Thiết kế logic khối đồng bộ và tách kênh PCM 30/32 - Phần lý thuyết
*Các nhiễu chồng phổ : Nếu các tín hiệu tương tự S(t) được gián đoạn
hoá với tần số lấy mẫu f
§Ò tμi:ThiÕt kÕ khèi ®ång bé vμ t¸ch kªnh PCM 30/32 nhãm 4-§T03-
K45
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
PHẦN 1:KỸ THUẬT ĐIỀU XUNG MÃ PCM
*Điều xung mã PCM là quá trình biến đổi tương tự sang số ( A/D ) trong đó
thông tin đầu vào dưới dạng các mẫu tín hiệu tương tự được biến đổi
thành các tổ hợp mã nối tiếp ở đầu ra
* Điều xung mã PCM bao gồm 3 quá trình:
1.lấy mẫu
2.lượng tử hoá
3.mã hoá
S(t) l−îng Tæ hîp m∙
lÊy mÉu tö m∙ ho¸
ho¸
1.1:LẤY MẪU :
*Là quá trình rời rạc hoá tín hiệu tương tự đầu vào theo tần số lấy mẫu f.
Thiết bị nhân
S(t) Sm(t)
Trong đó:
m(t)
S(t): tín hiệu tương tự đầu vào
m(t): xung lấy mẫu
Sm(t):tín hiệu đã được rời rạc hoá
Để có thể khôi phục lại được tín hiệu thì tần số lấy mẫu phải thoả mãn
tiêu chuẩn Naikit.
Tiêu chuẩn Naikit - tần số lấy mẫu tối thiểu để có thể khôi phục lại
được tín hiệu mà không bị méo - :
f ≥ fs
fs = 2 Bw
trong đó : fs: tần số Naikit
2Bw : bề rộng phổ của tín hiệu
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
§Ò tμi:ThiÕt kÕ khèi ®ång bé vμ t¸ch kªnh PCM 30/32 nhãm 4-§T03-
K45
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-Bw Bw
Phổ tín hiệu đầu vào
*Các nhiễu chồng phổ : Nếu các tín hiệu tương tự S(t) được gián đoạn
hoá với tần số lấy mẫu f< 2Bw thì tín hiệu gốc không thể được khôi
phục lại mà không bị méo .Méo ở tín hiệu ra được hình thành là do
các dải biên của tần số lấy mẫu rơi vào phổ gốc (các băng bên có phần
trùng lên nhau)và không thể tách chúng ra được bằng bộ lọc .
1.2:LƯỢNG TỬ HOÁ : Là chuyển một xung sau khi đã lấy mẫu thành một
xung có biên độ bằng mức lượng tử gần nhất .Đây là quá trình cơ bản
nhất của kỹ thuật PCM vì nó cho phép chuyển một tín hiệu tương tự sang
một tín hiệu số .
*Ưu điểm : lượng tử hoá tín hiệu đã được lấy mẫu giảm được ảnh hưởng
của tạp âm trong hệ thống .Lượng tử hoá hạn chế số lượng các mức cho
phép của tín hiệu đã lấy mẫu và chuẩn bị để chuyển tín hiệu gốc từ dạng
tương tự thành dạng số .Nếu sự phân biệt giữa các mức lượng tử lớn hơn
so với sự rối loạn do tạp âm gây ra thì máy thu dễ dàng xác định được
mức riêng đã phát đi.
*Nhược điểm: do có sự sai lệch giữa giá trị thực và gía trị mức lượng tử nên
sẽ sinh ra tạp âm lượng tử .
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2
§Ò tμi:ThiÕt kÕ khèi ®ång bé vμ t¸ch kªnh PCM 30/32 nhãm 4-§T03-
K45
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-Tạp âm lượng tử thường được biểu thị dưới dạng công suất tạp âm trung
bình so với công suất tín hiệu trung bình .Hay là tỷ số tín hiệu trên
méo (S/D) hoặc tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N).
-Sự chênh lệch giữa trị số gốc của xung lấy mẫu và trị số khôi phục dựa
trên mức lượng tử gần nhất được gọi là công suất nhiễu lượng tử hay
méo lượng tử .
1.2.1:lượng tử hoá tuyến tính(đều)
* là lượng tử hoá có các mức lượng tử bằng nhau.
Khoảng cách giữa các mức lượng tử được xác định theo công thức:
X max (t ) − X min (t )
p
-Trong đó:
p : số lượng các mức lượng tử
Xmax,Xmin: giá trị cực đại và cực tiểu cho phép
Giả sử:
X max − X min = 2a
2a
Thì khoảng cách giữa các mức lượng tử là:
p
Các mức ngưỡng là cách đều nhau .Đối với lượng tử tuyến tính thì mức
lượng tử sẽ nằm giữa các mức ngưỡng
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3
§Ò tμi:ThiÕt kÕ khèi ®ång bé vμ t¸ch kªnh PCM 30/32 nhãm 4-§T03-
K45
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-Ta có sai số lượng tử e(t) được xác định theo biểu thức sau:
ep(t) = xp(t) – x(t)
-Sai số lượng tử này xuất hiện những tạp âm ngẫu nhiên có công suất e2
-Ta giả thiết bộ lượng tử tuyến tính có khoảng động là 2a
(từ –a dến +a)nếu bộ lượng tử có cấu trúc các mức lượng tử đều p thì
2a
khoảng cách giữa các mức là : A =
p
a Δ
Hay e p (t ) ≤ hoặc là e p (t ) ≤
p 2
-Điều này có nghĩa là sai số cực đại cho phép xảy ra tại mức ngưỡng
quyết định xi) và biên độ bằng Ä/2 kể từ các mức lượng tử .Nừu giả
thiết rằng tín hiệu vào là ngẫu nhiên và sác xuất xuất hiện trong phạm
vi (-a/p ,+a/p) là như nhau thì hàm mật độ xác suất của nó được xác
định theo phương trình
f (e p ) =
p
2a
1
và hàm khối lượng xác suất : Q( X = mi ) =
p
Ta có :
X2 = ∫ x2 f(x) dx
nên suy ra
p a2
e = ∫e
2
de p =
2
p
2a 3p2
2a
vì Δ = nên ta có công suất tạp âm
p
Δ2
N = e2 =
12
-Loại tạp âm này chỉ liên quan đến khôi phục tín hiệu ở máy thu và là
loại tạp âm thực tế xuất hiện ở đầu ra bộ lượng tử hoá .Sử dụng
phương pháp ngẫu nhiên rời rạc nhận được :
X2 = ∑ Xi2 . Q(x = xi)
Ta có :
1 1
S = ∑ mi2 . = ∑ x2 .
p
p p
-Các mức lượng tử chỉ xảy tại các khoảng lẻ ∆/2 : mi = i . ∆/2
-Số lượng các mức lượng tử trong thực tế có tính đến cả mức 0 ,dương và
âm nên công suất trung bình của tín hiệu trong biểu thức trên được
tính gấp đôi số mức lượng tử :
2 2 Δ2
S = ∑ mi = .
(
2 Δ2 p p 2 − 1 ) (
Δ2
)
p
2
p 4
∑ i = p 4 6 = p − 1 12
2 2
Ta có thể xác định được tỷ số tín hiệu tạp âm như sau:
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4
§Ò tμi:ThiÕt kÕ khèi ®ång bé vμ t¸ch kªnh PCM 30/32 nhãm 4-§T03-
K45
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Δ2 12
N
S
( )
= Q −1 . . 2 = Q2 −1
2
12 Δ
( )
Khi Q >> 1 và các mức lượng tử được mã hoá thành các từ mã b bít thì
S
= 20. log Q(db ) = 20. log 2 b = 6b(db )
N
Khi mức tín hiệu đầu ra cố định ,số mức lượng tử tăng ,dẫn đến giảm
méo lượng tử vì sai số lượng tử giữa trị số mẫu thực đầu vào và trị số
lượng tử chỉ bằng hoặc nhỏ hơn một nửa bước lượng tử
Nếu các mức lượng tử xếp đặt xát nhau và tạp âm nhiệt cũng như các tạp
âm khác ở đầu vào sẽ gây ra chọn nhầm các mức lượng tử.Còn nếu
các mức lượng tử đặt cách nhau quá xa thì việc phục hồi tín hiệu gốc
là không thể phục hồi được vì méo lượng tử quá lớn.
Để khắc phục điều này ta có thể sử dụng một số biện pháp sau:
-Sử dụng bộ lượng tử tuyến tính đặt sau bộ nén.Bộ nén là bộ khuyếch đại
phi tuyến đối với tín hiệu đầu vào bộ lượng tử.Nó có chức năng
chuyển phân bố tín hiệu dưới dạng gauss thành phân bố đồng đều hơn
.Bộ khuyếch đại phi tuyến bù có đặc tính giống nhau nhưng ngược lại
để gạt bỏ méo đã áp vào tín hiệu vào xuất hiện sau khi truyền dẫn ,
giải mã và khôi phục tín hiệu
-Sử dụng bộ lượng tử phi tuyến có bước lượng tử nhỏ đối với tín hiệu vào
mức thấp .
-Sử dụng bộ lượng tử tuyến tính có khoảng cách giữa các mức quyết định
giảm nhỏ một cách đáng kể bằng cách tăng số mức lượng tử
1.2.2:lượng tử hoá phi tuyến (nén):
-Nén là phương pháp lấy các mức lượng tử khác nhau.
-Luật lượng tử logarit được sử dụng trong nén và giãn ,trong đó biến đầu
vào x được chuyển thành biến y theo quan hệ
y=log x
và quan hệ ngược lại được sử dụng khi khôi phục biến đầu vào tại đầu
ra của hệ thống nhờ bộ giãn .Mối quan hệ này được cho phép tăng các
mức trong cùng tín hiệu thấp và mở rộng bước lượng tử tỷ lệ với mức
tăng của tín hiệu vào .Kết quả là nén biên độ tín hiệu thoại làm giảm
phạm vi động và tạo ra tỷ lệ công suất tín hiệu trung bình – tạp âm
lượng tử cao hơn so với bộ lượng tử đều đối với tín hiệu vào Gauss.
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5
§Ò tμi:ThiÕt kÕ khèi ®ång bé vμ t¸ch kªnh PCM 30/32 nhãm 4-§T03-
K45
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
*Các luật nén thông dụng là :
-Luật nén ỡ:
⎡ x ⎤
ln ⎢1 + μ ⎥
⎣ x max ⎦
Y = C ( x ) = Ymax sgn ( x )
ln(1 + μ )
Xấp xỉ tín hiệu lớn và nhỏ:
⎧ x
⎪ μ x
⎪Y x max khi μ 〈〈1
x max
⎪ max
ln μ
Y = C (x ) = ⎨
⎪ μx
ln x
⎪ x max khi μ 〉〉1
⎪Ymax x max
⎩ ln μ
Trong đó :
-Xmax : là điện áp cực đại của tín hiệu vào
-ỡ thường là tham số (=100 hoặc =255)
-Y là tín hiệu đầu ra bộ nén đi đến bộ lượng tử đèn (nó có trị số cực đại là
Ymax).
-Luật nén A:
⎧ x
⎪ A x 1
⎪ Y x max khi 0≤ 〈
x max A
⎪ max
ln A + 1
Y = C (x ) = ⎨
⎪ ⎛ Ax ⎞
1 + ln⎜ ⎟ 1 x
⎪ ⎜x ⎟ khi ≤ ≤1
⎝ max ⎠ A x max
⎪Ymax
⎩ 1 + ln A
A thường chọn là 87.6
Xmax là điện áp cực đại của tín hiệu vào
Y là tín hiệu đầu ra của bộ nén
-Cả hai tham số A và ỡ được xác định một cách chính xác đối với dặc
tính nén .Trị số nén của chúng càng lớn thì hiệu quả càng cao .Việc sử
dụng các điôt để tạo ra đặc tính nén giãn ỡ nảy sinh ra vấn đề là phối
hợp giữa đặc tính nén và đặc tính giãn.ở mỹ và châu âu đã sử dụng kỹ
thuật nén –giãn số nhờ việc gần đúng hoá đặc tính logarit thành các
đường gãy khúc .
-Cả hai phương pháp mã hoá và phương pháp nén là đồng thới được tiến
hành qua bước nén số – số hoặc tự mã hóa mà không thêm những
mạch riêng rẽ khác bởi sử dụng tính chất tuyến tính của phương pháp
nén đoạn trong số
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6
§Ò tμi:ThiÕt kÕ khèi ®ång bé vμ t¸ch kªnh PCM 30/32 nhãm 4-§T03-
K45
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1.3:MÃ HOÁ :
-Mã hoá là quá trình so các giá trị rời rạc nhận bởi các quá trình lượng
tử hoá với các xung mã .Thông thường các mã nhị phân được sử
dụng cho việc mã hoá là các mã nhị phân tự nhiên.Các mã GRAY
(các mã nhị phân đơn và các mã nhị phân kép) phần lớn các ký hiệu
mã so sánh các tín hiệu vào với điện áp chuyển để đánh giá xem có
các tín hiệu nào không .Như vậy mỗi một bộ chuyển đổi D/A hoặc
bộ giải mã là cần thiết cho việc tạo điện áp chuẩn .Ví dụ về bộ lượng
tử tuyến tính .Số lượng mức lượng tử p là 2b(trong đó b là số lượng
bit biểu diễn cho p mức lượng tử riêng biệt )
-giả sử nếu có 16 mức lượng tử thì b= 4 gồm các từ mã như :
0000= 0V….1111=15v
-Tuy nhiên nếu mẫu cực đại không phải là 15 v mà bằng một mức nào
đó là 2a thì mỗi mức cách nhau là p/2a và mỗi từ mã xắp xếp ứng
với một mức như trên .Trong hệ thống PCM dùng từ mã 8 bit có
nghĩa là p = 256 mức hay mức tương ứng với 258 từ mã 8 bit .Tuy
nhiên trong trường hợp của luật ỡ các từ mã được lập như sau:
bit phân cực =(0,1)
bit phân đoạn = (000…111)
bit phân bước = (0000…1111)
cực “+” của dạng sóng tín hiệu tương ứng với bit cực 0
cực “-“ của dạng sóng tín hiệu tương ứng với bit cực 1
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7
§Ò tμi:ThiÕt kÕ khèi ®ång bé vμ t¸ch kªnh PCM 30/32 nhãm 4-§T03-
K45
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1.4:TÁI LƯỢNG TỬ VÀ GIẢI MÃ:
-Toàn bộ phần này có liên quan đến mã hoá . Trong thực tế thì quá trình
lượng tử và mã hóa trong bộ biến đổi tương tự –số không tách rời
nhau .Đầu thu của hệ thống ,tại điểm mà các bit số được tái tạo nhờ
thiết bị sử lý tín hiệu thu,các từ mã tin phải được giải mã .Bước đầu
tiên trong quá trình thu của kỹ thuật PCM là tách tín hiệu từ tạp âm
.Chức năng này được thực hiện thông qua tái lượng tử ,trong đó bộ lấy
mẫu tiến hành quyết định digit thu được mức lôgic 1 hoặc 0.dãy bit số
sau khi được phục hồi đưa đến bộ giải mã tại đây bộ biến đổi số –
tương tự (D/A) hoạt động ngược lại so với bộ mã hoá để chuyển các
từ mã số thành các mức lượng tử rời rạc đầu ra bộ giải mã là các xung
lấy mẫu nhiều mức lượng tử đặc trưng cho tín hiệu PAM lượng tử
.Sau đó tín hiệu này được lọc để khử các tần số nằm ngoài băng âm
thoại ,K ết quả là thu được tín hiệu sau khi lọc giống tín hiệu tương tự
ở phía phát .Để giúp cho bộ lấy mẫu hoạt động chính xác,tin tức về
thời gian được phát kèm theo từ mã.
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8
§Ò tμi:ThiÕt kÕ khèi ®ång bé vμ t¸ch kªnh PCM 30/32 nhãm 4-§T03-
K45
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
PHẦN 2: HỆ THỐNG KÊNH PCM N TỔNG QUÁT VÀ
PCM 30/32
2.1:SƠ ĐỒ KHỐI BỘ GHÉP PCM - N :
Lấy Mã Ghép Lập mã
≈ mẫu hoá kênh đường
SĐ
Chọn Bộ tạo
≈ xung
kênh xung phát
XĐB và báo hiệu
Bộ tạo
Lấy
≈ mẫu
xung thu
Tách
SĐ XĐB
Chọn Giải Tách
≈ xung
kênh mã kênh
Giải mã
đường
-Sơ đồ này ghép N kênh thoại ,kênh đồng bộ và kênh báo hiệu thành
luồng bít.Bộ ghép PCM 24 có tốc độ bit bằng 1544 kbit/s,bộ ghép
PCM -30 có tốc độ bít bằng 2048 kbit/s .Đôi dây âm tần được nối vào
máy đầu cuối thuê bao,thiết bị truyền số liệu …Sau đây phân tích hoạt
động của bộ ghép tín hiệu thoại.
-bộ sai động SĐ tách tín hiệu thoại thu và phát riêng biệt .Tại nhánh phát
có bộ lọc thông thấp để hạn chế băng tần tiếng nói từ 300ữ3400
Hz,mạch lấy mẫu là một chuyển mạch điện tử đóng mở theo chu kỳ
125 ỡs bộ mã hoá biến đổi mỗi xung lấy mẫu thành 8 bit và khối ghép
kênh ghép tín hiệu thoại ,tín hiệu đồng bộ và báo hiệu thành một
khung có thời hạn 125 ỡs .Đầu ra các mạch lấy mẫu đấu song song
với nhau , vì vậy xung lấy mẫu của các kênh được ghép theo thời gian
và lần lượt đưa đến bộ mã hoá.Trong bộ ghép PCM 24 dùng bộ mã
hoá nén số ỡ-255 và đặc tính biên độ có 15 đoạn.Trong bộ ghép PCM
30 dùng bộ mã hoá nén số A = 87,6 và đặc tính biên độ có 13 đoạn
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 9
§Ò tμi:ThiÕt kÕ khèi ®ång bé vμ t¸ch kªnh PCM 30/32 nhãm 4-§T03-
K45
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
.Dãy xung 2048 kbit/s đầu ra bộ tạo xung phát của PCM 30 và 1544
kbit/s của PCM 24 qua bộ chia để tạo ra xung điều khiển các mạch
lấy mẫu 8 kbit/s ,điều khiển các bộ mã hoá ..Báo hiệu từ các thuê bao
được đưa tới khối xử lý báo hiệu.Tại đây báo hiệu được chuyển đổi
thành các bit để ghép vào khung.Dãy bit hai mức đầu ra khối ghép
kênh qua khối lập mã đường chuyển thành dãy bit 3 mức và đi ra
ngoài .
-Tại nhánh thu ,dãy bit 3 mức từ ngoài đi vào khối giải mã đường để
chuyển thành dãy bit 2 mức.Khối tách kênh tách luồng bit đầu vào
thành 30 kênh thoại .kênh đồng bộ và kênh báo hiệu .Khối báo hiệu
chuyển các bit báo hiệu thành tín hiệu báo hiệu ban đầu ,chẳng hạn
báo hiệu đa tần các digit bộ số thuê bao ,xung điều khiển rơle .. xung
đồng bộ đưa tới khối tạo xung thu để khởi động bộ chia xung và tạo ra
các khe thời gian đồng bộ với phía phát.các từ mã 8 bit của 30 kênh
thoại đưa tới bộ giải mã để chuyển thành các xung lượng tử ,qua bộ
chọn xung kênh và bộ lọc thông thấp tách ra tín hiệu thoại analog .Tín
hiệu thoại analog qua bộ sai động đi vào máy điện thoại .Bộ chọn
xung kênh là một chuyển mạch điện tử đóng mở theo tôc độ và pha
của bộ lấy mẫu ở phía phát. Đầu vào bộ chọn xung kênh đấu song
song với nhau và mỗi bộ chỉ cho xung kênh mình đi qua .Nói một
cách khác tách kênh theo thời gian được thực hiện tại đây.
2.2:CẤU TRÚC KHUNG VÀ ĐA KHUNG CỦA BỘ GHÉP PCM
30:
2.2.1:cấu trúc khung và đa khung:
Cấu trúc khung và đa khung của bộ ghép PCM 30 như hình dưới:
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 10
§Ò tμi:ThiÕt kÕ khèi ®ång bé vμ t¸ch kªnh PCM 30/32 nhãm 4-§T03-
K45
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
TMF=125ỡs x 16 = 2 ms
Đa khung
16 khung F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15
TF = 125ỡs
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 TS
Khung 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 CH
Các khung chẵn Chú thích:
Si 0 0 1 1 0 1 1 Khung F0
b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8
TS - Khe thời gian
Các khung lẻ
Si 1 A S S S S S 0 0 0 0 S S S S CH - Kênh
Cấu trúc khung và đa khung của bộ ghép PCM 30
-Khung có thời hạn 125 ỡs được chia thành 32 khe thời gian bằng nhau
và đánh số thứ tự từ Ts0 ..Ts31 .Mỗi khung gồm có 256 bit và chu kỳ
lặp lại của khung bằng 8000Hz .Mỗi đa khung kéo dài trong 2 ms và
chứa 16 khung.các khung được đánh số thứ tự từ F0 ..F15, trong đó 6
khung mang chỉ số chẵn và 6 khung mang chỉ số lẻ.
-Các khe Ts0 đứng đầu các khung chẵn gồm bit Si được sử dụng cho
quốc tế (nếu không dùng thì cài đặt bằng 1) và 7 bit còn lại là từ mã
đồng bộ khung 0011011.Các khe Ts0 đứng đầu các khung lẻ gồm bit
thứ 1 Si dùng cho mạng quốc tế ,nếu không sử dụng đặt Si = 1,bit thứ
2 luôn có lôgic 1 để tránh phỏng tạo từ mã đồng bộ khung , bit thứ 3
dùng cho cảnh báo xa khi mất đồng bộ khung ,5 bit S còn lại dành cho
quốc gia .khi trạm đầu xa không thu được từ mã đồng bộ khung sẽ đặt
A =1 và truyền về trạm gốc.
-Khe thời gian Ts16 của khung F0 truyền từ mã đồng bộ đa khung vào vị
trí các bit thứ 1 đến bit thứ 4 ,bit thứ 6 truyễn cảnh báo xa khi mất
đồng bộ đa khung (A=1),các bit S dành cho quốc gia ,nếu không sử
dụng đặt S =1
-Các khe thời gian Ts16 của khung F1..F15 dùng để truyền báo hiệu .Báo
hiệu của mỗi kênh thoại được mã hoá thánh 4 bit a,b,c,d và ghép vào
nửa khe thời gian Ts16.nửa bên trái truyền các báo hiệu của các kênh
thoại thứ 1 đến 15 ,và nửa trái truyền báo hiệu các kênh thoại từ 16
đến 30.Như vậy phải có 16 khe thời gian Ts16 trong một đa khung mới
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11
§Ò tμi:ThiÕt kÕ khèi ®ång bé vμ t¸ch kªnh PCM 30/32 nhãm 4-§T03-
K45
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
đủ để truyền báo hiệu và đồng bộ đa khung.Đó cũng là lý do tại sao
mỗi đa khung chứa 16 khung .Nếu các bit abcd không dùng cho báo
hiệu thì đặt b= 1,c=0,và d=1 ngoài ra cũng cần lưu ý cấm sử dụng tổ
hợp 0000 để truyền báo hiệu vì nó trùng với từ mã đồng bộ đa
khung.phương thức báo hiệu đã trình bầy trên đây gọi là báo hiệu
kênh kết hợp CAS
-Ngoài ra còn có phương thức báo hiệu kênh chung CCS ,trong đó báo
hiệu của các kênh thoại được truyền trên một đường riêng .điển hình
của CCS là hệ thống báo hiệu số 7 (CCSS-7)
-Trong trường hợp PCM 30 được sử dụng để truyền số liệu thì bit Si
trong khe thời giai Ts0 là bit kiểm tra dư chu trình CRC.(xem bảng )
T.T Bit 1 đến bit 8 của TS0
khung Si 2 3 4 5 6 7 8
0 Ci 0 0 1 1 0 1 1
1 0 1 A S S S S S
2 C2 0 0 1 1 0 1 1
3 0 1 A S S S S S
4 C3 0 0 1 1 0 1 1
5 1 1 A S S S S S
6 C4 0 0 1 1 0 1 1
7 0 1 A S S S S S
8 C1 0 0 1 1 0 1 1
9 1 1 A S S S S S
10 C2 0 0 1 1 0 1 1
11 1 1 A S S S S S
12 C3 0 0 1 1 0 1 1
13 E 1 A S S S S S
14 C4 0 0 1 1 0 1 1
15 E 1 A S S S S S
Bảng 1.1 tóm tắt chức năng các bit của khe thời giai Ts0 trong mỗi đa
khung 16 khung .
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 12
§Ò tμi:ThiÕt kÕ khèi ®ång bé vμ t¸ch kªnh PCM 30/32 nhãm 4-§T03-
K45
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-Cũng có thể xem đa khung gồm 2 đa khung con , đa khung con thứ nhất
gồm khung 0 ..7 và đa khung con thứ 2 từ khung 8..15.Bit Si trong
các khung chẵn của mỗi đa khung con là các bit kiểm tra dư chu trình
C1C2C3C4(CRC – 4).bit Si trong các khung lẻ của đa khung tạo
thành từ mã đồng bộ đa khung CRC-4,bit E trong khung 13 chỉ thị lỗi
bit của đa khung con thứ nhất và bit E trong khung 15 chỉ thị lỗi bit
CRC – 4 của đa khung con thứ 2.
-Tính toán các bit CRC:
-CRC là số dư của phép chia đặc biệt và được diễn giải như sau :
-Muốn tính CRC trong đa khung con N phải căn cứ vào đa khung con N-
1.tống số các bit thông tin trong đa khung con N-1 (không tính các bit
CRC trong đa khung con này)được xem như một số nhị phân lớn. Số
nhị phân này được triển khai thành một đa thức và được gọi là đa thức
đặc trưng .Bậc của đa thức đặc trưng ít hơn số lượng bit trong số nhị
phân một đơn vị,số lượng số hạng của đa thức bằng số lượng các bịt 1
trong số nhị phân.trước hết nhân đa thức đặc trưng với xm , m = số bit
trong từ mã CRC.sau đó đem tích số này chia (môdun 2) cho đa thức
sinh và số dư của phép chia chính là giá trị các bit trong từ mã CRC
của đa khung con N .đa thức sinh là một số nhị phân bé và được chọn
một cách hợp lý.
-Phía thu tiến hành giải mã CRC như sau:
-tiếp nhận đa khung con N-1,thay các bit CRC trong đa khung con N-1
bằng các bit 0 ,triển khai nội dung của đa khung con này thành đa
thức đặc trưng .Nhân đa thức đặc trưng với xm ,chia tích số này cho đa
thức sinh.
-Số dư của phép chia được ghi lại và so sánh với bit tương ứng của CRC
trong đa khung con N .
-Nếu các bit của phần dư trong đa khung con N-1 trùng hợp với các bit
trong CRC thuộc đa khung con N thì đa khung con N-1 không có lỗi.
-Để hiểu rõ những điều đã trình bầy trên đây lấy một vài ví dụ:
Thí dụ 1:Khối số liệu truyền chẳng hạn là một số thập phân lớn :
45674859
Đem chia số này cho 97 sẽ được số dư là một số nguyên nằm trong
khoảng từ 0 ..96 Đem khối số liệu nhân với 100 được
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13
§Ò tμi:ThiÕt kÕ khèi ®ång bé vμ t¸ch kªnh PCM 30/32 nhãm 4-§T03-
K45
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
4567485900
Bây giờ đem tích số này chia cho 97 sẽ được số dư bằng 49 .điều chỉnh
số mới này sao cho nó chia hết cho 97.muốn vậy cộng thêm phần bù
97 của 49 là 48 vào khối số liệu ban đầu mà vẫn không che lấp số liệu
và được:
4567485948
Dãy số cuối cùng này chia hết cho 97 và số dư bằng 0.Khối số liệu cuối
cùng này chứa khối số liệu ban đầu được truyền đi và nếu bị lỗi thì
phía thu dễ dàng phát hiện thông qua phần dư khác 0
Phương pháp thứ 2 của CRC là truyền đi khối số liệu ban đầu sau khi đã
nhân với 100 là
4567485900
Còn phần dư hợp vào khối số liệu tiếp theo để truyền đi phía thu đem
chia 4567485900,cho 97 được phần dư là 49 .Đem phần dư này so
sánh với phần dư gộp vào khối số liệu tiếp theo và xác định được khối
số liệu hiện tại có bị lỗi hay không .
Thí dụ 2:Tính CRC-4:
-Phía phát thiết bị PCM 30 hình thành các đa khung con gồm 8 khung
,mỗi khung có 256 bit , vì vậy đa khung con chứa 2048 bit.Giả thiết
trong số 2048 bit này của đa khung N-1 có 1201 bit 1 ,tức là tổng số
bit bằng 1201.chuyển 1201 thành số nhị phân có chiều dài là :
10010110001
Triển khai số nhị phân này thành đa thức đặc trưng sau đây:
x10+x7+x5+x4+x0
nhân đa thức đặc trưng với x4 được:
x14+x11+x9+x8+x4
chia cho đa thức sinh x4+x+1:
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14
§Ò tμi:ThiÕt kÕ khèi ®ång bé vμ t¸ch kªnh PCM 30/32 nhãm 4-§T03-
K45
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
x4 + x + x0
x14 + x11 + + x9 + x8 + + x4
x10 + x 6 + x 5 + x 4 + x 3 + x 0
x 14 + x 11 + x 10
x 10 + x 9 + x 8 + + x4
x10 + + x7 + x6
x9 + x8 + x7 + x6 + + x4
x9 + + x6 + x5
x8 + x7 + + x5 + x4
x8 + + x5 + x4
x7
x7 + x4 + x3
x4 + x3
x4 + x + x0
x 3 + x + x 0 = 101( sodu )
Các bit dư 1011 được đặt vào vị trí các bit C1,C2,C3,C4 của đa khung
con N
đa khung con N-1 truyền đến phía thu và đếm được tống số bit 1 bằng
1201 ,chuyển đổi thành số nhị phân 10010110001.triển khai số nhị
phân thành đa thức đặc trưng :
x10+x7+x5+x4+x0
nhân đa thức đặc trưng với x4 và chia tích số này cho đa thức sinh
x4+x+1 được số dư là 1011.Đem số dư 1011 so sánh với số dư đã đặt
trong đa khung con N mà phía phát chuyển tới (1011) ,như vậy không
có lỗi trong đa khung con N-1.Sơ đồ cài đặt và xử lý CRC-4 như sau:
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 15
§Ò tμi:ThiÕt kÕ khèi ®ång bé vμ t¸ch kªnh PCM 30/32 nhãm 4-§T03-
K45
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Hướng phát Hướng thu
Đa khung con N-1 Đa khung con N-1
(ĐKC N-1) (ĐKC N-1)
Phần dư Phần dư
C1 C1
(ĐKC N-1) . x4 C2 (ĐKC N-1) . x4 C2
Đa thức sinh C3 Đa thức sinh C3
C4 C
So sánh
4 phần dư
C1 C1
Đa khung con N Đa khung con N
C2 C2
C3 (ĐKC N) C3 (ĐKC N)
C4 C4
Phần dư Phần dư
C1 C1
(ĐKC N) . x4 C2 (ĐKC N) . x4 C2
Đa thức sinh C3 Đa thức sinh C3
C4 C4
So sánh
phần
dư
C1 C1
Đa khung con N+1 Đa khung con N+1
C2 C2
C3 (ĐKC N+1) C3 (ĐKC N+1)
C4 C4
Sơ đồ hình thành và xử lý phần dư CRC-4
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16
§Ò tμi:ThiÕt kÕ khèi ®ång bé vμ t¸ch kªnh PCM 30/32 nhãm 4-§T03-
K45
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
PHẦN 3: SƠ ĐỒ KHỐI BÊN THU CỦA HỆ THỐNG PCM
30/32
-Bên thu nhận được dòng tín hiệu số dưới dạng mã đường dây,mạch giải mã
sẽ chuyển đổi mã HDB3 thành mã nhị phân ,đồng thời sẽ khôi phục xung
nhịp CLK điều khiển định thời thu làm việc để đồng bộ với định thời
phát.
-Bên thu kiểm tra đồng bộ bằng cách mang dòng thông tin đến để kiểm tra
.Đồng bộ đa khung được kiểm tra trước ,sau đó đến đồng bộ khung chẵn
,khung lẻ.Khi 3 định thời đã thoả mãn thì nó sẽ thiết lập trạng thái định
thời thu trùng với định thời phát rồi bắt đầu làm việc.
-Sau khi dòng số được chuyển sang dạng nhị phân .dòng số này sẽ đi vào bộ
Demux (bộ tách kênh).Trong Demux có mạch tái tạo xung đồng hồ để
kích cho định thời thu hoạt động .Bộ định thời thu có nhiệm vụ tạo ra các
xung định thời gian cho từng bit q0ữq7,xung định thời cho các khe Ts0
ữTs31.
-Dòng số 2.048 sẽ qua mạch cảnh báo nhận dạng từ mã đồng bộ đa
khung,khung.Nếu mạch nhận dạng nhận ra các mã đồng bộ đúng thì nó
sẽ điều khiển cho định thời thu đồng bộ với định thời phát.Khi các mã
đều đúng thì mạch tách tín hiệu và thông tin mới được phép hoạt động.
-Tín hiệu thoại được đưa qua bộ đảo bit và các bộ giải mã cũng được điều
khiển theo đúng thư tự thời gian bằng các xung Tsn lấy từ bộ định thời
thu,tín hiệu sẽ được khôi phục lại dạng tín hiệu gốc.Nếu là kênh số liệu
thì nó cũng được đưa qua bộ đảo bit để trở thành tốc độ 64Kbit như ban
đầu.
*Sơ đồ khối bên thu:
Kiểm tra SYN
Bộ định thời
th
Tín
hiệu Decode BI
thoại ≈
D
Số liệu E
interface BI M Giải mã
64Kbit
U HDB3
X
Tín hiệu
rung chuông Ô
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 17
