Bài giảng Kỹ thuật thông tin số Chương 3 Kỹ thuật số hóa và biểu diễn tín hiệu

- Chỉång III -

Chỉång

3

K thût säú hoạ v âënh dảng tên hiãûu
Háưu hãút cạc tên hiãûu cáưn truưn qua hãû thäúng truưn tin säú âãưu l tên hiãûu tỉång tỉû. Vỗ thóỳ vỏỳn
õóử õỏửu tión cỏửn qua tỏm ồớ õỏy l säú hoạ tên hiãûu tỉång tỉû. Lénh vỉûc säú hoạ tên hiãûu tỉång tỉû
â âỉåüc nghiãn cỉïu mảnh trong vi chủc nàm tråí lải âáy. Sỉû nghiãn cỉïu âọ â tảo ra ráút nhiãưu
kiãøu biãún âäøi khạc nhau v trong mäùi kiãøu lải cọ ráút nhiãưu biãún thãø. Viãûc chn kiãøu củ thãø no
l phủ thüc vo lénh vỉûc ỉïng dủng v cháút lỉåüng truưn dáùn m ta mong mún âảt âỉåüc.
Mäüt trong nhỉỵng phỉång phạp biãún âäøi tên hiãûu tỉång tỉû sang säú phäø biãún hån c s õổồỹc
trỗnh baỡy kyợ trong chổồng naỡy laỡ õióửu chóỳ xung m PCM (Pulse Code Modulation). PCM cho
cháút lỉåüng âm bo våïi giạ thnh tỉång âäúi. Tỉì PCM cọ nhỉỵng phỉång phạp biãún thãø cng
khạ thäng dủng l PCM delta, âiãưu chãú xung m vi sai DPCM (Differential Pulse Code
Modulation), âiãưu chãú delta DM ( Delta Modulation), DM thêch nghi ADM (Adaptive DM).
Cạc phỉång phạp sau cho täúc âäü tên hiãûu säú tháúp hån so våïi PCM, dáùn âãún sỉí dủng bàng
thäng tiãút kiãûm hån.
Tên hiãûu tæång tæû sau khi chuyãøn sang dảng säú cáưn phi âỉåüc biãøu diãùn dỉåïi mäüt dảng thỉïc
thêch håüp âãø truưn âi. Cạc dảng thỉïc nhỉ váûy gi l m âỉåìng (line code) v cäng viãûc âọ
âỉåüc gi l âënh dảng tên hiãûu säú (digital signal format). Chỉång ny s giåïi thiãûu vãư mäüt säú
loải m âỉåìng thỉåìng gàûp cng våïi cạc âàûc âiãøm ca chụng.
Cọ thãø nọi tiãúng nọi l loải tên hiãûu thäng tin âỉåüc truưn phäø biãún nháút trong mảng viãùn
thäng. Chỉång ny s dnh mäüt pháưn âãø giåïi thiãûu så lỉåüc vãư k thût m họa tiãúng nọi täúc
âäü tháúp nhåì vo caùc bọỹ maợ hoaù thoaỷi (voice coder). Quaù trỗnh sọỳ hoạ tiãúng nọi lục ny âỉåüc
thỉûc hiãûn dỉûa trãn ngun tàõc chè m hoạ âãø truưn âi cạc täø håüp ám vë l úu täú cå bn cáúu
thnh nãn tiãúng nọi. Bäü gii m cọ thãø tảo lải tiãúng nọi bàịng cạch khäi phủc lải cạc täø håüp ám
vë ny. Táút nhiãn lục ny tiãúng nọi chè â hiãøu chỉï khäng cn giỉỵ âỉåüc âäü phán biãût, tênh
trung thỉûc, ngỉỵ õióỷu...cuớa ngổồỡi noùi nhổ PCM.
Phỏửn cuọỳi chổồng seợ trỗnh baỡy vi nẹt vãư k thût m họa audio cho täúc âäü tháúp nhỉng cháút

lỉåüng cao, dỉûa trãn ngun tàõc m họa bàng con (sub-band coding).
3.1 Láúy máùu
Láúy máùu (sampling) l bổồùc õỏửu tión trong quaù trỗnh bióỳn õọứi tờn hióỷu tỉång tỉû sang säú theo
k thût PCM. Mủc âêch ca bỉåïc láúy máùu ny l tỉì tên hiãûu tỉång tỉû, ta tảo nãn mäüt dy
xung råìi rảc tưn hon räüng bàịng nhau, biãn âäü xung bàịng våïi giạ trë ca tên hiãûu tỉång tỉû tải
thåìi âiãøm láúy máùu. Dy xung råìi rảc âọ cn âỉåüc gi l tên hiãûu âiãưu chóỳ bión õọỹ xung PAM
(Pulse Amplitude Modulation). Hỗnh 3.1 õổa ra mọỹt vờ duỷ vóử tờn hióỷu PAM. Vỗ õốnh ca tên
hiãûu PAM ny bàịng phàóng nãn ta cn gi l tên hiãûu flat-top PAM.
Nãúu tên hiãûu PAM cọ táưn säú â låïn (tỉïc l khong cạch giỉỵa cạc xung caỷnh nhau õuớ nhoớ) thỗ
coù thóứ khọi phuỷc laỷi tờn hiãûu tỉång tỉû ban âáưu tỉì tên hiãûu PAM.
- 44 -


- Chæång III -

Âënh lyï láúy máùu Shannon âæa ra giåïi hản dỉåïi ca táưn säú âọ l f ≥ 2f hồûc ω ≥ 2ω
S

s

m

m

,

trong âọ f l táưn säú ca tên hiãûu PAM v f l táưn säú cỉûc âải ca phäø tên hiãûu tỉång tỉû.
S

m

Trỉåìng håüp tên hiãûu tỉång tỉû l tên hiãûu thäng di cọ phäø tỉì fL õóỳn fH thỗ tỏửn sọỳ lỏỳy mỏựu õổồỹc
choỹn nhổ sau:

⎛ fH ⎞
2
2
⎟
f L trong âoï n = int ⎜
fH ≤ fs ≤
⎜f −f ⎟
n −1
n
⎝ H
L ⎠
Vê duû: Âãø láúy máùu tên hiãûu thoải tỉång tỉû cọ phäø tỉì 0.3 - 3.4 kHz thỗ theo õởnh lyù lỏỳy mỏựu
tờnh âæåüc n = int(3.4/3.1) = 1. Suy ra fs ≥ 6.8 kHz. Thæûc tãú, CCITT quy âënh fs = 8 kHz.

Hỗnh 3.1 Tờn hióỷu flat-top PAM
3.1.1

Lỏỳy mỏựu tổỷ nhión (natural sampling)

Viãûc tảo ra tên hiãûu PAM cọ âènh bàịng phàóng nhổ hỗnh 3.1 rỏỳt giọỳng vồùi lỏỳy mỏựu tổỷ nhión,
trong õoù lỏỳy mỏựu tổỷ nhión laỡ quaù trỗnh nhỏn tờn hiãûu tỉång tỉû våïi dy xung láúy máùu pT(t). Dy
xung láúy máùu pT(t) l dy xung vng tưn hon våïi chu kyì T = 1 / f , f ≥ 2f , âäü räüng
S

xung l τ , chiãưu cao xung l h = 1.
Cọ thãø khai triãøn Fourier cho dy xung láúy máùu nhæ sau:

pT (t) =

∞

sin kπ

1
∑τ
T k =−∞ kπ τ
T

τ
2π
− jk t
Te T

Tên hiãûu láúy máùu cọ dảng:

f S ( t ) = f ( t )p T ( t )
Máût âäü phäø cuía tên hiãûu láúy máùu laì:

- 45 -

S

m


- Chæång III ∞

1
τ
FS (ω ) =
F (ω ) ∗ P(ω ) = ∑
2π
k = −∞ T

sin kπ

τ

T F (ω k 2 )

T
k
T

Hỗnh 3.2 trỗnh baỡy tờn hióỷu tổồng tỉû, dy xung láúy máùu, tên hiãûu láúy máùu v phäø ca chụng.
Âiãøm cáưn lỉu trong trỉåìng håüp ny l âènh ca tên hiãûu láúy máùu bạm theo sỉû bióỳn thión cuớa
tờn hióỷu tổồng tổỷ. Hỗnh 3.2 a, c, e láưn lỉåüt l âäư thë ca tên hiãûu tỉång tỉû, dy xung láúy máùu v
tên hiãûu láúy máùu. Vê dủ tên hiãûu tỉång tỉû l tên hiãûu thäng tháúp vồùi phọứ coù daỷng nhổ hỗnh 3.2b.
Vỗ daợy xung lỏỳy máùu tưn hon nãn phäø ca dy xung láúy máùu ồớ hỗnh 3.2 d laỡ phọứ rồỡi raỷc,
bao gọửm caùc xung Dirac caùch õóửu nhau 1/T. Vaỡ vỗ daợy xung láúy máùu l dy xung vng tưn
hon nãn âỉåìng bao ca cạc xung Dirac l phäø ca mäüt xung vng âån dảng (sinx)/x. Theo
tênh cháút ca phẹp biãún âäøi Fourier thỗ pheùp nhỏn trong mióửn thồỡi gian tổồng õổồng vồùi phẹp
cháûp trong miãưn táưn säú nãn phäø ca tên hiãûu lỏỳy mỏựu coù õổồỹc bũng caùch tờnh nhổ trỗnh baỡy
trón âáy v càn cỉï vo âọ, ta cọ âỉåüc âäư thở phọứ cuớa tờn hióỷu lỏỳy mỏựu nhổ hỗnh 3.2 f.
Tổỡ hỗnh 3.2 f, ta thỏỳy phọứ cuớa tờn hióỷu láúy máùu bao gäưm vä säú phiãn bn phäø ca tên hiãûu
tỉång tỉû nàịm cạch nhau 2π / T . Nãúu táưn säú láúy máùu khäng tho mn âënh l lỏỳy mỏựu
Shannon f 2f hoỷc 2 thỗ xy ra hiãûn tỉåüng cạc phiãn bn phäø chäưng láún lãn

S

m

s

m

nhau. Ta gi âáy l hiãûn tỉåüng chäưng phäø hay mỏỷp mồỡ phọứ (aliasing).

Hỗnh 3.2 Tờn hióỷu lỏỳy mỏựu tổỷ nhiãn v phäø
Viãûc thỉûc hiãûn láúy máùu tỉû nhiãn khạ dãù dng, chè cáưn mäüt chuøn mảch hai âáưu vo mäüt âáưu
ra tỉång tỉû (analog bilateral switch) nhỉ chè ra trong hỗnh 3.3. Mọỹt vờ duỷ cuớa loaỷi chuyóứn
maỷch naỡy l 4016 (cọ sàơn trong pháưn cỉïng ca CMOS).
- 46 -


- Chổồng III Chuyóứn maỷch

f(t)

fs(t)

pT(t)
Clock

Hỗnh 3.3 Maỷch taỷo tờn hióỷu PAM láúy máùu tỉû nhiãn
3.1.2 Láúy máùu tỉïc thåìi (instaneous sampling)
Ngoi cạch láúy máùu tỉû nhiãn, ta cn cọ thãø taỷo ra tờn hióỷu flat-top PAM nhổ hỗnh 3.1. Vióỷc
lỏỳy máùu kiãøu ny cn âỉåüc gi l láúy máùu tỉïc thåìi, mún nọi giạ trë ca tên hiãûu flat-top

PAM bàịng våïi giạ trë ca tên hiãûu tỉång tỉû åí ngay thåìi âiãøm láúy máùu v giỉỵ ngun nhỉ váûy
trong sút thåìi gian bàịng âäü räüng xung láúy máùu.
Âãø tảo ra tên hiãûu flat-top PAM, ta sỉí dủng bäü láúy máùu v giỉỵ máùu (sampler & holder) nhỉ
chè ra trong hỗnh 3.4.

r
R

C

rC <<
RC >> T

Hỗnh 3.4 Maỷch lỏỳy mỏựu v giỉỵ máùu
Vo thåìi âiãøm láúy máùu, khọa âọng lải. Tủ C âỉåüc nảp ráút nhanh do rC ráút nh. Tủ C nảp âãún
âiãûn ạp bàịng våïi giạ trë âiãûn aùp cuớa tờn hióỷu tổồng tổỷ vaỡo. Quaù trỗnh naỡy chênh l láúy máùu. Sau
âọ khọa måí ra. Do RC ráút låïn nãn âiãûn ạp trãn tủ C gáưn nhỉ khäng thay âäøi. Âáy chênh l
giai âoản giỉỵ máùu.
Trong thỉûc tãú ngỉåìi ta ráút quan tám âãún kiãøu láúy máùu tổùc thồỡi. Lyù do laỡ chuùng ta khọng cỏửn
duỡng hỗnh dảng ca xung âãø chỉïa thäng tin truưn âi v dãù tảo ra dảng xung chỉỵ nháût. Thäng
tin åí âáy chè chỉïa trong biãn âäü ca xung ngay tải thåìi âiãøm láúy máùu. Khi truưn tên hiãûu qua
khong cạch xa, ta cáưn dng cạc bäü làûp (repeater) âãø lc v khúch âải tên hiãûu trỉåïc khi
truưn tiãúp âãún bäü làûp kãú tiãúp hay bäü thu. ÅÍ âáy, bäü làûp chè cáưn tại tảo xung chỉï khäng cáưn
khúch âải xung (khạc cå bn våïi thäng tin tỉång tỉû)
3.1.3 Khäi phủc tên hióỷu ban õỏửu
So saùnh hỗnh daỷng cuớa tờn hióỷu flat-top PAM ồớ hỗnh 3.1 vồùi hỗnh daỷng cuớa tờn hióỷu lỏỳy mỏựu ồớ
hỗnh 3.2 e, ta thỏỳy chuùng khaùc nhau ráút êt. Do váûy m viãûc khäi phủc tên hiãûu tæång tæû ban
- 47 -

- Chỉång III -

âáưu tỉì tên hiãûu flat-top PAM hay tên hiãûu láúy máùu ráút giäúng nhau.
Tỉì biãøu thỉïc máût õọỹ phọứ vaỡ hỗnh veợ 3.2 ta thỏỳy: nóỳu tỏửn sọỳ lỏỳy mỏựu thoớa õởnh lyù lỏỳy mỏựu thỗ tổỡ
tờn hiãûu PAM, ta cọ thãø khäi phủc âỉåüc tên hiãûu gäúc ban âáưu nhåì mäüt bäü lc thäng tháúp táưn
säú càõt fm. Tên hiãûu khäi phủc cng giäúng våïi tên hiãûu ban âáưu nãúu t säú τ / T cỉûc nh. Bäü lc
thäng tháúp ny âỉåüc gi l lc khäi phủc (reconstruction filter).
Tỉì âáy, ta cọ thãø tỉû kiãøm tra lải cäng thỉïc lỉûa chn táưn säú láúy máùu trong trỉåìng håüp tên hiãûu
tỉång tỉû l tên hiãûu thäng di thay vỗ laỡ tờn hióỷu thọng thỏỳp.
Ngổồỹc laỷi, nóỳu tỏửn sọỳ lỏỳy mỏựu khọng thoớa õởnh lyù lỏỳy mỏựu thỗ do nh hỉåíng ca hiãûn tỉåüng
chäưng phäø (aliasing), ta khäng thãø khäi phủc tên hiãûu ban âáưu. Váûy âãø chäúng nh hỉåíng ca
chäưng phäø, ta âàût ngay trỉåïc bäü láúy máùu mäüt bäü lc thäng tháúp âãø loải b cạc thnh pháưn táưn
säú låïn hån f / 2 . Viãûc loải b ny cọ khi nh hỉåíng âäi chụt âãún cháút lỉåüng tên hiãûu.
S

3.1.4 Kãút håüp láúy máùu våïi ghẹp kónh phỏn chia theo thồỡi gian TDM
Nhổ õaợ trỗnh baỡy åí trãn, tyí säú τ / T ráút nhoí nghéa l khong cạch giỉỵa hai xung PAM cảnh
S

nhau ráút låïn. Ngỉåìi ta låüi dủng khong cạch låïn ny âãø ghẹp vo v truưn âi cạc xung PAM
khạc ca cạc tên hiãûu tỉì cạc kãnh khạc. Phỉång phạp ny gi l ghẹp kãnh phán chia theo
thåìi gian TDM (Time Division Multiplexing).
Âãø minh hoỹa nguyón lyù TDM, ta xeùt vờ duỷ hỗnh 3.5 thỉûc hiãûn ghẹp kãnh phán thåìi gian cho
hai tên hiãûu PAM l f1(t) v f2(t). Khong cạch giỉỵa hai xung PAM cảnh nhau trong dng tên
hiãûu ghẹp kãnh khäng coỡn laỡ T nổợa maỡ laỡ T/2.
f1(t)
f2(t)

T

T/2

Hỗnh 3.5 Gheùp kónh theo thåìi gian cho hai tên hiãûu PAM
Så âäư thỉûc hiãûn ghẹp kãnh theo thåìi gian cho hai tên hiãûu PAM trỗnh baỡy trón hỗnh 3.6. Giaớ
sổớ hai tờn hióỷu l tên hiãûu thäng tháúp (low-pass), táưn säú täúi âa laỡ 3 kHz, theo õởnh lyù lỏỳy mỏựu
thỗ tỏửn sọỳ láúy máùu nh nháút l 6 kHz. Âiãưu ny u cáưu täúc âäü täúi thiãøu ca âäưng häư l 12 kHz
cho hãû thäúng ny hoảt âäüng. Ngoi cạch dng chung bäü láúy máùu ta cng cọ thãø sỉí dủng riãng
tỉìng bäü láúy máùu cho mäùi kãnh.
Viãûc truyãön tên hiãûu láúy máùu tæû nhiãn hay flat-top PAM qua kãnh thäng tin yãu cáöu mäüt bàng
thäng ráút räüng so våïi tên hiãûu tổồng tổỷ ban õỏửu vỗ õọỹ rọỹng xung quaù heỷp. Kh nàng chäúng
nhiãùu ca tên hiãûu PAM khäng âỉåüc ci thiãûn máúy so våïi truưn trỉûc tiãúp tên hiãûu tỉång tæû.
- 48 -


- Chỉång III -

Âiãưu ny dáùn âãún PAM khäng thêch håüp cho truưn dáùn qua khong cạch xa. Khi truưn âi
xa, phi chuøn âäøi PAM sang dảng säú. Bi tiãúp theo s xẹt váún âãư chuøn âäøi tên hiãûu PAM
sang daỷng sọỳ.
f1(t)
Lỏỳy mỏựu

LPF

Taỷo xung

Clock

PAM-

f2(t)

Hỗnh 3.6 Sồ õọử thổỷc hióỷn gheùp kãnh theo thåìi gian cho hai tên hiãûu PAM
3.2 Âiãưu chãú xung m PCM
K thût âiãưu chãú xung m PCM âỉåüc âãư xút láưn âáưu tiãn vo nàm 1937 båíi Alec Reeves mäüt k sỉ ca hng STC ( báy giåì l mäüt bäü pháûn ca Northern Telecom). PCM l mäüt k
thût hiãûu qu chuøn âäøi tên hiãûu tỉång tỉû sang säú, trong âọ cạc xung PAM råìi rảc âỉåüc
chuøn âäøi thnh mäüt tỉì m säú (digital word); âọ l mäüt dng bit näúi tiãúp (serial bit stream).
Tỉì nhỉỵng nàm 1960, cạc hãû thäúng thäng tin sỉí dủng PCM ngy caỡng rọỹng raợi vỗ nhổợng ổu
õióứm nọứi bỏỷt sau õỏy:
- Cọ thãø sỉí dủng cạc mảch säú khäng âàõt làõm trong hãû thäúng.
- Tên hiãûu PCM xút phạt tỉì táút c cạc ngưn tên hiãûu tỉång tỉû (audio, video...) cọ thãø kãút
håüp våïi tên hiãûu säú liãûu (vê dủ tỉì mạy tênh) v truưn chung qua hãû thäúng truưn tin säú täúc âäü
cao (high-speed digital communication system).
- Khi truyãön tin qua khong cạch xa, tên hiãûu PCM cọ thãø âỉåüc khäi phủc hon ton tải
mäùi trảm làûp trung gian (intermediate repeater station). nh hỉåíng ca nhiãùu khäng bë têïch
lu m chè cáưn quan tám âãún nhiãùu truưn dáùn giỉỵa hai trảm làûp cảnh nhau.
- Cọ thãø gim nh hỉåíng ca nhiãùu lãn tên hiãûu PCM bàịng cạch sỉí dủng cạc k thût m
hoạ âàûc biãût, cọ thãø sỉía âỉåüc háưu hãút cạc loải läùi.
- Cọ thãø gim båït sỉû làûp lải khäng cáưn thiãút hay cn gi l âäü dỉ (redundancy) trong bn
tin.
- Tên hiãûu PCM dãù lỉu trỉỵ.
Cạc ỉu âiãøm trãn cọ giạ trë vỉåüt träüi so våïi khuút âiãøm chênh ca tên hiãûu PCM l âi hi
bàng thäng truưn dáùn räüng hån tên hiãûu tỉång tỉû tỉång ỉïng nhiãưu láưn.
Ba bỉåïc cå bn âãø thỉûc hiãûn PCM gäưm láúy máùu (sampling), lỉåüng tỉí họa (quantizing) v m
họa (encoding) nhổ trỗnh baỡy trón hỗnh 3.7. Lỏỳy mỏựu laỡ bổồùc nhũm taỷo ra tờn hióỷu flat-top
PAM õaợ trỗnh baỡy trong baỡi trổồùc. Baỡi naỡy seợ trỗnh baỡy hai bổồùc sau l lỉåüng tỉí họa v m
họa.
- 49 -

- Chỉång III -

Bäü phạt PCM
T.h tỉång
tỉû vo

Lc thäng
tháúp

Láúy máùu &
giỉỵ máùu

flat- top
PAM

Lỉåüng tỉí
họa M mỉïc

PAM
lỉåüng tỉí
họa

M họa

T.h
PCM

Kãnh
Làûp khäi
phủc

Làûp khäi
phủc

Bäü thu PCM
Maỷch taùi
taỷo

Giaới maợ

PCM

Lỷp khọi
phuỷc

PAM
lổồỹng tổớ
hoùa

Loỹc thọng
thỏỳp

T.h tổồng
tổỷ ra

Hỗnh 3.7 Hãû thäúng truưn dáùn PCM
3.2.1 Lỉåüng tỉí họa
Hản chãú ca hãû thäúng truưn tin qua khong cạch xa l sỉû têch lu nhiãùu, khiãún cho sỉû suy
gim cháút lỉåüng tên hiãûu gia tàng theo khong cạch. Cọ thãø gim båït nh hỉåíng ny bàịng
cạch thỉûc hiãûn lỉåüng tỉí họa (quantizing). Âọ l sỉû xáúp xè họa cạc giạ trë ca cạc máùu tỉång tỉû

bàịng cạch sỉí dủng säú mỉïc hỉỵu hản M.
Hoảt âäüng lỉåüng tỉí họa âỉåüc minh ha trãn hỗnh 3.8. Tờn hióỷu m(t) õổồỹc õổa vaỡo õỏửu vaỡo
cuớa bäü lỉåüng tỉí hoạ, m ( t ) l tên hiãûu ra ca bäü lỉåüng tỉí họa .
q

Quan sạt trãn hỗnh 3.8, ta thỏỳy m ( t ) coù daỷng báûc thang biãn âäü råìi rảc, láúy cạc mỉïc biãn âäü
q

gáưn våïi m(t) l ... m-2 m-1 m0 m1 m2 m3 ... Ta gi cạc mỉïc ny l mỉïc lỉåüng tỉí họa. Säú
mỉïc ny hỉỵu hản. m ( t ) chuøn tỉì mỉïc ny sang mỉïc kia åí tải giao âiãøm giỉỵa m(t) v
q

âỉåìng chênh giỉỵa hai mỉïc. Sỉû khạc nhau giỉỵa m(t) v m ( t ) nhiãưu hay êt tu thüc vo
q

khong cạch giỉỵa hai mỉïc cảnh nhau gi l kêch thỉåïc bỉåïc S (step size). Cháút lỉåüng ca tên
hiãûu khäi phủc cọ thãø âỉåüc ci thiãûn nãúu gim kêch thỉåïc bỉåïc, tuy nhiãn lục âọ säú mỉïc tàng
lãn. Sau âáy l mäüt säú vê dủ vãư säú mỉïc trong cạc hãû thäúng thỉûc tãú: thoải cäng cäüng sổớ duỷng
256 mổùc, truyóửn hỗnh maỡu thổồng maỷi sổớ duỷng 512 mæïc.
- 50 -


- Chổồng III mq(t)
S/2
S
m(t)
m2
m1
m0
m-1

m-2

Hỗnh 3.8 Minh hoỹa hoaỷt õọỹng lổồỹng tỉí họa
Báy giåì ta xẹt âãún kh nàng hản chãú sỉû têch lu nhiãùu ca tên hiãûu lỉåüng tỉí họa. Gi sỉí tên
hiãûu lỉåüng tỉí họa âỉåüc truưn âãún mäüt trảm làûp, chëu nh hỉåíng ca nhiãùu nãn bë mẹo
(distorsion) nhổ veợ trong hỗnh 3.9 a. Cho tờn hióỷu naỡy âi vo bäü lỉåüng tỉí họa mäüt láưn nỉỵa gi
l tại lỉåüng tỉí họa (requantizer), âáưu ra lục ny âỉåüc chố ra trón hỗnh 3.9 b. Quan saùt trón
hỗnh ta tháúy r rng l läùi chè xút hiãûn nãúu biãn âäü nhiãùu vỉåüt quạ mäüt nỉía kêch thỉåïc bỉåïc
v nhiãùu s hon ton bë loải b nãúu biãn âäü åí dỉåïi mäüt nỉía kêch thỉåïc bỉåïc. Váûy bàịng cạch
tàng kêch thỉåïc bỉåïc ta cọ thãø gim båït sỉû têch lu nhióựu. Tuy nhión tng kờch thổồùc bổồùc thỗ
seợ dỏựn õóỳn tàng sai khạc giỉỵa tên hiãûu gäúc v tên hiãûu lỉåüng tỉí họa. Sai khạc ny gi l nhiãùu
lỉåüng tỉí họa (quantizing noise). Ta cọ thãø tênh âỉåüc cäng sút trung bỗnh cuớa nhióựu lổồỹng tổớ
hoùa nhổ sau:
Goỹi sai khaùc giỉỵa tên hiãûu gäúc v tên hiãûu lỉåüng tỉí họa åí mäüt mỉïc no âọ l ξ . Theo sỉû phán
têch hoảt âäüng lỉåüng tỉí họa åí trãn, ta rụt ra âỉåüc di thay âäøi ca ξ l:

− S/ 2 ≤ ξ ≤ S/ 2
Gi sỉí ξ phán bäú âãưu thỗ haỡm mỏỷt õọỹ xaùc suỏỳt seợ laỡ:

1 / S, − S / 2 ≤ ξ ≤ S / 2
f () =

0,
Vỏỷy cọng suỏỳt trung bỗnh cuớa nhióựu lổồỹng tỉí họa l:
2

S/ 2

S
Pq = ξ = m 2 = ∫ ξ f (ξ)dξ =

12
−S / 2
2

2

R rng l nhiãùu lỉåüng tỉí họa s tàng khi kêch thỉåïc bỉåïc tàng v ngỉåüc lải.
3.2.2

M họa

Sỉû kãút håüp giỉỵa hoảt âäüng láúy máùu v lỉåüng tỉí họa tảo ra tên hiãûu PAM lỉåüng tỉí họa
(quantized PAM), âọ l dy xung råìi rảc cạch nhau TS v cọ biãn âäü cng råìi rảc hoïa våïi M
- 51 -


- Chỉång III -

mỉïc biãn âäü. Trỉåïc khi truưn âi, mäùi máùu PAM lỉåüng tỉí họa âỉåüc m họa thnh mäüt tỉì m
säú (digital word) gi l tỉì m PCM (PCM word). Cọ thãø sỉí dủng m Gray hồûc m nhë phán
âãø biãøu diãùn tỉì m PCM. Gi na l säú bit cáưn thiãút âãø m họa mäùi tỉì m PCM. C m Gray
v m nhë phán âãưu l m cå säú 2 nãn phaíi choün n sao cho:

log 2 M n < log 2 M + 1

Lọựi

Nhióựu lồùn
S

(a)

S/2

(b)

Hỗnh 3.9 (a) Tên hiãûu lỉåüng tỉí họa våïi nhiãùu cäüng (b) Tên hiãûu sau bäü tại lỉåüng tỉí họa
Trong thỉûc tóỳ thỗ bọỹ lổồỹng tổớ hoùa vaỡ maợ hoùa khọng tạch riãng m gäüp chung trong bäü chuøn
âäøi tỉång tỉû - säú ADC.
Cọ ba phỉång phạp thäng dủng âãø chuøn âäøi tỉång tỉû - säú l phỉång phạp âãúm (counting)
hay m họa theo âäü däúc (ramp), phỉång phạp näúi tiãúp (serial) hay xáúp xè liãn tiãúp (successive
approximation) hay coìn goüi l phn häưi (feedback) v phỉång phạp song song (parallel).
Trong bọỹ maợ hoùa õóỳm trón hỗnh 3.10, khi lóỷnh maợ hoùa (encode command) phaùt ra thỗ bọỹ lỏỳy
mỏựu thổỷc hióỷn láúy máùu, mäüt âiãûn ạp däúc (dảng ràng cỉa) âỉåüc tảo ra vì bäü âãúm nhë phán bàõt
âáưu âãúm. Âiãûn ạp âáưu ra ca bäü tảo ràng cỉa liãn tủc so sạnh våïi âiãûn ạp ca máùu tỉång tỉû.
Khi âiãûn aùp rng cổa bũng vồùi õióỷn aùp cuớa mỏựu thỗ lãûnh âc (read command) âiãưu khiãøn âc
ra giạ trë nhë phán ca bäü âãúm, âáy chênh l tỉì m PCM. Lục ny bäü âãúm v bäü tảo ràng cỉa
reset vãư giạ trë 0 v chøn bë cho máùu tiãúp theo. Phỉång phạp ny chè u cáưu êt linh kiãûn
nhỉng täúc âäü m họa bë hản chãú båíi täúc âäü bäü âãúm. IC chuún âäøi A-D hiãûu Intersil ICL
7126 sỉí dủng k thût ny.
Cọ thãø ci tiãún phỉång phạp âãúm bàịng cạch khäng sỉí dủng bäü tảo âiãûn ạp ràng cỉa m thay
bàịng mäüt bäü têch phán chen giỉỵa bäü láúy máùu v so sạnh. Âiãûn ạp ra ca bäü láúy máùu âỉåüc láúy
têch phán, âäü räüng ca xung ra bäü têch phán tè lãû våïi giạ trë âiãûn ạp ca máùu. Ỉu âiãøm ca
phỉång phạp ny l âäü tuún tênh v âäü chênh xạc ráút cao, loải trỉì nhiãùu täút, âån gin v kinh
tãú. Khuút âiãøm chênh l thåìi gian chuyóứn õọứi A-D daỡi.
Bọỹ maợ hoùa nọỳi tióỳp trón hỗnh 3.11 hoảt âäüng bàịng cạch so sạnh liãn tiãúp âiãûn ạp ca máùu
tỉång tỉû våïi mäüt loảt cạc âiãûn ạp thỉí (trial voltage). Cạc âiãûn ạp thỉí ny phủ thüc vaìo kãút
- 52 -

- Chỉång III -

qu so sạnh trỉåïc âọ l dỉång hay ám (tỉång âỉång våïi âiãûn ạp ca máùu vo låïn hån hay nh
hån âiãûn ạp thỉí ) âãø tàng lãn hay gim âi mäüt giạ trë bỉåïc (step). Giạ trë bỉåïc âỉåüc chn âáưu
tiãn låïn nháút sau âọ gim nh dáưn bàịng mäüt nỉía bỉåïc trỉåïc, nhỉ váûy quạ trỗnh thổớ seợ nhanh
choùng họỹi tuỷ. ióỷn aùp thổớ õổồỹc tảo ra tỉì bäü chia âiãûn ạp (voltage divider) våïi cạc chuøn
mảch on-off (on-off swich) âỉåüc âiãưu khiãøn båíi mäüt maỷch logic sọỳ (digital logic circuit). Sau
khi quaù trỗnh thổớ häüi tủ, giạ trë âàût trãn chuøn mảch âỉåüc âc ra chênh l tỉì m PCM.
T.h
tỉång tỉû

Láúy máùu & giỉỵ máùu

Lãûnh m
họa

So sạnh

Tảo âiãûn ạp däúc
Stop

Clock

Reset
Bäü âãúm nhë phán
Âãúm säú

Lãûnh
âc

Chuøn song
song/nọỳi tióỳp

T.h
PCM

Hỗnh 3.10 Sồ õọử bọỹ maợ hoùa õóỳm
T.h
tổồng tổỷ

Lỏỳy máùu & giỉỵ máùu

Logic säú

So sạnh

Lãûnh m
họa
Chia ạp &
chuøn mảch
Âãúm nhở
phỏn
Lóỷnh
õoỹc

Chuyóứn song
song/nọỳi tióỳp

Hỗnh 3.11 Sồ õọử bọỹ maợ hoùa nọỳi tiãúp
- 53 -

T.h
PCM


- Chỉång III -

Âäü chênh xạc ca phỉång phạp phủ thüc vo âäü chênh xạc ca cạc âiãûn ạp thỉí, täúc âäü m
họa bë hản chãú båíi täúc âäü ca chuøn mảch. Phỉång phạp ny u cáưu nhiãưu linh kiãûn hån
phỉång phạp âãúm nhỉng chênh xạc hån. IC chuún âäøi A-D hiãûu National Semiconductor
0804-8bit sỉí dủng k thût ny.
Âãø gim thåìi gian chuøn âäøi A-D, cọ thãø thay mäüt bäü so sạnh trãn âáy bàịng nhiãưu bäü so
sạnh hoảt âäüng song song nhổ trón hỗnh 3.12. Bọỹ maợ hoùa kióứu ny gi l m họa song song.
(n-1) bäü so sạnh

T.h
tỉång tổỷ
Lóỷnh maợ
hoùa

Lỏỳy mỏựu &
giổợ mỏựu

441

2

Lo

Chuyóứn

song
song
sang
nọỳi
tióỳp

gic

sọỳ

T.h
PCM

n-1
óỳm nhở
phỏn

Lóỷnh
õoỹc

Hỗnh 3.12 Sồ õọử bọỹ m họa song song

Mäùi bäü so sạnh âãưu cọ âiãûn ạp tham chiãúu (reference) riãng. Âáưu ra ca táút c cạc bäü so sạnh
âỉåüc âỉa âäưng thåìi âãún mảch logic säú âãø xạc âënh tỉì m nhë phán ra (chênh l tỉì m PCM)
tỉång ỉïng våïi mäùi máùu tỉång tỉû vo. Phỉång phạp ny âảt âỉåüc täúc âäü m họa cao nháút
nhỉng täún nhiãưu linh kiãûn nháút so våïi hai phỉång phạp trãn, cáưn sỉí dủng âãún 2n - 1 bäü so
saïnh. IC chuyãún âäøi A-D hiãûu RCA CA 3318-8bit sỉí dủng k thût ny.
Táút c cạc IC kãø trãn âãưu cho tỉì m PCM ra åí dảng song song. Âãø truưn âi trãn kãnh thäng
tin cáưn phi chuøn âäøi sang näúi tiãúp. Âiãưu ny âỉåüc thỉûc hiãûn nhåì IC chuyãøn âäøi song song näúi tiãúp goüi laì chip SIO (Serial-Input-Output). Chip SIO gäưm mäüt thanh ghi dëch chỉïa dỉỵ liãûu
song song (thỉåìng 8 hay 16 âỉåìng vo). Dỉỵ liãûu âỉåüc dëch ra åí ä cúi cng ca thanh ghi

tỉìng bit mäüt (bit-by-bit), ra theo mäüt âỉåìng ra âån âãø tảo ra dỉỵ liãûu näúi tiãúp. Cạc chip SIO
thỉåìng hoảt âäüng åí chãú âäü song cäng (full-duplex) nãn mäùi chip cọ hai thanh ghi, mäùi thanh
ghi cho mäüt hỉåïng: mäüt thanh ghi chuyãøn âäøi näúi tiãúp - song song cho hỉåïng m hoạ PCM,
mäüt thanh ghi chuøn âäøi song song - näúi tiãúp cho hỉåïng gii m PCM. Cọ ba loải chip SIO
l: bäü thu phạt khäng âäưng bäü vản nàng UART (Universal Asynchronous Receiver
Transmitter), bäü thu phạt âäưng bäü vản nàng USRT (Universal Synchronous Receiver
Transmitter), bäü thu phạt âäưng bäü - khäng âäưng bäü vản nàng USART (Universal
Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter). UART thu phạt dỉỵ liãûu näúi tiãúp khäng
âäưng bäü, USRT thu phạt dỉỵ liãûu näúi tiãúp âäưng bäü, USART kãút håüp UART v USRT vo
trong cng mäüt chip.
ÅÍ âáưu thu, tên hiãûu PCM âỉåüc gii m tråí lải thnh tên hiãûu tỉång tỉû nhåì bäü chuøn âäøi säú tæång tæû DAC. Træåïc hãút, tên hiãûu PCM âæåüc chuyãøn âäøi sang dảng song song sỉí dủng cạc
- 54 -


- Chỉång III -

chip SIO nhỉ â nọi åí trãn. Mäùi tỉì m song song âỉåüc chuøn âäøi thnh mäüt giạ trë ca máùu
tỉång tỉû xáúp xè våïi bãn phạt nhåì mäüt bäü gii m. Dảng tên hiãûu âáưu ra ca bäü gii m chênh l
PAM lỉåüng tỉí họa. Tên hiãûu PAM ny âỉåüc lm mën nhåì mäüt bäü lc thäng tháúp khäi phủc
(low-pass reconstruction filter) hay cn gi l bäü lc lm mën (smoothing filter) âãø tảo lải tên
hiãûu tổồng tổỷ (xem hỗnh 3.7 phỏửn bọỹ thu PCM).
3.3 Mọỹt säú âàûc âiãøm cuía tên hiãûu PCM
3.3.1 Bàng thäng cuía tên hiãûu PCM
Gi R l säú bit truưn âi trong mäüt giáy ca tên hiãûu PCM. R hay âỉåüc gi laì täúc âäü bit (âån
vë tênh laì bit/s hay bps). Gi n l säú bit ca mäüt tỉì m PCM; fs l táưn säú láúy máùu (chênh l säú
máùu trong mäüt giáy). Cọ thãø dãù dng tênh âỉåüc R tỉì n v fS nhỉ sau:

R = nf S
Vê dủ âäúi vồùi thoaỷi cọng cọỹng thỗ n = 8, fS = 8kHz, do âọ R = 64 kbps.
Giỉỵa âäü räüng bàng thäng v täúc âäü bit cọ mäüt mäúi quan hãû. Bỏy giồỡ ta seợ tỗm mọỳi quan hóỷ

naỡy. Hỗnh 3.13 minh hoüa täúc âäü bit täúi âa cuía tên hiãûu PCM trong hai trỉåìng håüp thäng dủng.
Âọ l trỉåìng håüp ồớ hỗnh 3.13 a vaỡ hỗnh 3.13 b. hỗnh 3.13 a, sỉí dủng trn mäüt ä bit l Tb õóứ
bióứu dióựn mọỹt bit, hỗnh 3.13 b chố sổớ duỷng mäüt nỉía ä bit âãø biãøu diãùn mäüt bit, nỉía cn lải tråí
vãư giạ trë tham chiãúu.
Ta nháûn tháúy åí hỗnh 3.13 a, mọỹt bit tổồng õổồng vồùi mọỹt lỏửn tờn hióỷu thay õọứi mổùc trong khi
ồớ hỗnh 3.13 b thỗ mọỹt bit tổồng õổồng vồùi hai lỏửn thay õọứi mỉïc. Ta biãøu diãùn sỉû thay âäøi mỉïc
bàịng tên hiãûu sin. Tổỡ õỏy thỏỳy rũng ồớ hỗnh 3.13 a, ta cọ thãø truưn âi täúc âäü bit l 2 bps trón
Hz, ồớ hỗnh 3.13 b thỗ tọỳc õọỹ naỡy chố l 1 bps trãn Hz. Ta gi säú bit truưn trong mäüt giáy
trong mäüt Hz l hiãûu qu sỉí dủng bng thọng (bandwidth efficiency).

Tb

Tb
(a)

(b)

Hỗnh 3.13 Tọỳc õọỹ bit tọỳi õa ca tên hiãûu PCM
Qua phán têch åí trãn ta rụt ra bàng thäng täúi thiãøu cuía tên hiãûu PCM phaíi laỡ:

B PCM

1
1
R = nf S (trổồỡng hồỹp hỗnh 3.13 a)
2
2

B PCM R = nf S (trổồỡng hồỹp hỗnh 3.13 b)
Ta õaợ bióỳt õóứ traùnh chọửng phọứ thỗ tỏửn säú láúy máùu phi l f ≥ 2B våïi B l bàng thäng ca

S

- 55 -


- Chỉång III -

tên hiãûu tỉång tỉû tỉång ỉïng (gi thiãút tên hiãûu cọ bàng thäng hỉỵu hản).Váûy bàng thäng cuớa tờn
hióỷu PCM laỡ:

B PCM nB (trổồỡng hồỹp hỗnh 3.13 a)
B PCM 2nB (trổồỡng hồỹp hỗnh 3.13 b)
Vỏỷy bàng thäng cuía tên hiãûu PCM låïn hån bàng thäng ca tên hiãûu tỉång tỉû tỉång ỉïng. Âáy
l khuút âiãøm chênh ca hãû thäúng truưn tin sỉí dủng PCM.
Bng 3.1 âỉa ra quan hãû giỉỵa säú mỉïc lỉåüng tỉí họa M, âäü di tỉì m PCM n v bàng thäng
ca tên hiãûu PCM tênh theo bàng thäng cuía tên hiãûu tỉång tỉû tỉång ỉïng.
Vê dủ: âäúi våïi tên hiãûu thoải, CCITT quy âënh táưn säú láúy máùu l 8 kHz v âäü di tỉì m l 8
bit. Váûy täúc âäü ca tên hiãûu thoải säú l 64 kbps. Do âọ, bàng thäng täúi thiãøu ca tên hiãûu thoải
säú l 32 kHz, låïn gáúp 8 láưn so våïi bàng thäng ca tên hiãûu thoải tỉång tỉû l 4 kHz.
3.3.2

nh hỉåíng ca nhiãùu lãn tên hiãûu PCM

Tên hiãûu tỉång tỉû khäi phủc tải âáưu thu ca hãû thäúng PCM chëu nh hỉåíng ca nhiãùu nãn bë
mẹo. Cọ hai loải nhiãùu chênh nh hỉåíng lãn tên hiãûu PCM l:
- Nhiãùu lỉåüng tỉí họa gáy båíi bäü lỉåüng tỉí họa M mỉïc åí bãn m họa PCM
- Läùi bit (bit error) åí tên hiãûu PCM khäi phủc gáy båíi nhiãùu kãnh truưn (channel noise).
Gi sỉí tên hiãûu tỉång tỉû vo cọ PDF âäưng âãưu trong di tỉì -V âãún +V, tên hiãûu PCM âỉåüc
âiãưu chãú kiãøu FSK räöi truyãön qua mäüt hãû thäúng säú cọ t lãû läùi bit l Pe , säú mỉïc lỉåüng tỉí họa
âãưu l M, ngỉåìi ta â chỉïng minh âỉåüc:

T säú cäng sút âènh ca tên hiãûu khäi phủc (recovered peak signal power) trón cọng suỏỳt
trung bỗnh cuớa nhióựu (average noise power) laì:

(S / N )pk out

=

3M

2

2

1 + 4(M 1)Pe

Nóỳu tờn hióỷu vaỡo õaỷt mổùc tọỳi õa thỗỡ tyớ sọỳ cọng suỏỳt trung bỗnh cuớa tờn hióỷu trón cọng suỏỳt
trung bỗnh cuớa nhióựu laỡ:

(S / N )

out

1
M2
= (S / N) pk out =
3
1 + 4(M 2 − 1)Pe

Trong cạc hãû thäúng thỉûc tãú, Pe nh khäng âạng kãø nhồỡ quaù trỗnh maợ hoùa kónh coù thóứ sổớa
õổồỹc hỏửu hóỳt lọựi bit. Giaớ sổớ khọng coù lọựi bit thỗ tyớ sọỳ S/N õốnh vaỡ S/N trung bỗnh chố phuỷ

thuọỹc vo nhiãùu lỉåüng tỉí họa:

(S / N )pk out

2

= 3M ,

(S / N )out

Giạ trë ca cạc t säú S/N ny tênh bàịng dB cho trong bng 3.1.
- 56 -

2

=M .


- Chỉång III -

Tỉì quan âiãøm thỉûc tiãùn, nhiãùu lỉåüng tỉí họa åí âáưu ra bäü gii m PCM cọ thãø phán thnh bäún
loải phủ thüc vo âiãưu kiãûn hoảt âäüng. Bäún loải âọ l nhiãùu quạ ti (overload noise), nhiãùu
ngáùu nhiãn (random noise), nhiãùu hảt (granular noise) v nhiãùu rung (hunting noise).
Nhiãùu quạ ti xút hiãûn khi âiãûn ạp âènh ca tên hiãûu tỉång tỉû vỉåüt quạ giạ trë âiãûn ạp âènh
thiãút kãú. Lục ny, tên hiãûu khäi phủc åí âáưu thu s cọ âènh bàịng phàóng gáưn våïi giạ trë âènh
thiãút kãú. Cạc âènh phàóng ny lm cho tên hiãûu khäi phủc bë mẹo, tảo ra cạc thnh pháưn hi
khäng mong mún. Vê dủ mẹo nghe âỉåüc trong hãû thäúng âiãûn thoải PCM khi cọ cạc mỉïc
âiãûn ạp cao xuáút hiãûn nhæ ám quay säú, báûn, tên hiãûu nháúc mạy.
Nhiãùu ngáùu nhiãn tảo ra båíi läùi lỉåüng tỉí họa thay âäøi ngáùu nhiãn. Nãúu âiãûn ạp tên hiãûu tổồng
tổỷ vaỡo khọng õuớ lồùn thỗ tyớ sọỳ S/N seợ bë gim. Nhiãùu ngáùu nhiãn nghe nhỉ mäüt tiãúng rêt.

Nhiãùu hảt xút hiãûn khi âiãûn ạp ca tên hiãûu tỉång tỉû gim tỉång âäúi nh so våïi giạ trë thiãút
kãú, lm cho tên hiãûu lỉåüng tỉí họa gáưn nhỉ bàịng phàóng åí mỉïc 0. Nhiãùu hảt nghe nhỉ tiãúng lảo
xảo. Cọ thãø gim nhiãùu hảt bàịng cạch tàng säú mỉïc lỉåüng tỉí họa, nghéa l tàng täúc âäü bit ca
tên hiãûu PCM hồûc l sỉí dủng lỉåüng tỉí họa khäng õóửu seợ trỗnh baỡy trong muỷc sau.

Sọỳ mổùc lổồỹng tổớ

Chióửu di tỉì m PCM

Bàng thäng ca tên hiãûu PCM

2

1

2B

10.8

6.0

4

2

4B

16.8

12.0

8

3

6B

22.8

18.1

16

4

8B

28.9

24.1

32

5

10B

34.9

30.1

64

6

12B

40.9

36.1

128

7

14B

46.9

42.1

256

8

16B

52.9

48.2

512

9

18B

59.0

54.2

1024

10

20B

65.0

60.2

2048

11

22B

71.0

66.2

4096

12

24B

77.0

72.2

8192

13

26B

83.0

78.3

16384

14

28B

89.1

84.3

32768

15

30B

95.1

90.3

65536

16

32B

101.1

96.3

(S/N)pk out (S/N)out

Bng 3.1 ( B l bàng thäng ca tên hiãûu tỉång tỉû vo bäü lỉåüng tỉí họa)
- 57 -


- Chỉång III -

Nhiãùu rung xút hiãûn khi âiãûn ạp ca tên hiãûu tỉång tỉû gáưn nhỉ l mäüt hàịng säú nàịm giỉỵa hai

mỉïc lỉåüng tỉí họa cảnh nhau, gáy ra mäüt tên hiãûu sin khäng mong mún åí táưn säú bàịng mäüt
nỉía táưn säú láúy máùu åí âáưu ra ca hãû thäúng PCM.
n

Gi sỉí M = 2 ta cọ thãø viãút lải cạc t säú S/N tênh bàịng dB nhỉ sau:

(S / N) dB = 6,02n + α
åí âáy n l säú bit trong tỉì m PCM, α = 4,77 âäúi våïi S/N âènh vaì α = 0 âäúi vồùi S/N trung
bỗnh. Tổỡ õỏy ta thỏỳy cổù tng thóm 1 bit trong tổỡ maợ PCM thỗ S/N seợ tng õổồỹc 6.02 dB.
Thổỷc tóỳ thỗ tờn hióỷu vaỡo khọng õaỷt mỉïc täúi âa. Giạ trë α chênh xạc âỉåüc chỉïng minh laì:

α = 4.77 − 20 lg(V / x rms )
åí âáy V l giạ trë âènh ca bäü lỉåüng tỉí họa v xrms l giạ trë hiãûu dủng ca tên hiãûu vo. Nháûn
xẹt ràịng α l mäüt hm theo mỉïc tên hiãûu vo. Do âọ t säú (S/N) khäng âäưng âãưu.
3.4

Lỉåüng tỉí họa v m họa khäng âãưu

Tỉì cäng thổùc tờnh P ta thỏỳy cọng suỏỳt trung bỗnh cuớa nhiãùu lỉåüng tỉí họa phủ thüc vo kêch
q

thỉåïc bỉåïc S. Nóỳu kờch thổồùc bổồùc khọng thay õọứi thỗ tyớ sọỳ S/N s nh âäúi våïi tên hiãûu cọ
biãn âäü nh v låïn âäúi våïi tên hiãûu cọ biãn âäüü låïn. Âãø âảt âỉåüc t säú S/N âäưng âãưu m khäng
lm tng sọỳ mổùc lổồỹng tổớ hoùa thỗ tióỳn haỡnh lổồỹng tỉí họa khäng âäưng âãưu (nouniform
quantizing) våïi kêch thỉåïc bỉåïc lỉåüng tỉí họa thay âäøi: kêch thỉåïc bỉåïc nh âäúi våïi tên hiãûu
cọ biãn âäü nh v ngỉåüc lải. Sỉû thay âäøi kêch thỉåïc bỉåïc ráút hỉỵu hiãûu âäúi våïi tên hiãûu thoải,
l tên hiãûu cọ 50% thåìi gian täưn tải våïi biãn âäü nh chè bàịng 1/4 giạ trë hióỷu duỷng. Hỗnh
3.14a laỡ mọỹt vờ duỷ vóử thay õọứi kêch thỉåïc bỉåïc .
Âãø thỉûc hiãûn lỉåüng tỉí họa khäng âãưu, trỉåïc hãút cho tên hiãûu tỉång tỉû âi qua mäüt bäü khúch
âải nẹn phi tuún gi l bäü nẹn (compressor), räưi vo bäüü m họa PCM sỉí dủng lỉåüng tỉí họa

âãưu. Gi tên hiãûu vo bäü nẹn l s1(t), tên hiãûu ra bäü nẹn l s2(t), quan hãû giỉỵa s1(t) vaỡ s2(t)
õổồỹc Smith tỗm ra vaỡo nm 1957 nhổ sau:

s 2 (t) =

ln(1 + µ s1 ( t ) )
ln(1 + µ)

åí âáy giạ trë âènh ca s1(t) v s2(t) l ± 1 , µ l hàịng säú dỉång. Phỉång phạp nẹn nhỉ thãú ny

gi l nẹn lût µ ( µ -law). Mảng âiãûn thoải åí mäüt säú nỉåïc nhỉ Hoa K, Canada, Nháût sỉí
dủng nẹn lût µ våïi µ = 255.
Mäüt lût nẹn khạc gi l lût A (A-law), sỉí dủng ch úu åí cháu Áu, do Cattermole tỗm ra
nm 1969:

- 58 -


- Chæång III -

⎧ A s (t )
⎪ 1 ,
⎪1 + ln A
s 2 (t) = ⎨
⎪1 + ln(A s1 ( t ) )
,
⎪
⎩ 1 + ln A

0 ≤ s1 ( t )

1
A

1
< s1 ( t ) 1
A

Hỗnh 3.14 b v âàûc tuún nẹn lût A. Giạ trë A õióứn hỗnh laỡ A = 87,6.
Vồùi A = 87.6, Dunlop v Smith â chỉïng minh ràịng: so våïi lỉåüng tổớ hoùa õóửu thỗ tyớ sọỳ (S/N)
tng õổồỹc 24 dB khi x < 1 / A vaì tàng 38 dB khi x > 1 / A . Våïi luáût µ , t säú (S/N) tàng
hån mäüt chụt so våïi lût A.
C lût nẹn A v µ âãưu cọ quan hãû vo-ra l quan hãû loga. Do váûy, âàûc tuún nẹn lût A v

µ âãưu cọ dảng gáưn giäúng nhau. Âọ laỡ õỷc tuyóỳn daỷng loga.
Ra

Khọng õóửu

óửu
(a)
Vaỡo

1.0

(b)
A=87.6
A=5
A=1

- 1.0
0

- 1.0

Hỗnh 3.14 ỷc tuún nẹn - gin
(a) Âàûc tuún lỉåüng tỉí họa M=8 (b) ÂàÛc tuyãún luáût A
- 59 -

1.0


- Chổồng III -

Ngổồỹc vồùi quaù trỗnh neùn bón phaùt, bón thu thổỷc hióỷn quaù trỗnh giaới neùn hay coỡn gi l gin
nhåì bäü gin (expandor). Âàûc tuún gin l âo ngỉåüc ca âàûc tuún nẹn. Nhỉ váûy, âàûc tuún
gin l âàûc tuún âäúi loga.
Sỉû kãút håüp giỉỵa bäü nẹn v bäü gin gi chung l bäü nẹn - gin (compandor).
óứ quaù trỗnh neùn - giaợn khọng laỡm aớnh hổồớng õóỳn chỏỳt lổồỹng cuớa tờn hióỷu khọi phuỷc thỗ õỏy
phaới laỡ mọỹt quaù trỗnh tuyóỳn tờnh, nghộa laỡ tọứng hai âàûc tuún nẹn v gin phi l mäüt âỉåìng
thàóng. Âiãưu ny âỉåüc thỉûc hiãûn trong thỉûc tãú bàịng cạch xáúp xè tuún tênh họa tỉìng âoản. C
hai lût A v µ âãưu ạp dủng phỉång phạp ny.
ÅÍ âáy ta xẹt lût A, âàûc tuún nẹn lût A âỉåüc xáúp xè họa bàịng mäüt âỉåìng gáúp khục 13 âoản
(segment) nhỉ trãn hỗnh 3.15: coù saùu õoaỷn cho phỏửn dổồng tổỡ + 2 / 8 → +1 , sạu âoản cho
pháưn ám hon ton âäúi xỉïng tỉì − 2 / 8 → −1 v mäüt âoản åí giỉỵa tỉì − 2 / 8 → +2 / 8 .
ITU âỉa ra chøn m họa G.711 âãø m họa tên hiãûu thoải, säú mỉïc lỉåüng tỉí họa sỉí dủng l M
= 256, âäü di tỉì m PCM l n = 8, trong âọ cọ mäüt bit âáưu tiãn trng säú cao nháút l bit dáúu
v 7 bit cn lải chè giạ trë tuût âäúi. Quy ỉåïc bit dáúu l 0 âãø chè giạ trë + ca máùu tên hiãûu v
l 1 âãø chè giạ trë - cuía máùu tên hiãûu. Trong 7 bit chè giaù trở tuyóỷt õọỳi thỗ 3 bit õỏửu taỷo thaỡnh tỉì
m chè âoản (cọ 8 âoản cho mäùi pháưn + hay -), 4 bit cúi cng tảo thnh tỉì m chè bỉåïc

lỉåüng tỉí họa (cọ 16 bỉåïc lỉåüng tỉí họa trong mäùi âoản).
Bng 3.2 nãu củ thãø vãư váún âãư naỡy vồùi luỏỷt neùn choỹn trỗnh baỡy ồớ õỏy laỡ luỏỷt A = 87.6.
1.0
1

7/8
2
6/8
3
5/8
4
4/8
5
3/8
2/8

6
7

1/8
8
0

1/16 1/8

1/4

1/2

1.0

Hỗnh 3.15 ỷc tuyóỳn xỏỳp xố tuún tênh họa lût A- 13 âoản (gọc 1/4 thỉï nháút)
Tỉì bng 3.2, ta tháúy âäü di tỉì m thoải PCM khi lỉåüng tỉí họa âãưu l 13 bit â âỉåüc nẹn
xúng cn 8 bit khi lỉåüng tỉí họa khäng âãưu.
Thỉûc tãú cọ hai thût toạn thỉûc hiãûn m họa khäng âãưu. Ta xẹt hai thût toạn ny våïi lût A =
87.6. Gi 3 bit âoản l a, 4 bit bỉåïc lỉåüng tỉí l b, x l giạ trë lỉåüng tỉí họa âãưu ca máùu råìi
rảc.
a- Thût toạn 1:
- 60 -


- Chỉång III -

M họa:
-

Xạc âënh bit dáúu: l 0 khi x dỉång v l 1 khi x ám.

-

Xạc âënh a: a nhoí nháút thoía x < 32.2

a

(0 ≤ a ≤ 7 )

Di biãn âäü vo

Kêch thỉåïc bỉåïc

M âoản

M bỉåïc lỉåüng tỉí họa

Säú thỉï tỉû tỉì m

Biãn âäü ra bäü gii m

0-1

2

000

0000

0

1

2-3

0001

1

3

...

...

...

...

30-31

1111

15

31

0000

16

33

...

...

...

...

62-63

1111

31

63

0000

32

66

...

...

...

...

124-127

1111

47

126

0000

48

132

...

...

...

...

248-255

1111

63

252

0000

64

264

...

...

...

...

496-511

1111

79

504

0000

80

528

...

...

...

...

992-1023

1111

95

1008

0000

96

1056

...

...

...

...

1984-2043

1111

111

2016

0000

112

2112

...

...

...

...

3968-4095

1111

127

4032

2

32-33

4

64-67

8

128-135

16

256-271

32

512-543

64

1024-1087

128

2048-2176

001

010

011

100

101

110

111

Bng 3.2
-

⎧2(b + 1), a = 0
(0 ≤ b ≤ 15)
a
+
≠
2
(
b
1
),
a
0
⎩

Xạc âënh b: b nh nháút tha r < ⎨

⎧x , a = 0
a
⎩x − 16.2 , a ≠ 0

ÅÍ âáy r = ⎨

- 61 -


- Chỉång III -

Gii m:

⎧2b + 1, a = 0
.
a
2
(
b
+
33
/
2
),
a
≠
0
⎩

Giạ trë tuût âäúi ca máùu khäi phủc åí âáưu ra ca bäü gii m l: y = ⎨
Bit dáúu phi âỉåüc giỉỵ ngun khäng thay âäøi.

Vê dủ: Mäüt máùu lỉåüng tỉí họa cọ giạ trë l +121. Ta xạc âënh âỉåüc bit dáúu l 0, a = 2, r = 57,
b = 14. Váûy tỉì m PCM 8 bit l: 0010 1110. Nóỳu truyóửn tổỡ maợ naỡy õi thỗ bón gii m s khäi
phủc âỉåüc giạ trë tuût âäúi l: 22(14+33/2) = 122.
b- Thût toạn 2:
M họa:
Ta thỉûc hiãûn m họa âãưu thäng thỉåìng, âỉåüc tỉì m 13 bit. Sau âọ thỉûc hiãûn nẹn säú 13 bit
xúng cn 8 bit. Thỉûc sỉû ta nẹn säú 12 bit xúng cn 7 bit vỗ bit cao nhỏỳt laỡ bit dỏỳu phaới õổồỹc
giổợ nguyón. Baớng 3.3 trỗnh baỡy thuỏỷt toaùn neùn.
Baớng 3.3 (x laì bit báút kyì)

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
Baíng 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 -


- Chỉång III -

Gii m:
Ta thỉûc hiãûn gii m âãưu thäng thỉåìng, âỉåüc tỉì m 8 bit. Sau âọ thỉûc hiãûn gin säú 8 bit
thnh 13 bit. Thỉûc sỉû ta giaợn sọỳ 7 bit thaỡnh 12 bit vỗ bit cao nhỏỳt laỡ bit dỏỳu phaới õổồỹc giổợ
nguyón. Baớng 3.4 trỗnh by thût toạn gin.
Ta cọ thãø lm lải vê dủ trãn v s tháúy kãút qu tỉång tỉû.
3.5 Cạc k thût säú họa gim bàng thäng
Bàng thäng (bandwidth) l mäüt ti ngun thäng tin qu giạ v cọ hản. Táút c cạc âỉåìng
truưn váût l (dáy xồõn âäi, cạp âäưng trủc, cạp såüi quang, vi ba...) âãưu chè cho truưn tên hiãûu
qua trong mäüt di hỉỵu hản ca táưn säú. Vỗ vỏỷy cỏửn phaới coù bióỷn phaùp sổớ duỷng bng thäng hiãûu
qu, nghéa l lm sao truưn âỉåüc nhiãưu kãnh thäng tin nháút våïi mäüt bàng thäng sàơn cọ. Âiãưu
ny tổồng õổồng vồùi tỗm phổồng phaùp giaớm bng thọng cuớa tên hiãûu truưn trãn kãnh.
Nhỉ â phán têch, ta tháúy: trong mäüt hãû thäúng PCM thäng thỉåìng, cạc máùu råìi rảc ca tên
hiãûu vo âỉåüc m họa mäüt cạch âäüc láûp våïi nhau. Váûy, hãû thäúng PCM thäng thỉåìng cọ kh
nàng m họa nhỉỵng tên hiãûu báút k cọ phäø khäng vỉåüt quạ mäüt nỉía táưn säú láúy máùu. Song
trong thỉûc tãú, cạc tên hiãûu thäng tin nhỉ tiãúng nọi, hỗnh aớnh, ỏm thanh... coù sổỷ tổồng quan
(correlation) õaùng kóứ giỉỵa cạc máùu cảnh nhau. Sỉû tỉång quan ny lm cho tên hiãûu cọ âäü dỉ
(redundancy). Âãø tiãút kiãûm bàng thäng truưn dáùn, cọ thãø thỉûc hiãûn cạc k thût säú họa khạc
hiãûu qu hån PCM. Cạc k thût ny quan tám âãún sỉû tỉång quan ca tên hiãûu, sỉí dủng âäü dỉ
âãø lm gim täúc âäü bit, tỉïc l giaớm bng thọng.
Baỡi naỡy trỗnh baỡy mọỹt sọỳ kyợ thuỏỷt gim bàng thäng ca tên hiãûu, bao gäưm: PCM delta, PCM
vi sai DPCM (Differential PCM) , DPCM thêch nghi (Adaptive DPCM), âiãưu chãú delta DM
(Delta Modulation) v âiãưu chãú delta thêch nghi ADM (Adaptive DM).
3.5.1

K thût PCM delta

PCM delta l mäüt k thût âån gin âãø gim bàng thäng ca tờn hióỷu PCM. Thay vỗ maợ hoùa
vaỡ truyóửn õi toaỡn bäü giạ trë ca máùu, PCM delta chè m họa v truưn âi âäü chãnh lãûch giỉỵa
cạc máùu cảnh nhau (difference in adjacent sample values). Thäng thỉåìng âäü chãnh lãûch ny
nh hån giạ trë ca ton bäüü máùu nãn m họa âäü lãûch s sỉí dủng êt bit trong mäüt tỉì m hån so

våïi PCM thäng thỉåìng.
+

Láúy máùu

-

(a)

M họa
PCM

Trãù T
Gii maợ
PCM
(b)
Tróự T

Hỗnh 3.16 Bọỹ phaùt - thu PCM delta
(a) Maợ họa PCM delta (b) Gii m PCM delta
- 63 -

Delta PCM


- Chổồng III -

Hỗnh 3.16 trỗnh baỡy sồ õọử khọỳi ca bäü phạt - thu PCM delta. Bãn phạt v bãn thu âãưu sỉí
dủng bäü trãù våïi thåìi gian trãù T=1/fs, bäü trãù ny âọng vai tr nhỉ bäü nhåï mäüt máùu. Bãn phạt,
hiãûu ca giạ trë máùu hiãûn tải v giạ trë máùu trỉåïc âọ chênh l âäü chãnh lãûch âỉåüc âỉa âãún bäü

m họa PCM thäng thỉåìng. Bãn thu, giạ trë máùu hiãûn tải âỉåüc khäi phủc bàịng cạch sỉí dủng
giạ trë máùu trỉåïc âọ cäüng våïi giạ trë chãnh lãûch nháûn âỉåüc.
3.5.2

K thût DPCM

K thût DPCM thỉûc hiãûn m họa trãn cå såí PCM nhỉng cọ quan tám âãún sỉû tỉång quan
giỉỵa cạc máùu gáưn nhau. DPCM sỉí dủng thût toạn dỉû âoạn (predict) âãø dỉû âoạn giạ trë ca
máùu tỉång lai ca tên hiãûu, räưi âåüi cho âãïn khi giạ trë ca máùu thỉûc sỉû xút hiãûn âãø kiãøm tra,
sau âọ truưn âi tên hiãûu biãøu diãùn sai khạc giỉỵa giạ trë dỉû âoạn våïi giạ trë thỉûc sỉû. Sai khạc
ny biãøu diãùn cho pháưn khäng dỉû âoạn âỉåüc. Theo cạch âọ, DPCM cho phẹp m họa våïi âäü
di tỉì m gim âi, bàng thäng ca tên hiãûu gim âi.
Giạ trë ca máùu tỉång lai âỉåüc tênh tỉì giạ trë ca máùu hiãûn tải v ca cạc máùu quạ khỉï bàịng
bäü dỉû âoạn (predictor). Âọ l mäüt bäü lc säú våïi cạc bäü trãù v bäü nhỏn nhổ trỗnh baỡy trong
hỗnh 3.17. ỏy laỡ sồ õọử bäü dỉû âoạn cáúp N: máùu tỉång lai âỉåüc tênh tổỡ N mỏựu trổồùc õoù.
~
g (kT)

T

T

c1

c2

.....

.....

T

cN

g (kT)
Hỗnh 3.17 Bọỹ dổỷ õoaùn duỡng trong DPCM
Hỗnh 3.18 a laỡ sồ õọử bọỹ phạt DPCM. g ( t ) l tên hiãûu tỉång tỉû vo, g (kT ) l tên hiãûu láúy
máùu (tên hiãûu PAM), ε(kT ) l läùi giỉỵa giạ trë thỉûc sỉû ca g ( kT ) v giạ trë gˆ (kT ) dỉû âoạn
tỉì cạc máùu trỉåïc. Läùi ny âỉåüc lỉåüng tỉí họa thnh ε q (kT ) v m họa thnh tên hiãûu DPCM
truưn âi. Tên hiãûu vo ca bäü dỉû âoạn ~
g (kT) l tên hiãûu dỉû âoạn trỉåïc âọ gˆ (kT ) âỉåüc sỉía
sai bàịng cạch cäüng thãm läùi dỉû âoạn ε q ( kT ) . Hỗnh 3.18 b laỡ sồ õọử bọỹ thu DPCM, nguyón l
lm viãûc tỉång tỉû bäü thu PCM delta, thay bäü trãù bàịng bäü dỉû âoạn y hãût nhỉ bãn phạt DPCM.
Cọ thãø tháúy PCM delta sỉí dủng bäü trãù nhỉ l bäü dỉû âoạn cáúp 1.
K thût DPCM thêch nghi (ADPCM) l mäüt phiãn bn phỉïc tảp hån ca k thût DPCM.
Trong ADPCM, cạc hãû säú dỉû âoạn (tỉïc l caïc hãû säú c1, c2, ... , cN) khäng cäú âënh m thay âäøi
ph håüp våïi sỉû thay âäøi ca cạc säú liãûu thäúng kã ca tên hiãûu. Táút nhiãn, giạ trë ca cạc hãû säú
ny phi âỉåüc truưn âi trãn âỉåìng truưn. ITU âỉa ra chøn m họa ADPCM 32 kbps l
G.721. Bäü m họa ADPCM láúy tên hiãûu PCM nẹn 64 kbps (chøn G.711) v chuøn thnh tên
hiãûu 32 kbps. Bäü m họa dng tỉì m 15 mỉïc 4 bit âãø truưn âi giạ trë sai khạc âỉåüc lỉåüng tỉí
họa giỉỵa tên hiãûu vo v tên hiãûu ỉåïc lổồỹng. Vóử mỷt chỏỳt lổồỹng thỗ chỏỳt lổồỹng cuớa tờn hiãûu
- 64 -


- Chỉång III -

thoải ADPCM 32 kbps chè tháúp hån mäüt chụt so våïi PCM 64 kbps. Nhỉng vãư låüi ờch thỗ roợ
raỡng ADPCM 32 kbps cho pheùp tng gỏỳp âäi säú kãnh thoaûi so våïi PCM 64 kbps våïi cng
mäüt bàng thäng truưn dáùn. ITU cn âỉa ra chøn G.726 v G.727 cho phẹp täúc âäü bit l 16
âãún 40 kbps.

g(t)

ε(kT)

+

Láúy máùu

Lỉåüng tỉí
họa

ε q (kT )

M họa
PCM

DPCM

(a)

gˆ (kT)

DPCM

Gii m
PCM

Dỉû âoạn

~

g (kT)

ε q (kT )

~
g (kT)

Lc lm
mën

~
g (t ) ≈ g(t )

(b)

g (kT)

Dổỷ õoaùn

Hỗnh 3.18 Bọỹ phaùt - thu DPCM
(a) M họa DPCM (b) Gii m DPCM

3.5.3

K thût DM

K thût DM l mäüt trỉåìng håüp âàûc biãût ca DPCM, trong âọ mäùi tỉì m chè cọ mäüt bit nhë
phán, nghéa l chè cọ hai mỉïc lỉåüng tỉí họa M = 2. Bit duy nháút ny chè ra sỉû tàng hay gim
ca máùu sau so våïi máùu trỉåïc. Så âäư bäü phạt DM cọ thãø thỉûc hiãûn tỉì så âäư bäü phạt DPCM
bàịng cạch thay bäü lỉåüng tỉí họa bàịng bäü so saùnh nhổ chố ra trong hỗnh 3.19 a. Bọỹ dỉû âoạn

âån gin l bäü trãù nhỉ trong PCM delta, dỉû âoạn máùu sau bàịng våïi máùu trỉåïc, nghéa l
gˆ (kT ) = ~
g [(k − 1)T ] . ÅÍ âáy khäng cáưn sỉí dủng bäü m họa nhỉ trong DPCM vỗ tờn hióỷu ồớ
õỏửu ra cuớa bọỹ so saùnh õaợ coù daỷng sọỳ mong muọỳn. Hỗnh 3.19 b laỡ sồ õọử bọỹ thu DM.
Hỗnh 3.20 veợ daỷng soùng cuớa tên hiãûu DM. Cng nhỉ PCM thäng thỉåìng, tên hiãûu DM chëu
tạc âäüng ca nhiãùu lỉåüng tỉí họa: tên hiãûu vo tỉång tỉû khạc våïi tên hiãûu m họa mäüt khong
khäng vỉåüt quạ kêch thỉåïc mäüt bỉåïc lỉåüng tỉí họa.
Tuy nhiãn, nhiãưu lục bäü DM khäng thãø theo këp nhỉỵng bióỳn õọứi nhanh cuớa tờn hióỷu vaỡo vaỡ vỗ
vỏỷy tờn hiãûu m họa cạch xa tên hiãûu vo mäüt khong låïn hån kêch thỉåïc bỉåïc. Khi xy ra
âiãưu âọ, ta nọi bäü DM bë quạ ti theo âäü däúc (slope overload).
Ta dãù dng nháûn tháúy nhiãùu lỉåüng tỉíí họa s gim nãúu gim kêch thỉåïc bỉåïc, trong khi âọ
nhiãùu quạ ti theo âäü däúc s gim nãúu tàng kêch thỉåïc bỉåïc. Âãø giỉỵ cho hai loải nhiãùu ny
nàịm trong phảm vi cho phẹp, ngỉåìi ta phi láúy máùu våïi táưn säú láúy máùu låïn hån táưn säú láúy
máùu sỉí dủng trong PCM, DPCM.
- 65 -


- Chæång III -

Láúy máùu

g(t)

g(kT)

ε q (kT ) = ±

+
-

(a)

Tróự T

Loỹc laỡm
mởn


(b)
Tróự T

Hỗnh 3.19 Bọỹ phaùt - thu DM
(a) Bäü phạt DM (b) Bäü thu DM

Khi tên hiãûu vo gỏửn nhổ laỡ mọỹt hũng sọỳ thỗ tờn hióỷu maợ họa dao âäüng xung quanh mỉïc tên
hiãûu vo, gáy ra táưn säú khäng mong mún bàịng mäüt nỉía táưn säú láúy máùu. Lục ny, nhiãùu
lỉåüng tỉí họa tråí thnh nhiãùu rọựi (idle noise). Vỗ tỏửn sọỳ cổỷc õaỷi cuớa tờn hiãûu nh hån táưn säú láúy
máùu nhiãưu láưn nãn cọ thãø loải b hon ton nhiãùu räùi bàịng bäü lc thäng tháúp khäi phủc (lc
lm mën).
Nhiãùu lỉåüng tỉí họa

Nhiãùu räùi

Start-up

g(t)

∆

gỵ(kT)

Quạ taới theo
õọỹ dọỳc

T


q(kT)
-

Hỗnh 3.20 Daỷng soùng cuớa tờn hióỷu DM v minh ha cạc loải nhiãùu
Qua phán têch trãn âáy ta tháúy màûc d DM cọ gim âỉåüc âäü di tỉì m nhỉng táưn säú láúy máùu
lải låïn hån táưn sọỳ lỏỳy mỏựu duỡng trong DPCM. Vỗ vỏỷy, ổu õióứm chênh ca DM so våïi DPCM
khäng phi l sỉû tiãút kiãûm bàng thäng m l giạ thnh tháúp. Âảt âỉåüc âiãưu ny l do trong
DM khäng sỉí dủng cạc bäü m họa/ gii m v bäü dỉû âoạn phỉïc tảp âỉåüc thay bàịng bäü trãù âån
gin.
- 66 -


- Chỉång III -

3.5.4

K thût ADM

Âãø giỉỵ cho c hai nhiãùưu lỉåüng tỉí họa v nhiãùu quạ ti theo âäü däúc nàịm trong phảm vi cho
phẹp m khäng tàng táưn säú láúy máùu lãn nhiãưu láưn nhỉ trong DM, ngỉåìi ta sỉí dủng k thût
DM thêch nghi ADM. ÅÍ âáy, kêch thỉåïc bỉåïc thay âäøi theo tên hiãûu vo, kêch thỉåïc bỉåïc låïn
khi cọ nhiãùu quạ ti theo âäü däúc vaỡ nhoớ khi coù nhióựu lổồỹng tổớ hoùa.
Hỗnh 3.21 trỗnh by så âäư khäúi ca bäü phạt ADM. Khäúi khúch âải G (kT ) âiãưu khiãøn cho

kêch thỉåïc bỉåïc thay âäøi, kêch thỉåïc ny âỉåüc biãøu diãùn båíi cạc xung cọ biãn âäü hàịng säú
± ∆ . Kêch thỉåïc bỉåïc thay âäøi phủ thüc vo cạc giạ trë quạ khỉï ca ε . Vê dủ, nãúu
q

ε q = + ∆ trong mọỹt vaỡi mỏựu caỷnh nhau thỗ coù thóứ suy ra ràòng g ( t ) âang tàng nhanh hån v
cọ kh nàng ~
g (kT) khäng bạm theo këp. Lục ny hãû thäúng ADM tàng kêch thỉåïc bỉåïc lãn
âãø gim nhiãùu quạ ti theo âäü däúc. Ngỉåüc lải, nãúu ε thay õọứi luỏn phión giổợa + vaỡ
q

thỗ suy ra ràòng g ( t ) thay âäøi cháûm v nhiãùu quạ ti theo âäü däúc khäng xút hiãûn. Lục ny
gim kêch thỉåïc bỉåïc âãø gim nhiãùu lỉåüng tỉí hoùa. Hỗnh 3.22 minh hoỹa caớ hai trổồỡng hồỹp
naỡy. Thuỏỷt toạn âiãưu khiãøn thay âäøi kêch thỉåïc bỉåïc âån gin laì:

⎧G[(k − 1)T ]C, ε q (kT ) = ε q [(k − 1)T ]
G (kT) = ⎨
⎩G[(k − 1)T ] / C, ε q (kT) = −ε q [(k − 1)T ]
g(t)

Láúy máùu

g(kT)

våïi C l hàịng säú låïn hån 1.

ε q (kT ) = ± ∆

+
-

Âiãưu khiãøn kêch
thỉåïc bỉåïc

Trãù T

Hỗnh 3.21 Bọỹ phaùt ADM
Tờn hióỷu bióỳn
õọứi nhanh
Tng kờch
thổồùc bổồùc
g(t)

G(kT)

Giaớm kờch
thổồùc bổồùc

Tờn hióỷu bióỳn
õọứi chỏỷm

q(kT)

Hỗnh 3.22 Daỷng soùng tờn hióỷu ADM minh hoüa kiïch thæåïc bæåïc thay âäøi
- 67 -


- Chổồng III -

Hóỷ thọỳng ADM õióứn hỗnh õaỷt õổồỹc t säú S/N låïn hån DM tỉì 8-14 dB. ADM cọ thãø hoảt âäüng
åí täúc âäü bit tháúp hån DM nhỉ l 32 kbps hay 16 kbps cho thoải.

Ngoi ra, ADM cn cọ thãø thỉûc hiãûn våïi kêch thỉåïc bỉåïc thay âäøi liãn tủc CVSD
(Continuously Variable Slope Delta Modulation), åí âáy kêch thỉåïc bỉåïc thay âäøi liãn tủc chỉï
khäng phi råìi rảc nhỉ trong DM. Vê dủ nhỉ IC hiãûu MC3417 ca Motorola thay âäøi kêch
thỉåïc bỉåïc theo 3 bit cúi cng ca dy m họa.
3.6 Âënh dảng tên hiãûu sọỳ
Caùc baỡi trổồùc õaợ xeùt õóỳn quaù trỗnh chuyóứn õọứi tên hiãûu tỉì tỉång tỉû qua säú. Bi ny s bn âãún
váún âãư biãøu diãùn tên hiãûu säú âọ nhỉ thãú no cho ph håüp âãø truưn qua kãnh thäng tin. Âáy
chênh l váún âãư âënh dảng tên hiãûu säú (digital signal format). Cạc bit nhë phán 0 v 1 cọ thãø
âỉåüc biãøu diãùn dỉåïi nhiãưu dảng khạc nhau gi l m âỉåìng (line code).
3.6.1 Cạc úu täú cáưn xem xẹt khi chn m âỉåìng
Viãûc lỉûa chn loải m âỉåìng no cho ph håüp phi âỉåüc dỉûa vo mäüt hồûc nhiãưu cạc úu täú
dỉåïi âáy:
- Thnh pháưn mäüt chiãưu DC: Âäúi våïi cạc âỉåìng truưn kãút näúi AC nhỉ dng tủ âiãûn, biãún
ạp..., nãúu trong thnh pháưn ca m âỉåìng coù chổùa thaỡnh phỏửn DC thỗ thaỡnh phỏửn naỡy seợ bë
ngàn lải gáy mẹo tên hiãûu thu. Hån nỉỵa, nãúu truưn qua âỉåìng truưn bàịng kim loải, thnh
pháưn DC s lm nọng dáy khiãún cho suy hao tàng lãn.
- Bàng thäng: Bàng thäng ca m âỉåìng cng nh cng täút, vỗ seợ giuùp tióỳt kióỷm õổồỹc
bng thọng.
- Tyớ lóỷ lọựi bit BER (Bit Error Rate): BER âỉåüc âënh nghéa l säú bit thu bë läùi trãn täøng säú
bit truyãön âi trong mäüt âån vë thåìi gian. R rng BER cng nh cng täút.
- Tênh trong sút (transparancy): Âọ l âàûc tênh mäüt k tỉû, mäüt bit, mäüt nhọm bit no âọ
cọ thãø truưn âi v nháûn lải âỉåüc. Nãúu m khọng coù tờnh trong suọỳt thỗ coù khaớ nng mọỹt nhọm
bit hay mäüt k tỉû no âọ bë chàûn lải tải mäüt trảm thu trãn âỉåìng truưn v khäng âãún âỉåüc
âêch cúi cng, hồûc cọ thãø mäüt dng bit no âọ bë máút tên hiãûu âäưng häư.
- Kh nàng dãù dng khäi phủc âäưng häư: Mäüt ỉu âiãøm näøi báût ca thäng tin säú so våïi
thäng tin tỉång tỉû l kh nàng khäi phủc tên hiãûu tải cạc trảm làûp trãn âỉåìng truưn, lm cho
cháút lỉåüng tên hiãûu säú khäng bë suy gim theo khong cạch. Hai cäng viãûc chênh ca trảm làûp
l khúch âải biãn âäü ca tên hiãûu v khäi phủc tên hiãûu âäưng häư åí tải täúc âäü bit âãø tên hiãûu
âãún trảm làûp cọ thãø âỉåüc láúy máùu vo thåìi âiãøm thêch håüp.
- Kh nàng tỉû phạt hiãûn läùi: ÅÍ âáy hiãøu kh nàng tỉû phạt hiãûn läùi l càn cỉï vo quy lût

m họa âãø phạt hiãûn läùi chỉï khäng phi âỉa thãm âäü dỉ vo m.
- Âån gin trong viãûc thỉûc hiãûn m hoạ v gii m.
3.6.2 Cạc loải m âỉåìng phäø biãún
Cọ hai loải m âỉåìng chênh l RZ (Return-to-Zero) v NRZ (Non-Return-to-Zero). Våïi m
- 68 -