Hệ thống PCM 24 (USA & JAPAN) Hệ thống PCM 24 kênh Chanell <———>| 1 1,544MbiUs '——— Chanel2 S————*] 2 HDB; out ` MULT PCM24 |_ 1,544Mbi/s Chanel24 ———*| ;¿ TS IIDB; in Hệ thống ghép kênh PCM Bắc mỹ và Nhật sử dụng các từ ma 8 bit va lượng tử theo quy luật yi =325, tốc độ truyền dẫn cúa bệ thống là 1544Kh⁄s và có thể được Sử dụng như luồng bít đâu vào để g p các luồng bịt cấp cao hơn, Cấu trúc khung CM 24 được phần bố như sau : - † Pram = 13§us= |U3bit —- F[ TSI [T2 1 2]3}ays 6]7]8 Khung PCM 24 có 24 khe thời gian (24 time slot) cho phép ghép 24 kênh thoại. Vì 24 kênh thoại riêng biệt được kết hợp trong một khung và mỗi một kênh đều được lấy mẫu, lượng tử và mã hóa để tạo ra từ mã 8 bit, nên trong một khung sẽ có 24. Mặt khác, để cung cấp tín hiệu đồng bộ khung, người ta dùng thêm một bit đồng bộ gọi là bit T (bit đầu tiên trong khung). Do vậy, trong một khung 125Is sẽ có 193 bit gồm 192 bit data và một bit đồng bộ khung.
Trong thực tế, để hệ thống và quần lý sự đồng bộ của hệ thống, người ta ghép nhiễu khung lại với nhau để tạo thành một đa khung (Multifram). Từ mã đồng bộ khung được cấu trúc bởi các bit đầu tiên cửa mỗi khung ở một số khung nhất định. Việc tạo ra cấu trúc đa khung cũng làm nảy sinh vấn để là khi xẩy ra mất đồng bộ khung thì cũng mất luôn cả đồng bộ đa khung. Các bit của hai loại đồng bộ khung và đồng bộ đa khung được đặt xen kẽ giữa các khung kế tiếp nhau.
O wan văn TỐT NGHIỆP Trang5 F7Chutong 1: Hguyén lý he thing ghép kénh sé Trong hệ thống ghép kénh PCM 24. Da khung có cấu trúc gồm12 khung liên “_ tiếp từ F1 đến F12, trong đó : - Từ mã đồng bộ đa khung là 101010 đặt ổ các khung lề. - Từ mã đồng bộ đa khung là 001118 đặt ở các khung chấn.125Is=15m—s—„| Fi | FolFa [Fs [Ps Pe [Po [Pe |F> [FoF] Pra 1 0 1 0 1 0 0 0 \! 1 1 § A B Trong đó: ~ BÌL§ là ta hiện cảnh baw he thong (alarm signal) §= 0 hệ thông đồng bê không cánh báo, = 1 hệ thông cảnh báo mát đồng bộ khung, Ngoài ra, các thong tin bao hiệu cũng được truyền đi để chỉ thị các chức nắng như nhấc tố hợp, giải tỏa + Bit th?