Bài giảng Nguyên lý thông tin - Chương 3: Kỹ thuật số hóa và định dạng tín hiệu
- Chæång III -
Chæång
3
Ky thuát sä hoa va âënh dang tên hiãu
Háu hãt cac tên hiãu cán truyãn qua hã thäng truyãn tin sä âãu la tên hiãu tæång tæ. Vç thã ván
âã âáu tiãn cán qua tám å âáy la sä hoa tên hiãu tæång tæ. Lénh væc sä hoa tên hiãu tæång tæ
âa âæåc nghiãn cæu manh trong vai chuc nàm trå lai âáy. Sæ nghiãn cæu âo âa tao ra rát nhiãu
kiãu biãn âäi khac nhau va trong mäi kiãu lai co rát nhiãu biãn thã. Viãc chon kiãu cu thã nao
la phu thuäc vao lénh væc æng dung va chát læång truyãn dán ma ta mong muän âat âæåc.
Mät trong nhæng phæång phap biãn âäi tên hiãu tæång tæ sang sä phä biãn hån ca se âæåc
trçnh bay ky trong chæång nay la âiãu chã xung ma PCM (Pulse Code Modulation). PCM cho
chát læång âam bao våi gia thanh tæång âäi. Tæ PCM co nhæng phæång phap biãn thã cung
kha thäng dung la PCM delta, âiãu chã xung ma vi sai DPCM (Differential Pulse Code
Modulation), âiãu chã delta DM ( Delta Modulation), DM thêch nghi ADM (Adaptive DM).
Cac phæång phap sau cho täc âä tên hiãu sä tháp hån so våi PCM, dán âãn sæ dung bàng
thäng tiãt kiãm hån.
Tên hiãu tæång tæ sau khi chuyãn sang dang sä cán phai âæåc biãu diãn dæåi mät dang thæc
thêch håp âã truyãn âi. Cac dang thæc nhæ váy goi la ma âæång (line code) va cäng viãc âo
âæåc goi la âënh dang tên hiãu sä (digital signal format). Chæång nay se giåi thiãu vã mät sä
loai ma âæång thæång gàp cung våi cac âàc âiãm cua chung.
Co thã noi tiãng noi la loai tên hiãu thäng tin âæåc truyãn phä biãn nhát trong mang viãn
thäng. Chæång nay se danh mät phán âã giåi thiãu så læåc vã ky thuát ma hoa tiãng noi täc
âä tháp nhå vao cac bä ma hoa thoai (voice coder). Qua trçnh sä hoa tiãng noi luc nay âæåc
thæc hiãn dæa trãn nguyãn tàc chè ma hoa âã truyãn âi cac tä håp ám vë la yãu tä cå ban cáu
thanh nãn tiãng noi. Bä giai ma co thã tao lai tiãng noi bàng cach khäi phuc lai cac tä håp ám
vë nay. Tát nhiãn luc nay tiãng noi chè âu hiãu chæ khäng con giæ âæåc âä phán biãt, tênh
trung thæc, ngæ âiãu...cua ngæåi noi nhæ PCM.
Phán cuäi chæång se trçnh bay vai net vã ky thuát ma hoa audio cho täc âä tháp nhæng chát
læång cao, dæa trãn nguyãn tàc ma hoa bàng con (sub-band coding).
3.1 Láy máu
Láy máu (sampling) la bæåc âáu tiãn trong qua trçnh biãn âäi tên hiãu tæång tæ sang sä theo
ky thuát PCM. Muc âêch cua bæåc láy máu nay la tæ tên hiãu tæång tæ, ta tao nãn mät day
xung råi rac tuán hoan räng bàng nhau, biãn âä xung bàng våi gia trë cua tên hiãu tæång tæ tai
thåi âiãm láy máu. Day xung råi rac âo con âæåc goi la tên hiãu âiãu chã biãn âä xung PAM
(Pulse Amplitude Modulation). Hçnh 3.1 âæa ra mät vê du vã tên hiãu PAM. Vç âènh cua tên
hiãu PAM nay bàng phàng nãn ta con goi la tên hiãu flat-top PAM.
Nãu tên hiãu PAM co tán sä âu lån (tæc la khoang cach giæa cac xung canh nhau âu nho) thç
co thã khäi phuc lai tên hiãu tæång tæ ban âáu tæ tên hiãu PAM.
- 44 -
- Chæång III -
Âënh ly láy máu Shannon âæa ra giåi han dæåi cua tán sä âo la f ≥2f hoàc ω ≥ 2ω ,
S
m
s
m
trong âo f la tán sä cua tên hiãu PAM va f la tán sä cæc âai cua phä tên hiãu tæång tæ.
S
m
Træång håp tên hiãu tæång tæ la tên hiãu thäng dai co phä tæ fL âãn fH thç tán sä láy máu âæåc
chon nhæ sau:
⎛
⎜
⎞
⎟
f
2
n
2
H
f ≤ f ≤
f trong âo n = int
L
H
s
⎜
⎝
⎟
⎠
n −1
f − f
H L
Vê du: Âã láy máu tên hiãu thoai tæång tæ co phä tæ 0.3 - 3.4 kHz thç theo âënh ly láy máu
tênh âæåc n = int(3.4/3.1) = 1. Suy ra fs ≥ 6.8 kHz. Thæc tã, CCITT quy âënh fs = 8 kHz.
Hçnh 3.1 Tên hiãu flat-top PAM
3.1.1 Láy máu tæ nhiãn (natural sampling)
Viãc tao ra tên hiãu PAM co âènh bàng phàng nhæ hçnh 3.1 rát giäng våi láy máu tæ nhiãn,
trong âo láy máu tæ nhiãn la qua trçnh nhán tên hiãu tæång tæ våi day xung láy máu pT(t). Day
xung láy máu pT(t) la day xung vuäng tuán hoan våi chu ky T =1/f , f ≥ 2f , âä räng
S
S
m
xung la τ, chiãu cao xung la h = 1.
Co thã khai triãn Fourier cho day xung láy máu nhæ sau:
τ
T
2π
T
sinkπ
∞
−jk
t
1
p (t) =
τ
e
∑
T
τ
T k=−∞
kπ
T
Tên hiãu láy máu co dang:
f (t) = f (t)p (t)
S
T
Mát âä phä cua tên hiãu láy máu la:
- 45 -
- Chæång III -
τ
T
sin kπ
∞
1
τ
2π
T
FS (ω) =
F(ω)∗ P(ω) =
F(ω − k
)
∑
τ
2π
k =−∞ T
kπ
T
Hçnh 3.2 trçnh bay tên hiãu tæång tæ, day xung láy máu, tên hiãu láy máu va phä cua chung.
Âiãm cán læu y trong træång håp nay la âènh cua tên hiãu láy máu bam theo sæ biãn thiãn cua
tên hiãu tæång tæ. Hçnh 3.2 a, c, e lán læåt la âä thë cua tên hiãu tæång tæ, day xung láy máu va
tên hiãu láy máu. Vê du tên hiãu tæång tæ la tên hiãu thäng tháp våi phä co dang nhæ hçnh 3.2b.
Vç day xung láy máu tuán hoan nãn phä cua day xung láy máu å hçnh 3.2 d la phä råi rac,
bao gäm cac xung Dirac cach âãu nhau 1/T. Va vç day xung láy máu la day xung vuäng tuán
hoan nãn âæång bao cua cac xung Dirac la phä cua mät xung vuäng âån dang (sinx)/x. Theo
tênh chát cua phep biãn âäi Fourier thç phep nhán trong miãn thåi gian tæång âæång våi phep
cháp trong miãn tán sä nãn phä cua tên hiãu láy máu co âæåc bàng cach tênh nhæ trçnh bay
trãn âáy va càn cæ vao âo, ta co âæåc âä thë phä cua tên hiãu láy máu nhæ hçnh 3.2 f.
Tæ hçnh 3.2 f, ta tháy phä cua tên hiãu láy máu bao gäm vä sä phiãn ban phä cua tên hiãu
tæång tæ nàm cach nhau 2π/T . Nãu tán sä láy máu khäng thoa man âënh ly láy máu
Shannon f ≥2f hoàc ω ≥ 2ω thç xay ra hiãn tæång cac phiãn ban phä chäng lán lãn
S
m
s
m
nhau. Ta goi âáy la hiãn tæång chäng phä hay máp må phä (aliasing).
Hçnh 3.2 Tên hiãu láy máu tæ nhiãn va phä
Viãc thæc hiãn láy máu tæ nhiãn kha dã dang, chè cán mät chuyãn mach hai âáu vao mät âáu
ra tæång tæ (analog bilateral switch) nhæ chè ra trong hçnh 3.3. Mät vê du cua loai chuyãn
mach nay la 4016 (co sàn trong phán cæng cua CMOS).
- 46 -
- Chæång III -
Chuyãn mach
f(t)
fs(t)
pT(t)
Clock
Hçnh 3.3 Mach tao tên hiãu PAM láy máu tæ nhiãn
3.1.2 Láy máu tæc thåi (instaneous sampling)
Ngoai cach láy máu tæ nhiãn, ta con co thã tao ra tên hiãu flat-top PAM nhæ hçnh 3.1. Viãc
láy máu kiãu nay con âæåc goi la láy máu tæc thåi, y muän noi gia trë cua tên hiãu flat-top
PAM bàng våi gia trë cua tên hiãu tæång tæ å ngay thåi âiãm láy máu va giæ nguyãn nhæ váy
trong suät thåi gian bàng âä räng xung láy máu.
Âã tao ra tên hiãu flat-top PAM, ta sæ dung bä láy máu va giæ máu (sampler & holder) nhæ
chè ra trong hçnh 3.4.
r
rC << τ
RC >> T
R
C
Hçnh 3.4 Mach láy máu va giæ máu
Vao thåi âiãm láy máu, khoa âong lai. Tu C âæåc nap rát nhanh do rC rát nho. Tu C nap âãn
âiãn ap bàng våi gia trë âiãn ap cua tên hiãu tæång tæ vao. Qua trçnh nay chênh la láy máu. Sau
âo khoa må ra. Do RC rát lån nãn âiãn ap trãn tu C gán nhæ khäng thay âäi. Âáy chênh la
giai âoan giæ máu.
Trong thæc tã ngæåi ta rát quan tám âãn kiãu láy máu tæc thåi. Ly do la chung ta khäng cán
dung hçnh dang cua xung âã chæa thäng tin truyãn âi va dã tao ra dang xung chæ nhát. Thäng
tin å âáy chè chæa trong biãn âä cua xung ngay tai thåi âiãm láy máu. Khi truyãn tên hiãu qua
khoang cach xa, ta cán dung cac bä làp (repeater) âã loc va khuãch âai tên hiãu træåc khi
truyãn tiãp âãn bä làp kã tiãp hay bä thu. Å âáy, bä làp chè cán tai tao xung chæ khäng cán
khuãch âai xung (khac cå ban våi thäng tin tæång tæ)
3.1.3 Khäi phuc tên hiãu ban âáu
So sanh hçnh dang cua tên hiãu flat-top PAM å hçnh 3.1 våi hçnh dang cua tên hiãu láy máu å
hçnh 3.2 e, ta tháy chung khac nhau rát êt. Do váy ma viãc khäi phuc tên hiãu tæång tæ ban
- 47 -
- Chæång III -
âáu tæ tên hiãu flat-top PAM hay tên hiãu láy máu rát giäng nhau.
Tæ biãu thæc mát âä phä va hçnh ve 3.2 ta tháy: nãu tán sä láy máu thoa âënh ly láy máu thç tæ
tên hiãu PAM, ta co thã khäi phuc âæåc tên hiãu gäc ban âáu nhå mät bä loc thäng tháp tán
sä càt fm. Tên hiãu khäi phuc cang giäng våi tên hiãu ban âáu nãu ty sä τ/T cæc nho. Bä loc
thäng tháp nay âæåc goi la loc khäi phuc (reconstruction filter).
Tæ âáy, ta co thã tæ kiãm tra lai cäng thæc læa chon tán sä láy máu trong træång håp tên hiãu
tæång tæ la tên hiãu thäng dai thay vç la tên hiãu thäng tháp.
Ngæåc lai, nãu tán sä láy máu khäng thoa âënh ly láy máu thç do anh hæång cua hiãn tæång
chäng phä (aliasing), ta khäng thã khäi phuc tên hiãu ban âáu. Váy âã chäng anh hæång cua
chäng phä, ta âàt ngay træåc bä láy máu mät bä loc thäng tháp âã loai bo cac thanh phán tán
sä lån hån f / 2. Viãc loai bo nay co khi anh hæång âäi chut âãn chát læång tên hiãu.
S
3.1.4 Kãt håp láy máu våi ghep kãnh phán chia theo thåi gian TDM
Nhæ âa trçnh bay å trãn, ty sä τ/ T rát nho nghéa la khoang cach giæa hai xung PAM canh
S
nhau rát lån. Ngæåi ta låi dung khoang cach lån nay âã ghep vao va truyãn âi cac xung PAM
khac cua cac tên hiãu tæ cac kãnh khac. Phæång phap nay goi la ghep kãnh phán chia theo
thåi gian TDM (Time Division Multiplexing).
Âã minh hoa nguyãn ly TDM, ta xet vê du hçnh 3.5 thæc hiãn ghep kãnh phán thåi gian cho
hai tên hiãu PAM la f1(t) va f2(t). Khoang cach giæa hai xung PAM canh nhau trong dong tên
hiãu ghep kãnh khäng con la T næa ma la T/2.
f1(t)
f2(t)
T/2
T
Hçnh 3.5 Ghep kãnh theo thåi gian cho hai tên hiãu PAM
Så âä thæc hiãn ghep kãnh theo thåi gian cho hai tên hiãu PAM trçnh bay trãn hçnh 3.6. Gia
sæ hai tên hiãu la tên hiãu thäng tháp (low-pass), tán sä täi âa la 3 kHz, theo âënh ly láy máu
thç tán sä láy máu nho nhát la 6 kHz. Âiãu nay yãu cáu täc âä täi thiãu cua âäng hä la 12 kHz
cho hã thäng nay hoat âäng. Ngoai cach dung chung bä láy máu ta cung co thã sæ dung riãng
tæng bä láy máu cho mäi kãnh.
Viãc truyãn tên hiãu láy máu tæ nhiãn hay flat-top PAM qua kãnh thäng tin yãu cáu mät bàng
thäng rát räng so våi tên hiãu tæång tæ ban âáu vç âä räng xung qua hep. Kha nàng chäng
nhiãu cua tên hiãu PAM khäng âæåc cai thiãn máy so våi truyãn træc tiãp tên hiãu tæång tæ.
- 48 -
- Chæång III -
Âiãu nay dán âãn PAM khäng thêch håp cho truyãn dán qua khoang cach xa. Khi truyãn âi
xa, phai chuyãn âäi PAM sang dang sä. Bai tiãp theo se xet ván âã chuyãn âäi tên hiãu PAM
sang dang sä.
f1(t)
Láy máu
Tao xung
LPF
PAM-
f2(t)
Clock
Hçnh 3.6 Så âä thæc hiãn ghep kãnh theo thåi gian cho hai tên hiãu PAM
3.2Âiãu chã xung ma PCM
Ky thuát âiãu chã xung ma PCM âæåc âã xuát lán âáu tiãn vao nàm 1937 båi Alec Reeves -
mät ky sæ cua hang STC ( báy giå la mät bä phán cua Northern Telecom). PCM la mät ky
thuát hiãu qua chuyãn âäi tên hiãu tæång tæ sang sä, trong âo cac xung PAM råi rac âæåc
chuyãn âäi thanh mät tæ ma sä (digital word); âo la mät dong bit näi tiãp (serial bit stream).
Tæ nhæng nàm 1960, cac hã thäng thäng tin sæ dung PCM ngay cang räng rai vç nhæng æu
âiãm näi bát sau âáy:
- Co thã sæ dung cac mach sä khäng âàt làm trong hã thäng.
- Tên hiãu PCM xuát phat tæ tát ca cac nguän tên hiãu tæång tæ (audio, video...) co thã kãt
håp våi tên hiãu sä liãu (vê du tæ may tênh) va truyãn chung qua hã thäng truyãn tin sä täc âä
cao (high-speed digital communication system).
- Khi truyãn tin qua khoang cach xa, tên hiãu PCM co thã âæåc khäi phuc hoan toan tai
mäi tram làp trung gian (intermediate repeater station). Anh hæång cua nhiãu khäng bë têch
luy ma chè cán quan tám âãn nhiãu truyãn dán giæa hai tram làp canh nhau.
- Co thã giam anh hæång cua nhiãu lãn tên hiãu PCM bàng cach sæ dung cac ky thuát ma
hoa âàc biãt, co thã sæa âæåc háu hãt cac loai läi.
- Co thã giam båt sæ làp lai khäng cán thiãt hay con goi la âä dæ (redundancy) trong ban
tin.
- Tên hiãu PCM dã læu træ.
Cac æu âiãm trãn co gia trë væåt träi so våi khuyãt âiãm chênh cua tên hiãu PCM la âoi hoi
bàng thäng truyãn dán räng hån tên hiãu tæång tæ tæång æng nhiãu lán.
Ba bæåc cå ban âã thæc hiãn PCM gäm láy máu (sampling), læång tæ hoa (quantizing) va ma
hoa (encoding) nhæ trçnh bay trãn hçnh 3.7. Láy máu la bæåc nhàm tao ra tên hiãu flat-top
PAM âa trçnh bay trong bai træåc. Bai nay se trçnh bay hai bæåc sau la læång tæ hoa va ma
hoa.
- 49 -
- Chæång III -
Bä phat PCM
PAM
læång tæ
hoa
T.h
PCM
flat- top
PAM
T.h tæång
tæ vao
Loc thäng
tháp
Láy máu &
giæ máu
Læång tæ
hoa M mæc
Ma hoa
Kãnh
Làp khäi
phuc
Làp khäi
phuc
Làp khäi
phuc
Bä thu PCM
PAM
læång tæ
hoa
T.h tæång
tæ ra
PCM
Loc thäng
tháp
Mach tai
tao
Giai ma
Hçnh 3.7 Hã thäng truyãn dán PCM
3.2.1 Læång tæ hoa
Han chã cua hã thäng truyãn tin qua khoang cach xa la sæ têch luy nhiãu, khiãn cho sæ suy
giam chát læång tên hiãu gia tàng theo khoang cach. Co thã giam båt anh hæång nay bàng
cach thæc hiãn læång tæ hoa (quantizing). Âo la sæ xáp xè hoa cac gia trë cua cac máu tæång tæ
bàng cach sæ dung sä mæc hæu han M.
Hoat âäng læång tæ hoa âæåc minh hoa trãn hçnh 3.8. Tên hiãu m(t) âæåc âæa vao âáu vao
cua bä læång tæ hoa, m (t)la tên hiãu ra cua bä læång tæ hoa .
q
Quan sat trãn hçnh 3.8, ta tháy m (t) co dang bác thang biãn âä råi rac, láy cac mæc biãn âä
q
gán våi m(t) la ... m-2 m-1 m0 m1 m2 m3 ... Ta goi cac mæc nay la mæc læång tæ hoa. Sä
mæc nay hæu han. m (t) chuyãn tæ mæc nay sang mæc kia å tai giao âiãm giæa m(t) va
q
âæång chênh giæa hai mæc. Sæ khac nhau giæa m(t) va m (t) nhiãu hay êt tuy thuäc vao
q
khoang cach giæa hai mæc canh nhau goi la kêch thæåc bæåc S (step size). Chát læång cua tên
hiãu khäi phuc co thã âæåc cai thiãn nãu giam kêch thæåc bæåc, tuy nhiãn luc âo sä mæc tàng
lãn. Sau âáy la mät sä vê du vã sä mæc trong cac hã thäng thæc tã: thoai cäng cäng sæ dung
256 mæc, truyãn hçnh mau thæång mai sæ dung 512 mæc.
- 50 -
- Chæång III -
mq(t)
S/2
S
m(t)
m2
m1
m0
m-1
m-2
Hçnh 3.8 Minh hoa hoat âäng læång tæ hoa
Báy giå ta xet âãn kha nàng han chã sæ têch luy nhiãu cua tên hiãu læång tæ hoa. Gia sæ tên
hiãu læång tæ hoa âæåc truyãn âãn mät tram làp, chëu anh hæång cua nhiãu nãn bë meo
(distorsion) nhæ ve trong hçnh 3.9 a. Cho tên hiãu nay âi vao bä læång tæ hoa mät lán næa goi
la tai læång tæ hoa (requantizer), âáu ra luc nay âæåc chè ra trãn hçnh 3.9 b. Quan sat trãn
hçnh ta tháy ro rang la läi chè xuát hiãn nãu biãn âä nhiãu væåt qua mät næa kêch thæåc bæåc
va nhiãu se hoan toan bë loai bo nãu biãn âä å dæåi mät næa kêch thæåc bæåc. Váy bàng cach
tàng kêch thæåc bæåc ta co thã giam båt sæ têch luy nhiãu. Tuy nhiãn tàng kêch thæåc bæåc thç
se dán âãn tàng sai khac giæa tên hiãu gäc va tên hiãu læång tæ hoa. Sai khac nay goi la nhiãu
læång tæ hoa (quantizing noise). Ta co thã tênh âæåc cäng suát trung bçnh cua nhiãu læång tæ
hoa nhæ sau:
Goi sai khac giæa tên hiãu gäc va tên hiãu læång tæ hoa å mät mæc nao âo la ξ. Theo sæ phán
têch hoat âäng læång tæ hoa å trãn, ta rut ra âæåc dai thay âäi cua ξ la:
−S/ 2 ≤ ξ ≤ S/ 2
Gia sæ ξ phán bä âãu thç ham mát âä xac suát se la:
1/S, −S/ 2 ≤ ξ ≤ S/ 2
⎧
f (ξ) =
⎨
⎩
0,
ξ ≠
Váy cäng suát trung bçnh cua nhiãu læång tæ hoa la:
S2
S/ 2
2
2
P = ξ = m = ξ f (ξ)dξ =
∫
q
2
12
−S/ 2
Ro rang la nhiãu læång tæ hoa se tàng khi kêch thæåc bæåc tàng va ngæåc lai.
3.2.2 Ma hoa
Sæ kãt håp giæa hoat âäng láy máu va læång tæ hoa tao ra tên hiãu PAM læång tæ hoa
(quantized PAM), âo la day xung råi rac cach nhau TS va co biãn âä cung råi rac hoa våi M
- 51 -
- Chæång III -
mæc biãn âä. Træåc khi truyãn âi, mäi máu PAM læång tæ hoa âæåc ma hoa thanh mät tæ ma
sä (digital word) goi la tæ ma PCM (PCM word). Co thã sæ dung ma Gray hoàc ma nhë phán
âã biãu diãn tæ ma PCM. Goi na la sä bit cán thiãt âã ma hoa mäi tæ ma PCM. Ca ma Gray
va ma nhë phán âãu la ma cå sä 2 nãn phai chon n sao cho:
log M ≤ n < log M +1
2
2
Läi
Nhiãu lån
S/2
S
(a)
(b)
Hçnh 3.9 (a) Tên hiãu læång tæ hoa våi nhiãu cäng (b) Tên hiãu sau bä tai læång tæ hoa
Trong thæc tã thç bä læång tæ hoa va ma hoa khäng tach riãng ma gäp chung trong bä chuyãn
âäi tæång tæ - sä ADC.
Co ba phæång phap thäng dung âã chuyãn âäi tæång tæ - sä la phæång phap âãm (counting)
hay ma hoa theo âä däc (ramp), phæång phap näi tiãp (serial) hay xáp xè liãn tiãp (successive
approximation) hay con goi la phan häi (feedback) va phæång phap song song (parallel).
Trong bä ma hoa âãm trãn hçnh 3.10, khi lãnh ma hoa (encode command) phat ra thç bä láy
máu thæc hiãn láy máu, mät âiãn ap däc (dang ràng cæa) âæåc tao ra va bä âãm nhë phán bàt
âáu âãm. Âiãn ap âáu ra cua bä tao ràng cæa liãn tuc so sanh våi âiãn ap cua máu tæång tæ.
Khi âiãn ap ràng cæa bàng våi âiãn ap cua máu thç lãnh âoc (read command) âiãu khiãn âoc
ra gia trë nhë phán cua bä âãm, âáy chênh la tæ ma PCM. Luc nay bä âãm va bä tao ràng cæa
reset vã gia trë 0 va chuán bë cho máu tiãp theo. Phæång phap nay chè yãu cáu êt linh kiãn
nhæng täc âä ma hoa bë han chã båi täc âä bä âãm. IC chuyãn âäi A-D hiãu Intersil ICL
7126 sæ dung ky thuát nay.
Co thã cai tiãn phæång phap âãm bàng cach khäng sæ dung bä tao âiãn ap ràng cæa ma thay
bàng mät bä têch phán chen giæa bä láy máu va so sanh. Âiãn ap ra cua bä láy máu âæåc láy
têch phán, âä räng cua xung ra bä têch phán tè lã våi gia trë âiãn ap cua máu. Æu âiãm cua
phæång phap nay la âä tuyãn tênh va âä chênh xac rát cao, loai træ nhiãu tät, âån gian va kinh
tã. Khuyãt âiãm chênh la thåi gian chuyãn âäi A-D dai.
Bä ma hoa näi tiãp trãn hçnh 3.11 hoat âäng bàng cach so sanh liãn tiãp âiãn ap cua máu
tæång tæ våi mät loat cac âiãn ap thæ (trial voltage). Cac âiãn ap thæ nay phu thuäc vao kãt
- 52 -
- Chæång III -
qua so sanh træåc âo la dæång hay ám (tæång âæång våi âiãn ap cua máu vao lån hån hay nho
hån âiãn ap thæ ) âã tàng lãn hay giam âi mät gia trë bæåc (step). Gia trë bæåc âæåc chon âáu
tiãn lån nhát sau âo giam nho dán bàng mät næa bæåc træåc, nhæ váy qua trçnh thæ se nhanh
chong häi tu. Âiãn ap thæ âæåc tao ra tæ bä chia âiãn ap (voltage divider) våi cac chuyãn
mach on-off (on-off swich) âæåc âiãu khiãn båi mät mach logic sä (digital logic circuit). Sau
khi qua trçnh thæ häi tu, gia trë âàt trãn chuyãn mach âæåc âoc ra chênh la tæ ma PCM.
T.h
tæång tæ
Láy máu & giæ máu
So sanh
Lãnh ma
hoa
Tao âiãn ap däc
Stop
Reset
Clock
Bä âãm nhë phán
Âãm sä
Lãnh
âoc
Chuyãn song
song/näi tiãp
T.h
PCM
Hçnh 3.10 Så âä bä ma hoa âãm
T.h
tæång tæ
Láy máu & giæ máu
Logic sä
So sanh
Lãnh ma
hoa
Chia ap &
chuyãn mach
Âãm nhë
phán
T.h
PCM
Lãnh
âoc
Chuyãn song
song/näi tiãp
Hçnh 3.11 Så âä bä ma hoa näi tiãp
- 53 -
- Chæång III -
Âä chênh xac cua phæång phap phu thuäc vao âä chênh xac cua cac âiãn ap thæ, täc âä ma
hoa bë han chã båi täc âä cua chuyãn mach. Phæång phap nay yãu cáu nhiãu linh kiãn hån
phæång phap âãm nhæng chênh xac hån. IC chuyãn âäi A-D hiãu National Semiconductor
0804-8bit sæ dung ky thuát nay.
Âã giam thåi gian chuyãn âäi A-D, co thã thay mät bä so sanh trãn âáy bàng nhiãu bä so
sanh hoat âäng song song nhæ trãn hçnh 3.12. Bä ma hoa kiãu nay goi la ma hoa song song.
Lo
gic
sä
(n-1) bä so sanh
1
Chuyãn
song
song
sang
näi
T.h
PCM
T.h
tæång tæ
Láy máu &
giæ máu
2
tiãp
Lãnh ma
hoa
n-1
Âãm nhë
phán
Lãnh
âoc
Hçnh 3.12 Så âä bä ma hoa song song
Mäi bä so sanh âãu co âiãn ap tham chiãu (reference) riãng. Âáu ra cua tát ca cac bä so sanh
âæåc âæa âäng thåi âãn mach logic sä âã xac âënh tæ ma nhë phán ra (chênh la tæ ma PCM)
tæång æng våi mäi máu tæång tæ vao. Phæång phap nay âat âæåc täc âä ma hoa cao nhát
nhæng tän nhiãu linh kiãn nhát so våi hai phæång phap trãn, cán sæ dung âãn 2n - 1 bä so
sanh. IC chuyãn âäi A-D hiãu RCA CA 3318-8bit sæ dung ky thuát nay.
Tát ca cac IC kã trãn âãu cho tæ ma PCM ra å dang song song. Âã truyãn âi trãn kãnh thäng
tin cán phai chuyãn âäi sang näi tiãp. Âiãu nay âæåc thæc hiãn nhå IC chuyãn âäi song song -
näi tiãp goi la chip SIO (Serial-Input-Output). Chip SIO gäm mät thanh ghi dëch chæa dæ liãu
song song (thæång 8 hay 16 âæång vao). Dæ liãu âæåc dëch ra å ä cuäi cung cua thanh ghi
tæng bit mät (bit-by-bit), ra theo mät âæång ra âån âã tao ra dæ liãu näi tiãp. Cac chip SIO
thæång hoat âäng å chã âä song cäng (full-duplex) nãn mäi chip co hai thanh ghi, mäi thanh
ghi cho mät hæång: mät thanh ghi chuyãn âäi näi tiãp - song song cho hæång ma hoa PCM,
mät thanh ghi chuyãn âäi song song - näi tiãp cho hæång giai ma PCM. Co ba loai chip SIO
la: bä thu phat khäng âäng bä van nàng UART (Universal Asynchronous Receiver
Transmitter), bä thu phat âäng bä van nàng USRT (Universal Synchronous Receiver
Transmitter), bä thu phat âäng bä - khäng âäng bä van nàng USART (Universal
Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter). UART thu phat dæ liãu näi tiãp khäng
âäng bä, USRT thu phat dæ liãu näi tiãp âäng bä, USART kãt håp UART va USRT vao
trong cung mät chip.
Å âáu thu, tên hiãu PCM âæåc giai ma trå lai thanh tên hiãu tæång tæ nhå bä chuyãn âäi sä -
tæång tæ DAC. Træåc hãt, tên hiãu PCM âæåc chuyãn âäi sang dang song song sæ dung cac
- 54 -
- Chæång III -
chip SIO nhæ âa noi å trãn. Mäi tæ ma song song âæåc chuyãn âäi thanh mät gia trë cua máu
tæång tæ xáp xè våi bãn phat nhå mät bä giai ma. Dang tên hiãu âáu ra cua bä giai ma chênh la
PAM læång tæ hoa. Tên hiãu PAM nay âæåc lam mën nhå mät bä loc thäng tháp khäi phuc
(low-pass reconstruction filter) hay con goi la bä loc lam mën (smoothing filter) âã tao lai tên
hiãu tæång tæ (xem hçnh 3.7 phán bä thu PCM).
3.3 Mät sä âàc âiãm cua tên hiãu PCM
3.3.1 Bàng thäng cua tên hiãu PCM
Goi R la sä bit truyãn âi trong mät giáy cua tên hiãu PCM. R hay âæåc goi la täc âä bit (âån
vë tênh la bit/s hay bps). Goi n la sä bit cua mät tæ ma PCM; fs la tán sä láy máu (chênh la sä
máu trong mät giáy). Co thã dã dang tênh âæåc R tæ n va fS nhæ sau:
R = nf
S
Vê du âäi våi thoai cäng cäng thç n = 8, fS = 8kHz, do âo R = 64 kbps.
Giæa âä räng bàng thäng va täc âä bit co mät mäi quan hã. Báy giå ta se tçm mäi quan hã
nay. Hçnh 3.13 minh hoa täc âä bit täi âa cua tên hiãu PCM trong hai træång håp thäng dung.
Âo la træång håp å hçnh 3.13 a va hçnh 3.13 b. Å hçnh 3.13 a, sæ dung tron mät ä bit la Tb âã
biãu diãn mät bit, hçnh 3.13 b chè sæ dung mät næa ä bit âã biãu diãn mät bit, næa con lai trå
vã gia trë tham chiãu.
Ta nhán tháy å hçnh 3.13 a, mät bit tæång âæång våi mät lán tên hiãu thay âäi mæc trong khi
å hçnh 3.13 b thç mät bit tæång âæång våi hai lán thay âäi mæc. Ta biãu diãn sæ thay âäi mæc
bàng tên hiãu sin. Tæ âáy tháy ràng å hçnh 3.13 a, ta co thã truyãn âi täc âä bit la 2 bps trãn
Hz, å hçnh 3.13 b thç täc âä nay chè la 1 bps trãn Hz. Ta goi sä bit truyãn trong mät giáy
trong mät Hz la hiãu qua sæ dung bàng thäng (bandwidth efficiency).
Tb
Tb
(a)
(b)
Hçnh 3.13 Täc âä bit täi âa cua tên hiãu PCM
Qua phán têch å trãn ta rut ra bàng thäng täi thiãu cua tên hiãu PCM phai la:
1
1
B
≥ R = nf (træång håp hçnh 3.13 a)
S
PCM
2
2
BPCM ≥ R = nfS (træång håp hçnh 3.13 b)
Ta âa biãt âã tranh chäng phä thç tán sä láy máu phai la f ≥ 2B våi B la bàng thäng cua
S
- 55 -
- Chæång III -
tên hiãu tæång tæ tæång æng (gia thiãt tên hiãu co bàng thäng hæu han).Váy bàng thäng cua tên
hiãu PCM la:
B
≥ nB (træång håp hçnh 3.13 a)
PCM
BPCM ≥ 2nB(træång håp hçnh 3.13 b)
Váy bàng thäng cua tên hiãu PCM lån hån bàng thäng cua tên hiãu tæång tæ tæång æng. Âáy
la khuyãt âiãm chênh cua hã thäng truyãn tin sæ dung PCM.
Bang 3.1 âæa ra quan hã giæa sä mæc læång tæ hoa M, âä dai tæ ma PCM n va bàng thäng
cua tên hiãu PCM tênh theo bàng thäng cua tên hiãu tæång tæ tæång æng.
Vê du: âäi våi tên hiãu thoai, CCITT quy âënh tán sä láy máu la 8 kHz va âä dai tæ ma la 8
bit. Váy täc âä cua tên hiãu thoai sä la 64 kbps. Do âo, bàng thäng täi thiãu cua tên hiãu thoai
sä la 32 kHz, lån gáp 8 lán so våi bàng thäng cua tên hiãu thoai tæång tæ la 4 kHz.
3.3.2 Anh hæång cua nhiãu lãn tên hiãu PCM
Tên hiãu tæång tæ khäi phuc tai âáu thu cua hã thäng PCM chëu anh hæång cua nhiãu nãn bë
meo. Co hai loai nhiãu chênh anh hæång lãn tên hiãu PCM la:
- Nhiãu læång tæ hoa gáy båi bä læång tæ hoa M mæc å bãn ma hoa PCM
- Läi bit (bit error) å tên hiãu PCM khäi phuc gáy båi nhiãu kãnh truyãn (channel noise).
Gia sæ tên hiãu tæång tæ vao co PDF âäng âãu trong dai tæ -V âãn +V, tên hiãu PCM âæåc
âiãu chã kiãu FSK räi truyãn qua mät hã thäng sä co ty lã läi bit la Pe , sä mæc læång tæ hoa
âãu la M, ngæåi ta âa chæng minh âæåc:
Ty sä cäng suát âènh cua tên hiãu khäi phuc (recovered peak signal power) trãn cäng suát
trung bçnh cua nhiãu (average noise power) la:
3M2
(
S/ N
)
=
pk out
1+ 4(M2 −1)P
e
Nãu tên hiãu vao âat mæc täi âa thç ty sä cäng suát trung bçnh cua tên hiãu trãn cäng suát
trung bçnh cua nhiãu la:
1
M2
(
S/ N
)
= (S/ N)pk out
=
out
3
1+ 4(M2 −1)Pe
Trong cac hã thäng thæc tã, Pe nho khäng âang kã nhå qua trçnh ma hoa kãnh co thã sæa
âæåc háu hãt läi bit. Gia sæ khäng co läi bit thç ty sä S/N âènh va S/N trung bçnh chè phu
thuäc vao nhiãu læång tæ hoa:
(
S/ N
)
= 3M2 ,
S/ N
)
= M2 .
pk out
out
Gia trë cua cac ty sä S/N nay tênh bàng dB cho trong bang 3.1.
- 56 -
- Chæång III -
Tæ quan âiãm thæc tiãn, nhiãu læång tæ hoa å âáu ra bä giai ma PCM co thã phán thanh bän
loai phu thuäc vao âiãu kiãn hoat âäng. Bän loai âo la nhiãu qua tai (overload noise), nhiãu
ngáu nhiãn (random noise), nhiãu hat (granular noise) va nhiãu rung (hunting noise).
Nhiãu qua tai xuát hiãn khi âiãn ap âènh cua tên hiãu tæång tæ væåt qua gia trë âiãn ap âènh
thiãt kã. Luc nay, tên hiãu khäi phuc å âáu thu se co âènh bàng phàng gán våi gia trë âènh
thiãt kã. Cac âènh phàng nay lam cho tên hiãu khäi phuc bë meo, tao ra cac thanh phán hai
khäng mong muän. Vê du meo nghe âæåc trong hã thäng âiãn thoai PCM khi co cac mæc
âiãn ap cao xuát hiãn nhæ ám quay sä, bán, tên hiãu nhác may.
Nhiãu ngáu nhiãn tao ra båi läi læång tæ hoa thay âäi ngáu nhiãn. Nãu âiãn ap tên hiãu tæång
tæ vao khäng âu lån thç ty sä S/N se bë giam. Nhiãu ngáu nhiãn nghe nhæ mät tiãng rêt.
Nhiãu hat xuát hiãn khi âiãn ap cua tên hiãu tæång tæ giam tæång âäi nho so våi gia trë thiãt
kã, lam cho tên hiãu læång tæ hoa gán nhæ bàng phàng å mæc 0. Nhiãu hat nghe nhæ tiãng lao
xao. Co thã giam nhiãu hat bàng cach tàng sä mæc læång tæ hoa, nghéa la tàng täc âä bit cua
tên hiãu PCM hoàc la sæ dung læång tæ hoa khäng âãu se trçnh bay trong muc sau.
Sä mæc læång tæ Chiãu dai tæ ma PCM Bàng thäng cua tên hiãu PCM
(S/N)pk out (S/N)out
2
4
1
2
2B
4B
10.8
16.8
22.8
28.9
34.9
40.9
46.9
52.9
59.0
65.0
71.0
77.0
83.0
89.1
95.1
101.1
6.0
12.0
18.1
24.1
30.1
36.1
42.1
48.2
54.2
60.2
66.2
72.2
78.3
84.3
90.3
96.3
8
3
6B
16
4
8B
32
5
10B
12B
14B
16B
18B
20B
22B
24B
26B
28B
30B
32B
64
6
128
256
512
1024
2048
4096
8192
16384
32768
65536
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Bang 3.1 ( B la bàng thäng cua tên hiãu tæång tæ vao bä læång tæ hoa)
- 57 -
- Chæång III -
Nhiãu rung xuát hiãn khi âiãn ap cua tên hiãu tæång tæ gán nhæ la mät hàng sä nàm giæa hai
mæc læång tæ hoa canh nhau, gáy ra mät tên hiãu sin khäng mong muän å tán sä bàng mät
næa tán sä láy máu å âáu ra cua hã thäng PCM.
Gia sæ M = 2n ta co thã viãt lai cac ty sä S/N tênh bàng dB nhæ sau:
(S/ N) = 6,02n + α
dB
å âáy n la sä bit trong tæ ma PCM, α = 4,77 âäi våi S/N âènh va α = 0 âäi våi S/N trung
bçnh. Tæ âáy ta tháy cæ tàng thãm 1 bit trong tæ ma PCM thç S/N se tàng âæåc 6.02 dB.
Thæc tã thç tên hiãu vao khäng âat mæc täi âa. Gia trë α chênh xac âæåc chæng minh la:
α = 4.77 − 20lg(V / xrms )
å âáy V la gia trë âènh cua bä læång tæ hoa va xrms la gia trë hiãu dung cua tên hiãu vao. Nhán
xet ràng α la mät ham theo mæc tên hiãu vao. Do âo ty sä (S/N) khäng âäng âãu.
3.4 Læång tæ hoa va ma hoa khäng âãu
Tæ cäng thæc tênh P ta tháy cäng suát trung bçnh cua nhiãu læång tæ hoa phu thuäc vao kêch
q
thæåc bæåc S. Nãu kêch thæåc bæåc khäng thay âäi thç ty sä S/N se nho âäi våi tên hiãu co
biãn âä nho va lån âäi våi tên hiãu co biãn âä lån. Âã âat âæåc ty sä S/N âäng âãu ma khäng
lam tàng sä mæc læång tæ hoa thç tiãn hanh læång tæ hoa khäng âäng âãu (nouniform
quantizing) våi kêch thæåc bæåc læång tæ hoa thay âäi: kêch thæåc bæåc nho âäi våi tên hiãu
co biãn âä nho va ngæåc lai. Sæ thay âäi kêch thæåc bæåc rát hæu hiãu âäi våi tên hiãu thoai,
la tên hiãu co 50% thåi gian tän tai våi biãn âä nho chè bàng 1/4 gia trë hiãu dung. Hçnh
3.14a la mät vê du vã thay âäi kêch thæåc bæåc .
Âã thæc hiãn læång tæ hoa khäng âãu, træåc hãt cho tên hiãu tæång tæ âi qua mät bä khuãch
âai nen phi tuyãn goi la bä nen (compressor), räi vao bä ma hoa PCM sæ dung læång tæ hoa
âãu. Goi tên hiãu vao bä nen la s1(t), tên hiãu ra bä nen la s2(t), quan hã giæa s1(t) va s2(t)
âæåc Smith tçm ra vao nàm 1957 nhæ sau:
ln(1+ µs (t) )
1
s (t) =
2
ln(1+ µ)
å âáy gia trë âènh cua s1(t) va s2(t) la ±1, µ la hàng sä dæång. Phæång phap nen nhæ thã nay
goi la nen luát µ (µ -law). Mang âiãn thoai å mät sä næåc nhæ Hoa Ky, Canada, Nhát sæ
dung nen luát µ våi µ = 255.
Mät luát nen khac goi la luát A (A-law), sæ dung chu yãu å cháu Áu, do Cattermole tçm ra
nàm 1969:
- 58 -
- Chæång III -
⎧
⎪
A s (t)
1
1
,
0 ≤ s (t) ≤
1
⎪
1+ ln A
A
s (t) =
⎨
2
1+ ln(As (t))
⎪
1
1
,
< s (t) ≤1
1
⎪
⎩ 1+ ln A
A
Hçnh 3.14 b ve âàc tuyãn nen luát A. Gia trë A âiãn hçnh la A = 87,6.
Våi A = 87.6, Dunlop va Smith âa chæng minh ràng: so våi læång tæ hoa âãu thç ty sä (S/N)
tàng âæåc 24 dB khi x <1/ A va tàng 38 dB khi x >1/ A . Våi luát µ , ty sä (S/N) tàng
hån mät chut so våi luát A.
Ca luát nen A va µ âãu co quan hã vao-ra la quan hã loga. Do váy, âàc tuyãn nen luát A va
µ âãu co dang gán giäng nhau. Âo la âàc tuyãn dang loga.
Ra
Khäng âãu
Âãu
(a)
Vao
1.0
(b)
A=87.6
A=5
A=1
- 1.0
0
1.0
- 1.0
Hçnh 3.14 Âàc tuyãn nen - gian
(a) Âàc tuyãn læång tæ hoa M=8 (b) Âàc tuyãn luát A
- 59 -
- Chæång III -
Ngæåc våi qua trçnh nen bãn phat, bãn thu thæc hiãn qua trçnh giai nen hay con goi la gian
nhå bä gian (expandor). Âàc tuyãn gian la âao ngæåc cua âàc tuyãn nen. Nhæ váy, âàc tuyãn
gian la âàc tuyãn âäi loga.
Sæ kãt håp giæa bä nen va bä gian goi chung la bä nen - gian (compandor).
Âã qua trçnh nen - gian khäng lam anh hæång âãn chát læång cua tên hiãu khäi phuc thç âáy
phai la mät qua trçnh tuyãn tênh, nghéa la täng hai âàc tuyãn nen va gian phai la mät âæång
thàng. Âiãu nay âæåc thæc hiãn trong thæc tã bàng cach xáp xè tuyãn tênh hoa tæng âoan. Ca
hai luát A va µ âãu ap dung phæång phap nay.
Å âáy ta xet luát A, âàc tuyãn nen luát A âæåc xáp xè hoa bàng mät âæång gáp khuc 13 âoan
(segment) nhæ trãn hçnh 3.15: co sau âoan cho phán dæång tæ + 2/8 → +1, sau âoan cho
phán ám hoan toan âäi xæng tæ − 2/8 → −1 va mät âoan å giæa tæ − 2/8 → +2/8.
ITU âæa ra chuán ma hoa G.711 âã ma hoa tên hiãu thoai, sä mæc læång tæ hoa sæ dung la M
= 256, âä dai tæ ma PCM la n = 8, trong âo co mät bit âáu tiãn trong sä cao nhát la bit dáu
va 7 bit con lai chè gia trë tuyãt âäi. Quy æåc bit dáu la 0 âã chè gia trë + cua máu tên hiãu va
la 1 âã chè gia trë - cua máu tên hiãu. Trong 7 bit chè gia trë tuyãt âäi thç 3 bit âáu tao thanh tæ
ma chè âoan (co 8 âoan cho mäi phán + hay -), 4 bit cuäi cung tao thanh tæ ma chè bæåc
læång tæ hoa (co 16 bæåc læång tæ hoa trong mäi âoan).
Bang 3.2 nãu cu thã vã ván âã nay våi luát nen chon trçnh bay å âáy la luát A = 87.6.
1.0
1
7/8
2
6/8
3
5/8
4
4/8
5
3/8
6
2/8
7
1/8
8
0
1/16 1/8
1/4
1/2
1.0
Hçnh 3.15 Âàc tuyãn xáp xè tuyãn tênh hoa luát A- 13 âoan (goc 1/4 thæ nhát)
Tæ bang 3.2, ta tháy âä dai tæ ma thoai PCM khi læång tæ hoa âãu la 13 bit âa âæåc nen
xuäng con 8 bit khi læång tæ hoa khäng âãu.
Thæc tã co hai thuát toan thæc hiãn ma hoa khäng âãu. Ta xet hai thuát toan nay våi luát A =
87.6. Goi 3 bit âoan la a, 4 bit bæåc læång tæ la b, x la gia trë læång tæ hoa âãu cua máu råi
rac.
a- Thuát toan 1:
- 60 -
- Chæång III -
Ma hoa:
-
-
Xac âënh bit dáu: la 0 khi x dæång va la 1 khi x ám.
Xac âënh a: a nho nhát thoa x < 32.2a (0 ≤ a ≤ 7)
Dai biãn âä vao Kêch thæåc bæåc Ma âoan Ma bæåc læång tæ hoa
Sä thæ tæ tæ ma Biãn âä ra bä giai ma
0-1
2-3
2
000
0000
0001
...
0
1
3
1
...
...
...
30-31
32-33
...
1111
0000
...
15
16
...
31
33
2
4
001
010
011
100
101
110
111
...
62-63
64-67
...
1111
0000
...
31
32
...
63
66
...
124-127
128-135
...
1111
0000
...
47
48
...
126
132
...
8
248-255
256-271
...
1111
0000
...
63
64
...
252
264
...
16
32
64
128
496-511
512-543
...
1111
79
504
528
...
0000
...
80
...
992-1023
1024-1087
...
1111
0000
...
95
1008
1056
...
96
...
1984-2043
2048-2176
...
1111
0000
...
111
112
...
2016
2112
...
3968-4095
1111
127
4032
Bang 3.2
2(b +1),a = 0
2a (b +1),a ≠ 0
⎧
⎨
⎩
-
Xac âënh b: b nho nhát thoa r <
(0 ≤ b ≤15)
x,a = 0
x −16.2a ,a ≠ 0
⎧
⎨
⎩
Å âáy r =
- 61 -
- Chæång III -
Giai ma:
2b +1,a = 0
2a (b + 33/ 2),a ≠ 0
⎧
⎨
⎩
Gia trë tuyãt âäi cua máu khäi phuc å âáu ra cua bä giai ma la: y =
.
Bit dáu phai âæåc giæ nguyãn khäng thay âäi.
Vê du: Mät máu læång tæ hoa co gia trë la +121. Ta xac âënh âæåc bit dáu la 0, a = 2, r = 57,
b = 14. Váy tæ ma PCM 8 bit la: 0010 1110. Nãu truyãn tæ ma nay âi thç bãn giai ma se khäi
phuc âæåc gia trë tuyãt âäi la: 22(14+33/2) = 122.
b- Thuát toan 2:
Ma hoa:
Ta thæc hiãn ma hoa âãu thäng thæång, âæåc tæ ma 13 bit. Sau âo thæc hiãn nen sä 13 bit
xuäng con 8 bit. Thæc sæ ta nen sä 12 bit xuäng con 7 bit vç bit cao nhát la bit dáu phai âæåc
giæ nguyãn. Bang 3.3 trçnh bay thuát toan nen.
Bang 3.3 (x la bit bát ky)
12 bit
7 bit
1 a b c d x x x x x x x 1 1 1 a b c d
0 1 a b c d x x x x x x 1 1 0 a b c d
0 0 1 a b c d x x x x x 1 0 1 a b c d
0 0 0 1 a b c d x x x x 1 0 0 a b c d
0 0 0 0 1 a b c d x x x 0 1 1 a b c d
0 0 0 0 0 1 a b c d x x 0 1 0 a b c d
0 0 0 0 0 0 1 a b c d x 0 0 1 a b c d
0 0 0 0 0 0 0 a b c d x 0 0 0 a b c d
Bang 3.4
7 bit
12 bit
1 1 1 a b c d 1 a b c d 1 0 0 0 0 0 0
1 1 0 a b c d 0 1 a b c d 1 0 0 0 0 0
1 0 1 a b c d 0 0 1 a b c d 1 0 0 0 0
1 0 0 a b c d 0 0 0 1 a b c d 1 0 0 0
0 1 1 a b c d 0 0 0 0 1 a b c d 1 0 0
0 1 0 a b c d 0 0 0 0 0 1 a b c d 1 0
0 0 1 a b c d 0 0 0 0 0 0 1 a b c d 1
0 0 0 a b c d 0 0 0 0 0 0 0 a b c d 1
- 62 -
- Chæång III -
Giai ma:
Ta thæc hiãn giai ma âãu thäng thæång, âæåc tæ ma 8 bit. Sau âo thæc hiãn gian sä 8 bit
thanh 13 bit. Thæc sæ ta gian sä 7 bit thanh 12 bit vç bit cao nhát la bit dáu phai âæåc giæ
nguyãn. Bang 3.4 trçnh bay thuát toan gian.
Ta co thã lam lai vê du trãn va se tháy kãt qua tæång tæ.
3.5 Cac ky thuát sä hoa giam bàng thäng
Bàng thäng (bandwidth) la mät tai nguyãn thäng tin quy gia va co han. Tát ca cac âæång
truyãn vát ly (dáy xoàn âäi, cap âäng truc, cap såi quang, vi ba...) âãu chè cho truyãn tên hiãu
qua trong mät dai hæu han cua tán sä. Vç váy cán phai co biãn phap sæ dung bàng thäng hiãu
qua, nghéa la lam sao truyãn âæåc nhiãu kãnh thäng tin nhát våi mät bàng thäng sàn co. Âiãu
nay tæång âæång våi tçm phæång phap giam bàng thäng cua tên hiãu truyãn trãn kãnh.
Nhæ âa phán têch, ta tháy: trong mät hã thäng PCM thäng thæång, cac máu råi rac cua tên
hiãu vao âæåc ma hoa mät cach âäc láp våi nhau. Váy, hã thäng PCM thäng thæång co kha
nàng ma hoa nhæng tên hiãu bát ky co phä khäng væåt qua mät næa tán sä láy máu. Song
trong thæc tã, cac tên hiãu thäng tin nhæ tiãng noi, hçnh anh, ám thanh... co sæ tæång quan
(correlation) âang kã giæa cac máu canh nhau. Sæ tæång quan nay lam cho tên hiãu co âä dæ
(redundancy). Âã tiãt kiãm bàng thäng truyãn dán, co thã thæc hiãn cac ky thuát sä hoa khac
hiãu qua hån PCM. Cac ky thuát nay quan tám âãn sæ tæång quan cua tên hiãu, sæ dung âä dæ
âã lam giam täc âä bit, tæc la giam bàng thäng.
Bai nay trçnh bay mät sä ky thuát giam bàng thäng cua tên hiãu, bao gäm: PCM delta, PCM
vi sai DPCM (Differential PCM) , DPCM thêch nghi (Adaptive DPCM), âiãu chã delta DM
(Delta Modulation) va âiãu chã delta thêch nghi ADM (Adaptive DM).
3.5.1 Ky thuát PCM delta
PCM delta la mät ky thuát âån gian âã giam bàng thäng cua tên hiãu PCM. Thay vç ma hoa
va truyãn âi toan bä gia trë cua máu, PCM delta chè ma hoa va truyãn âi âä chãnh lãch giæa
cac máu canh nhau (difference in adjacent sample values). Thäng thæång âä chãnh lãch nay
nho hån gia trë cua toan bä máu nãn ma hoa âä lãch se sæ dung êt bit trong mät tæ ma hån so
våi PCM thäng thæång.
Ma hoa
Láy máu
Delta PCM
(a)
Trã T
Giai ma
(b)
Trã T
Hçnh 3.16 Bä phat - thu PCM delta
(a) Ma hoa PCM delta (b) Giai ma PCM delta
- 63 -
Tải về để xem bản đầy đủ
37 trang
26400
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Nguyên lý thông tin - Chương 3: Kỹ thuật số hóa và định dạng tín hiệu", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_nguyen_ly_thong_tin_chuong_3_ky_thuat_so_hoa_va_di.pdf
