Kỹ thuật điều xung mã PCM

Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

Chơng I
Kỹ thuật điều xung mã PCM
(pulse coder mudulation)

I- Giới thiệu chung:

1)Thông tin số :
-Là hệ thống thông tin mà tín hiệu đợc truyền đi không liên tục theo
thời gian trong quá trình truyền dẫn và xử lý. Tín hiệu đợc biến đổi thành tín
hiệu nhị phân để thuận tiện cho quá trình xử lý và truyễn dẫn , hạn chế đợc
tác động của tạp âm, nâng cao đợc chất lợng phát.
-Tín hiệu thoại và tín hiệu hình là các tín hiệu tơng tự(truyền thống,
chủ yếu) để truyền dẫn đợc trọng hệ thống thông tin số thì phải biến đổi tín
hiệu thoại , hình từ tín hiệu tơng tự số , viết tắt là A/D(anlog- Digital).
-Trong viễn thông sử dụng kỹ thuật điều chế xung mã PCM để biến
đổi tín hiệu thoại, hình từ tơng tự sang tín hiệu số.
-Do vậy trong quá trình PCM đợc chia thành 3 bớc : lấy mẫu, lợng tử
và mã hoá.

II-Lấy mẫu trong PCM:
1)Định nghĩa:
Lấy mẫu là quá trình rời rạc hoá tín hiệu theo thời gian, cơ sở của
lấy mẫu là định lý Kachennicôp nghĩa là : một tín hiệu liên tục có dải tần xác
có thể biểu diễn bằng các thời điểm rời rạc theo thời gian có chu ky và phải
thoả mã điều kiện:
fs >=fMAX

Trong đó :
+ fx = 1/ Ts : là tần số lấy mẫu.
+ Mẫu là các điểm (các giá trị ) rời rạc.
+fMAX : là tần số giới ạn của tín hiệu, tín hiệu thoại có f MAX = 4KHZ ;
ca nhạc có fMAX = 19KHZ.
2.Quá tình lấy mẫu:
- 1 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

-Một tín hiệu liên tục theo thời gian phải thể hiện bằng một đờng liền nét
biểu diễn toàn bộ giá trị tức thời của tín hiệu. Theo định lý thì có thể biểu
diễn bẵng những điểm rời rạc.
-kết quả của quá tình lấy mẫu ta nhận đợc một dãy xung có chu kỳ là
Ts, có biên độ bằng giá trị tức thời của tín hiệu tại thời điểm lấy mẫu.
UPAM

UPAM

X1

0

T

T+Ts

T+2Ts

T

ảnh hình 1.1 : Quá trình lấy mẫu.
-Dãy xung bị thay đổi biên độ theo tín hiệu liên tục X(t) gọi là dãy xung
điều biên
-Quá trình lấy mẫu dùng mạch điều chế biên độ xung.
-ở Đầu thu phải không phục lại tín hiệu liên tục X(t) từ dãy xung điều
biên UPAM .
Phân tích phổ của dẫy xung điều biên UPAM ta đợc dạng phổ.
UPAM

0

FMAX

Fs-FMax

Fs

Fs+FMAX

Hình 1.2 dạng phổ của dãy xung.

- 2 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

-Với xung điều biên UPAM bao gồm các thành phần sau:
+ Thành phần một chiều f=0 là thành phần không gian tin.
+Thành phần tín hiệu liên tục X(t) có độ rộng dải tần từ 0 đến f MAX là tín
hiều cần thiết để tách ra khỏi xung điều biên.
+Tần số lấy mẫu fs không mang tin.
+ Hai giải biên USB và LSB là các thành phần không phải khôi phục để
khôi phục tín hiệu liên tục X(t) thì ta cần sử dụng một bộ lọc thấp đảm bảo
yêu cầu :
fMAX <=f lọc<=fs -fMAX
->Giải bất phơng trình trên ta đợc: fs>=2fMAX
Nếu không thoả mãn điều kiện trên:
(fs<2fMAX) khi đó sảy ra hiện tợng chồng phổ và không thể khôi phục đợc
tín hiệu liên tục X(t) khi đó đồ thị phổ có dạng nh sau.

0

Fs-FMAX FMAX

Fs

Fs+FMAX

Hình 1.3 : hiện tợng chồng phổ.
3.Kết luận :
-Khi lấy mẫu phải thảo mãn yêu cầu : f s>=2fMAX là để khôi phục lại
tín hiệu ở máy thu sẽ không bị méo chồng phổ .

-Với tín hiệu thoại có : fMAX >=4KHz, theo công thức ta tính đợc tần
số lấy mẫu: fs>=8KHz.
Trong thực tế chọn: fs=8KHz, chu kỳ Ts=1/Ts = 125
-Chọn tần số lấy mẫu Ts=800Hz là tần số nhỏ nhất nhng có độ méo
lớn nhất, trong thực tế vẫn chấp nhận đợc để khi ghép kênh theo thời gian sẽ
ghép đợc nhiều kênh nhất là vì : fsMIN =1/TsMAX khi đó chu kỳ lấy mẫu Ts là
lớn nhất nên sẽ ghép đợc nhiều tín hiệu lấy mẫu UPAM khác.

III.Quá trình lợng tử hoá.
-Lợng tử hoá là quá trình rời rạc hoá tín hiệu theo mức ( theo biên

độ). Sau khi lấy mẫu nhận đợc dãy xung điều biên UPAM. Nhng khi truyền
dẫn phải biến đổi UPAM thành tín hiệu nhị phân( tín hiệu số). Mỗi một giá trị
biên độ của UPAM không xác định, vì vậy không thể mã hoá đợc. Do đó phải
- 3 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

tiến hành hạn chế giá trị biên độ của UPAM ở một giá tị nhất định . Nh vậy
thực chất của lợng tử háo là quá trình hạn chế giá trị biên độ củ U PAM theo
phơng pháp làm tròn lấy gần đúng để thực hiện mã hoá.
- Có hai phơng pháp lợng tử hoá là :
+Lợng tử hoá đều
+Lợng tử hoá không đều.
1.Phơng pháp lợng tử hoá đều:
Lợng tử hoá đều là phơng pháp chia toàn bộ biên độ của tín hiệu

thành những đoạn đều nhau gọi là bớc lợng tử hoá.
Ký hiệu:
= 2Xmax /n = const
Trong đó :
+Xmax : là giá trị biên độ .
+2Xmax: gọi là dải động của tín hiệu( vì tín hiệu có vùng(-) và vùng
(+) nên 2Xmax là không thay đổi tín hiệu từ Xmax đến +Xmax).
+n: là mức lợng tử hoá tơng ứng với mỗi một bớc lợng tử hoá có một
mức lợng tử hoá sau sẽ làm trong giá trị Upam với những mức gần nhất,
với sai số /2.
Sau khi lợng tử hoá giá trị biên độ của Upam đã bị hạn chế.Do trong
quá trình lợng tử hoá đã thực hiên phép tính làm tròn lấy gần đúng nên nó
phải có sai số. Vì vậy ở đầu thu khi khôi phục tín hiệu số không giống tín
hiệu ban đầu gọi là méo lợng hoá hay gọi là tạp âm lợng tử hoá.
Ngời ta đã CM đợc công thức tạp âm lợng tử hoá.
N = 2 /12
tạp âm lợng tử hoá không phụ thuộc vào tín hiệu mà chỉ phụ thuộc vào
bớc lợng tử hoá . Mặt khác cũng chứng tỏ đợc tỉ số:
S/N = 6b (đây là chỉ tiêu).
Trong đó :
b: là tỉ số mã hoá mức n; b=log2n
S: là công suất tín hiệu.
Từ những công thức trên ta thấy muốn giảm công suất tạp âm lợng tử hóa N thì phải giảm bớc lợng tử hoá .
-Mà =2 XMAX/n nên phải tăng n làm cho số bit tăng lên kéo theo từ
mã bị dài thêm dẫn đến ghép đợc ít kênh và thời gian mã háo lâu. Từ đó ngời
ta đã đặt ra tiêu chuẩn của hệ thống PCM là : X/N =65DB
-Để đảm bảo tiêu chuẩn S.N=65DB = 6b thì từ mã phải có số bít :
B=11 bit cộng thêm 1 bit dấu nên từ mã có 12 bit.
-Do từ mã có 12 bit nên từ mã dài do vậy ghép đợc ít kênh, thời gian
mã hoá lâu và từ mã giảm dẫn đến tỉ số S/N giảm nên không đảm bảo yêu

cầu gây ra mâu thuẫn giữa tạp âm lợng tử và số lợng kênh ghép.
- 4 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

-Để khắc phục nhợc điểm của lợng tử hoá đều ngời ta sử dụng lợng tử
hoá không đều .
2.Phơng pháp lợng tử hoá không đều :
a>Khái niệm:
Lợng tử hoá không đều là phơng pháp lợng tử hoá mà bớc lợng tử hoá
tỉ lệ với tín hiệu.
x=k*x.
(k: là hệ số ; X : là tín hiệu)
b> u điểm :
Lợng tử hoá đều có tỉ số S/N = const nên chọn đợc giá trị tối u để có
số bit của từ mã ít nhất nhng vẫn đảm boả đợc tỉ sô S/N. khi đó sẽ ghép đợc
nhiều kênh nhất.
C>Thực hiện lợng tử háo không đều
-Tìm hàm y=f(x) để với x là lợng tử hoá không đều : x=kx.
Thì với y là lợng tử hoá đều : y=2yMAX/n ta lập tỉ số: y/x = dy/dx =
2yMAX/n*k*x
Dy = 2yMAX*dx/n*k*x
Lấy tích phân 2 vế ta đợc :
Y=2yMAX(lnx+C0)/(n*k)
Trong đó (C0 là hằng số tích phân)
-Đặt 2yMAX/n*k=1/C1(C1 là hằng số )

-Chọn 1=C0 =1+ lnA(A là hằng số )
Ax/1+lnA Nếu 0=
1+ lnAx/1+lnA Nếu 1/A+Nếu x nhỏ thì y là hàm bậc nhất của x khi đó y là hàm tuyến tính
+Nếu x lớn thì y là hàm loga của x khi đó y là hàm tuyến tính .

IV.Mã hoá:

-Mã hoá là bớc cuối cùng của PCM ding để biến đổi tín hiệu từ UPAM
thành tín hiệu nhị phân.
-Có nhiều phơng pháp mã hoá.
1.Mã hoá bằng phơng pháp trực tiếp
-UPAM đợc so sánh trực tiếp với các điện áp mẫu và nhân các từ mã tơng ứng có sẵn tơng ứng với các điện áp mẫu mà UPAM đợc làm tròn.
Nhợc điểm:

- 5 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

+Kích thứoc của bộ mã hoá lớn vì phải chứa tất cả các điện áp mẫu
theo một thứ tự nhất định.
2.Mã hoá bằng phơng pháp gián tiếp
a.Đếm qua trung gian
-UPAM đợc biến đổi thành các đại lợng có thể đếm đợc nh tần số , thời
gian . Kết quả đếm đợc ở hệ nhị phân nên tín hiệu đợc biến đổi thành tín hiệu

số.
VD: Ta dùng UPAM điều khiển một bộ dao động tỉ lệ với UPAM
Fdd=k.UPAM trong đó k là hệ số tỉ lệ.
đếm fdd chia cho hệ số k ta đợc giá trị UPAM ở hệ nhị phân . Kết quả
UPAM đợc chuyển từ thập phân sang nhị phân.
-Nhợc điểm : tốc độ mã hoá chậm. Vì phải đếm qua tất cả các giá trị của
UPAM
b>So sánh ( là phơng pháp hiện nay sử dụng):
-UPAM đợc so sánh với các điện áp mẫu kí hiệu U RS theo thứ tự URA MAX
-> URA MIN.
+ Nếu UPAM >=URfi thì bit tơng ứng bi = 1 , điện áp mẫu U Rfi không đợc
duy trì ở bộ so sánh , không đợc tham ra vào các bớc so sánh tiếp theo.
+Số điện áp mẫu đợctính theo công thức: URfi=2m-2
Trong đó :
M: số bit dùng mã hoá mức .
I:thay đổi từ 1-:- mvới tín hiệu thoại m=7.
-Thay vào biểu thức tính đợc điện áp mẫu nh sau.
URF1 =64
URF2 =32
URF3 =16
URF4 =8
URF5 =4
URF6 =2
URF7 =
*Nhận xét:
-Mã hoá bằng phơng pháp so sánh có 7 điện áp mẫu vì vậy có kích thớc
nhỏ .
-Tốc độ mã hoá nhanh vì chỉ cần 7 bớc so sánh, trong 7 bớc so sánh xác
định mức phải có 1 bớc có dấu bằng.
-Nếu UPAM có dấu thì dấu chỉ sử dụng ở các bớc so sánh xác định bít

dấu, 7 bớc so sánh xác định mức phải lấy theo giá trị tuyệt đối.
-Ta có sơ đồ khối của mã hóa bằng phơng pháp so sánh nh sau.

- 6 --


B¸o c¸o tèt nghiÖp

Líp ®tvt –
-

MR

COM

bo
b1
b2
b3
b4
b5
b6
b7

URF

CLK

CU

PCM

P/S
H×nh 1.4 : M· hãa b»ng ph¬ng ph¸p so
s¸nh

- 7 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

Chơng II
Chuyển mạch số

I-Giới thiệu chung:

-Khối chuyển mạch là khối thực hiện các chức năng chính của tổng đài
số có chuyển mạch.
-Định nghĩa : chuyển mạch số dùng để trao đổi thông tin giữa các khe
thời gian bất kì của luồng PCMvào và những luồng PCMRA .Nh vậy khe thời
gian của luồng PCM giống nhau. Giả sử có R khe thời gian đợc đánh số từ 0
đến R-1.Để tạo ra các luồng PCM nối với chuyển mạch thì phải sử dụng thiết
bị ghép kênh MUX để ghép các tín hiệu số thành luồng PCM đi vào chuyển
mạch ở các luồng PCMRA phải dùng thiết bị tách kênh DMUX để tách các
luồng PCMRA thành các khe thời gian riêng biệt. Mỗi khe thời gian của luồng
PCM đợc ghép vào một kênh thoại số PCM. Chuyển mạch số thực hiện chức
năng của một tổng đài là trao đổi thông tin giữa các khe thời gian bất kì

chính là trao đổi thông tin giữa các kênh thoại bất kì.
Chuyển mạch số
TSj

TSi

PCMR0

PCMV0
PCMV1

TSK

PCMR1
SH

PCMVn-1

PCMRm-1

Hình 2.1: sơ đồ khối chuyển mạch số .

- 8 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

II-Chuyển mạch thời gian số TSW ( chuyển mạch T).
1)Định nghĩa :
chuyển mạch thời gian số dùng để trao đổi thông tin giữa các khe
thời gian bất kì của luồng PCMvào và luồng PCMra chuyển mạch .

TSW
PCM Vào

PCMRA

TSi

TSj

Hình 2.2 : sơ đồ chuyển mạch thời
gian số
*Nhận xét :
+ chuyển mạch thời gian số chỉ có 1 luồng PCM vào và một luồng PCMra
nên dung lợng nhỏ.
+ khe thời gian vào và khe thời gian ra khác nhau . Vì vậy chuyển
mạch T còn gọi là chuyển mạch khe.
+Chuyển mạch T thực hiện chức năng của một tổng đài. Vì mỗi khe
thời gian của luồng PCM là một kênh thoại số khác nhau , trao đổi thông
tin giữa các khe thời gian bất kì chính là trao đổi thông tin giữa các kênh
khác nhau.
+Trong tổng đài chỉ cần một chuyển mạch T nhng có dung lợng nhỏ.
2.Cấu tạo :
a)Dùng mạch giữ chậm.:
-Do các luồng khe thời gian của luồng PCM vào và luồng PCMra giống
nhau( có cùng tốc độ). Vì vậy để nối khe thời gian của luồng PCM vào với một

khe thời gian của luồng PCMra có thể sử dụng mạch giữ chậm.
-Giả sử nối i của PCMvào với j củ PCMra (ithời gian t=(i-j)TS
- 9 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

-Nếu i>j thì giữ chậm khe TSi một khoảng thời gian.
t=(R-i+j)TS
TS2 TS3 TS4

TSi

TSi

TSR-1 TS0

TSi

TS2 TS3 TS4

TSj

TSj0

TSR-1 TS0

TSi

TS2 TS3 TS4

TSi

TSi

TSR-1 TS0

TSi

TS2 TS3 TS4

TSj

TSj0

TSR-1 TS0

TSi

Hình 2.3 : sơ đồ giữ chậm khe thời
gian.
-Nhợc điểm:
+Kích thớc của chuyển mạch lớn có nhiều chuyển mạch giữ
chậm khác nhau (thờng sử dụng linh kiện L,c nên kích thớc lớn)
+Tốc độ chuyển mạch chậm chính vì vậy phơng pháp này hiện
nay không sử dụng.

a) Dùng các bộ nhớ: Có 2 laọi bộ nhớ:
Bộ nhớ thoại :BM(Buffer memory) còn gọi là bộ nhớ đệm dùng
để nhớ số liệu thoại trong các khe thời gian của luông PCM vào. Bộ nhớ BMN
có số ô nhớ bằng số khe thời gian của luồng pCM, ô nhớ đợc đánh số từ 0
đến R-1.
Mỗi ô nhớ dùng để nhớ số liệu thoại trong các khe thời gian của
luồng PCM. Vì vậy mỗi một ô nhớ phải có 8 bit dung lợng bộ nhớ BM có
là 8*R bit.
BM

-Bộ nhớ điều khiển : CM( Controller Memory) dùng để điều khiển
0
quá trình ghi hoặc quá trình đọc
của bộ nhớ BM.
1

Ô nhớ
I

- 10 -R-1


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

Hình 2.4: Sơ đồ khối ô nhớ của bộ nhớ
BM.
+Bộ nhớ CM có số ô nhớ bằng số khe thời gian của luồng PCM

đợc đánh từ 0 dến R-1 .
+Mỗi một ô nhớ của bộ nhớ CM dung để nhớ địa chỉ khe thời
gian của luông PCM.
+Để nhớ R đại chỉ thì mỗi một ô nhớ phải có số bit là :Log2n
->Dung lợng của bộ nhớ CM là : R*Log2R(bit).
Tơng tự ta có sơ đồ khối của ô nhớ của bộ nhớ CM
CM
0
1

Ô nhớ
I

R-1

Hình 2.5 : Sơ đồ khối ô nhớ của bộ nhớ
CM.

- 11 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

3.Nguyên lý làm việc :
-Luồng PCMvào là số liệu đa vào bộ nhớ BM, luông PCMra là số liệu ở
đầu ra bộ nhớ BM. Số liệu từ một khe thời gian của luồng PCMvào đợc
ghi vào từ một ô nhớ của bộ nhớ BM và sau đó đợc đọc ra một khe thời

gian của luông PCMra. Tuỳ theo quá trình ghi số liệu hoặc quá trình đọc
số liệu của bộ nhớ BM đợc điều khiển chia thành hai phơng pháp làm
việc.
BM
0
1

PCMRA

PCMVào
I Số liệu TSi

R-1

Đếm

CLK
0
1

i địa chỉ TSj

BUS
địa chỉ

R-1

CPU

Hình 2.6 :Sơ đồ khối của phơng pháp

ghi tuần tự đọc điều khiển.
a)Ghi tuần tự đọc điều khiển:

- 12 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

-Mỗi một ô nhớ của bộ nhớ BM và CM liên quan đến một khe thời
gian của luồng PCMvào. Vì vậy ô nhớ sử dụng của cắc bộ nhớ BM và CM
có cùng thứ tự với khe thời gian của luồng PCMvào.
-Để nối khe TSi Của PCM voà khe TSi của PCM ra bằng phơng
pháp ghi tuần tự đọc điều khiển các bớc của chuyển mạch hoạt động nh sau:
-Địa chỉ của khe thời gian ra TSi đợc CPU là khối điều khiển
trung tâm của tổng đài ghi vào ô nhớ CM alf ô nhớ có cùng thứ tự với khe
thời gian TSi.
-Số liệu từ khe TSi của PCM đợc ghi vào ô nhớ i của bộ nhớ BM
do một clk ghi điều khiển đợc tạo ra từ bộ đếm chung . Quá trình ghi số liệu
của bộ nhớ BM thực hiện đúng theo thứ tự giữa khe thời gian với ô nhớ vì
vậy gọi là ghi tuần tự.
-Số liệu ô nhớ i của bộ nhớ BM đợc đọc ra khe TSi của luông
PCM ra do một clk đọc điều khiển là số liệu từ ô nhớ i của bộ nhớ CM chính
là địa chỉ của khe TSi . Quá trình đọc số liệu của bộ nhớ BM thực hiện không
đúng theo thứ tự giữa các ô nhớ với các khe thời gian vì vậy gọi là đọc điều
khiển.
-Kết quả là một số liệu từ khe TS i của PCM vào đã đợc nối với
khe TSi của PCM ra thông qua một ô nhớ của bộ nhớ BM vì vậy gọi là bộ

nhớ đệm.
b)Ghi điều khiển đọc tuần tự:
-Mỗi ô nhớ của bộ nhớ BM và CM liên quan đến một khe thời
gian của luồng PCM ra. Ô nhớ sử dụng của bộ nhớ CM và BM cùng thứ tự
với khe thời gian ra.
Để nối khe TSj của PCM vào với khe TS j của luồng PCM ra
bằng phơng pháp ghi điều khiển đọc tuần tự đợc thực hiện nh sau:
-Địa chủ khe thời gian vào TSi đợc CPU là khối điều khiển
chung của tổng đài ghi vào ô nhớ j của bộ nhớ CM là ô nhớ có cùng thứ tự
với khe thời gian ra TSj.
-Số liệu của khe thời gian voà TS j do một clk ghi điều khiển là
số liệu từ ô nhớ j của bộ nhớ j của bộ nhớ BM chính là địa chỉ TS j. Quá trình
ghi số liệu của bộ nhớ BM thực hiện không đúng thứ tự giữa các khe thời
gian với ô nhớ vì vậy gọi là đọc tuần tự.
-Kết quả là số liệu từ khe Sj của PCM và đã đợc nối với khe TSj
của PCM ra.

- 13 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

BM
0
1

PCMRA

PCMVào
TSj

I Số liệu TSi

TSi

R-1

Đếm

CLK
0
1

i địa chỉ TSj

BUS
địa chỉ

R-1

CPU

Hình 2.7: Sơ đồ khối của phơng pháp
ghi điều khiển đọc tuần tự

III- Chuyển mạch không gian số SSW( chuyển mạch S)
1-định nghĩa :

- 14 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

Chuyển mạch S dùng để trao đổi thông tin giữa các khe thời gian
giống nhau của các luồng PCM vào và các luồng PCM ra chuyển mạch .

SSW
TSj

TSi

PCMR0

PCMV0

PCMR1

PCMV1
TSi

PCMVm-1

PCMRm-1

Hình 2.8 : Sơ đồ chuyển mạch S.
*Nhận xét :
+Chuyển mạch S có n luồng PCM vào , m luồng PCM ra vì vậy
chuyển mạch S có dung lợng lớn.
+Khe thời gian vào và ra không đổi vì vậy chuyển mạch S
không thực hiện chức năng của một tổng đài.
+ Khe vào ra không đổi nhng luồng thay đổi vì vậy chuyển
mạch S còn gọi là chuyển mạch luồng.
2-Cấu tạo:
-Chuyển mạch S đợc xây dựng theo ma trận tiếp điểm hàng và cột .
Mỗi một hàng là một luồng PCM vào , mỗi 1 cột là 1 luồng PCM ra. Ma
trận tiếp điểm đợc điều khiển đấu nối theo yêu cầu là các tiếp điểm
không cố định. Các tiếp điểm ma trận là các điểm điện tử đợc sử dụng
nh điot , transistor hoặc cổng logic cơ bản.
-Ta có cấu tạo của chuyển mạch S đợc xây dựng nh sau.
+Nếu n # m có ma trận chữ nhật quá trình đấu nối không tiếp thông
hoàn toàn dẫn đến tắc nghẽn ở đầu ra.
+Nếu n=m quá trình nối tiếp thông hoàn toàn không bị tắc nghẽn vì
vậy trong tổng đài sử dụng ma trận vuông để không bị tắc nghẽn.

- 15 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

PCMR0

PCMR1

PCMRm-1

PCMV0
PCMV1

PCMV2
PCMVn-1

Hình 2.9 : Sơ đồ cấu tạo của chuyển
mạch S.
*Nhận xét :
3.Nguyên lý làm việc:
điều khiển chuyển mạch làm việc phải thực hiện điều khiển tiếp điểm
có 2 phơng pháp .
+Điều khiển ở đầu vào ( điều khiển theo hàng )
+ Điều khiển ở đầu ra( điều khiển theo cột )
a)Điều khiển theo cột.
-Các chân điều khiển tiếp điểm của 1 cột đợc nối với bộ nhớ điều
khiển, ký hiệu CM có số ô nhớ bằng số khe thời gian của luồng PCM đợc
đánh số từ 0 đến R 1 . Mỗi 1 ô nhớ dùng để nhớ địa chỉ của luồng PCM
vào , có n luồng PCM vào nên để nhớ đợc n địa chỉ thì mỗi một ô nhớ phải
có số bit là log2n và dung lợng của toàn bộ nhớ là log2n*R(bit).

- 16 --


B¸o c¸o tèt nghiÖp

Líp ®tvt –
-

PSMR0

PSMRi

PSMRm-1

TSj
PSMV0

PSMVJ

PSMVn-1
§iÒu chÕ PCMVJ

0
1

0
1

0
1

J

J

J

R-1

R-1

R-1

H×nh 2.10 : S¬ ®å ®iÒu khiÓn theo cét.

-®Ó nèi khe TSicña luång PCM vµo j víi khe TS i cña luång PCM ra k,
chuyÓn m¹ch lµm viÖc nh sau:

- 17 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

+Địa chỉ của PCM vào j đợc CPU là khối điều khiển trung tâm
của tổng đài ghi vào ô nhớ i là ô nhớ có cùng thứ tự với khe thời gian TS i của
bộ nhớ CMk có cùng thứ tự với luồng PCM ra k.
+Đúng thời điểm khe TSi số liệu từ ô nhớ j của bộ nhớ CM k đợc
đọc ra đa vào các chân điều khiển tiếp điểm của cột k. Chỉ có một tiếp điểm
duy nhất nhận đúng địa chỉ là tiếp điểm tơng ứng với hàng j nên có mức
lôgic 1 nên tiếp điểm nối dẫn số liệu từ khe TS i của luồng PCM vào j sang
khe TSi của luồng PCM ra k. Kết qủa số liệu từ khe TS i của PCM vào j đã đợc nối với khe TSi của luồng PCM ra k.
Các tiếp điểm còn lại của cột k do không nhận đúng địa chỉ nên

có mức lôgic 0 nên tiếp điểm hở.
b)Điều khiển theo hàng:
Các chân điều khiển của 1 hàng đợc 1 bộ nhớ điều khiển ký hiệu CM.
Tơng ứng với mỗi hàng có một bộ nhớ điêù khiển đợc đánh số từ CM0 đến
CNn-1 . Bộ nhớ CM có số ô nhớ bằng số khe thời gian của luồng PCM đợc
đánh số từ 0 đến R-1 mỗi một ô nhớ dùng để nhớ địa chỉ của luồng PCM ra,
để nhớ đợc m địa chỉ thì mỗi bộ nhớ phải có số bit là m , khi đó dung lợng toàn
bộ nhớ là log2m*R(bit)
+Để nối khe TSi của luồng PCM vào j với khe TS i của luồng PCM ra
k bằng phơng pháp điều khiển theo hàng, chuyển mạch làm việc nh sau:
+Địa chỉ của luồng PCM ra k đợc CPU là khối điều khiển trung tâm
của tổng đài ghi vào ô nhớ thứ i của bộ nhớ CM, là ô nhớ có cùng thứ tự với
khe thời gian TSi của bộ nhớ CMj là ô nhớ có cùng thứ tự với PCM vào j.
+Đúng thời điểm của khe TSi số liệu từ ô nhớ i củ bộ nhớ CM j đợc
đọc ra (là địa chỉ của PCM ra k) đa vào các chân điều khiển của hàng j, chỉ
có một chân duy nhất nhận đúng địa chỉ là chân điều khiển tơng ứng với cột
k vì vậy chân điều khiển có mức logic 1 , cổng AND làm việc dẫn đến số
liệu từ khe TS1 của luồng PCM vào j đợc nối với khe TS1 của luồng PCM ra
k.
Các tiếp điểm còn lại của hàng j do nhận không đúng địa chỉ nên có
mức logic 0 nên tiếp điểm h.

- 18 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

PCMR0

PCMR1

PCMRm-1

TSi
PCMV0
m
PCMVJ

0 1

i

r-1

CM

0 1

i

r-1

CMj

0 1

i

r-1

CMm-1

0

TSj

m

PCMVn-1

m

Hình 2.11: Sơ đồ điều khiển theo hàng.
IV-Chuyển mạch kết hợp:
-Là chuyển mạch kết hợp giữa chuyển mạch T và chuyển mạch S.
Chuyển mạch T thực hiện đợc chức năng của một tổng đài nhng dung lợng
nhỏ. Chuyển mạch S không thực hiện đợc chức năng của 1 tổng đài nhng có
dung lợng lớn . Vì vậy phải tạo ra 1 tổng đài có dung lợng lớn thì phải kết
hợp giữa chuyển mạch T và chuyển mạch S.
Có các loại chuyển mạch kết hợp sau:
+Chuyển mạch 2 tầng T-S hoặc S-T dùng trong tổng đài có dung lợng trung bình.
+Chuyển mạch 3 tầng T-S_T hoặc S-T-S, sử dụng trong tổng đài có
dung lợng lớn.
+Chuyển mạch 4 tầng T-S-S T hoặc S-T-T-S , sử dụng trong các
tổng đài có dung lợng rất lớn.
1.Chuyển mạch 2 tầng:
a)Chuyển mạch 2 tầng T-S:

- 19 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

-Số chuyển mạch T đầu vào tơng ứng với số hàng của chuyển
mạch S nên cấu trúc của chuyển mạch kết hợp phụ thuộc vào chuyển mạch S.
-Nhận xét : chuyển mạch kết hợp T-S tăng đợc dung lợng so với
chuyển T vì số luồng PCM vào và PCM ra tăng, sự tăng dung lợng phụ thuộc
vào ma trận chuyển mạch S.
PCMR0

TV0
PCMR1

0

0

PCMR0

1

1

PCMR1

2

2

PCMR2

TV1
PCMR2

TV2

Hình 2.12 : Sơ đồ chuyển mạch 2 tầng
T-S
-Nguyên lý làm việc : nối khe TSi của luông PCM vào 1 với khe
TSj của luồng PCMra 2.
+Chuyển mạch T1 làm việc nối với khe TSi ở đầu voà PCM vào
với TSj bắt buộc ở đầu ra.
+Chuyển mạch S làm việc nối khe TSj củ hàng 1 với khe TSj của
cột 2 qua tiếp điểm 1-2.
*Kết quả : Số liệu từ khe TS icủa luồng PCM vào 1 đã đợc nối với khe TSj
của luồng PCM ra 2. Do chuyển mạch T làm việc bắt buộc phải nối với
khe TS ở đầu ra nên khả năng nghẽn mạch lớn không linh hoạt. Vì vậy
chuyển mạch 2 tầng chỉ dùng ở các tổng đài có dung lợng trung bình.
b. Chuyển mạch 2 tầng S-T:
Có số chuyển mạch T ở đầu ra bằng số cột của chuyển mạch S
nên dung lợng của chuyển mạch tăng lên n lần so với chuyển mạch T
đơn.

- 20 --

Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

Nguyên lý làm việc : Để nối khe TS của PCM vào 1 với khe TS j
của PCM ra 2 thì chuyển mạch S làm việc nối khe TS i của hàng 1 với khe
TSi ở cột qua tiếp điểm 1-2.
Chuyển mạch Tr2 làm việc nối khe TS i của PCM vào 1 đợc nối
với khe TSj của PCM ra 2.
*Nhận xét : Do tầng chuyển mạch ở đầu vào làm việc ở chế độ bắt
buộc nên khả năng nhỡ việc lớn, vì vậy chuyển mạch S-T chỉ dung trong
các tổng đài có dung lợng trung bình.
3.Chuyển mạch 3 tầng:
a)Chuyển mạch T-S-T:
-Số chuyển mạch T ở đầu vào bằng số hàng của chuyển mạch S,
số chuyển mạch T ở đầu ra bằng số cột của chuyển mạch S nên dung lợng của chuyển mạch tăng lên n lần.
-VD: chuyển mạch T-S_T , với S ma trận 3*3 có 3 chuyển
mạch T ở đầu vào và 3 chuyển mạch T ở đầu ra nên dung lợng của
chuyển mạch tăng lên 3 lần.
PCMR

0

TV0
PCMR

S:3*3

1
1

TSj
PCMR

0

2

0

TR0

1

TV1
TSK

TR1

PCMR

0

PCMR

1

2

TV2

PCMR

TR2
2

TSK

2

TSj

Hình 2.13: sơ đồ chuyển mạch 2 tầng
T-S-T

- 21 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

-Nguyên lý làm việc: để nối khe TS i của PCM vào 1 với khe TSj
của PCM ra 2 thì : chuyển mạch T vào 1 làm việc nối khe TS i với 1 khe
TSk ở đầu ra của chuyển mạch T vào 1(TSk là 1 khe dỗi bất kỳ).
-Chuyển mạch S làm việc nối khe TS k của hàng 1 với khe TSk
của cột 2 qua tiếp điểm 1-2.

-Kết quả số liệu từ khe TS i của PCM vào 1 đã đợc nối với khe
TSj của PCM ra 2.
*Nhần xét : Do chuyển mạch ở đầu vào làm việc ở chế độ nối tự do vì
vậy khả năng nhỡ việc rất ít, nên chuyển mạch 3 tầng thờng dùng trong
các tổng đài có dung lợng lớn.
b. Chuyển mạch 3 tầng S-T-SL
-Chuyển mạch 3 tầng S-T-S tăng dung lợng tơng đơng số hàng S
vào và số cột S ra.
-Nhận xét : Do các chuyển mạch ở đầu vào làm việc ở chế độ tự
do nên khả năng nhỡ việc ít vì vậy chuyển mạch 3 tâng S-T-S đợc dùng ở
những tổng đài có dung lợng lớn.
4.Chuyển mạch 4 tầng :
Do có khả năng nối chéo giữa các tầng của chuyển mạch toà ra
1 hệ thống có dung lợng lớn.
Một chuyển mạch 4 tâng T-S-S-T bao gồm:
S1
S:n x m

T1
PCMV0

T2
n-1

TS0

S2

.
m-1

nxm
PCMVn-1

PCMV0

TS0

TS0

TS0

(n)

0
n-1

(n)

TS0

PCMR0

nxm

0

nxm
PCMVn-1

(n)

(n)

TS0

PCMRm-1

PCMR0

nxm

TS0

m-1

TS0

PCMRm-1

Hình 2.14 : sơ đồ chuyển mạch 4 tâng
T-S-S T.
- 22 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

+chuyển mạch S1 là ma trận n*m sẽ có n chuyển mạch T1 ở đầu
vào và có n luồng PCM ở đầu vào.
+Chuyển mạch S2 là ma trận m*n sẽ có n chuyển mạch T2 ở
đầu ra và có n luồng PCM ra.
+m hàng của S1 nối với m hàng của S2 tạo ra 1 mạng chuyển
mạch đối xứng.
Để tăng dung lợng có thể nối chéo giữa đầu ra của S i với đầu
vào S2 của các mạng tạo thành 1 hệ thống chuyển mạch cho phép nối
chéo tối đa ma mạnh chuyển mạch nên dung lợng tối đa của hệ thống là
C= R*n*m thuê bao .
Chuyển mạch 4 tầng thờng sử dụng trong các tổng đài có dung
lợng rất lớn hàng trăm nghìn thuê bao.

- 23 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt
-

Chơng III:
Kỹ thuật ghép kênh số TDM
I-Ghép kênh theo thời gian TDM:
TEDM là ghép nhiều tín hiệu khác nhau để cùng đợc truyền dẫn, xử lý
bằng 1 phơng tiện, thiết bị theo 1 thứ tự thời gian nhất định có chu kỳ về mặt
thời gian.
1)Ghép xung PAM:
Thực hiện ghép sau giai đoạn lấy mẫu. Sau 1 chu kỳ lấy mẫu T s =125
Ms lần lợt ghép vào các mẫu của nhiều tín hiệu khác nhau theo 1 thứ tự nhất

định và đợc lặp lại ở các chu kỳ sau.
X
X(Tn)
X(T2)
X(T1)

0

1

2

N 1 2

N12

T

Ts=125Ms

Hình 3.1 : Sơ đồ ghép xung Pam
Kết quả thu đợc 1 dãy xung điều biên Upam của n tín hiệu. Vì phải mã
hoá cho dãy xung PAM cảu N tín hiệu nên tốc độ làm việc của mạch mã hoá

- 24 --


Báo cáo tốt nghiệp

Lớp đtvt

-

tăng nên N lần. Do đó khó khăn đợc thực hiện bộ mã hoá. Vì vậy phơng
pháp ghép này hiện nay không sử dụng.
2)Ghép theo tín hiệu số :
Đợc thực hiện sau quá trình mã hoá .
a)Ghép xen bit.
-Các dòng số đợc ghép xen kẽ lần lợt theo từng bit trong một chu kỳ
ghép (khung ghép ) là 125Ms.
-Khi ghép xen bit yêu cầu các dòng số ở đầu vào thiết bị phải đồng bộ
tuyệt đối
Ghép xen bit dùng để ghép các tín hiệu số có tốc độ thấp nhng các
dòng số có tốc độ cao.
b)Ghép xen byte(ghép theo từ mã).
-Các tín hiệu số đợc ghép xen kẽ lần lợt theo từng byte (từng từ mã 8
bit ) trong 1 khung ghép 125 Ms.
-Ghép xen byte đợc dùng ở cấp ghép cơ sở hoặc ghép đồng bộ SDH.
3)Sơ đồ nguyên lý ghép kênh theo thời gian.

XĐBK

TXĐBK

1

2

3

HTTD

4

Hình 3.2 : Sơ đồ nguyên ký ghép kênh
theo thời gian.
Trong đó :
+XĐBK : Xung đồng bộ khung
- 25 --