Bài giảng "Xử lý tín hiệu băng gốc và ghép kênh trong hệ thống truyền dẫn" - Th.s Phan Thanh Hièn doc

1
Bμigi¶ng
Xö Lý TÝN HIÖU B¡NG GèC Vμ GHÐP
K£NH TRONG HÖ THèNG TRUYÒN DÉN
Gi¶ng viªn: ThS. Phan Thanh HiÒn
2
GHÉP KÊNH TRONG HỆ THỐNG
TRUYỀN DẪN
3
§1 Giới thiệu chung
§2 Kỹ thuật ghép kênh theo tần số FDM.
§3 Kỹ thuật ghép kênh theo thời gian TDM.
§ 4 Phân cấp TDM-PCM
 4.1 Theo PDH.
 4.2 Theo SDH.
§ 5 Ghép kênh tín hiệu băng rộng
Nội dung trình bày:
4
§1 Giới thiệu chung
 Việc chia sẻ đường truyền dẫn thành nhiều kênh liên lạc cho
nhiều nguồn thông tin cùng sử dụng được gọi là ghép kênh.
 Trong kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu, có ba phương pháp ghép
kênh cơ bản:
 Ghép kênh theo tần số (FDM: frequency Division
Multiplexing), trong đó băng tần truyền dẫn của hệ thống
được chia thành nhiều băng con hình thành nhiều kênh liên
lạc phân biệt với nhau về tần số.
5
§1 Giới thiệu chung
 Ghép kênh theo thời gian (TDM: Time Division Multiplexing),
trong đóthời gian sử dụng đường truyền dẫn được chia thành các

phần khác nhau gọi là các khe thời gian và việc truyền đưa tin tức
từ các nguồn tin khác nhau được thực hiện trong các khe thời
gian riêng biệt.
 Ghép kênh theo bước sóng (WDM: Wavelength Division
Multiplexing), trong đómỗi tín hiệu được điều chếởmột bước
sóng ánh sáng, sau đó nhiều bước sóng khác nhau được truyền
cùng trên một sợi quang.
6
§1 Giới thiệu chung
 Về nguyên tắc, phương pháp ghép kênh theo thời gian cũng có thể
áp dụng cho các tín hiệu analog.
 Tuy nhiên, các tín hiệu analog thường xem được là có phổ tương
đối hạn chế. Thêm vào đó, việc chuyển phổ của các tín hiệu
analog lên các băng tần đường dây và sắp xếp chúng phân biệt
nhau về giải tần có thể thực hiện được một cách dễ dàng.
 Do đó, trong các hệ thống truyền dẫn analog việc ghép nhiều kênh
liên lạc thường được thực hiện theo phương pháp ghép kênh theo
tần số.
7
NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH
Ghép kênh là tập hợp các kỹ thuật cho phép truyền liên tục nhiều
tín hiệu trên một đường truyền duy nhất
CompA1
CompB1
CompC1
CompA2
CompB2
CompC2
Rate Da
Rate Db

Rate Dc
3 Đường: đắt & không tiện dụng
CompA1
CompB1
CompC1
CompA2
CompB2
CompC2
Da
Db
Dc
D>=Da+Db+Dc
M
U
X
D
E
M
U
X
1 đường chia sẻ:rate D
Ghép kênh
Giải ghép kênh
8
§1 Giới thiệu chung
 Tín hiệu số có một đặc điểm cơ bản là các xung tín hiệu
có thời gian tồn tại hữu hạn. Thời gian tồn tại của từng
phần tử chỉ phụ thuộc vào độ rộng xung.
 Khi độ rộng xung của tín hiệu khá nhỏ hơn độ dài khung
tín hiệu, có thể chia khung tín hiệu thành một số khe thời

gian và ghép một số xung tín hiệu từ một số nguồn tin số
vào cùng một khung tín hiệu.
9
§2 Kỹ thuật ghép kênh theo tần số
FDM: Frequency Division Multiplexing
FDM:
-Nhiều dòng số liệu được gửi tại tần số khác nhau trên cùng đường
truyền
-Dải thông đường truyền phải lớn hơn tổng dải thông các dòng bit
thành phần
-Được sử dụng rộng rãi trong mạng thông tin tương tự
10
§2 Kỹ thuật ghép kênh theo tần số
FDM: Frequency Division Multiplexing
 Sơ đồ nguyên lý:
Mod 1
Bộ lọc1
0,3 3,4
F 1
Mod 2
Bộ lọc2
0,3 3,4
F 2
Mod 3
Bộ lọc3
0,3 3,4
F3
0,3 3,4
DeMod
1

F1
Bộ lọc1
0,3 3,4
DeMod
2
F2
Bộ lọc2
0,3 3,4
DeMod
3
F3
Bộ lọc3

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý ghép kênh theo tần số
11
 Các bộ điều chế có tần số sóng mang khác nhau: F1≠F2≠F3.
Đầu ra của các bộ điều chế được hai băng sóng như hình:
 Băng bên trên (F+f), băng dưới (F-f).
 Sau đó cho qua các bộ lọc, lọc lấy một băng (hoặc là băng trên
hoặc là băng dưới) và đưa lên đường dây và truyền dẫn đến đối
phương.
§2 Kỹ thuật ghép kênh theo tần số
FDM: Frequency Division Multiplexing
0,3 3,4
F+0,3 F+3,4FF-3,4 F-0,3
f
Hình 3.2: Tần phổ của đường dây
12
§2 Kỹ thuật ghép kênh theo tần số
FDM: Frequency Division Multiplexing

 Phương pháp ghép kênh theo tần số sử dụng các sóng mang cao tần
để đưa thông tin lên thành phần tần số cần thiết và truyền các thành
phần tần số này.
 Phía thu sẽ lọc lấy tần số của mình, sau đó đổi tần để thu được
thông tin ban đầu.
 Phân cấp FDM: FDM được phân thành các nhóm sơ cấp FDM cấp
1, cấp 2, cấp 3; siêu nhóm và siêu siêu nhóm.
13
§2 Kỹ thuật ghép kênh theo tần số
FDM: Frequency Division Multiplexing
 Nhóm sơ cấp FDM cấp 1 được ghép từ 12 kênh thoại tương tự, lấy
dải tần từ 60kHz đến 108kHz (thành phần biên trên), có độ rộng: 4x
12 = 48 (kHz).
0 48 60 108 120 216 (KHz)
Hiệu tần
Hài bậc hai
Hình 3.3b: Phân bố sản phẩm số hạng thứ hai
14
§2 Kỹ thuật ghép kênh theo tần số
FDM: Frequency Division Multiplexing
F-fM
64+4n
f
f
Băng tần tiếng
nói đường dây
60 64 68 100 104 108
Hình 3.3a: Dịch tần phổ của 12 đường
15
§2 Kỹ thuật ghép kênh theo tần số

FDM: Frequency Division Multiplexing
 FDM cấp 2: được ghép bằng 5 nhóm FDM-1, ta có: 12x5=60 kênh
thoại; độ rộng là 48x5=240kHz; chiếm dải tần từ 312 ÷ 552 kHz;
có sóng mang phụ là 452kHz.
 FDM cấp 3 được ghép từ 5 nhóm FDM-2; ta có là 300 kênh thoại;
chiếm dải tần từ 812÷2012kHz.
 Siêu nhóm: ghép 3 nhóm FDM-3 = 900 kênh.
 Siêu siêu nhóm: là 4 siêu nhóm.
16
Nhận xét:
 Về bản chất FDM: nhiều kênh khác nhau về tần số được phát cùng
một lúc trên kênh truyền.
 Truyền dẫn tín hiệu trên kênh là tương tự >> chống nhiễu kém; suy
hao lớn;
 Nhiễu xuyên âm (tần số); giao thoa về tần số: nf
c1
± mf
c2
. Số kênh
ghép hạn chế do cần khoảng bảo vệ tần số (FG: frequency Guard)
§2 Kỹ thuật ghép kênh theo tần số
FDM: Frequency Division Multiplexing
17
3.1 Cơ sở ghép kênh theo thời gian:
 Khi có hai tín hiệu tương tự trở lên được truyền dẫn trên một
kênh thông tin, thường sử dụng một trong hai phương pháp cổ
điển để liên kết hai tín hiệu riêng rẽ này.
 Phương pháp thứ nhất là ghép kênh theo tần số.
 Phương pháp cổ điển thứ hai, tất cả các tín hiệu đều có cùng tần
số nhưng chiếm khoảng thời gian khác nhau trong dải thời gian,

đó chính là ghép kênh theo thời gian.
§3 Kỹ thuật ghép kênh theo thời gian
TDM: Time Division Multiplexing
18
 Để thực hiện việc này, mỗi tín hiệu tương tự được lấy mẫu tại
các thời điểm khác nhau và xung lấy mẫu mang thông tin về
biên độ của mỗi tín hiệu riêng được phát lên đường dây.
 Kết quả là một dãy xung PAM được ghép lại, trong đómỗi
xung điều biên tuần hoàn bắt nguồn từ một tín hiệu khác nhau.
 Điều này có thể thực hiện được, vì bề rộng xung lấy mẫu của
tín hiệu 1 ngắn hơn nhiều so với thời gian trôi qua cho đến
trước khi tín hiệu 1 được lấy mẫu lần nữa.
§3 Kỹ thuật ghép kênh theo thời gian
3.1 Cơ sở ghép kênh theo thời gian
19
TDM – Time Division Multiplexing
TDM – Time Division Multiplexing
TDM:
-Nhiều dòng số liệu được gửi tại các khoảng thời gian
khác nhau trên một tuyến truyền dẫn
-Tốc độ đường truyền phải lớn hơn tổng tốc độ các dòng bit
thành phần
-Dữ liệu lần lượt truyền trong thời gian ngắn
-Được sử dụng rộng rãi trong mạng thông tin số
CompA1
CompB1
CompC1
CompA2
CompB2
CompC2

M
U
X
D
E
M
U
X
… C1 B1 A1 C1 B1 A1 …
NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH THEO THỜI GIAN
20
NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH THEO THỜI GIAN
Nguyên lý ghép kênh s
ố
21
 Hình vẽ là sơ đồ đơn giản của nguyên lý ghép kênh theo thời gian.
1
2
3
4
1
5
2
3
4
Xung đồng
bộ khung
Bộ chuyển
mạch
Hệ thống

truyền dẫn
1
2
3
4
2
3
1
5
4
Tách xung đồng
bộ khung
Bộ phân
phối
Hình vẽ: Hệ thống TDM 4 kênh
§3 Kỹ thuật ghép kênh theo thời gian
3.1 Cơ sở ghép kênh theo thời gian
22
NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH
M
ạ
ch mô ph
ỏ
ng quá trình ghép kênh
23
 Hình ảnh minh họa việc truyền tin sử dụng TDM 4 kênh (ghép các
xung PAM):
§3 Kỹ thuật ghép kênh theo thời gian
3.1 Cơ sở ghép kênh theo thời gian
1

2
3
4
F
1
2
3
4
F
1
2
3
4
F
1
2
3
4
F

V
t
Hình vẽ: Dạng sóng của hệ thống
TDM 4 kênh
24
Ghép TDM 4 kênh (các xung PAM).
 Trong đó: F là xung đồng bộ khung, đây cũng là thời điểm bắt
đầu của khung sau và là thời điểm kết thúc của khung liền
trước.
 Khoảng cách 2 xung F kề nhau bằng chu kỳ lấy mẫu: T

m
=
125μs.
 Ở cả phía phát và thu, các mẫu của các kênh riêng biệt được
ghép vào và tách ra nhờ một bộ chuyển mạch kiểu quay tròn
gọi là bộ phân phối.
§3 Kỹ thuật ghép kênh theo thời gian
3.1 Cơ sở ghép kênh theo thời gian
25
 Bộ chuyển mạch ở máy phát và máy thu được đồng bộ một cách
chặt chẽ.
 Trong TDM có hai dạng đồng bộ là đồng bộ khung và đồng bộ
theo bít (theo mẫu).
 Đồng bộ khung để xác định một cách chính xác điểm bắt đầu của
một nhóm bít (xung mẫu).
 Đồng bộ bít cần thiết để phân biệt một cách chính xác từng bít
(xung mẫu) trong mỗi khung.
§3 Kỹ thuật ghép kênh theo thời gian
3.1 Cơ sở ghép kênh theo thời gian