1 - Nguyên lý điều chế: Trong kỹ thuật PCM cho phép các bộ A/D tạo ra 8 bit song song để biểu diễn một mức PCM như vậy tốc độ mã hóa chậm, để nâng cao khả năng của A/D phương pháp điều c
Trang 1Chương 19: ĐIỀU CHẾ DELTA
Trong thông tin liên lạc, nhiều khi ta chỉ cần truyền đi giá trị thay đổi tuyệt đối của tín hiệu Trong PCM ta lấy mẫu gồm cả thành phần một chiều và xoay chiều Thành phần một chiều xác định tọa độ của tín hiệu gốc, thành phần xoay chiều chỉ sự biến thiên của tín hiệu Nếu dùng PCM, yêu cầu mỗi đoạn thời gian phải truyền một số lượng xung nhất định Nếu ta chỉ truyền sự thay đổi, lưu lượng truyền trên đường dây có thể giảm đi 50% Chỉ truyền thành phần thay đổi đó là nguyên tắc cơ bản của điều chế Delta và DPCM
1 - Nguyên lý điều chế:
Trong kỹ thuật PCM cho phép các bộ A/D tạo ra 8 bit song song để biểu diễn một mức PCM như vậy tốc độ mã hóa chậm, để nâng cao khả năng của A/D phương pháp điều chế Delta chỉ có một bit tín hiệu số vẫn biểu diễn được giá trị tương đối của mức biên độ PAM bằng cách lấy mức biên độ thứ Mi hồi tiếp về so sánh với mức M(i+1) Mi e(t) = 0
Như vậy ở đầu thu nếu e(t)=1 thì tạo ra một mức mới có biên độ lớn hơn mức cũ
D Q CK
e ( t ) dt
e ( t ) dt
e(t) S(t)
S’(t)
fs Tích phân
Tích phân
S’(t)
f a +
-So sánh
Trang 2Hình 6-12: Quá trình điều chế Delta.
S(t) là tín hiệu analog có phổ tần fa dạng xung PAM
S’(t) là tín hiệu hồi tiếp về để so sánh là xung biên độ trước đó e(t) là tín hiệu ra e(t) =1 S(t) >S’(t)
e(t)=0 S(t) < S’(t)
Mạch mã hóa vi phân bao giờ cũng có FF D để làm trễ đi một xung và mạch giải mã ( mạch tích phân) để khôi phục tín hiệu analog Phương pháp điều chế đơn giản để thực hiện tín hiệu lan truyền có số lượng bit lớn hơn Phương pháp này được ứng dụng nhiều trong tổng đài điện tử để mã hóa tín hiệu analog từ đường dây thuê bao tới thành tín hiệu số truyền dẫn qua hệ thống chuyển mạch rồi khôi phục trở lại tín hiệu analog để phát ra đường dây thuê bao
2 - Méo lượng tử:
Nếu e(t) = 1 thì biên độ xung tới lớn hơn biên độ xung trước đó nhưng mức độ lớn hơn như thế nào thì e(t) =1 không phản ánh chính được điều đó dẫn đến sự méo dạng tín hiệu
Từ hình vẽ khi S(t) không có thay đổi, S’(t) sẽ thay đổi về hai phía của S(t) và e(t) sẽ thay đổi giữa giá trị âm và dương Sai số đó gọi là nhiểu khi lượng tử hóa Cách khắc phục là giảm nhỏ h (độ dốc) có nghĩa là tăng tần số xung clock
Quá tải sườn:
Khi tín hiệu cần truyền thay đổi quá nhanh tín hiệu ra của bộ phận thu S’(t) sẽ không thay đổi kịp Người ta gọi đó là hiện tượng quá tải sườn và như vậy sẽ sinh ra sai số khi thu tín hiệu
h: là bước cực đại của bộ tích phân
Trang 3Nếu S(t) là hình sin có biên độ Vm tần số là fa S(t)= Vmsin2fat Và sườn S(t) là S’(t) =dS t
( )
cos
2 2
dS t
dt
( )max=2faVm.
Với bước h, tần số lấy mẫu là fs thì sườn của nó là h
t s hf s Để tránh tình trạng quá tải sườn cần thỏa mãn 2faVm hfs
Vậy: fa hf
Vm
s
2
3 - Điều chế Delta thay đổi sườn VSDM:
(Variable Slope Delta Modulation)
Phương pháp điều chế này làm giảm được nhiễu khi lượng tử hóa, tránh được quá tải sườn.Trong VSDM sườn của mạch tích phân được tăng hoặc giảm phụ thuộc vào tốc độ thay đổi của tín hiệu vào
Trang 4Hình 6 -13a: Điều chế CVSD (Continuosly Variable Slope Delta).
Tín hiệu e(t) tạo ra lần lượt đưa qua 3 FFD Khi có 3 bit liên tiếp thì ngõ ra AND1 lên 1 làm tăng độ lợi A Nếu 3 bit 0 liên tiếp thì ngõ ra của AND2 lên 1 cũng làm tăng độ lợi A Trong cấu trúc mạch giải mã cũng có mạch điều khiển thay đổi độ lợi như sau:
CK
D Q
CK Q
D Q
CK Q
OR Điều chỉnh độ
lơi
e t( ) dt
A
A.e(t
e(t) S’(t
Input
Analog
D Q
CK Q
D Q
CK Q
D Q
CK Q
OR Điều chỉnh độ
lợi
e t( ) dt A
A.e(t
e(t)
CK
+
-
Trang 5Hình 6 -13b : Giải điều chế CVSD (Continuosly Variable Slope Delta).
V - ĐIỀU CHẾ DPCM: (Different pulse code modulation).
DPCM là phương pháp điều chế kết hợp giữa điều chế Delta và điều chế PCM Người ta dùng mã nhị phân để biểu diễn sự thay đổi biên độ của tín hiệu vi phân e(t) Mã của tín hiệu vi phân có thể biểu diễn 2n
mức, vậy sẽ truyền n bit cho mỗi lần lấy mẫu của tín hiệu vi phân Nếu như có một sự thay đổi nhỏ giữa hai quá trình lấy mẫu của tín hiệu vào analog thì sẽ xuất hiện sự thay đổi về mã, ta chỉ truyền sự thay đổi đó Sau đây là dạng sơ đồ khối của máy thu và máy phát của hệ thống DPCM đơn giản
Hình 6-14: Sơ đồ khối của máy phát và máy thu DPCM
Nguyên tắc hoạt động:
Tín hiệu analog sau khi qua bộ lọc thông thấp (LPF) để hạn chế băng tần tín hiệu vào bằng 1/2 hoặc ít hơn một nữa tần số lấy mẫu fs rồi đến bộ lấy mẫu Bộ dự đoán giữ lại xung đã điều chế trước đó, tín hiệu ra của bộ dự đoán và tín hiệu ra của bộ lấy mẫu kết hợp lại với nhau thông qua bộ cộng, ngõ ra của bộ trừ chỉ xuất hiện khi có sự sai lệch điện áp
LPF Lấ
y
Lượng tử hóa Mã hóa
Preditor
Channel
Giải mã LPF
Preditor
Output
Analog
Input
DPAM DPCM
DPCM DPAM
PAM
(+)
(+)
(-)
(-)
Phần phát
Phần thu
Trang 6giữa hai ngõ vào đó là tín hiệu DPCM Giá trị Wn biểu thị cho gía trị lấy mẫu PAM và Zn=Wn là giá trị ở ngõ ra của bộ dự đoán Vậy ngõ ra của bộ trừ là en= Wn- Wn Giá trị mẫu DPCM này được lượng tử hóa là
en+eqvới eq là sai số lượng tử do M mức lượng tử Nếu trên đường truyền tín hiệu không bị nhiễu thì ngõ ra của bộ giải mã ở máy thu sẽ tạo ra một tín hiệu DPAM giống như ở máy phát en+eq
Giả sử rằng giá trị mẫu trước đó ở máy thu là chính xác thì giá trị ngõ ra của bộ dự đoán là W n eq , ngõ ra của bộ cộng là en+eq +W n eq
Do en= Wn-Wn ngõ ra của bộ cộng có giá trị là Wn + eq+ eq và tín hiệu analog được phục hồi ở ngõ ra của máy thu có dạng tương tự như tín hiệu
ở ngõ vào của máy phát nhưng có sai số lượng tử
Trang 7Sơ đồ nguyên lý của hệ thống mã DPCM Mã PCM 8 bit được đổi thành mã 4 bit DPCM Sự tích phân được thực hiện số hóa dùng bộ cộng và tín hiệu nhị phân, dùng bộ trừ để tạo tín hiệu DPCM Ở bộ giải mã sự tích phân tín hiệu mã vi phân dùng bộ cộng và ở đó tạo ra mã 8 bit PCM Hệ thống này có thể giảm lưu lượng truyền 50% ( từ 8 bit thành 4 bit)
Hình 6-15a : Mã hóa DPCM
Tín hiệu
analog
ra
Bộ giải mã
PCM
Bộ chuyển đổi nối tiếp- song song
DPCM in
Clock fs B
A
A+B
Tín hiệu
Analog Bộ chuyển đổi
song song - nối tiếp.
Mạch mã hóa
Ngõ ra DPCM
A -B
4 bit B
Clock fs
Bit clock
f b 4fs
A + B
A
B
8 bit
Trang 8Hình 6-15b : Giãi mã DPCM.
