Htvt c8 01102020 student

Chương 8: Kỹ thuật số hóa
(điều chế số)
8.1 Điều chế xung mã PCM
8.2 Nhiễu trong hệ thống điều chế PCM
8.3 Điều chế Delta
8.4 Điều chế số sóng mang liên tục ASK, FSK,
PSK và QAM
8.5 Hệ thống ghép kênh theo thời gian TDM

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

1


Bạn có biết?
Điều chế/giải điều chế là gì?
Tại sao phải điều chế?
Cách thức phân loại điều chế?
Cách thức phân loại giải điều chế?
Tên gọi và nguyên lý hoạt động của một số kỹ thuật
điều chế?
6) Tên gọi và nguyên lý hoạt động của một số kỹ thuật
giải điều chế?
7) Thiết bị có sử dụng kỹ thuật điều chế/giải điều chế?
1)
2)
3)
4)
5)

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

2


Phân loại điều chế

Sóng mang

T
h t
ơ i
n n
g

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

3


Bạn có biết?
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)

Cách chuyển đổi tương tự-số?
Kỹ thuật lấy mẫu và khôi phục?

Định lý lấy mẫu?
Kỹ thuật lượng tử?
Đánh giá sai số lượng tử?
Kỹ thuật mã hóa?
Dạng sóng và phổ của các tín hiệu cosine, sinc,
chuỗi xung chữ nhật, xung chữ nhật, xung cosine

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

4


8.1 Điều chế mã xung (PCM)
▪ Hệ thống tạo PCM
▪ Hệ thống thu PCM
▪ Các thông số
–
–
–
–
–
–
–

Số digit chuẩn: M-ary
Số digit mã hóa: v
Số mức lượng tử: q
Tần số lớn nhất ngõ vào: W
Tần số lấy mẫu: Fs
Tốc độ ký hiệu: r

Băng thông truyền: BT
Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

5


Hệ thống tạo PCM

▪ Phạm vi giá trị tín hiệu
ngõ vào x(t): 1
▪ Lượng tử đều
▪ Điều kiện của M và v?
Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

6


ADC

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

7


Ví dụ 1

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

8

Hệ thống thu PCM

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

9


DAC

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

10


Các thông số PCM

▪ Quy ước băng thông tối ưu Nyquist
Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

11


Ví dụ 2

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

12

8.2 Nhiễu trong PCM
▪ Nhiễu lượng tử đều
▪ SNR lượng tử đều
▪ Lượng tử khơng đều
– Mục đích
– Ngun tắc
– Thực hiện
• Tối ưu
• Bộ nén giãn
– Luật A
– Luật  (mu)

▪ PCM với nhiễu: ngưỡng sai
Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

13


Tính tốn nhiễu lượng tử đều
▪ Nhiễu lượng tử: sai số lượng tử (biến ngẫu nhiên)
▪ Giả sử: tín hiệu ngõ vào có phạm vi giá trị 1, số mức
lượng tử q (đủ lớn) để sai số lượng tử độc lập và
khơng tương quan với tín hiệu ngõ vào
–
–
–
–
–
–

Bước lượng tử
Phạm vi giá trị sai số lượng tử
Hàm mật độ xác suất (pdf) của sai số lượng tử
Giá trị trung bình của sai số lượng tử
Phương sai của sai số lượng tử
Công suất nhiễu lượng tử
Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

14


SNR lượng tử đều
▪ Kênh truyền lý tưởng (không nhiễu)

– Nhị phân:

▪ Kênh truyền AWGN với xác suất lỗi Pe
➢ Với tín hiệu (thoại, âm thanh, y sinh) có cơng suất đỉnh lớn
hơn nhiều so với cơng suất trung bình thì SNR khá thấp
Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

15


Ví dụ 3

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

16

Lượng tử không đều (non-uniform)
Bộ nén giãn

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

17


Nén giãn luật 
(Bắc Mỹ và Nhật Bản)
 = 255

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

18


Nén giãn luật A
(Châu Âu)
A = 87.7
(87.6)

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

19


Ví dụ 4

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

20


8.3 Điều chế Delta (DM)
▪ Tín hiệu ngõ vào: mẫu x(k)
▪ Tín hiệu dự đốn: giá trị lượng tử trước đó (giá trị bắt
đầu quy ước bằng 0)
▪ Tín hiệu truyền: khác biệt lượng tử giữa tín hiệu ngõ
vào và tín hiệu dự đốn
– : x(k) > 𝑥෦𝑞 (t)
– -: x(k) < 𝑥෦𝑞 (t)

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

21


Đặc tính DM

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

22


Bit và ký hiệu
▪ Để truyền thơng tin số thì mỗi ký hiệu truyền tương
ứng 1 tín hiệu (dạng sóng)
– Truyền nhị phân: chỉ có 2 ký hiệu truyền (mỗi bit 0/1 tương

ứng 1 ký hiệu)
– Truyền M-ary: có Ms ký hiệu truyền khác nhau (gom các
bit để thành Ms ký hiệu khác nhau)

➢ Chu kì (khoảng, độ rộng) bit: Tb
➢ Tốc độ bit: rb
➢ Chu kì ký hiệu: Ts
➢ Tốc độ ký hiệu (baud): rs
Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

23


Bit rate = Baud rate x log2(Ms)

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

24


Truyền số nhị phân

▪ Chu kì (độ rộng) bit: Tb
▪ Tốc độ bit: Rb = 1 / Tb (bps)
▪ Năng lượng bit (trung bình): Eb
Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

25