Đồ án Tìm hiểu kỹ thuật điều chế xung mã PCM

Từ xưa đến nay trao đổi thông tin là một nhu cầu thiết yếu của con người. Con người đã biết sử dụng rất nhiều phương tiện từ đơn giản đến phức tạp. Xã hội càng phát triển thì nhu cầu trao đổi thông tin càng phải có chất lượng cao, nhanh, chính xác, dịch vụ phong phú… Đáp ứng với nhịp độ phát triển của xã hội hiện nay, việc phát triển của mạng lưới thông tin đã trở thành vấn đề quan trọng và cấp bách đối với tất cả các quốc gia trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Năm 1876 (Mỹ) đã phát minh ra máy điện thoại, mở ra một thời kỳ mới trong việc trao đổi thông tin, đó là dùng tín hiệu để truyền thông tin. ở nước ta, trong thời kỳ phát triển kinh tế hiện nay, ngành bưu điện là một ngành có vai trò ứng trọng trong kết cấu hạ tầng cơ sở của nền kinh tế quốc dân. Với mục tiêu chiến lược đi thẳng kỹ thuật mới hiện đại, hàng loạt các tổng đài điện tử số đã và đang được trang bị đưa vào vận hành, khai thác ở hầu hết các trung tâm, tỉnh thành phố và các cửa ngõ đi quốc tế. Đồng thời với việc đưa vào mạng các hệ thống tổng đài hiện đại là hệ thống báo hiệu trong mạng. Đặc biệt trong vài năm gần đây, hệ thống báo hiệu trong mạng góp phần nâng cao chất lượng, đáp ứng sự phát triển của mạng trong tương lai. Tổng đài SPC là một trong những bước cải tiến và được sử dụng cho đến nay, đó là tổng đài tự động điện tử số điều khiển theo chương trình lưu trữ.

LờI NóI ĐầU

Từ xưa đến nay trao đổi thông tin là một nhu cầu thiết yếu của con

người Con người đã biết sử dụng rất nhiều phương tiện từ đơn giản đến phức tạp

Xã hội càng phát triển thì nhu cầu trao đổi thông tin càng phải có chất lượng cao, nhanh, chính xác, dịch vụ phong phú… Đáp ứng với nhịp độ phát triển của xã hội hiện nay, việc phát triển của mạng lưới thông tin đã trở thành vấn đề quan trọng và cấp bách đối với tất cả các quốc gia trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng

Năm 1876 (Mỹ) đã phát minh ra máy điện thoại, mở ra một thời kỳ mới trong việc trao đổi thông tin, đó là dùng tín hiệu để truyền thông tin ở nước ta, trong thời kỳ phát triển kinh tế hiện nay, ngành bưu điện là một ngành có vai trò ứng trọng trong kết cấu hạ tầng cơ sở của nền kinh tế quốc dân Với mục tiêu chiến lược đi thẳng kỹ thuật mới hiện đại, hàng loạt các tổng đài điện tử số đã và đang được trang bị đưa vào vận hành, khai thác ở hầu hết các trung tâm, tỉnh thành phố và các cửa ngõ đi quốc tế Đồng thời với việc đưa vào mạng các hệ thống tổng đài hiện đại là hệ thống báo hiệu trong mạng Đặc biệt trong vài năm gần đây, hệ thống báo hiệu trong mạng góp phần nâng cao chất lượng, đáp ứng sự phát triển của mạng trong tương lai Tổng đài SPC là một trong những bước cải tiến và được sử dụng cho đến nay, đó là tổng đài tự động điện tử số điều khiển theo chương trình lưu trữ

Sau thời gian học tập và nghiên cứu các tài liệu và đặc biệt là sự

hướng dẫn tận tình và chu đáo của thầy giáo Th.S DƯƠNG THANH

PHƯƠNG đã giúp đỡ chúng em thực hiện xong phần đề tài tốt nghiệp

Chúng em xin chân thành cảm ơn

Tuy nhiên trong thời gian và tài liệu có hạn nên đề tài này không tránh khỏi những thiếu sót Chúng em rất mong được sự góp ý và chỉ bảo của thầy

cô giáo và của các bạn để đồ án này được hoàn chỉnh hơn nữa

Năm 2007 2

PHầN I NGHIÊN CứU CHUNG Về TổNG ĐàI Số SPC

CHƯƠNG I: TổNG QUAN Về Hệ THốNG spc

I.GiớI THIệU CHUNG:

Năm 1965 tổng đài có dung lượng lớn gọi là ESS Nó được lắp đặt và đưa vào khai thác thành công ở Mỹ, từ đó một kỷ nguyên mới cho thế hệ tổng đài điện tử số SPC (Stored Porgam Control)

Tổng đài số SPC là tổng đài tự động điện tử, sử dụng các mạch điện

tử bao các vi mạch xử lý và các bộ nhớ để lưu trữ các chương trình cho quá trình xử lý cuộc gọi và khai thác bảo dưỡng Toàn bộ hoạt động của tổng đài đã được lập trình trước và được nạp vào bộ nhớ có dung lượng lớn Trong quá trình hoạt động, mọi thao tác của tổng đài được điều khiển bằng bộ vi xử lý trung tâm theo các lệnh lấy ra từ bộ nhớ chương trình Nhờ đó đã tăng được tốc độ xử lý cuộc gọi, dung lượng giảm đi rất nhiều Ngoài ra hệ thống tổng đài điện tử số còn tạo được nhiều dịch vụ mới cung cấp cho người sử dụng, Tổng dài SPC áp dụng trong tổng đài tương tự hoặc tổng đài số

Trong hệ thống thông tin thoại, tổng đài phục vụ hệ thống thông tin thoại cho một khu vực, tạo tuyến đấu nối bên trong nội bộ tổng đài để truyền tin thoại giữa các máy điện thoại, Hệ thống thông tin tổng đài khắc phục được hệ thống thông tin thoại nối trực tiếp và giảm được số đôi dây cao

Hệ thống chuyển mạch của tổng đài điện tử số SPC có tính linh hoạt cao, có thể áp dụng ở những nơi đòi hỏi dung lượng cao, tốc độ phát triển trung bình nhanh như ở thành phố, vùng đông dân cư hoặc ứng dụng cho những nơi có dung lượng thấp nhờ phần mền linh hoạt và Mould hoá phần cứng.

II TổNG QUAN Về Hệ thốNG spc:

Đặc tính chung của hệ thống là có cấu trúc phần cứng và phần mềm theo kiểu Mould độc lập Bao gồm các Mould thiết kế theo kiểu hệ thống dịch vụ được điều khiển tách biệt cũng như các giao diện chuẩn về phía chuyển mạch và hệ thống xử lý Hệ thống có cấu trúc như vậy tạo ra nhiều khả năng ứng dụng và khả năng tạo dung lượng lớn bằng cách cộng thêm các Mould và không cần thay đổi cấu hình hệ thống

1 Sơ đồ khối:

Năm 2007 4

H1 Sơ đồ khối tổng quát tổng đài

2 Tính năng, nhiệm vụ các khối:

i u

Đ ềkhi nể

Giao ti p ếthuê bao Chuy n ể

m chạ Giao ti p trung kếế

Báo hi u ệ

thuê bao

Báo hi u ệtrung kế

2.2.Khối báo hiệu:

Khối báo hiệu thực hiện trao đổi các thông tin báo hiệu Thông tin báo hiệu đường trung kế liên đài để thực hiện, phục vụ cho quá trình thiết lập, giải phóng các cuộc gọi.Các thông tin này được trao đổi với hệ thống chuyển mạch để xử lý cuộc gọi (quá trình tìm trọn, thiết lập và giải phóng cuộc gọi)

a.Báo hiệu thuê bao:

 Báo hiệu thuê bao…….tổng đài

Bao gồm những thông tin báo hiệu đặc trưng cho các trạng thái nhấc

tổ hợp, đặt tổ hợp của thuê bao, thuê bao phát xung thập phân, thuê bao phát xung đa tần , thuê bao ấn phím…

 Báo hiệu tổng đài…….thuê bao

Đó là thông tin báo hiệu về các âm báo như: âm mời quay số, âm báo bận,

âm báo tắc nghẽn, hồi âm chuông, xung tính cước từ tổng đài đưa tới… Ngoài ra còn có các bản tin thông báo khác và dòng điện chung 25Hz- 75V từ tổng đài đưa tới thuê bao khi thuê bao là thuê bao bị gọi

b Báo hiệu trung kế.

Báo hiệu trung kế là quá trình trao đổi thông tin về các đường trung kế (rỗi,bận, giải phóng thông tin địa chỉ, thông tin tính cước, quản trị mạng…) giữa hai hay nhiều tổng đài với nhau Trong mạng một số hợp nhất có hai phương pháp báo hiệu trung kế được sử dụng là báo hiệu kênh riêng và báo hiệu kênh chung

2.3.Khối điều khiển

Năm 2007 6

Chức năng của khối điều khiển là phân tích xử lý thông tin từ khối báo hiệu đưa tới để thiết lập và giải phóng cuộc gọi Ngoài ra khối điều khiển còn thực hiện chức năng về khai thác và bảo dưỡng hệ thống để đảm bảo sao cho hệ thống hoạt động tin cậy trong thời gian dài.

2.4.Ngoại vi thuê bao.

Thực hiện chức năng giao tiếp giữa các đường dây thuê bao, các đường trung kế với khối chuyển mạch

Thuê bao được trang bị có thể là thuê bao tương tự hoặc thuê bao số, tuỳ theo cấu trúc tổng đài Trung kế được trang bị có thể là trung kế tương tự hay trung kế số Ngoại vi thuê bao có khả năng đấu nối các loại thuê bao, trung kế khác nhau như: thuê bao tương tự thông thường, thêu bao số… đường trung kế tương tự, đường trung kế số các trang thiết bị phục vụ cho quá trình xử lý cuộc gọi

Ngoại vi thuê bao thường có cấu trúc là bộ tập trung thuê bao Để thực hiện tập trung lưu lượng trên các đường dây thuê bao thành một số ít đường PCM nội bộ có mật độ lưu lượng thoại lớn hơn nhiều, đưa tới chuyển mạch thực hiện điều khiển đấu nối thiết lập tuyến đàm thoại

CHƯƠNG II TổNG ĐàI Số SPC

I.SƠ Đồ KhốI

Năm 2007 8

T ng ổ đà ươ i t ng

tự

Phân h ệchuy n ể

o

Đ

ki m ểtra

Phân

ph i ốbáo

hi uệCAS

Thuê bao t ươ ng

tự

Thuê bao số

T ng ổ đà ố i s

ng Đườ trung kế

Kh i giao ti p ố ế

Thi t b trao ế ị đổi

H.2: Sơ đồ tổng đài SPC.

II CHứC NĂNG CủA TừNG KHốI

1 Khối giao diện

Dùng để đấu nối hay giao tiếp các thêu bao, các tổng đài với chuyển mạch, giữa các máy điện thoại tương tự, điện thoại số, tổng đài tương tự với chuyển mạch của tổng đài SPC, khối này rất phổ biến:

Mạch giao tiếp gồm có các khối sau:

1 Giao tiếp thuê bao tương tự.

Dùng để đấu nối các thuê bao tương tự với chuyển mạc Mỗi thuê bao được đấu nối đến tổng đài bằng một đôi dây thuê bao và tại tổng đài tương ứng có một thuê bao phải được trang bị một kết cuối thuê bao Mạch giao tiếp thuê bao gồm 7 chức năng BORSCHT

1.1.1.B(Bettery feed): Cấp nguồn cho máy điện thoại.

1.1.2 O(Ovr Voltage): Bảo vệ quá áp.

1.1.3 R(Ringing Carrent): Mạch rung chuông.

1.1.4 S(Supper Vision): Mạch giám sát và báo hiệu.

1.1.5 C(Coder/decode): Chức năng mã hoá và giả mã.

1.1.6 H(Hybrid): Chức năng cầu sai động.

1.1.7 T: Chức năng đo kiểm.

1.2.Giao tiếp thuê bao số.

Thực hiện giữa tổng đài này với tổng đài đối phương Để đấu nối thuê bao số thuê bao với số phân hệ chuyển mạch Thực hiện 8 chức năng GAZPACHO

Năm 2007 10

1.2.1 G(Generation of frame): Tạo khung.

1.2.2 A(Alignment of frame): Đồng bộ khung.

1.2.3 Z(Zero string suppresion): Nén dãy bít số “0”.

1.2.4 P(Polar conversion): Đảo định cực.

1.2.5 A(Aarm procesing): Xử lý cảnh báo.

1.3 Giao tiếp trung kế tương tự.

Dùng để giao tiếp tổng đài tương tự với chuyển mạch số Mạch điện trung kế đấu đến tổng đài điện tử có thể là trung kế tượng tự nếu có, được đấu nối với tổng đài tự động kiểu điện cơ Trung kế tương tự truyền dẫn tín hiệu Analog trên hai dây nên trước khi đưa vào tổng đài điện tử phải thực hiện 6 chức năng sau:

1.3.1 Đo kiểm tra.

G.s báo

hi u ệ

C p ấ ngu n ồ 2/4

giây

Mã hoá

gi I ả mã

G.s báo

hi u ệ

C p ấ ngu n ồ 2/4

giây

Mã hoá

gi I ả mã

o Đ kiể

m tra

MUX

H.3- Sơ đồ khối giao tiếp trung kế tương tự.

1.4 Giao tiếp trung kế số:

Chức năng:

Tín hiệu số PCM từ đường dây trung kế số vào khối kết cuối thu dùng

để phối hợp trở kháng giữa đường dây với thiết bị và thực hiện chức năng báo vệ quá áp

Khối chuyển đổi mã: Dùng để biến đổi mã lưỡng cực thành mã đơn cực, biến đổi mã truyền dẫn thành mã mạch số

Mạch bảo vệ chuyển mạch để bảo vệ không quá tải cho chuyển mạch, tín hiệu đi qua tuyế đấu nối của chuyển mạch để vào chuyển mạch

Hướng từ chuyển mạch ra khối bảo vệ chuyển mạch không bị quá tải.Khối biến đổi song song thành nối tiếp: Dùng để thay đổi số liệu 8 bit song song thành 8 bit nối tiếp để tiết kiệm truyền dẫn.

Khối ghép báo hiệu: Dùng để ghép các thông tin báo hiệu và đường truyền dẫn trung kế số để gửi đến tổng đài số khác

Khối chuyển đổi mã: Dùng để chuyển đổi mã mạch số thành mã truyền dẫn (mã đơn cực thành mã lưỡng cực)

Khối kết cuối phát: Dùng để phối hợp trở kháng giữa thiết bị với đường truyền

Năm 2007 14

Trên cơ sở tuyến đấu nối đã được thiết lập phân hệ chuyển mạch có chức năng truyền dẫn tín hiệu hoặc tín hiệu báo hiệu Hiện nay chuyển mạch theo không gian và các loại chuyển mạch kết hợp.

hi u ệ CAS CCS

N i ố

ti p ế song song

B o v ả ệ chuyể

N i ố

ti p ế song song

B o v ả ệ chuyể

n

m ch ạ

Tách CLK

ng h

Đồ ồ CLK

T CM ừ

PCM

PCM

3 Khối điều khiển:

Sơ đồ:

H.5: Sơ đồ khối điều khiển.

Các khối chức năng: Khối điều khiển dùng để điều khiển toàn bộ tổng đài, hoạt động theo chương trình lưu trữ SPC Gồm một bộ xử lý trung tâm CPU

và các bộ nhớ lưu trữ các chương trình và các số liệu của tổng đài thuê bao

a Bộ xử lý trung tâm CPU.

Là một bộ đã xử lý được thiết kế một cách tối ưu có tốc độ cao,dùng

để xử lý điều khiển tổng đài trên cơ sở các dữ liệu nhận từ các khối chức năng và cá số liệu từ bộ nhớ chương trình

Bộ xử lý trung tâm có nhiệm vụ nhận các xung mã chọn số Chuyển tiếp các con số địa chỉ đối với cuộc gọi đường dài Trao đổi các thông tin

báo hiệu giữa thuê bao và tổng đài, tổng đài và thuê bao và giữa các tổng đài với nhau Đồng thời thiết lập tuyến đấu nối qua trường chuyển mạch.

b Bộ nhớ chương trình.

Là bộ nhớ có dung lượng lớn dùng để lưu trữ các chương trình phần mền, các chương trình đã được thiết lập sẵn cùng với các số liệu, số thuê bao, số đôi dây, thuộc tính của thuê bao thoại, FAX, các dịch vụ của thuê bao phục vụ cho quá trình xử lý cuộc gọi và vận hành bảo dưỡng

Số liệu được nhập vào bộ nhớ chương trình khi đưa tổng đài vào hoạt động và số liệu được đọc ra để CPU tham khảo Số liệu trong bộ nhớ chương trình sẽ không thay đổi trong suốt quá trình xử lý cuộc gọi do bộ nhớ chương trình là bộ nhớ cố định

c Thiết bị phối hợp vào – ra.

Dùng để đưa các dữ liệu từ các khối chức năng đưa vào bộ nhớ xử lý trung tâm, đồng thời lấy các lệnh từ bộ xử lý trung tâm đưa đến các khối chức năng Phối hợp tốc dộ giữa các tốc dộ thấp từ các khối chức năng với tốc độ cao của bộ xử lý trung tâm Các khối chức năng phải điều khiển thực hiện các thao tác cụ thể, phối hợp vào ra làm việc như một bộ đến tốc độ

Dùng để phiên dịch địa chỉ để xác định đường đấu nối thuê của thuê bao như số đường dây thuê bao, số mạch kết cuối thuê bao… để phục vụ định tuyến đấu nối.

Bộ nhớ số liệu và phiên dịch là các bộ nhớ tạm thời do trong quá trình

xử lý cuộc gọi kết thúc quá trình xử lý các số liệu sẽ bị xoá

4 Khối giao tiếp người máy.

Dùng để trao đổi thông tin giữa người với máy thông qua hệ thống, các thiết bị ngoại vi: CPU Màn hình, bàn phím, băng từ, đĩa từ, máy in, để truy cập thông tin giữa người với tổng đài

Con người đưa ra cá lệnh thông qua cá thiết bị trên để đưa vào các khối vận hành và bảo dưỡng trong tổng đài Qua hệ thống CPU ta có thể can thiệp, kiểm tra tới từng khối chức năng, bổ xung thay đổi các chương trình

dữ liệu tổng đài của thuê bao Hoặc có thể lấy ra các số liệu lưu trữ trong cá

bộ nhớ in ra các văn bản

5 Thiết bị ngoại vi chuyển mạch

Gồm 3 khối:

a Khối điều khiển đấu nối: Dùng để điều khiển, thiết lập hoặc giải

phóng tuyến đấu nối qua trường chuyển mạch

b Khối phân phối báo hiệu và các lệnh điều khiển từ khối xử lý trung

tâm đến các khối chức năng

c Khối đo – kiểm tra: Dùng để nhận biết, thông báo các biến cố trên

đường thuê bao và đường dây trung kế với bộ xử lý trung tâm

Sự kiểm tra này hoàn toàn tự động, không ảnh hưởng đến quá trình khai thác của tổng đài

Năm 2007 18

6 Thiết bị ngoại vi báo hiệu.

Ngày nay trong mạng viễn thông sử dụng rất nhiều loại tổng đài Mỗi tổng đài lại dùng một hình thức báo hiệu để phối hợp các loại báo hiệu trong mạng quốc gia và quốc tế nên phải có thiết bị ngoại vi báo hiệu gồm:

a Hệ thống báo hiệu kênh riêng(CAS):Là hệ thống báo hiệu mà tín hiệu báo hiệu được truyền trên đường trung kế riêng

b Hệ thống báo hiệu kênh chung(CCS): Dùng để truyền báo hiệu giữa các tổng đài Nó được truyền theo một đường trung kế riêng biệt, tách rời khỏi đường trung kế riêng gọi là trung kế báo hiệu

c BUS điều khiển dùng để truyền tín hiệu điều khiển giữa các khối chức năng trong tổng đài

Các tiếng nói, hình ảnh là các tín hiệu liên tục theo thời gian Thích hợp trong sử dụng hệ thống thông tin tương tự là hệ thống thông tin truyền thông đã tồn tại và phát triển trong một thời gian dài Tín hiệu được truyền

đi liên tục theo thời gian Trong quá trình truyền dẫn và xử lý hình dạng, dải tần của tín hiệu không thay đổi

Do nhu cầu phát triển công nghệ thông tin kỹ thuật số, kỹ thuật vi xử lý.Những thập kỷ 60 của thế kỷ XX bắt đầu nghiên cứu sử dụng một phương pháp xử lý truyền dẫn tín hiệu mới đó là truyền tín hiệu không liên tục theo thời gian trong quá trình truyền dẫn và xử lý Đó chính là hệ thông tin số Tín hiệu được biến đổi về một dạng mới nâng cao chất lượng truyền dẫn và

xử lý Nó được ứng dụng và phát triển rất nhanh chóng Ngày nay hệ thống thông tin số đã được dần thay thế hệ thống thông tin tương tự

Tín hiệu thoại, tín hiệu tương tự để truyền dẫn và xử lý Trong hệ thống thông tin số thì phải biến đổi từ tín hiệu tương tự thành tín hiệu số gọi

là tín hiệu biến đổi tương tự số (A/D) Trong viễn thông sử dụng kỹ thuật điều chế xung mã để biến đổi tín hiệu thoại, hình thành tín hiệu số

Quá trình PCM được chia thành 3 bước:

Lấy mẫu: Là quá trình rời rạc hoá tín hiệu theo thời gian hay là quá trình chia nhỏ tín hiệu theo thời gian

Lượng tử hoá: Là quá trình rời rạc hoá tín hiệu theo mức (theo biên độ) hay là quá trình chia nhỏ biên độ

Mã hoá: Là quá trình biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số

II QUá TRìNH LấY Mẫ TRONG PCM.

Lấy mẫu là quá trình rời rạc hoá tín hiệu.Cơ sở của lấy mẫu là định Rachenhicôp là một tín hiệu liên tục theo thời gian có dải tần hữu hạn, có thể biểu diễn chỉ bằng một số điểm rời rạc nhưng có chu kỳ Ts chọn sao cho phải thoả mãn điều kiện:

fs ≥ 2fmax

fs = 1/Ts

Trong đó: fs: Tần số lấy mẫu

Fmax: Tần số giới hạn của tín hiệu liên tục

Quá trình lấy mẫu được miêu tả như sau:

Năm 2007 22

H.6: Rời rạc hoá tín hiệu lấy mẫu theo thời gian.

X(t): Là tín hiệu liên tục theo thời gian Được lấy mẫu tại các điểm: t- Ts, t, t + Ts…

Có chu kỳ là Ts thoả mãn điều kiện fs ≥ 2fmax

Kết quả của lấy mẫu: Nhận được dãy xung đột có biên độ bằng giá trị tức thời của tín hiệu tại thời điểm của lấy mẫu gọi là dãy xung điều biên UPAM dùng điều chế biên độ xung để lấy mẫu Xét ở đầu thu phải khôi phục lại tín hiệu X(t) ban đầu từ dãy xung điều biên UPAM.

Trong phổ của UPAM gồm các thành phần:

Tại f= 0 là thành phần mang tin cần phải khôi phục lại

Tần số fs: Tần số lấy mẫu là thành phần không mang tin, không cần phải khôi phục lại

0

t- Ts t t + Ts

X(t)

t

Đồ thị phổ của dãy UPAM có dạng:

H.7: Đồ thị phổ của dãy xung U PAM.

Từ đồ thị phổ nhận thấy: Để khôi phục lại tín hiệu liên tục X(t) từ dãy xung biên UPAM chỉ cần sử dụng bộ lọc thấp và phải thoả mãn điều kiện:

fs - fmaxfmax

0

H.8: Hiện tượng chồng phổ

Như vậy khi lấy mẫu phải thoã mãn điều kiện fs ≥ 2fmax để khi khôi phục lại, tín hiệu không bị méo chồng phổ Để khôi phục tín hiệu không bị méo phổ thì tín hiệu thoại phải có fmax = 4KHz

III LƯợng tử hoá.

Là quá trình rời rạc tín hiệu cao nhất Quá trình chia nhỏ tín hiệu theo mức hay theo độ lớn

Sau thời gian lấy mẫu ta nhận được dãy xung điều biên Upam Nếu để nguyên như vậy thì nó không truyền được trực tiếp dãy xung điều biên đến bên đầu thu mà phải biến đổi Upam thành tín hiệu số gọi là mã hoá Giá trị của mỗi Upam được mã hoá bằng một từ mã là tổ hợp của một nhóm xung nhị phân tương ứng cới giá trị của Upam Nhưng do tín hiệu là đại lượng

Ch ng phồ ổ

ngẫu nhiên (không có quy luật ), do đó Upam cũng là một đại lượng ngẫu nhiên, giá trị của Upam không xác định nên không thể mã hoá được nó Vì vậy phải tiến hành hạn chế giá trị biên độ của Upam để mã hoá.

Thực chất của lượng tử hoá là quá trình hạn chế giá trị biên độ của Upam, của mã hoá ở giá trị nhất định để đơn giản cho việc mã hoá

Có hai phương pháp lượng tử hoá: Lượng tử hoá đều và lượng tử hoá không đều

1.Lượng tử hoá đều.

Lượng tử hoá đều là chia toàn bộ dải biên độ của tín hiệu hay còn gọi

là dải động của hiệu thành những đoạn đều nhau gọi là bước lượng tử hoá

Trong đó tín hiệu sẽ thay đổi từ (-)Xmax ữ ( +) Xmax

Ký hiệu: ∆ = 2Xmax/ n = const

Xmax: Biên độ của tín hiệu có giá trị (- ) và ( + 0)

2Xmax: Dải động của tín hiệu

n : Mức lượng tử hoá

Tương ứng với mỗi bước lượng tử hoá có một bước lượng tử hoá

Ta có sơ đồ lượng tử hoá đều:

Năm 2007 26

t+Xmax

Kết quả là giá trị biên độ của Upam đã được hạn chế tương ứng với mức lượng tử Do trong quá trình lượng tử hoá đã được thực hiện phép làm tròn lấy gần đúng nên có sai số là: ±∆x/2.

Vì vậy ở máy thu khôi phục tín hiệu không giống với tín hiệu ban đầu gọi là méo lượng tử hoá hoặc tạp âm lượng tử hoá

Công suất tạp âm lượng tử hoá là:

N = ∆² / 12 = conts

Để khắc phục nhược điểm của lượng tử hoá đều người ta sử dụng lượng tử hoá không đều

2.Lượng tử hoá không đều.

Là chia bước lượng tử tỷ lệ với tín hiệu

∆x = kx ≠ conts

k: Là hệ số tỷ lệ

X: Là tín hiệu

Ưu điểm: Do ∆x tỷ lệ với tín hiệu x nên tạp âm lượng tử hoá.

N = ∆² / 12 = conts.tỷ lệ theo tín hiệu, làm cho tỷ số S/N = conts

Để thực hiện lượng tử hoá không đều bằng cách tìm hàm y = f(x) để với x là lượng tử hoá không đều: ∆x = kx, thì với y là lượng tử hoá đều:∆y = 2ymax/n

Khi đó ta tiến hành lượng tử hoá đều với y, thực chất là lượng tử hoá không đều với x

Lập tỷ số: ∆y/∆x = dy/dx = 2ymax/n.kx

Năm 2007 28

dy = 1/C1 (1n+C0).

Với: C1 Là hằng số tích phân

C0 Là hằng số tích phân

Vậy nếu x nhỏ thì y là một hàm bậc nhất của x ( quan hệ giữa y và x

là tuyến tính ) Nếu x lớn thì y là hàm log của x ( quan hệ phi tuyến )

Xây dựng đồ thị của hàm y.

Trên trục y chia làm 8 phần bằng nhau lấy từ 0 ữ 7 Dùng 3 bít nhị phân để chia thành 8 đoạn từ 000 ữ 111 Mỗi một đoạn chia thành 16 mức đều nhau, dùng 4 bít nhị phân để biểu diễn mức trong đoạn

Vùng dương (+) của tín hiệu có 128 mức đánh số từ 0 ữ 127 Để biểu diễn mã hoá 128 mức dùng 7 bít

Vùng (-) đối xứng với vùng (+), có mức giống nhau, chỉ khác nhau về dấu

Vì vậy để mã hoá cho tất cả hai vùng âm dương tín hiệu thì chỉ cần sử dụng thêm một bít để mã hoá dấu

b1 ữ b7: 7 bít mã hoá mức.

Độ dốc của các đoạn thẳng giảm dần theo tỷ lệ Và trong hệ số khuyếch đại thì độ dốc là hệ số khuyếch đại Vì vậy, nếu như tín hiệu đưa vào là X thì vùng tín hiệu lớn bị suy giảm đi, làm cho dải động của tín hiệu nhỏ lại Hàm y gọi là nén dải động, đồ thị của hàm y là đặc tuyến nén dải động

Trong thực tế sử dụng, sản xuất ra thiết bị sử dụng chức năng của hàm

y gọi là thiết bị nén dải động Sử dụng thiết bị nén dải động cho phép sử dụng thực hiện lượng tử hoá đều thay cho lượng tử hoá không đều

IV: Mã HOá.

Là quá trình biến đổi tín hiệu từ tương tự thành tín hiệu số cụ thể biến đổi tín hiệu từ một Upam thành tín hiệu nhị phân biểu diễn giá trị biên độ của Upam gọi là tín hiệu số hay từ mã 8 bít

1.Mã hoá trực tiếp.

Là đem Upam so sánh trực tiếp với các điện áp mẫu chuẩn (128 mức)

và tận các từ mã tương ứng với mức chuẩn

Có nhược điểm là tốc độ mã hoá chậm vì phải so sánh với tất cả các điện áp mẫu trong Upam

2 Mã hoá gián tiếp.

2.1 Phương pháp mã hoá trung gian.

Tốc độ mã hoá chậm và phải đếm qua tất cả các giá trị của Upam nên không sử dụng được

2.2 Phương pháp so sánh.

Upam được so sánh với các điện áp mẫu (ký hiệu Urfi) theo thứ tự từ

URFmaxữUrfmin

Nếu Upam ≥ Urfi thì bít tương ứng bi = 1, điện áp mẫu Urfi được duy trì với i là số nguyên dương ở bộ so sánh để tham gia vào bước so sánh tiếp theo

Nếu Upam < Urfi tương ứng bi = 1, điện áp mẫu Urfi không được duy trì ở bộ so sánh.

Số điện áp mẫu được tính theo công thức:

so sánh xác định bit mức phải lấy giá trị tuyệt đối

a.Sơ đồ khối mã hoá bằng phương pháp so sánh:

Năm 2007 32

URF

b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7

P/S

CLK

UPAM

PCMCLK

Uc

H.12:Sơ đồ mã hoá xung PAM.

URF: Là khối điện áp mẫu từ URF1 ữ URF7 Có hai giá trị (-) và (+)

Khối điều khiển CU: Dùng để điều khiển nối các điện áp mẫu vào Com

Khối điều khiển gồm 8 đầu ra từ bo ữ b7 được đấu nối sang khối UF, nhận các giá trị tương ứng đầu ra bộ so sánh Đồng thời 8 đầu ra của CU cũng được đưa vào 8 đầu vào song song của bộ biến đổi 8 bit song song thành 8 bit nối tiếp P/S Hết thời gian mã hoá có một xung xoá CLR xoá trạng thái của bộ nhớ CM, xoá COM và CU về trạng thái 0 để chuẩn bị cho

mã hoá cho Upam tiếp theo Đồng thời có 8 xung đồng hồ CLK đưa vào P/S đọc ra từ mã 8 bit nối tiếp là tín hiệu số PCM

Kết quả của quá trình điều chế PCM là tín hiệu thoại từ đã được biến đổi thành tín hiệu số Biểu diễn bằng tổ hợp của một nhóm xung nhị phân gồm 8 xung gọi là từ mã 8 bit có chu kỳ là 125 às

Tốc độ của bit thoại số là:

VPCM = 64 Kb/s

Độ rộng của tín hiệu thoại số là:

W = Vsố/2 = 32 KHz

CHƯƠNG IV

Kỹ THUậT GHéP KÊNH THEO ThờI GIAN

I GiớI THIệU CHUNG.

Quá trình vận chuyển một số tín hiệu qua một số phương tiện truyền dẫn gọi là ghép kênh

Ghép kênh theo thời gian TDM (Time division multipluse) là thực hiện ghép nhiều tín hiệu cùng truyền dẫn và xử lý trên cùng một phương tiện bằng một thiết bị theo thứ tự thời gian nhất định có chu kỳ

ii.CáC PHƯƠNG PHáP GHéP KÊNH THEO thờI GIAN.

1.Ghép theo cung PAM- xung điều biên.

Thực hiện ghép sau khi lấy mẫu Các xung Pam của các tín hiệu khác nhau được lần lượt ghép vào trong khoảng thời gian của một chu kỳ lấy mẫu theo một thứ tự nhất định có chu kỳ

Trong một chu kỳ lấy mẫu Ts = 125 às goi là một khung ghép

Sau khi ghép nhận được dãy xung Upam của n tín hiệu khác nhau Phải tiến hành mã hoá dãy xung Upam của tín hiệu làm cho tốc độ mã hoá

tăng lên n lần, sẽ khó khăn cho mã hoá Vì vậy phương pháp ghép theo xung PAM hiện nay không sử dụng.

2.Ghép theo tín hiệu số.

Là ghép sau khi mã hoá, tín hiệu liên tục được biến đổi thành tín hiệu

số, được thể hiện bằng một chuỗi xung nhị phân ( một chuỗi bit ) Liên tiếp gọi là dòng số hay luồng số

Ghép theo tín hiệu số có hai cách:

a.Ghép xen kẽ từng bit:

Các dòng số được ghép lần lượt xen kẽ theo từng bit theo một khung ghép 125 às

1 Cấu trúc khung ghép cơ sở của Châu Âu.

Hiệp hội viễn thông Châu Âu quy định các cấp ghép cơ sở theo tiêu chuẩn sau: Là một khung ghép 125 às được chia thành 32 khe thời gian (ký

GhépA

B

C

ABABABA

32

1125ms

A

B

hiệu TS ) đựơc đánh số từ TSo ữ TS31 Một khe thời gian TS chia thành 8 bit đánh số từ bo ữ b7 và 1 TS = 3,9 às.

Khoảng thời gian của một bit là 488ns

Khung ghép cơ sở Châu Âu đựoc biểu diễn bằng hình vẽ sau:

H.14: Sơ đồ khung ghép cơ sở Châu Âu.

125 sàTS16TS0

Từ khe TS1ữTS15 ghép được 15 kênh thoại số PCM.

Từ khe TS17ữTS31 ghép đựơc 15 kênh thoại số

Như vậy trong khung ghép được 30 kênh thoại số PCM- 30

Khe Tso dùng để đồng bộ khung ghép ở máy phát tín hiệu thoại được ghép vào các khe thời gian trong khung ghép theo một thứ tự nhất định và có chu kỳ ở máy thu phải tách riêng ra từng tín hiệu thoại, vì vậy ở đầu thu phải biết đựơc vị trí các khe thời gian trong khung ghép Nhưng tín hiệu đến máy thu là ngẫu nhiên nên không thể nhận biết chính xác được các khe thời gian,

ở máy phát phải vào kheTSo là khe đầu tiên của khung ghép

Khe Tso của các khung chẵn trong đa khung ghép từ mã đồng bộ X001011 Khe Tso của các khung lẻ trong đa khung ghép từ mã đồng bộ X1AXXXXX

X: Là các bít chưa sử dụng, có thể dùng để trao đổi thông tin nghiệp vụ

A: Là bit thông báo đồng bộ khung từ xa

Khe TS16 dùng để truyền báo hiệu, mỗi khe đó ghép được 2 kênh báo hiệu, mỗi một kênh báo hiệu có 4 bit Để ghép được 30 kênh báo hiệu phải ghép trong nhiều khung ghép gọi là đa khung

Khe TS16 của khung to dùng để ghép từ mã đồng bộ đa khung là 0001DXX Trong đó D là các bít thông báo đồng bộ đa khung từ xa

Khe TS16 của các khung còn lại từ TS1 ữ TS15 ghép được 30 kênh báo hiệu Tốc độ bit của khung ghép cơ sở Châu Âu là:

Vpcm-30 = 32 khe 8bit 8000 1/s = 2,048Mb/s

PHầN II CHUYểN MạCH Số

CHƯƠNG I GiớI THIệU CHUNG

Chuyển mạch dùng để thực hiện chức năng chính của tổng đài là tạo tuyến đấu nối để truyền các thời gian thoại giữa các máy điện thoại