tài liệu về hệ thống truyền dẫn số

1

H.Q.Trung.ITVT



CHNG 1. T︱NG QUAN V󰗁 TRUY󰗁N D󰖫N S。
1.1. Sぅ PHÁT TRI󰗃N C︾A CÁC H󰗇 TH。NG TRUY󰗁N D󰖫N
M󰖢ng Ji󰗈n tho󰖢i J︿c xây dぇng dぇa trên c ch󰗀 truy󰗂n ti󰗀ng nói giぃa các máy
Ji󰗈n tho󰖢i. I󰗀n nhぃng n<m 1970, m󰖢ng này Jã hoàn thi󰗈n b󰖲ng vi󰗈c thぇc hi󰗈n
truy󰗂n tín hi󰗈u tng tぇ trong cáp Jーng xo󰖰n Jôi và ghép kênh phân chia t󰖨n s￣
(FDM-Frequency Division Multiplexing) dùng trong các tuy󰗀n J︹ng dài J󰗄 k󰗀t
h︿p truy󰗂n nhi󰗂u kênh tho󰖢i trong m⋮t cáp Jーng tr︽c. Thi󰗀t b󰗌 truy󰗂n d󰖬n lo󰖢i này
r󰖦t J󰖰t so v︵i giá c﹁a m⋮t t︲ng Jài Ji󰗈n tho󰖢i, vì v󰖮y, chuy󰗄n m󰖢ch J︿c xem nh
m⋮t thi󰗀t b󰗌 nh󰖲m ti󰗀t ki󰗈m s＝ d︽ng tài nguyên khan hi󰗀m lúc b󰖦y gi︹ là b<ng thông
truy󰗂n d󰖬n.
Vào J󰖨u nhぃng n<m 1970, các h󰗈 th￣ng truy󰗂n d󰖬n s￣ b󰖰t J󰖨u xu󰖦t hi󰗈n, s＝
d︽ng phng pháp Ji󰗂u ch󰗀 xung mã (PCM-Pulse Code Modulation) do Alec
Reeves nêu ra l󰖨n J󰖨u tiên vào n<m 1937. PCM cho phép truy󰗂n tín hi󰗈u tng tぇ
(nh ti󰗀ng nói c﹁a con ng︹i) ［ d󰖢ng nh󰗌 phân. S＝ d︽ng phng th﹃c này, tín hi󰗈u
tho󰖢i tng tぇ chu󰖪n 4 kHz có th󰗄 truy󰗂n d︵i d󰖢ng luーng tín hi󰗈u s￣ 64 kbit/s.
Các nhà kィ thu󰖮t Jã nh󰖮n th󰖦y kh󰖤 n<ng h󰖢 giá thành s󰖤n xu󰖦t các h󰗈 th￣ng
truy󰗂n d󰖬n b󰖲ng cách k󰗀t h︿p m⋮t s￣ kênh PCM và truy󰗂n chúng trong m⋮t Jôi cáp
Jーng xo󰖰n mà tr︵c Jây ch󰗊 dùng J󰗄 truy󰗂n m⋮t tín hi󰗈u tng tぇ duy nh󰖦t. Hi󰗈n
t︿ng này J︿c g󰗎i là l︿i dây. Do giá thành thi󰗀t b󰗌 Ji󰗈n t＝ s￣ b󰖰t J󰖨u gi󰖤m nên s＝
d︽ng các công ngh󰗈 này Jã ti󰗀t ki󰗈m J︿c r󰖦t nhi󰗂u chi phí.
Phng th﹃c ghép kênh 64 kbit/s thành môt luーng bit t￣c J⋮ cao duy nh󰖦t còn
J︿c g󰗎i là Ghép kênh phân chia theo th︹i gian TDM (Time Division
Multiplexing). M⋮t cách Jn gi󰖤n, m‖i byte c﹁a m‖i kênh J󰖨u vào theo th﹃ tぇ J︿c
Ja vào kênh t￣c J⋮ cao ［ J󰖨u ra. Quá trình x＝ lý này còn J︿c g󰗎i là "chèn byte
tu󰖨n tぇ".

︺ châu Âu và sau Jó là r󰖦t nhi󰗂u ni trên th󰗀 gi︵i, s［ Jー TDM chu󰖪n J︿c áp
d︽ng J󰗄 ghép kênh 64 kbit/s, cùng v︵i hai kênh thông tin Ji󰗂u khi󰗄n k󰗀t h︿p t󰖢o
thành m⋮t kênh có t￣c J⋮ 2,048 Mbit/s. Do nhu c󰖨u s＝ d︽ng Ji󰗈n tho󰖢i t<ng lên, lu
l︿ng trên m󰖢ng t<ng, kênh chu󰖪n t￣c J⋮ 2 Mbit/s không J﹁ Jáp ﹃ng cho lu l︿ng
t󰖤i trên m󰖢ng trung k󰗀. I󰗄 tránh không ph󰖤i s＝ d︽ng quá nhi󰗂u k󰗀t n￣i 2 Mbit/s thì
c󰖨n t󰖢o ra môt m﹃c ghép kênh cao hn. Châu Âu Ja ra chu󰖪n ghép 4 kênh 2 Mbit/s
thành m⋮t kênh 8 Mbit/s. M﹃c ghép kênh này không khác bao nhiêu so v︵i m﹃c
ghép kênh mà các tín hi󰗈u J󰖨u vào J︿c k󰗀t h︿p t︻ng bit ch﹃ không ph󰖤i t︻ng byte,
nói cách khác là m︵i áp d︽ng chèn bit ch﹃ cha thぇc hi󰗈n chèn byte. Ti󰗀p Jó, do
2

H.Q.Trung.ITVT



nhu c󰖨u ngày càng t<ng, các m﹃c ghép kênh cao hn nぃa J︿c xây dぇng thành
chu󰖪n, t󰖢o ra môt phân c󰖦p J󰖨y J﹁ các t￣c J⋮ bit là 34 Mbit/s, 140 Mbit/s và 565
Mbit/s.
1.2. H󰗇 TH。NG TRUY󰗁N D󰖫N S。
1.2.1. Các thành ph󰖨n c b󰖤n
Truy󰗂n d󰖬n là ch﹃c n<ng truy󰗂n m⋮t tín hi󰗈u t︻ m⋮t ni này J󰗀n m⋮t ni khác.
H󰗈 th￣ng truy󰗂n d󰖬n gーm các thi󰗀t b󰗌 phát và nh󰖮n, và phng ti󰗈n truy󰗂n cùng b⋮
l󰖸p l󰖢i giぃa chúng nh hình 1.1.

Hình 1.1: Các thành ph󰖨n c b󰖤n c﹁a m⋮t h󰗈 th￣ng truy󰗂n d󰖬n.
Nhぃng phng ti󰗈n phát s󰖾 truy󰗂n và phát Ji nhぃng tín hi󰗈u J󰖨u vào (tín hi󰗈u
g￣c) J󰗄 truy󰗂n chúng m⋮t cách hi󰗈u qu󰖤 qua phng ti󰗈n, thi󰗀t b󰗌 nh󰖮n tách ra
nhぃng tín hi󰗈u g￣c trong nhぃng tín hi󰗈u thu J︿c. Iーng th︹i b⋮ l󰖸p l󰖢i x＝ lý vi󰗈c
bù l󰖢i trong quá trình truy󰗂n. Các phng ti󰗈n truy󰗂n bao gーm dây d󰖬n kim lo󰖢i, cáp
Jーng tr︽c, radio, ￣ng d󰖬n sóng và cáp s︿i quang.

Truy󰗂n d󰖬n bao gーm ph󰖨n truy󰗂n d󰖬n thuê bao n￣i li󰗂n máy thuê bao v︵i t︲ng
Jài và ph󰖨n truy󰗂n d󰖬n t︲ng Jài n￣i t︲ng Jài v︵i t︲ng Jài. Truy󰗂n d󰖬n gーm truy󰗂n
b󰖲ng cáp, truy󰗂n radio, liên l󰖢c v󰗈 tinh, truy󰗂n TV, liên l󰖢c s︿i quang, ￣ng d󰖬n sóng,
liên l󰖢c d︵i J󰖦t cùng b⋮ chuy󰗄n ti󰗀p ph︽c hーi s＝ d︽ng các phng ti󰗈n truy󰗂n d󰖬n,
k󰗀t c󰖦u k󰗀t h︿p và m󰖢ng Jーng b⋮ hóa c﹁a các thi󰗀t b󰗌 này, vi󰗈c b󰖤o d︷ng và ph󰖨n
qu󰖤n lý c﹁a m󰖢ng truy󰗂n d󰖬n v.v
* Truy󰗂n d󰖬n s＝ d︽ng s︿i quang (fiber)
Môi tr︹ng quang s︿i có J⋮ r⋮ng b<ng g󰖨n nh không gi︵i h󰖢n. I󰖸c Ji󰗄m c﹁a nó là
suy hao không Jáng k󰗄, ch󰗊 vào c︷ 0,25 Db/Km. Iây chính là u Ji󰗄m v︿t tr⋮i c﹁a
s︿i quang so v︵i cáp Jーng tr︽c. Ngoài ra truy󰗂n d󰖬n trên s︿i quang còn có các u
Ji󰗄m khác nぃa là: Không b󰗌 󰖤nh h［ng b［i nhi睢u Ji󰗈n t︻ tr︹ng, an toàn, kích
th︵c nh、 và nh󰖺, ▁
Gi󰖤i t󰖨n s￣ J︿c s＝ d︽ng trong truy󰗂n d󰖬n s︿i quang J︿c mô t󰖤 nh hình d︵i:
3

H.Q.Trung.ITVT




C󰖦u trúc c﹁a s︿i quang:

1.2.2. Các nguーn 󰖤nh h［ng t︵i tín hi󰗈u truy󰗂n d󰖬n
1.2.2.1. Méo tín hi󰗈u qua kênh (distortion)
Kênh truy󰗂n thぇc t󰗀 là không lý t［ng, do Jó tín hi󰗈u Ji qua kênh ít hay nhi󰗂u
cﾃng b󰗌 󰖤nh h［ng J󰗀n d󰖢ng tín hi󰗈u, có nghba là b󰗌 méo so v︵i tín hi󰗈u g￣c.
Ngoài ra, s󰖾 không th󰗄 tránh kh、i méo phi tuy󰗀n J￣i v︵i nhぃng tín hi󰗈u làm
vi󰗈c t󰖢i các t󰖨n s￣ cao. Ii󰗂u này xu󰖦t phát t︻ m⋮t thぇc t󰗀 r󰖲ng v︵i các t󰖨n s￣ cao s󰖾
b󰗌 󰖤nh h［ng do sぇ xáo J⋮ng c﹁a các Ji󰗂u ki󰗈n khí quy󰗄n, b［i v󰖮y gây ra sぇ thay
J︲i v󰗂 t󰖨n s￣. Ch󰖴ng h󰖢n v︵i các h󰗈 th￣ng radar doppler s＝ d︽ng trong vi󰗈c giám sát

th︹i ti󰗀t là m⋮t tr︹ng h︿p c︽ th󰗄.
Méo tuy󰗀n tính có th󰗄 gây ra các 󰖤nh h［ng trong các h󰗈 th￣ng truy󰗂n d󰖬n
xung. Lo󰖢i méo này J︿c J󰖸c trng b［i sぇ phân tán th︹i gian (làm kéo dài xung),
d󰖬n t︵i hi󰗈u ﹃ng Ja J︹ng.
4

H.Q.Trung.ITVT



1.2.2.2. T󰖢p âm (noise)
Thu󰖮t ngぃ t󰖮p âm (noise) mô t󰖤 các tín hi󰗈u Ji󰗈n không mong mu￣n xu󰖦t hi󰗈n
trong h󰗈 th￣ng. Sぇ xu󰖦t hi󰗈n c﹁a t󰖮p âm làm gi󰖤m kh󰖤 n<ng tách chính xác các tín
hi󰗈u phát, và, vì v󰖮y, làm gi󰖤m t￣c J⋮ truy󰗂n d󰖬n thông tin. T󰖢p âm J︿c t󰖢o ra t︻
các nguーn khác nhau nhng có th󰗄 J︿c phân ra thành hai lo󰖢i chính Jó là nguーn
t󰖢p âm nhân t󰖢o và t󰖢p âm tぇ nhiên. T󰖢p âm nhân t󰖢o xu󰖦t hi󰗈n t︻ các nguーn Jánh
l＝a, chuy󰗄n m󰖢ch hay phát x󰖢 Ji󰗈n t︻. T󰖢p âm tぇ nhiên xu󰖦t hi󰗈n trong các m󰖢ch
hay linh ki󰗈n Ji󰗈n t＝.

1.2.2.3. Nhi睢u
Nhi睢u J︿c hi󰗄u là các thành ph󰖨n tín hi󰗈u không mong mu￣n J︿c thêm vào
tín hi󰗈u b󰖤n tin khi nó J︿c truy󰗂n t︻ máy phát J󰗀n máy thu. Trong thぇc t󰗀, vi󰗈c
truy󰗂n tin có th󰗄 b󰗌 󰖤nh h［ng b［i nhi󰗂u nguーn nhi睢u khác nhau: nhi睢u Ji󰗂u ch󰗀,
nhi睢u xuyên kênh (Crosstalk), nhi睢u xung (ISI),
1.2.3. Các kênh truy󰗂n d󰖬n
Kênh truy󰗂n d󰖬n là môi tr︹ng k󰗀t l￣i giぃa b⋮ phát và b⋮ thu, ［ Jó có th󰗄 là
các s︿i dây d󰖬n kim lo󰖢i, cáp Jーng tr︽c, cáp s︿i quang, ￣ng d󰖬n sóng, b󰖨u không khí
5

H.Q.Trung.ITVT

hay sぇ k󰗀t h︿p giぃa các môi tr︹ng trên. T󰖦t c󰖤 các kênh J󰗂u có m⋮t b<ng t󰖨n gi︵i
h󰖢n cho phép tín hi󰗈u có th󰗄 Ji qua. Do các J󰖸c tính v󰖮t lý mà m‖i kênh có th󰗄 có
t󰖨n s￣ c󰖰t ［ gi︵i h󰖢n trên (t󰖨n s￣ cao) hay gi︵i h󰖢n d︵i (t󰖨n s￣ th󰖦p). Trong tr︹ng
h︿p kênh b󰗌 ch󰖸n d︵i (t󰖨n s￣ c󰖰t ［ gi︵i h󰖢n d︵i c﹁a b<ng kênh) thì kênh J︿c mô
t󰖤 nh là m⋮t b⋮ l󰗎c thông d󰖤i. Còn n󰗀u b<ng thông c﹁a kênh không b󰗌 ch󰖸n d︵i thì
kênh J︿c mô t󰖤 nh là m⋮t b⋮ l󰗎c thông th󰖦p.
Kênh truy󰗂n d󰖬n J︿c phân lo󰖢i theo J⋮ r⋮ng b<ng. Có 3 lo󰖢i kênh ph︲ bi󰗀n
là: Kênh b<ng h󰖺p (narrow band), b<ng tho󰖢i (voiceband) và b<ng r⋮ng (wideband).
Các kênh b<ng h󰖺p: I￣i v︵i nhぃng kênh có J⋮ r⋮ng b<ng lên t︵i 300 Hz thì
J︿c g󰗎i là b<ng h󰖺p, và thu⋮c vào lo󰖢i truy󰗂n Ji󰗈n tín. Nhぃng kênh nh th󰗀 J︿c
s＝ d︽ng cho truy󰗂n d󰖬n dぃ li󰗈u t￣c J⋮ ch󰖮m ［ m﹃c là 600 bit trên giây (bps). Nhぃng
kênh b<ng h󰖺p không J﹁ J⋮ tin c󰖮y J󰗄 s＝ d︽ng cho truy󰗂n d󰖬n tín hi󰗈u tho󰖢i.
Các kênh tho󰖢i có J⋮ r⋮ng b<ng gi︵i h󰖢n trong kho󰖤ng t︻ 300 Hz J󰗀n 4 kHz.
Thi󰗀t k󰗀 ban J󰖨u c﹁a kênh tho󰖢i là J󰗄 ph︽c v︽ cho m︽c Jích truy󰗂n d󰖬n tng tぇ
(analog) tín hi󰗈u tho󰖢i (voice), m󰖸c dù v󰖮y các kênh này th︹ng J︿c s＝ d︽ng J󰗄
truy󰗂n dぃ li󰗈u ［ t￣c J⋮ 10 kilô bits trên giây (kbps). M⋮ s￣ d󰖢ng tín hi󰗈u video nén
cﾃng có th󰗄 J︿c truy󰗂n trên các kênh tho󰖢i. Các m󰖢ch vòng khép kín thuê bao
trong h󰗈 th￣ng Ji󰗈n tho󰖢i công công truy󰗂n th￣ng s＝ d︽ng b<ng tho󰖢i.
Các kênh b<ng r⋮ng có J⋮ r⋮ng b<ng l︵n hn 4 kHz. Các kênh này có th󰗄
J︿c dành cho m⋮t Jn v󰗌 truy󰗂n thông (ch󰖴ng h󰖢n m⋮t công ty Ji󰗈n tho󰖢i) và có
th󰗄 s＝ d︽ng cho m︽c Jích truy󰗂n dぃ li󰗈u t￣c J⋮ cao, video, hay các kênh tho󰖢i h︿p
nh󰖦t.
B<ng t󰖨n ho󰖢t J⋮ng c﹁a tín hi󰗈u J︿c phân b︲ theo các d󰖤i t󰖨n s￣ nh sau:
6

H.Q.Trung.ITVT

1.2.3. Tham s￣ ch󰖦t l︿ng c﹁a h󰗈 th￣ng truy󰗂n d󰖬n s￣
Các tham s￣ ch󰖦t l︿ng c b󰖤n c﹁a h󰗈 th￣ng truy󰗂n d󰖬n s￣ J︿c Jánh giá
thông qua tゎ l󰗈 l‖i bit (BER) và dung l︿ng truy󰗂n d󰖬n.
I￣i v︵i các h󰗈 th￣ng truy󰗂n d󰖬n s￣ hi󰗈n t󰖢i, các tín hi󰗈u s￣ nh󰖮n giá tr󰗌 trong
m⋮t t󰖮p hぃu h󰖢n các giá tr󰗌 có th󰗄 có và có th︹i gian tーn t󰖢i hぃu h󰖢n. Khi t󰖮p các giá
tr󰗌 có th󰗄 có c﹁a tín hi󰗈u gーm hai ph󰖨n t＝ 0 và 1 thì h󰗈 th￣ng J︿c g󰗎i là nh󰗌 phân
và tín hi󰗈u khi Jó J︿c g󰗎i là bit. Khi s￣ giá tr󰗌 có th󰗄 có c﹁a tín hi󰗈u khác 2, t︲ng
quát là M thì h󰗈 th￣ng J︿c g󰗎i là h󰗈 th￣ng M m﹃c và tín hi󰗈u J︿c g󰗎i là ký hi󰗈u
(symbol). G󰗎i giá tr󰗌 c﹁a symbol th﹃ k là
k
D
và th︹i gian tーn t󰖢i c﹁a nó là
k
T
(J￣i
v︵i các h󰗈 th￣ng thông th︹ng hi󰗈n nay,
k
T T
=
và là h󰖲ng s￣ v︵i m󰗎i k). ︺ J󰖨u thu
tín hi󰗈u khôi ph︽c l󰖢i là
℃
k
D
và có J⋮ r⋮ng là
℃
k

T
, n󰗀u
℃
k k
D D
≠
thì tín hi󰗈u th﹃ k
J︿c g󰗎i là b󰗌 l‖i, n󰗀u
℃
k k
T T
≠
thì tín hi󰗈u th﹃ k J︿c g󰗎i là có jitter. Các tham s￣ kィ
thu󰖮t chung nh󰖦t J￣i v︵i các lo󰖢i h󰗈 th￣ng truy󰗂n d󰖬n s￣ khác nhau, th󰗄 hi󰗈n ch󰗊 tiêu
ch󰖦t l︿ng c b󰖤n c﹁a h󰗈 th￣ng, là tゎ l󰗈 l‖i bit BER và jitter (rung pha). I￣i v︵i h󰗈
th￣ng nh󰗌 phân, xác su󰖦t l‖i BER J︿c J󰗌nh nghba là:
{
}
℃
k k
BER P D D
= =

Khi
℃
k
T T T
= + δ
thì
δ

J︿c g󰗎i là jitter, tính theo ph󰖨n tr<m.
7

H.Q.Trung.ITVT



Trong tr︹ng h︿p h󰗈 th￣ng nhi󰗂u m﹃c thì
{
}
℃
k k
P D D
=
J︿c g󰗎i là tゎ l󰗈 l‖i
symbol (SER) và có quan h󰗈 ch󰖸t ch󰖾 v︵i BER.
1.3. CÁC KHÁI NI󰗇M C B󰖣N
1.3.1. Tím hi󰗈u truy󰗂n d󰖬n
a) Tín hi󰗈u tng tぇ (analog signal)
Tín hi󰗈u tng tぇ có th󰗄 J︿c xem nh là m⋮t d󰖢ng sóng có tính ch󰖦t liên t︽c
v󰗂 th︹i gian trong ph󰖢m vi tín hi󰗈u tーn t󰖢i.

Hình 1.5: Minh h󰗎a d󰖢ng sóng và ph︲ tng ﹃ng c﹁a tín hi󰗈u tng tぇ.
b) Các tín hi󰗈u m󰖬u
Tín hi󰗈u m󰖬u nh󰖮n J︿c t︻ tín hi󰗈u tng tぇ b󰖲ng cách l󰖦y m󰖬u t󰖢i các th︹i
Ji󰗄m nh󰖦t J󰗌nh. Hàm bi󰗄u di睢n tín hi󰗈u m󰖬u có bi󰗀n th︹i gian r︹i r󰖢c.

Hình 1.6: Minh h󰗎a d󰖢ng sóng r︹i r󰖢c nh󰖮n J︿c t︻ vi󰗈c l󰖦y m󰖬u tín hi󰗈u tng tぇ.
c) Tín hi󰗈u s￣ (Digital signal)
Tín hi󰗈u s￣ là m⋮t d󰖢ng c﹁a tín hi󰗈u m󰖬u hay tín hi󰗈u r︹i r󰖢c trong Jó m‖i m⋮t

con s￣ trong chu‖i tín hi󰗈u tng ﹃ng v︵i m⋮t giá tr󰗌 xác J󰗌nh. Tín hi󰗈u s￣ có th󰗄 có
J︿c t︻ l￣i ra c﹁a nhi󰗂u thi󰗀t b󰗌. Ví d︽, khi ta quay s￣ máy Ji󰗈n tho󰖢i thì s󰖾 t󰖢o ra
8

H.Q.Trung.ITVT



các tín hi󰗈u s￣ ph︽ thu⋮c vào nút J︿c nh󰖦n, tín hi󰗈u s￣ có J︿c t︻ J󰖨u ra c﹁a bàn
phím máy tính ho󰖸c t︻ các b⋮ chuy󰗄n J︲i tng tぇ sang s￣ (ADC).

1.3.2. Các phng pháp truy󰗂n thông tin
a) Truy󰗂n tin nh󰗌 phân
- Truy󰗂n tin nh󰗌 phân dùng cáp Jn
T￣c J⋮ truy󰗂n d󰖬n ph︽ thu⋮c vào t￣c J⋮ thay J︲i c﹁a Ji󰗈n áp (hay các ki󰗄u ký hi󰗈u
khác) trên kênh truy󰗂n tr︵c khi thành ph󰖨n t󰖨n s￣ là quá l︵n J󰗄 có th󰗄 l󰗎c suy hao
kênh truy󰗂n và d󰖬n J󰗀n méo tín hi󰗈u. Nói theo cách khác, t￣c J⋮ truy󰗂n d󰖬n b󰗌 gi︵i
h󰖢n b［i b<ng thông c﹁a tuy󰗀n truy󰗂n.

- Truy󰗂n tin nh󰗌 phân dùng nhi󰗂u cáp song song
B󰖲ng cách s＝ d︽ng nhi󰗂u cáp, tín hi󰗈u truy󰗂n qua kênh có th󰗄 s󰖾 t<ng tゎ l󰗈 v︵i s￣
cáp (kênh) s＝ d︽ng. Tín hi󰗈u truy󰗂n qua có th󰗄 duy trì nh ［ tuy󰗀n truy󰗂n nh󰗌 phân
Jn, cho phép thay th󰗀 b［i các tuy󰗀n có b<ng thông nh、 hn (d󰖬n t︵i chi phí th󰖦p
hn).

b) Truy󰗂n tin Ja m﹃c
- Truy󰗂n tin Ja m﹃c s＝ d︽ng cáp Jn
Truy󰗂n d󰖬n dぃ li󰗈u không b󰖰t bu⋮c ph󰖤i gi︵i h󰖢n ［ c s￣ hai (nh󰗌 phân), theo lý
thuy󰗀t có th󰗄 s＝ d︽ng m⋮t s￣ m﹃c Ji󰗈n áp hay m⋮t s￣ ki󰗄u ký hi󰗈u.
9

H.Q.Trung.ITVT



Ví d︽: s＝ d︽ng 4 m﹃c Ji󰗈n áp, chúng ta có th󰗄 mã hóa m‖i t︲ h︿p hai bit nh󰗌 phân
b［i m⋮t trong 4 m﹃c Ji󰗈n áp (00 ~ m﹃c A, 01 ~ m﹃c B, 10 ~ m﹃c C và 11 ~ m﹃c
D). Khi Jó ta có th󰗄 g＝i thông tin nhanh g󰖦p 2 l󰖨n xét trên cùng m⋮t J⋮ r⋮ng b<ng
thông.

- Truy󰗂n tin Ja m﹃c s＝ d︽ng nhi󰗂u cáp
Vi󰗈c s＝ d︽ng các kênh truy󰗂n d󰖬n song song J󰗄 truy󰗂n dぃ li󰗈u cho phép t<ng kh󰖤
n<ng (dung l︿ng) truy󰗂n tin trên b<ng thông b󰗌 gi︵i h󰖢n.

c) Ký hi󰗈u Ja m﹃c
V󰗂 nguyên t󰖰c chúng ta có th󰗄 s＝ d︽ng m⋮t s￣ ký hi󰗈u (tr󰖢ng thái ký hi󰗈u) cho b󰖤n
tin s￣. Ví d︽, t󰖢i sao s＝ d︽ng 1024 tr󰖢ng thái Ji󰗈n áp khác nhau, m‖i tr󰖢ng thái (ký
hi󰗈u) mã hóa s￣ bit là
101024log
2
= bits. Chúng ta th󰖮m chí có th󰗄 s＝ d︽ng
1048576 tr󰖢ng thái ký hi󰗈u, khi Jó v︵i m‖i ký hi󰗈u mã hóa 20 bits thông tin.
Rõ ràng có m⋮t gi︵i h󰖢n thぇc t󰗀 trên s￣ tr󰖢ng thái J︿c s＝ d︽ng, ph︽ thu⋮c vào kh󰖤
n<ng phân bi󰗈t chính xác các tr󰖢ng thái (các m﹃c Ji󰗈n áp, t󰖨n s￣, ▁) c﹁a thi󰗀t b󰗌
thu.
Ví d︽: m⋮t s￣ modem Ji󰗈n tho󰖢i ho󰖢t J⋮ng ［ t￣c J⋮ 56 kbps s＝ d︽ng 1024 tr󰖢ng thái
ký hi󰗈u khác nhau (t︲ h︿p biên J⋮ và pha c﹁a sóng mang) J󰗄 báo hi󰗈u trên kênh
tho󰖢i, trong khi các h󰗈 th￣ng Ji󰗈n tho󰖢i t󰗀 bào s￣ ch󰗊 s＝ d︽ng 4 tr󰖢ng thái do thi󰗀t b󰗌
ph󰖤i ho󰖢t J⋮ng trong các môi tr︹ng ch󰗌u nhi󰗂u ーn hn.
10

H.Q.Trung.ITVT




1.3.3. T￣c J⋮ truy󰗂n dぃ li󰗈u
T￣c J⋮ truy󰗂n thông tin c﹁a m⋮t kênh truy󰗂n d󰖬n th︹ng J︿c xác J󰗌nh theo
l︿ng thông tin nh󰗌 phân (bit). Có nghba là t￣c J⋮ truy󰗂n d󰖬n J︿c Jo theo Jn v󰗌
bit/giây (bps). Ví d︽: n󰗀u nh có 6 bit thông tin J︿c truy󰗂n Ji sau m‖i kho󰖤ng th︹i
gian 6 giây, thì t￣c J⋮ truy󰗂n tin s󰖾 là
6 its
1000 its s
6
b
R b
ms
= =

Ngoài ra t￣c J⋮ truy󰗂n d󰖬n còn J︿c xác J󰗌nh thông qua t￣c J⋮ ký hi󰗈u. Trong
Jó thì t￣c J⋮ ký hi󰗈u là t￣c J⋮ thay J︲i tr󰖢ng thái các ký hi󰗈u mang thông tin nh󰗌
phân qua kênh truy󰗂n. Chúng ta có th󰗄 mã hóa m⋮t s￣ bit trong m‖i ký hi󰗈u. T￣c J⋮
ký hi󰗈u không nh󰖦t thi󰗀t ph󰖤i b󰖲ng t￣c J⋮ truy󰗂n thông tin. In v󰗌 Jo t￣c J⋮ ký hi󰗈u
là ký hi󰗈u/giây hay (baud). Ví d︽: m⋮t h󰗈 th￣ng s＝ d︽ng 4 t󰖨n s￣ mã hóa các t︲ h︿p
2 bit nh󰗌 phân qua m⋮t kênh, và t󰖨n s￣ (ký hi󰗈u-symbol) J︿c thay J︲i sau m‖i 0.5
ms, khi Jó t￣c J⋮ ký hi󰗈u s󰖾 là:
1
2000 / 2000 ( ).
0.5
symbol

R symbol s baud
= = =

T￣c J⋮ truy󰗂n thông tin b［i v󰖮y s󰖾 là: 2 x 2000 = 4000 bps.
1.4. CÁC TIÊU CHU󰖩N TRUY󰗁N D󰖫N
1.4.1. I󰗌nh nghba
Lbnh vぇc truy󰗂n thông liên t︽c phát tri󰗄n thay J︲i m⋮t cách nhanh chóng, các
h󰗈 th￣ng truy󰗂n thông J︿c phát tri󰗄n b［i nhi󰗂u nhà s󰖤n xu󰖦t khác nhau trên th󰗀
gi︵i, chính vì v󰖮y c󰖨n có sぇ tng thích v󰗂 các tiêu chu󰖪n và các khuy󰗀n ngh󰗌 ［
11

H.Q.Trung.ITVT



ph󰖢m vi qu￣c gia, khu vぇc và qu￣c t󰗀. Theo ISO, các J󰗌nh nghba v󰗂 tiêu chu󰖪n và
khuy󰗀n ngh󰗌 dành cho truy󰗂n thông nh sau:
Tiêu chu󰖪n: Chi tiêu kィ thu󰖮t hay v<n b󰖤n qui J󰗌nh có kh󰖤 n<ng ph︲ bi󰗀n r⋮ng rãi
J︿c xây dぇng b［i sぇ h︿p tác và th￣ng nh󰖦t hay sぇ ch󰖦p thu󰖮n nói chung c﹁a t󰖦t c󰖤
nhぃng v󰖦n J󰗂 liên quan t︵i nó dぇa trên các k󰗀t qu󰖤 nghiên c﹃u khoa h󰗎c, công ngh󰗈
và thぇc nghi󰗈m.
Khuy󰗀n ngh󰗌: Tài li󰗈u v<n b󰖤n liên quan quy J󰗌nh ch󰖸t ch󰖾 các th﹁ t︽c thぇc hi󰗈n
J︿c thông qua và ph︲ bi󰗀n r⋮ng rãi b［i m⋮t c quan (t︲ ch﹃c) ch󰗌u trách nhi󰗈m có
quy󰗂n h󰖢n nh󰖦t J󰗌nh.
1.4.2. Các t︲ ch﹃c tiêu chu󰖪n và khuy󰗀n ngh󰗌
ISO: International Standardization Organization (OrganizationT︲ ch﹃c tiêu
chu󰖪n hóa qu￣c t󰗀).
ITU: International Telecommunications Union (Hi󰗈p h⋮i Vi睢n thông qu￣c t󰗀).
IEC: International Electrotechnical Commission (︾y ban Ii󰗈n t＝ qu￣c t󰗀).
INTELSAT/INMARSAT: International Telecommunications Satellite

Organization /International Maritime Satellite Organization.
12

H.Q.Trung.ITVT




ANSI ♠ Vi󰗈n Tiêu chu󰖪n qu￣c gia Hoa Kっ
CEPT ♠ The European Conference for Posts and Telecommunications.
CCIR ♠ Consultative Committee for International Radiocommunication (︾y ban T
v󰖦n qu￣c t󰗀 v󰗂 vô tuy󰗀n Ji󰗈n).
CCITT ♠ Consultative Committee for International Telephone and Tele-
Graph (︾y ban T v󰖦n qu￣c t󰗀 v󰗂 Ji󰗈n tho󰖢i và Ji󰗈n báo).
13

H.Q.Trung.ITVT



ETSI ♠ European Telecommunications Standards Institute (Vi󰗈n Tiêu chu󰖪n Vi睢n
thông Châu Âu).
14

H.Q.Trung.ITVT



CHNG 2. TRUY󰗁N D󰖫N S。 CÁC TÍN HI󰗇U TNG Tぅ
2.1. I󰗋NH LÝ L󰖥Y M󰖫U VÀ H󰗇 THÔNG TIN XUNG

2.1.1. I󰗌nh lý l󰖦y m󰖬u
I󰗌nh lý l󰖦y m󰖬u có m⋮t ý nghba sâu s󰖰c trong lý thuy󰗀t thông tin. I󰗌nh lý này
J︿c phát bi󰗄u nh sau:
M⋮t tín hi󰗈u có d󰖤i t󰖨n gi︵i n⋮i là B Hz
(
)
(
)
0 2
G khi B
ω ω π
= > có th󰗄 J︿c
khôi ph︽c m⋮t cách chính xác (mà không b󰗌 l‖i) t︻ các m󰖬u c﹁a nó J︿c l󰖦y J󰗂u
J󰖸n v︵i t￣c J⋮
R
>
2B m󰖬u trên giây. Hay nói theo cách khác, t󰖨n s￣ l󰖦y m󰖬u t￣i
thi󰗄u ph󰖤i là 2B Hz.
Xét tín hi󰗈u
(
)
g t
(hình 2.1) có ph︲ gi︵i h󰖢n là B Hz. L󰖦y m󰖬u
(
)
g t
v︵i t￣c
J⋮
s
f Hz

(
s
f
m󰖬u trên giây) tng Jng v︵i vi󰗈c nhân
(
)
g t
v︵i Joàn xung
(
)
s
T
t
δ
gーm các xung Jn v󰗌 l󰖸p l󰖢i v︵i chu kっ
1
s s
T f
=
. Tín hi󰗈u m󰖬u nh󰖮n J︿c
(
)
g t
s󰖾 là:
(
)
(
)
(
)

(
)
(
)
s
T s s
n
g t g t t g nT t nT
δ δ
= = −
∑
(2.1)

15

H.Q.Trung.ITVT



Hình 2.1: Tín hi󰗈u m󰖬u và ph︲ c﹁a nó
T￣c J⋮ l󰖦y m󰖬u t￣i thi󰗄u
2
s
f B
=
J︿c g󰗎i là t￣c J⋮ Nyquist cho tín hi󰗈u
t︿ng tぇ
(
)
g t

và kho󰖤ng th︹i gian l󰖦y m󰖬u
1 2
s
T B
=
J︿c g󰗎i là kho󰖤ng Nyquist
cho
(
)
g t
.
2.1.2. Khôi ph︽c tín hi󰗈u
Quá trình khôi ph︽c m⋮t tín hi󰗈u tng tぇ
(
)
g t
t︻ các m󰖬u c﹁a nó J︿c xem
nh là phép n⋮i suy.

Hình 2.2: Quá trình n⋮i suy tín hi󰗈u
M‖i m⋮t m󰖬u
(
)
g t
là m⋮t xung, hình thành m⋮t xung c＝a có J⋮ cao b󰖲ng v︵i
J⋮ l︵n c﹁a m󰖬u. Xung th﹃ k là xung có J⋮ l︵n
(
)
s
g kT

xác J󰗌nh t󰖢i v󰗌 trí
s
t kT
=
, và
có th󰗄 bi󰗄u di睢n nh là
(
)
(
)
s s
g kT t kT
δ
− . Cho xung này qua b⋮ l󰗎c, J󰖨u ra nhân
J︿c s󰖾 là
(
)
(
)
1
s s
g kT rect T
. Iây là xung c＝a có J⋮ cao
(
)
s
g kT
, tâm xác J󰗌nh t󰖢i
s
t kT

=
. M‖i xung
(
)
g t
s󰖾 t󰖢o ra m⋮t xung c＝a tng ﹃ng, và k󰗀t qu󰖤 s󰖾 là:
(2.2)
2.1.3. ﹂ng d︽ng c﹁a lý thuy󰗀t l󰖦y m󰖬u
16

H.Q.Trung.ITVT



Lý thuy󰗀t l󰖦y m󰖬u có t󰖨m quan tr󰗎ng trong phân tích, x＝ lý, và truy󰗂n d󰖬n tín
hi󰗈u. Vì ta có th󰗄 chuy󰗄n tín hi󰗈u liên t︽c theo th︹i gian thành chu‖i r︹i r󰖢c các s￣.
X＝ lý tín hi󰗈u th︹i gian liên t︽c b［i v󰖮y J︿c chuy󰗄n v󰗂 x＝ lý chu‖i r︹i r󰖢c các s￣.
Và cﾃng vì th󰗀 mà có th󰗄 s＝ d︽ng các b⋮ l󰗎c s￣. Trong lbnh vぇc truy󰗂n thông, truy󰗂n
d󰖬n b󰖤n tin tng tぇ J︿c gi󰖤m b︵t thành truy󰗂n d󰖬n m⋮t chu‖i các s￣. Ii󰗂u này
làm xu󰖦t hi󰗈u nhi󰗂u kィ thu󰖮t m︵i cho truy󰗂n thông các tín hi󰗈u liên t︽c. B󰖲ng cách
l󰖦y m󰖬u tín hi󰗈u tng tぇ và làm thay J︲i các thông s￣ v󰗂 biên J⋮, J⋮ r⋮ng và v󰗌 trí
xung c﹁a các m󰖬u nh󰖮n J︿c ta có các kィ thu󰖮t Ji󰗂u ch󰗀 xung tng tぇ tng ﹃ng
Jó là: Ji󰗂u ch󰗀 biên J⋮ xung (PAM), Ji󰗂u ch󰗀 J⋮ r⋮ng xung (PWM), Ji󰗂u ch󰗀 v󰗌 trí
xung (PPM). Trong Jó có vai trò quan tr󰗎ng nh󰖦t trong phng th﹃c Ji󰗂u ch󰗀 xung
ngày nay Jó là Ji󰗂u ch󰗀 mã xung (PCM).

Hình 2.3: Các tín hi󰗈u Ji󰗂u ch󰗀 xung
Thay vì truy󰗂n tín hi󰗈u tng tぇ
(
)

g t
, chúng ta truy󰗂n tín hi󰗈u Ji󰗂u ch󰗀 xung.
T󰖢i b⋮ thu, chúng ta J󰗎c thông tin c﹁a tín hi󰗈u Ji󰗂u ch󰗀 xung và khôi ph︽c l󰖢i tín
hi󰗈u tng tぇ ban J󰖨u.
M⋮t trong nhぃng u Ji󰗄m c﹁a vi󰗈c s＝ d︽ng Ji󰗂u ch󰗀 xung là cho có th󰗄 cho
phép truy󰗂n m⋮t s￣ tín hi󰗈u dぇa trên vi󰗈c chia s󰖼 tài nguyên v󰗂 th︹i gian b󰖲ng cách
17

H.Q.Trung.ITVT



s﹁ d︽ng kィ thu󰖮t ghép kênh phân chia theo th︹i gian (TDM-Time Division
Multiplexing).

Hình 2.4: Ghép kênh phân chia theo th︹i gian v︵i hai tín hi󰗈u PAM
2.2. II󰗁U CH󰖿 MÃ XUNG (PCM)
2.2.1. Nguyên t󰖰c
Ii󰗂u ch󰗀 xung mã PCM J︿c thぇc hi󰗈n theo m⋮t quy trình gーm b￣n b︵c có
tính nguyên t󰖰c Jó là:
- L󰗎c nh󰖲m h󰖢n ch󰗀 ph︲ t󰖨n c﹁a tín hi󰗈u liên t︽c c󰖨n truy󰗂n: Bi󰗀n J︲i Fourier
c﹁a các tín hi󰗈u liên t︽c thぇc t󰗀 là vô h󰖢n theo bi󰗀n t󰖨n s￣, do th︹i gian tーn t󰖢i hぃu
h󰖢n c﹁a chúng. Chính vì v󰖮y, các tín hi󰗈u liên t︽c c󰖨n truy󰗂n nh󰖦t thi󰗀t ph󰖤i J︿c
l󰗎c nh󰖲m h󰖢n ch󰗀 ph︲ t︵i t󰖨n s￣ cぇc J󰖢i W nào Jó nh󰖲m th、a mãn tính gi︵i h󰖢n v󰗂
b<ng t󰖨n c﹁a J󰗌nh lý l󰖦y m󰖬u.
- L󰖦y m󰖬u: Tín hi󰗈u liên t︽c sau l󰗎c J︿c r︹i r󰖢c hóa b󰖲ng cách l󰖦y m󰖬u thông
qua chu‖i xung nh󰗌p có t󰖨n s￣
s
f
tuân theo J󰗌nh lý l󰖦y m󰖬u J󰗄 có J︿c các tín hi󰗈u

Ji󰗂u biên xung (PAM-Pulse Amplitude Modulation).
- L︿ng t＝ hóa: S￣ hóa giá tr󰗌 có th󰗄 có c﹁a tín hi󰗈u PAM sau l󰖦y m󰖬u là vô
h󰖢n, do v󰖮y s￣ bit c󰖨n thi󰗀t J󰗄 mã các giá tr󰗌 c﹁a các xung PAM là vô h󰖢n và Ji󰗂u
này không th󰗄 thぇc hi󰗈n J︿c. I󰗄 h󰖢n ch󰗀 s￣ bit mã c󰖨n s＝ d︽ng, giá tr󰗌 c﹁a t︻ng
xung PAM c󰖨n J︿c làm tròn thành m⋮t trong các giá tr󰗌 m󰖬u xác J󰗌nh g󰗎i là các
m﹃c l︿ng t＝ (có s￣ l︿ng hぃu h󰖢n) và quá trình này J︿c g󰗎i là l︿ng t＝ hóa.
- Mã hóa: Các giá tr󰗌 m﹃c l︿ng t＝ ﹃ng v︵i các xung PAM J︿c mã hóa b󰖲ng
các t︲ h︿p mã nh󰗌 phân J󰗄 truy󰗂n Ji trên h󰗈 th￣ng truy󰗂n d󰖬n s￣.
S Jー mô t󰖤 công Jo󰖢n Ji󰗂u ch󰗀 xung mã J︿c th󰗄 hi󰗈n nh hình d︵i Jây:
18

H.Q.Trung.ITVT




Hình 2.5: H󰗈 th￣ng truy󰗂n d󰖬n PCM
Quá trình khôi ph︽c ［ ph󰖨n thu J︿c thぇc hi󰗈n nh sau: gi󰖤i mã J󰗄 J︿c chu‖i
xung PAM l︿ng t＝ hóa rーi cho qua l󰗎c thông th󰖦p có t󰖨n s￣ c󰖰t b󰖲ng m⋮t n＝a t󰖨n
s￣ l󰖦y m󰖬u.
Sai s￣ trong truy󰗂n d󰖬n PCM:
Nh ta Jã nói ［ trên, trong thぇc t󰗀, các tín hi󰗈u l￣i vào Ji󰗂u ch󰗀 mã xung là
các tín hi󰗈u có ph︲ tr󰖤i r⋮ng vô h󰖢n. Sau l󰗎c h󰖢n ch󰗀 ph︲ t󰖨n tín hi󰗈u, tín hi󰗈u có
ph︲ h󰖢n ch󰗀 và do v󰖮y th︹i gian tーn t󰖢i tr󰖤i r⋮ng t︵i vô h󰖢n, nghba là v󰗂 lý thuy󰗀t,
vi󰗈c l󰖦y m󰖬u ph󰖤i J︿c thぇc hi󰗈n v︵i vô h󰖢n m󰖬u (tuy nhiên s󰖾 không J︿c nh
th󰗀). T︻ Jó chúng ta có th󰗄 th󰖦y r󰖲ng tín hi󰗈u liên t︽c khôi ph︽c l󰖢i J︿c ［ ph󰖨n thu,
ngay c󰖤 trong tr︹ng h︿p không tính J󰗀n méo và t󰖢p nhi睢u trên J︹ng truy󰗂n, cﾃng
ch󰗊 là m⋮t phiên b󰖤n g󰖨n Júng c﹁a tín hi󰗈u liên t︽c c󰖨n truy󰗂n Ji ［ ph󰖨n phát mà
thôi. Sai s￣ giぃa các tín hi󰗈u phiên b󰖤n và nguyên b󰖤n gây b［i các nguyên nhân sau:
(a) Vi󰗈c l󰖦y m󰖬u không th󰗄 ti󰗀n hành trong th︹i gian dài vô h󰖢n J︿c.

(b) Sai s￣ do làm tròn (l︿ng t＝ hóa).
(c) Các J󰖸c tính l󰗎c không hoàn toàn lý t［ng.
(d) Phiên b󰖤n là m⋮t tín hi󰗈u có ph︲ h󰖢n ch󰗀, không nh tín hi󰗈u nguyên b󰖤n.
Ngoài ra, các sai l󰗈ch quá m﹃c v󰗂 Jーng b⋮ cﾃng có th󰗄 d󰖬n J󰗀n s󰖰p x󰗀p sai các
t︲ h︿p mã thu J︿c và Ji󰗂u này d󰖬n J󰗀n các sai l󰗈ch vô cùng tr󰖨m tr󰗎ng. Các
19

H.Q.Trung.ITVT



chi ti󰗀t v󰗂 các công Jo󰖢n trong quy trình PCM và các bi󰗈n pháp kh󰖰c ph︽c sai
s￣ s󰖾 J︿c trình bày trong ph󰖨n ti󰗀p theo.
2.2.2. L󰗎c gi︵i h󰖢n b<ng
Ta xét tín hi󰗈u tho󰖢i, có ph︲ t󰖮p trung trong d󰖤i t︻ 0,3 J󰗀n 3,4 kHz. Vi󰗈c c󰖰t
b、 các thành ph󰖨n t󰖨n s￣ ngoài d󰖤i nói trên không gây ra nhぃng méo th︽ c󰖤m quá
l︵n, t﹃c là không gây nên nhぃng tr［ ng󰖢i J󰖸c bi󰗈t J￣i v︵i quá trình thông tho󰖢i. I󰗄
h󰖢n ch󰗀 ph︲ tín hi󰗈u có th󰗄 ti󰗀n hành lo󰖢i b、 các thành ph󰖨n t󰖨n s￣ l︵n hn 3,4 kHz
trong tín hi󰗈u Ji󰗈n tho󰖢i b󰖲ng l󰗎c thông th󰖦p, t﹃c là có th󰗄 ch󰗎n t󰖨n s￣ cぇc J󰖢i W
c﹁a tín hi󰗈u tho󰖢i là 3,4 kHz. Trong tr︹ng h︿p này, sai s￣ do l󰗎c h󰖢n b<ng gây ra
ch﹁ y󰗀u là b［i không th󰗄 ch󰗀 t󰖢o J︿c m󰖢ch l󰗎c thông th󰖦p lý t［ng mà ch󰗊 có th󰗄
ch󰗀 t󰖢o J︿c các m󰖢ch l󰗎c v︵i J󰖸c tính l󰗎c không d￣c J﹃ng t󰖢i t󰖨n s￣ c󰖰t. I󰗄 không
gây nên nhぃng méo th︽ c󰖤m rõ r󰗈t J︿c, t󰖨n s￣ c󰖰t c﹁a m󰖢ch l󰗎c h󰖢n b<ng ph󰖤i
ch󰗎n cao hn 3,4 kHz. Các m󰖢ch l󰗎c tiêu chu󰖪n trong thぇc t󰗀 (có J󰖸c tính th、a mãn
các khuy󰗀n ngh󰗌 c﹁a CCITT cho các m󰖢ch tho󰖢i) có t󰖨n s￣ c󰖰t r󰖦t sát v︵i 4 kHz.
2.2.3. L󰖦y m󰖬u
Quá trình l󰖦y m󰖬u J︿c thぇc hi󰗈n b󰖲ng cách nhân tín hi󰗈u tho󰖢i liên t︽c v︵i
m⋮t chu‖i xung nh󰗌p có t󰖨n s￣
2
s

f W
≥
. Vi󰗈c ch󰗎n t󰖨n s￣ nh󰗌p l︵n hn hai l󰖨n W s󰖾
làm m［ r⋮ng b<ng t󰖨n chi󰗀m c﹁a tín hi󰗈u s￣, do v󰖮y t󰖨n s￣ nh󰗌p ph󰖤i ch󰗎n nh、 nh󰖦t
mà không gây méo tín hi󰗈u. Sai s￣ l󰖦y m󰖬u gây b［i vi󰗈c không th󰗄 l󰖦y m󰖬u trong
m⋮t th︹i gian dài vô h󰖢n th︹ng không Jáng k󰗄 và có th󰗄 bù J󰖰p b󰖲ng vi󰗈c ch󰗎n
2
s
f W
>
m⋮t chút. K󰗀t h︿p v︵i thぇc t󰗀 phát sinh do l󰗎c h󰖢n b<ng nh Jã nói trên
Jây, t󰖨n s￣ l󰖦y m󰖬u tiêu chu󰖪n cho tín hi󰗈u tho󰖢i J︿c ch󰗎n là 8 kHz. Quá trình l󰖦y
m󰖬u tín hi󰗈u Ji󰗈n tho󰖢i J︿c mô t󰖤 nh hình d︵i Jây:
20

H.Q.Trung.ITVT




Hình 2.6: Quá trình l󰖦y m󰖬u tín hi󰗈u liên t︽c
2.2.4. L︿ng t＝ hóa
L︿ng t＝ hóa J︿c thぇc hi󰗈n Jn gi󰖤n nh󰖦t b󰖲ng cách chia d󰖤i J⋮ng tín hi󰗈u
[
]
,
a a
− +
thành Q m﹃c cách J󰗂u nhau, J︿c g󰗎i là l︿ng t＝ hóa J󰗂u. Kho󰖤ng cách
giぃa các m﹃c l︿ng t＝ là

2
a Q
∆ =
. Các giá tr󰗌 c﹁a m󰖬u tín hi󰗈u (các xung PAM)
J︿c làm tròn thành giá tr󰗌 m﹃c l︿ng t＝ g󰖨n nh󰖦t. Sai s￣ l︿ng t＝ c﹁a các giá tr󰗌
m󰖬u là m⋮t bi󰗀n ng󰖬u nhiên
q
e
, nh󰖮n các giá tr󰗌 trong kho󰖤ng
[
]
,
a Q a Q
− +
, có th󰗄
xem nh m⋮t l︿ng t󰖢p âm g󰗎i là t󰖢p âm l︿ng t＝ và có th󰗄 Jánh giá J︿c thông
qua công su󰖦t t󰖢p âm l︿ng t＝:
( )
2 2
a Q
eq q q q q
a Q
P e e pdf e de
−
= = ⋅
∫
(2.3)
Trong Jó
(
)

pdf
⋅
là hàm m󰖮t J⋮ xác su󰖦t.
21

H.Q.Trung.ITVT




Hình 2.7: Quá trình l︿ng t＝ hóa J󰗂u
Do không bi󰗀t J︿c phân b￣ thぇc sぇ c﹁a biên J⋮ tín hi󰗈u Ji󰗈n tho󰖢i trong
kho󰖤ng giぃa hai m﹃c l︿ng t＝ sát nhau, ng︹i ta bu⋮c ph󰖤i gi󰖤 thi󰗀t r󰖲ng tín hi󰗈u
Ji󰗈n tho󰖢i nh󰖮n các giá tr󰗌 biên J⋮ trong kho󰖤ng giぃa hai m﹃c l︿ng t＝ sát nhau v︵i
xác su󰖦t nh nhau. Do Jó t󰖢p âm l︿ng t＝ J︿c xem là bi󰗀n ng󰖬u nhiên phân b￣
J󰗂u, t﹃c là
(
)
2
q
pdf e Q a
=
. Thay vào phng trình (2.3), ta có:
2 2 2
3 12
eq
P a Q= = ∆ (2.4)
T︻ (2.4) chúng ta có th󰗄 th󰖦y khi t<ng s￣ m﹃c l︿ng t＝ Q thì công su󰖦t t󰖢p âm
l︿ng t＝ gi󰖤m. Ch󰖴ng h󰖢n, khi t<ng s￣ m﹃c l︿ng t＝ lên hai l󰖨n, công su󰖦t t󰖢p âm
l︿ng t＝ gi󰖤m 4 l󰖨n, t﹃c là kho󰖤ng 6 Db. Tuy nhiên, vi󰗈c t<ng quá m﹃c s￣ m﹃c

l︿ng t＝ d󰖬n J󰗀n hai h󰗈 qu󰖤: a) S￣ m﹃c l︿ng t＝ l︵n d󰖬n J󰗀n s￣ bit dùng J󰗄 mã các
m﹃c l︿ng t＝ t<ng (c﹃ t<ng s￣ m﹃c l︿ng t＝ lên hai l󰖨n thì ph󰖤i thêm 1 bit trong t︲
h︿p mã) làm t<ng t￣c J⋮ bit và do v󰖮y t<ng ph︲ chi󰗀m d︽ng c﹁a tín hi󰗈u s￣; b) V︵i
cùng m⋮t d󰖤i J⋮ng tín hi󰗈u, vi󰗈c t<ng quá m﹃c s￣ m﹃c l︿ng t＝ s󰖾 có th󰗄 d󰖬n J󰗀n
m﹃c l︿ng t＝ khôi ph︽c l󰖢i ［ ph󰖨n thu b󰗌 nh󰖮n nh󰖨m d︵i tác J⋮ng c﹁a t󰖢p âm nhi󰗈t
trong các m󰖢ch Ji󰗈n t＝. Thêm vào Jó, n󰗀u l︿ng t＝ hóa J󰗂u thì vi󰗈c chia các m﹃c
v︵i s￣ m﹃c t￣i thi󰗄u (nh󰖲m gi󰖤m s￣ bit mã c󰖨n dùng) xác J󰗌nh theo J⋮ chính xác Jã
cho J￣i v︵i các m﹃c cao c﹁a tín hi󰗈u l󰖢i d󰖬n J󰗀n sai s￣ ph󰖢m ph󰖤i l󰖢i l︵n J￣i v︵i các
m﹃c th󰖦p. Ii󰗂u này d󰖬n J󰗀n sai s￣ t︲ng c⋮ng l︵n do trong thぇc t󰗀 các m﹃c tín hi󰗈u
th󰖦p c﹁a tín hi󰗈u tho󰖢i th︹ng x󰖤y ra nhi󰗂u hn so v︵i các m﹃c cao. Các mâu thu󰖬n
nói trên trong thぇc t󰗀 J︿c kh󰖰c ph︽c nh︹ áp d︽ng l︿ng t＝ hóa không J󰗂u, trong
Jó kho󰖤ng cách giぃa các m﹃c l︿ng t＝ J︿c ch󰗎n l︵n J￣i v︵i các tín hi󰗈u l︵n còn
v︵i các m﹃c tín hi󰗈u nh、 thì kho󰖤ng cách giぃa các m﹃c l︿ng t＝ ch󰗎n nh、. Gi󰖤i
22

H.Q.Trung.ITVT



pháp này là khá tぇ nhiên do J￣i v︵i m﹃c tín hi󰗈u l︵n thì tゎ s￣ tín hi󰗈u trên sai s￣ (tín
hi󰗈u trên t󰖢p âm l︿ng t＝) v󰖬n khá nh、 dù sai s￣ l︿ng t＝ tuy󰗈t J￣i có l︵n. Vi󰗈c
chia các m﹃c l︿ng t＝ không J󰗂u nh th󰗀 tuy v󰖮y l󰖢i khá khó thぇc hi󰗈n trong thぇc
t󰗀 và m⋮t gi󰖤i pháp tng Jng th︹ng J︿c áp d︽ng là thぇc hi󰗈n l︿ng t＝ hóa
J󰗂u các tín hi󰗈u J︿c nén. Lu󰖮t nén J︿c áp d︽ng trong Ji󰗂u ch󰗀 mã xung tín hi󰗈u
Ji󰗈n tho󰖢i là lu󰖮t logarit, trong Jó tín hi󰗈u l￣i ra y c﹁a m󰖢ch nén bi󰗀n thiên theo lu󰖮t
logarit c﹁a tín hi󰗈u l￣i vào x. ︺ ph󰖨n thu, tín hi󰗈u J︿c giãn tr［ l󰖢i. Vi󰗈c duy trì
nén-giãn chính xác là m⋮t yêu c󰖨u r󰖦t ng󰖸t nghèo nh󰖲m tránh các méo tín hi󰗈u mang
vào do quá trình nén-giãn.
Các lu󰖮t nén logarit J︿c áp d︽ng trong h󰗈 Châu Âu và h󰗈 Mィ khá khác nhau,
Ji󰗂u này là do l󰗌ch s＝ quá trình phát tri󰗄n vi睢n thông tr︵c Jây trên các khu vぇc

khác nhau J󰗄 l󰖢i. Lu󰖮t nén J︿c áp d︽ng là lu󰖮t
µ
J￣i v︵i h󰗈 Mィ, trong khi Jó h󰗈
Châu Âu s＝ d︽ng lu󰖮t nén A. Bi󰗄u th﹃c gi󰖤i tích xác J󰗌nh các lu󰖮t nén
µ
và A là:
Lu󰖮t nén
µ
(H󰗈 Mィ):
( )
(
)
( )
ln 1
, 1 1
ln 1
x
y sign x x
µ
µ
+
= − ≤ ≤
+
(2.5)
Lu󰖮t nén A (H󰗈 Châu Âu):
( )
( )
, 0 1
1 ln
1 ln

, 1 1
1 ln
A x
sign x x A
A
y
A x
sign x A x
A

≤ ≤


+
=

+

≤ ≤

+
(2.6)

Hình 2.8: I󰖸c trng nén-giãn theo lu󰖮t
µ
và lu󰖮t A
Trong các bi󰗄u th﹃c (2.5) và (2.6), x và y l󰖨n l︿t là các giá tr󰗌 c﹁a các tín hi󰗈u
l￣i vào và l￣i ra c﹁a b⋮ nén J︿c chu󰖪n hóa theo giá tr󰗌 cぇc J󰖢i c﹁a chúng. Theo
23

H.Q.Trung.ITVT



khuy󰗀n ngh󰗌 G.711 c﹁a CCITT, các giá tr󰗌 c﹁a các tham s￣ J︿c ch󰗎n là: A=87,6 và
255
µ
=
. I￣i v︵i h󰗈 Mィ,
100
µ
=
cﾃng J︿c s＝ d︽ng trong m⋮t s￣ h󰗈 th￣ng, tuy
nhiên Jó không ph󰖤i là giá tr󰗌 mà CCITT ch󰗎n làm giá tr󰗌 tiêu chu󰖪n.
Trong thぇc t󰗀 hay s＝ d︽ng kィ thu󰖮t l︿ng t＝ hóa phi tuy󰗀n J󰗄 J󰖢t J︿c hi󰗈u
qu󰖤 cao v󰗂 tゎ s￣ tín trên t󰖢p. I󰖸c bi󰗈t trong h󰗈 th￣ng truy󰗂n d󰖬n s￣ còn áp d︽ng kィ
thu󰖮t nén-giãn s￣ dぇa trên các J󰖸c trng nén-giãn tng tぇ. Thu󰖮t toán nén-giãn
J︿c áp d︽ng cho hai h󰗈 th￣ng Mィ và Châu Âu dぇa trên vi󰗈c x󰖦p x󰗊 các J︹ng cong
J󰖸c trng nén-giãn tng tぇ tng ﹃ng v︵i hai chu󰖪n
µ
và A. C︽ th󰗄 v︵i h󰗈 Mィ,
J︹ng cong J󰖸c trng nén-giãn tng tぇ J︿c x󰖦p x󰗊 b󰖲ng 15 Jo󰖢n th󰖴ng (bao gーm
7 Jo󰖢n dng, 7 Jo󰖢n âm và m⋮t Jo󰖢n qua g￣c). V︵i h󰗈 Châu Âu, J︿c x󰖦p x󰗊
thành 13 Jo󰖢n th󰖴ng (bao gーm 6 Jo󰖢n dng, 6 Jo󰖢n âm và m⋮t Jo󰖢n qua g￣c J︿c
chia thành 4 phân Jo󰖢n).
2.2.5. Mã hóa
Vi󰗈c mã hóa các m﹃c l︿ng t＝ J󰗂u (sau nén) J󰗄 t󰖢o thành tín hi󰗈u PCM J︿c
thぇc hi󰗈n b󰖲ng các t︲ h︿p 8 bits J￣i v︵i c󰖤 h󰗈 Mィ l󰖬n Châu Âu và cùng có d󰖢ng
PXYZABCD. Trong Jó, bit P ch󰗊 th󰗌 cぇc tính giá tr󰗌 l︿ng t＝ c﹁a m󰖬u tín hi󰗈u: P=1
v︵i tín hi󰗈u dng và P = 0 v︵i tín hi󰗈u âm. Ba bits XYZ dùng J󰗄 mã các Jo󰖢n

th󰖴ng (ho󰖸c phân Jo󰖢n) làm g󰖨n Júng tuy󰗀n tính các lu󰖮t nén (
µ
hay A), b￣n bit
ABCD dùng J󰗄 mã 16 m﹃c l︿ng t＝ J󰗂u trong t︻ng Jo󰖢n.

Hình 2.9: I󰖸c tuy󰗀n x󰖦p x󰗊 tuy󰗀n tính hóa lu󰖮t A ♠ 13 Jo󰖢n
Do J︿c tuy󰗀n tính hóa theo s￣ Jo󰖢n khác nhau, cách nh󰖮n J︿c các mã 8 bits
PCM J￣i v︵i h󰗈 Mィ và h󰗈 Châu Âu cﾃng khác nhau. I￣i v︵i h󰗈 Châu Âu, tr︵c tiên
vi󰗈c mã 12 bit J︿c thぇc hi󰗈n, chia d󰖤i biên J⋮ tín hi󰗈u vào m⋮t cách tuy󰗀n tính
24

H.Q.Trung.ITVT



thành 4096 b︵c. Các m󰖢ch logic sau Jó J︿c s＝ d︽ng J󰗄 t󰖢o ra các t︻ mã 8 bit
theo m⋮t quy t󰖰c mã J︿c mô t󰖤 trong b󰖤ng thu󰖮t toán d︵i Jây:
Io󰖢n
th﹃
Gi︵i h󰖢n d︵i c﹁a
Jo󰖢n (tính theo b︵c
biên J⋮ vào)
Gi︵i h󰖢n trên c﹁a
Jo󰖢n (tính theo
b︵c biên J⋮ vào)
T︻ mã
PXYZABCD
I⋮ l︵n c﹁a m‖i b︵c
l︿ng t＝ J󰗂u (tính theo s￣
b︵c biên J⋮ l￣i vào)

1 2048 4096 1111ABCD 128
2 1024 2048 1110ABCD 64
3 512 1024 1101ABCD 32
4 256 512 1100ABCD 16
5 128 256 1011ABCD 8
6 64 128 1010ABCD 4
7
(Io󰖢n g￣c)
32 64 1001ABCD 2
0 32 1000ABCD 2
-32 0 0000ABCD 2
-64 -32 0001ABCD 2
8 -128 -64 0010ABCD 4
▁ ▁ ▁ ▁ ▁
13 -4096 -2048 0111ABCD 128
B󰖤ng 2.1: Thu󰖮t toán mã hóa hóa theo lu󰖮t A

T︻ b󰖤ng thu󰖮t toán trên, chúng ta có th󰗄 th󰖦y r󰖲ng m‖i m⋮t Jo󰖢n J︿c chia thành 16
m﹃c l︿ng t＝ J󰗂u. Giá tr󰗌 J⋮ l︵n c﹁a m‖i m⋮t m﹃c l︿ng t＝ J󰗂u (tính theo s￣ b︵c
c﹁a m﹃c biên J⋮ l￣i vào) J︿c ghi ［ c⋮t cu￣i cùng c﹁a các b󰖤ng là thay J︲i theo giá
tr󰗌 m﹃c l￣i vào.
L︿i ích c﹁a nén-giãn có th󰗄 th󰖦y J︿c thông qua xét làm ví d︽ J￣i v︵i h󰗈 Châu
Âu. Chúng ta th󰖦y r󰖲ng b⋮ l︿ng t＝ J󰗂u s＝ d︽ng nén-giãn (cﾃng còn g󰗎i là b⋮ l︿ng
t＝ phi tuy󰗀n) có J⋮ phân gi󰖤i tng Jng v︵i J⋮ phân gi󰖤i c﹁a b⋮ l︿ng t＝ J󰗂u
(l︿ng t＝ tuy󰗀n tính) v︵i 4096 m﹃c s＝ d︽ng các t︻ mã 12 bit. Nh v󰖮y so v︵i vi󰗈c
s＝ d︽ng b⋮ l︿ng t＝ tuy󰗀n tính 8 bit (256 m﹃c) công su󰖦t t󰖢p âm l︿ng t＝ gi󰖤m
J︿c 4x6 = 24 dB.
2.3. II󰗁U CH󰖿 MÃ XUNG VI SAI
2.3.1. Nguyên t󰖰c
25

H.Q.Trung.ITVT



Nh ta Jã bi󰗀t, PCM J︿c thぇc hi󰗈n b󰖲ng cách mã hóa các giá tr󰗌 m󰖬u J︿c
l︿ng t＝ hóa c﹁a tín hi󰗈u liên t︽c l￣i vào. S￣ bit mã c󰖨n thi󰗀t, ch󰖴ng h󰖢n cho tín hi󰗈u
Ji󰗈n tho󰖢i, nh ph󰖨n tr︵c Jã trình bày, Jã J︿c CCITT xác J󰗌nh ph󰖤i là 8. T￣c J⋮
tín hi󰗈u tho󰖢i PCM nh v󰖮y là 64 kb/s, chi󰗀m ph︲ t󰖨n khá l︵n.
Nhぃng rung J⋮ng chu󰖪n chu kっ c﹁a thanh huy󰗂n và các chuy󰗄n J⋮ng h󰖢n ch󰗀
c﹁a các b⋮ ph󰖮n thu⋮c c quan phát âm nh môi và l︷i thぇc t󰗀 t󰖢o ra các m󰖬u âm
thanh r󰖦t tng quan trong tín hi󰗈u âm hぃu thanh. Ng︿c l󰖢i, các âm vô thanh thì có
xu h︵ng không tng quan. Trong Jàm tho󰖢i, m⋮t ng︹i Jàm tho󰖢i tiêu bi󰗄u
th︹ng nói trong 40% th︹i gian và J￣i v︵i các giai Jo󰖢n ti󰗀ng nói tích cぇc (giai
Jo󰖢n có nói trong cu⋮c Jàm tho󰖢i) thì các âm hぃu thanh x󰖤y ra g󰖦p 4 l󰖨n so v︵i các
âm vô thanh. Sぇ tr⋮i hn h󰖴n c﹁a các âm hぃu thanh có nghba là tính tng quan
trong các tín hi󰗈u âm tho󰖢i có th󰗄 khai thác J︿c m⋮t cách có hi󰗈u qu󰖤. Do tính
tng quan cao c﹁a các m󰖬u ti󰗀ng nói, sai l󰗈ch giぃa hai m󰖬u k󰗀 nhau th︹ng khá
nh、 so v︵i giá tr󰗌 c﹁a t︻ng m󰖬u.
1
n n n
s s s
−
− <<
(2.7)
Trong Jó
[
]
n
s

s s n f
=
là giá tr󰗌 m󰖬u c﹁a tín hi󰗈u vào t󰖢i nh󰗌p l󰖦y m󰖬u th﹃ n.
Vì v󰖮y, thay vì mã hóa các giá tr󰗌 m󰖬u ti󰗀ng nói nh v︵i PCM, ch󰗊 c󰖨n mã hóa sai
l󰗈ch giぃa các m󰖬u ti󰗀ng nói liên ti󰗀p và ch󰗊 c󰖨n m⋮t s￣ bit ít hn J󰗄 mã. Iây chính
là nguyên t󰖰c c﹁a Ji󰗂u ch󰗀 xung vi sai DPCM (Differential Pulse Code
Modulation).
2.3.2. Ii󰗂u ch󰗀 mã xung vi sai v︵i b⋮ dぇ Joán
Do J⋮ tng quan giぃa các m󰖬u ti󰗀ng nói khá l︵n nên có th󰗄 thぇc hi󰗈n dぇ
Joán J︿c m⋮t cách g󰖨n Júng m⋮t giá tr󰗌 m󰖬u nào Jó t︻ m⋮t s￣ m󰖬u tr︵c Jó. M⋮t
vài phng pháp mã hóa v︵i b⋮ dぇ Joán Jã và Jang J︿c phát tri󰗄n nh󰖲m J󰖢t J︿c
hi󰗈u qu󰖤 ph︲ t󰖨n cao J󰗄 truy󰗂n tín hi󰗈u tho󰖢i cﾃng nh các tín hi󰗈u b<ng r⋮ng nh
video. Trong quá trình mã hóa có dぇ Joán, ︵c l︿ng v󰗂 m󰖬u ti󰗀p theo có th󰗄 dぇa
trên m￣i tng quan giぃa các ph󰖨n t＝, các Jo󰖢n hay các m󰖬u tín hi󰗈u. Khi ︵c
l︿ng này khá phù h︿p thì sai l󰗈ch giぃa m⋮t giá tr󰗌 m󰖬u và giá tr󰗌 m󰖬u dぇ Joán c﹁a
nó còn nh、 hn nぃa so v︵i sai l󰗈ch giぃa các m󰖬u k󰗀 ti󰗀p. Vì v󰖮y, b󰖲ng cách s＝ d︽ng
thêm b⋮ dぇ Joán ta có th󰗄 ch󰗊 c󰖨n mã giá tr󰗌 sai l󰗈ch giぃa giá tr󰗌 thぇc và giá tr󰗌 dぇ
Joán c﹁a m󰖬u tín hi󰗈u và s￣ bit c󰖨n s＝ d︽ng J󰗄 mã còn có th󰗄 gi󰖤m hn nぃa so v︵i
DPCM không có b⋮ dぇ Joán. Nh︹ v󰖮y có th󰗄 gi󰖤m hn nぃa t￣c J⋮ truy󰗂n và J⋮
r⋮ng ph︲ chi󰗀m.