Chương 5: Hê thống truyền dẫn tương tự và số

Pulse Code Modulation• Block diagram of a single channel, simplex PCM Bandpass filter Sample and hold A/D converter P/S converter Analog input signal Sample pulse Conversion clock Lin

Chương 5: Hê th ng truy n d n

tương t và s tương t và s

Gi i thi u

• Truy n thông s : s tuy n c a tín hi u

s gi a 2 hay nhi u ñi m

• Tín hi u: nh phân ho c xung s r i

r c

r c

• Ngu n: d ng s ho c tương t

• Môi trư ng: dây kim lo i, cáp xo n,

cáp quang, không dây

Gi i thi u

1 Kháng nhi u hơn tín hi u tương t : t n s ,

biên ñ , pha không c n thi t ñư c ñánh giáchính xác, thay vào ñó là ngư ng m c

1 C n nhi u băng thông hơn

2 C n thêm các m ch bi n ñ i A/D –D/A

ði u ch xung

• Các phương pháp bi n ñ i thông tin thành xung ñ truy n

1 PWM (Pulse Width Modulation): ñ r ng xung t l v i biên

ñ tín hi u tương t

2 PPM (Pulse Position Modulation): v trí c a xung (ñ r ng

h!ng) thay ñ i theo biên ñ c a tín hi u tương t trong m t

kho"ng th i gian

kho"ng th i gian

3 PAM (Pulse Amplitude Modulation): biên ñ c a xung (ñ

r ng h!ng, v trí h!ng) thay ñ i theo biên ñ c a tín hi u

tương t

4 PCM (Pulse Code Modulation): tín hi u tương t ñư c l#y

m u và chuy n ñ i thành chu i nh phân có chi u dài c

ñ nh theo biên ñ c a tín hi u

Pulse Code Modulation

• PCM không h%n là d ng ñi u ch mà

gi ng như 1 d ng mã hóa ngu n

• Các xung ñư c c ñ nh ñ dài và biên ñ

Pulse Code Modulation

• Block diagram of a single channel, simplex PCM

Bandpass filter

Sample and hold

A/D converter

P/S converter Analog

input

signal Sample

pulse

Conversion clock

Line speed clock

Parallel data

Serial PCM d PAM

Regenerative repeater

Regenerative repeater

pulse clock clock

code

Serial PCM code

Serial PCM

code

Parallel data

Quantizer Encoder

Quantized PAM signal

L c

Amplitude

Filter

Frequency [Hz]

• H u h t năng lư ng c a ngôn ng nói ñâu ñó gi a 200 hay 300

• L c gi i h n (bandlimiting filter) ñư c s

• Aliasing distortion x y ra khi bư c l y

m u PCM process Distortion x y ra khi:

B

f s < 2

L#y m u PCM

• M ch l#y m u l#y m u ñ nh kỳ tín hi u ngõ

vào tương t liên t$c và chuy n ñ i các

m u này thành m t chu i xung

• 2 k( thu)t cơ b"n:

• 2 k( thu)t cơ b"n:

– Natural sampling

– Flat-top sampling

Nén tương t

• T s nén logarit

States and Japan) and A-law companding

(Europe, so VN)

Digital companding

• Nén th c hi n sau khi m u ngõ vào đư c chuy n thành PCM

tuy n tính (t i Tx end) và gi "i nén t i trư c b gi"i mã PCM (at

Rx end)

Delta modulation PCM

• M t bit đơn đư c truy n, cho bi t m u l n hơn hay nh* hơn

m u trư c hay không

• Nh* hơn ⇒ bit 0, L n hơn ⇒ bit 1

Delta modulation PCM

• Quá trình ho t đ ng lý tư+ng c a mã hóa đi u ch delta: tín hi u

ngõ ra DAC bám theo tín hi u ngõ vào

• B đ m lên-xu ng tăng, logic 1 đư c truy n

• B đ m lên-xu ng gi"m, logic 0 đư c truy n

Delta modulation PCM

• B thu đi u ch Delta

– Logic 1: B đ m lên/xu ng tăng

– Logic 0: B đ m lên/xu ng gi"m

CHANNELS (TIME SLOTS - CHANNELS)

Time-Division Multiplexing

xen trong mi n th i gian

kênh tho i ñư c l#y m u, chuy n ñ i

sang mã PCM và sau ñó ñư c ghép

kênh theo th i gian trên 1 môi trư ng

Time-Division Multiplexing

• Trong TDM, m i thi t b ngu n chi m m t

băng thông truy n con v i m i khe th i

gian (time slot)

• Cu i cùng tr+ l i ngu n ñ u tiên và quá

• Cu i cùng, tr+ l i ngu n ñ u tiên và quá

trình ti p t$c

Time-Division Multiplexing

Output Input signal A

Input signal B

B C

D

B

C D

Time-Division Multiplexing

• Sơ đ kh i cơ b"n b t đ u v i kênh DS-0

• T c đ bit ngõ ra:

Time-Division Multiplexing

• H th ng PCM-TDM g m 2 kênh DS-0

• Kênh 1 và 2 đ ư c l n lư t ch&n và k t n i v i b ghép kênh ngõ ra

Time-Division Multiplexing

• Mã PCM c a m i kênh chi m m t khe th i gian c đ nh

trong frame TDM

• H th ng 2 kênh:

• T c đ truy n (bandwidth) t i ngõ ra b ghép kênh là

• T c đ truy n (bandwidth) t i ngõ ra b ghép kênh là

kbps

128 sample

bits 8 x sec

samples 8000

x frame

channels 2

=

125 µ s

Time-Division Multiplexing

• H th ng n kênh:

• T c đ truy n (bandwidth) t i ngõ ra b ghép kênh là

kbps 64

* sample

bits 8 x sec

samples 8000

x frame

125 µ s

PCM code Channel 2

PCM code Channel n

…

Digital Carrier System

• DSC là m t h th ng truy n thông s d$ng xung s ,

nhi u hơn là các tín hi u tương t , ñ mã hóa thông

tin.

• The Bell system (AT&T) H th ng sóng mang T1 là

chu-n tho i c a B c M( và ñư c công nh)n b+i

chu-n tho i c a B c M( và ñư c công nh)n b+i

CCITT (ITU-T) - G.733

• Sóng mang T1 s d$ng PCM-TDM Nó ghép 24 kênh tho i thành 1 frame M i frame phân bi t b+i Framing bit

• The 24-channel multiplexed bits, now a 1 st level digital signal (DS-1), are processed by a T1 line driver

Digital Carrier System

F 24 8 7 6 5 4 3 2 1

D V V Mux

digital data

key: D = Data

5 6

T1 physical layout

• T1 đư c làm t, 2 c p dây đ ng Các c p dây đư c dùng v i c#u hình

full duplex v i 1 c p dùng đ truy n và c p khác đ nh)n thông tin

Customer Premises Equipment (CPE) typically terminate a T1 with a

RJ-Digital Carrier System

• M i kênh ch a 8 bit mã PCM và l#y m u 8000

l n/giây

• T c đ truy n:

frame per

bits

192 sample

bits

8 x frame

channels 24

=

1.536Mbps kbps

1536 sec

frames 8000

x frame

bits 192

=

=

Digital Carrier System

Frame synchronization

hi u truy n m i frame

ñư c l#y l i t i ñ u thu

channel) ñư c dùng ñ duy trì frame và ñ ng b

m u gi a b truy n và b thu

• T)p h p các bit framing t, 1 mã ñ ñ u thu hi u

(multiframe alignment-later)

frames x

frame

bits

544

1 sec

8000 193

=

= +

=

D1-type channel banks

• D1 framing ( T1 early version)

hi u)

• S-bit ñư c dùng cho: FLASH-HOOK, ON-HOOK, OFF-HOOK, DIAL PULSING, RINGING, …

tho i = 56 kbps (voice quality suffers)

128 bư c lư ng t vs 256 (with 8 bits)

D1-type channel banks

E1 Carrier System

……

32 TIME SLOTS (CHANNELS)

B = n.64 Kbps BITS = 8n

EUROPE

SYSTEM CLOCK:

ond

frames x

channel

bits x

frame

channels

n

sec 8000 8

E1 Carrier System

• E1 frame

– Báo hi u truy n (alarm transport)

– International carrier use

• TS16 dùng ñ truy n thông tin CAS

(Channel Associated Signaling)