Đang tải... (xem toàn văn)
Kỹ thuật điều chế xung mã PCM
LỜI NÓI ĐẦUNhư chúng ta đã biết trong những thập niên vừa qua do con người ý thức được tầm quan trọng của khoa học kỹ thuật nên đã đặt ra các mục tiêu để hướng tới như: thăm dò vũ trụ để đưa con người đến hành trình mới và có thể tồn tại được ở đó… ngày nay với sự phát triển không ngừng của kinh tế, xã hội, khoa học kỹ thuật,… ngành công nghệ thông tin đã và đang mở ra một kỷ nguyên mới - kỷ nguyên của công nghệ thông tin. Và đã sử dụng thành công kỹ thuật xử lý tín hiệu số, kỹ thuật chuyển mạch số, kỹ thuật truyền dẫn số, ghép kênh số… đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin của người sử dụng vào các lĩnh vực đời sống áp dụng vào trong các mạng viễn thông. Trong đó hệ thống chuyển mạch có nhiều cải tiến tiến bộ, nhờ đó mà chất lượng phục vụ được nâng lên rõ rệt và mở ra nhiều dịch vụ mới.Các tổng đài trong và nước hiện nay, hầu hết đều là các tổng đài điện tử số điều khiển theo chương trình lưu trữ SPC, có tính linh hoạt cao, dung lượng lớn, cấu trúc gọn nhẹ theo từng modul, sử dụng các linh kiện, các công nghệ tiên tiến rất thuận tiện cho việc quản lý, khai thác, vận hành, bảo dưỡng tổng đài có hiệu quả. Ví dụ như tổng đài Alcatel-1000E10 do Pháp sản xuất.Vậy: kỹ thuật chuyển mạch số, ghép kênh số, tổng đài số… cụ thể như thế nào? "bài báo cáo" này, sẽ giúp chúng ta phần nào mang lại những kiến thức cơ bản về đề tài đó.Để hoàn thành được "bài báo cáo" này, ngoài nỗ lực của bản thân, chúng em đã nhận được sự giúp đỡ hướng dẫn tận tình của các thầy: Dương Thanh Phương, cùng toàn thể các thầy, cô trong trung tâm ĐT-TH-VT trường Đại học Công nghiệp Hà Nội.Mặc dù rất cố gắng để hoàn thiện bản báo cáo nhưng quá trình làm không tránh khỏi những thiếu sót nhất định, chúng em rất mong được sự góp ý từ phía thầy cô, cùng toàn thể các bạn.Chúng em xin chân thành cảm ơn!1 CHƯƠNG I: KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ XUNG MÃ PCMI. Giới thiệuHiện nay trên thế giới đã và đang sử dụng kỹ thuật số trong các chức năng điều khiển chuyển mạch và báo hiệu trong các tổng đài điện thoại và các liên kết truyền dẫn giữa chúng. Một yếu tố quan trọng của sự thay đổi này là xu hướng phát triển của phương pháp vận chuyển tín hiệu thoại bằng kỹ thuật chuyển đổi tương tự thành tín hiệu số. Phương pháp này được phát minh bởi REEves năm 1937 nhưng nó chỉ dùng trong kỹ thuật bán dẫn và cho phép ứng dụng các hệ thống truyền dẫn số thực tế trong các mạng điện thoại từ giữa thập niên 60. Hiện nay phương pháp thông dụng nhất để số hoá tiếng nói là kỹ thuật điều chế xung mã PCM.Kỹ thuật điều chế xung mã được dùng để biến đổi tín hiệu thoại từ tương tự thành tín hiệu số, được biểu diễn thành tổ hợp của nhóm xung nhị phân gồm 8 xung gọilà một từ mã 8 bít, chu kỳ125 µs kỹ thuật PCM được sử dụng trong hệ thống thông tin số được dùng để truyền tín hiệu không liên tục, theo thời gian. Tín hiệu được chuyển đổi thành tín hiệu nhị phân có hai giá trị là "0" và "1" tương ứng với hai giá trị có xung và không xung.Tín hiệu thoại, tín hiệu hình là các tín hiệu liên tục theo thời gian để truyền dẫn và xử lý được trong hệ thống thông tin số thì việc đầu tiên là phải biến đổi từ tín hiệu tương tự thành tín hiệu số. Gọi chung là kỹ thuật biến đổi tương tự thành số ký hiệu: A/DTrong viễn thông biến đổi A/D ta dùng kỹ thuật điều chế PCM quá trình điều chế xung mã PCM được chia thành 3 giai đoạn: lấy mẫu, lượng tử và mã hóa.II. Lấy mẫu trong PCM- Lấy mẫu là quá trình rời rạc hoặc chia nhỏ tín hiệu theo thời gian.- Cơ sở của lấy mẫu dựa trên định lý kachenhihcop. Nội dung của định lý được phát triển như sau: một tín hiệu liên tục theo thời gian có giải tần xác định từ fmin Ifmax có thể được biểu diễn bằng các điểm (các giá trị) rời rạc theo thời gian có chu kỳ là TS thoả mãn điều kiện: fs ≥ 2fmax2 Trong đó: fmax là tần số cao nhất của tín hiệu liên tụcFs là tần số lấy mẫuVí dụ: tín hiệu thoại fmax = 4khz- Quá trình lấy mẫu được mô tả bằng sơ đồ sau:UpamX(t)TS0tt+TSt+2TSt+3TStWHình 1: Sơ đồ quá trình lấy mẫuX(t): là tín hiệu liên tục theo thời gian có giải tần xác định từ fmin I fmax được lấy mẫu tại các điểm: t, t+TS, T+2TS, T+3TS … có chu kỳ là TS thoả mãn điều kiện: fs = 1/TS ≥ 2 fmaxKết quả: sau lấy mẫu ta nhận được một dãy xung có biên độ thay đổi theo x(t) gọi là dãy xung điều biên ký hiệu Upam (pulse amplitude Modulation).- Ở máy thu phải khôi phục lại tín hiệu liên tục ban đầu x(t) từ dãy xung điều biên Upam. Phân tích phổ của dãy xung điều biên Upam (phổ là đồ thị phân bố năng lượng theo trục tần số).- Phổ của dãy xung điều biên có dãy như sau:3 Hình 2: Phổ của dãy xung điều biênPhổ của dãy xung điều biên Upam gồm có các thành phần sau:- Thành phần một chiều là thành phần không mang tin, không ảnh hưởng đến tín hiệu.- Từ 0 4Bên trênBên Một f0 fs+ffsfs-fmax Chương I: TỔNG ĐÀI SPCI : GIỚI THIỆU VỀ TỔNG ĐÀI SPCKể từ khi phát minh ra máy điện thoạivào năm1876 , cũng là lúc bắt đầu một cuộc cách mạng về công nghệ thông tin .Năm 1876 cũng là lúc bắt đầu một cuộc cách mạng về công nghệ thông tin. Năm 1878 hệ thống tổng đài nhân công được đưa vào phục vụ thương mại thành công.Do nhu cầu trao đổi thông tin và số lượng cuộc gọi tăng lên, tổng đài nhân công dần không đáp ứng được nhu cầu đó. Để đáp ứng đựoc nhu cầu đó, người ta đã nghiên cứu và cho ra đời tổng đài số, gọi tắt là SPC. Tổng đài SPC là tổng đài điện tử điều khiển theo trương trình lập sẵn, toàn bộ các hoạt động của tổng đài đã được lập trình trướcvà đựoc ghi vào bộ nhớ có dung lượng lớn. Mọi hoạt động của tổng đài được điều khiển bằng bộ vi sử lý trung tâm như một máy tính điện tử nên tốc độ sử lý cuộc gọi rất cao. Ngày nay tổng đài số đựoc sử dụng rộng dãi trên toàn thế giới nhờ nó có các ưu điểm mà tổng đài nhân công không có.II: NHỮNG ƯU ĐIỂM CỦA TỔNG ĐÀI SPC: + Có thể lưu trữ được các số liệu trong quá trình làm việc giúp việc vận hành khai thác, bảo dưõng và quản lý một cách tối ưu dễ dàng. + Có thể áp dụng cộng nghệ máy tính vào việc quản lý, từ đó có thể áp dụng tiến bộ công nghệ máy tính vào tổng đài. + Tổng đài SPC có thể phát hiện được các sử cố các họng hóc trong quá trình vận hành , khai thác bằng các chương trìng tự động đo kiệm tra không làm ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của tộng đài. + Tổng đài có cấu trúc gọn gàng theo tưng giá máy , ngăn kéo dangmodun nên thuận tiện cho việc lắp đạt sửa chữa và thay thế . 5 + Thuận tiện , linh hoạt trong quá trình hoat động khi cần bổ xung dịch vụ thuê bao hoặc thay đôỉ dịch vụ thuê bao, thay đổi số máy , thêm bớt thuê bao mà không cần thay đổi cấu trúc phần cứng mà chỉ cần bổ xung chương trình.III: NHIỆM VỤ CỦA TỔNG ĐÀI- Tổng đài có các nhiệm vụ sau:+ Nhiệm vụ báo hiệu:Đây là nhiệm vụ trao đổi, báo hiệu với mạng ngoài bao gồm các đường dây thuê bao và truy kế đầu nối tới các máy thuê bao hay các tổng đài khác.+ Nhiệm vụ xử lý thông tin báo hiệu và điều khiển thao tác chuyển mạch: thiết bị điều khiển nhận các thông tin báo hiệu từ các đường dây thuê bao và truy kế, xử lý các thông tin này và dưa ra các thông tin điều khiển để hoặc cấp báo hiệu tới các đường dây thuê bao hay trung kế hoặc để điều khiển các thiết bị chuyển mạch và các thiết bị phụ trợ để tạo tuyến nối.+ Tính cước:là toạ ra các số liệu phù hợp với từng loại cuộc gọi sau khi cuộc gọi kết thúc. Số liệu cước này sẽ được xử lý thành các bản tin cước phục vụ công tai thanh toán cước.Tất cả các nhiệm vụ trên đây được thực hiện có hiệu quả nhơ sử dụng máy tính điều khiển tổng đài.6 IV. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA TỔNG ĐÀI SPC: Khối giao tiếpKhối chuyển mạch 2314CSSCSSKiểm traPhân phối thuê baoĐiều khiên đấu nốiTrao đổi người máyCác bộ nhớBUS ChungXử lý trung tâmThuê bao tương tự Thuê bao số Trung kê tương tựTrung kế số7 H1:1 Sơ đồ khối tổng đài SPC1-Khối giao tiếp:Dùng để giao tiếp giữa các thuê bao tương tự hoặc các thuê bao số với chuyển mạch qua đường dây thuê bao, giao tiếp giữa tổng đài và tổng đài số với các tổng đài khác qua đươòng truy kế. Trong khối giao tiếp bao gồm:(1) Khối giao tiếp thuê bao tương tự, dùng để nối đầu, nối các thuê bao tương tự với chuyển mạch, gồm 4 chức năng BORSCHT+ Cấp nguồn( battery): cấp nguồn cho máy điện thoại 23V dòng điện từ I=18-50mA+Bảo vệ quá áp ( voer voltage protection): tránh điện áp cao ảnh hưởng tới đường dây điện thoại và nguy hiểm cho người sử dụng+Cấp chuông(Ring): Cấp chuông cảm ứng với 25Hz, 75V cho máy điện thoại.+Giám sát trạng thái( Supervision): Báo hiệu để tổng đài biết được trạng thái của máy.+Sai động(Hybird): là mạch chuyển đối 214 dây để biến đổi tín hiệu thoại từ chế độ bán song công sang chế độ song công.+Mã hoá(Coder): mã hoá và giải mã dùng để biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số và ngược lại+Đo thử( Test): Đo kiểm tra các tham số đường dây(2) Là khối giao tiếp thuê bao số dùng để đấu nối các thuê bao số với chuyển mạch gồm 8 chức năng GAZPACHO8 +Tạo khung(Generation frame): Nhận tín hiệu đồng bộ khung để phân biệt từng khung của truyền số liệu PCRA đưa từ các tổng đài tới+Đồng bộ khung(Aliment of frame): Để sắp xếp khung số liệu mới phù hợp với hệ thống PCM+Ma giảm bít 0(Zero String Supperssion): Và dãy tín hiệu PCM có nhiều quãng chứa bít 0 sẽ khó phục hồi tín hiệu đồng bộ có phía thu ta nên thực hiện nén các quãng tín hiệu có nhiều bít 0 ở phía phát.+ Đảo cực đỉnh : ( Polar conversion) : Biến đổi dãy tín hiệu đơn cực từ hệ thống thành tín hiệu lưỡng cực trên đường dây và ngược lại.+ Xử lý cảnh báo ( Alarm processing) : xử lý cảnh báo từ đường truyền PCM .+ Phục hồi xung nhịp : (clock recovery) : Phục hồi xung nhịp từ dãy tín hiệu thu .+ Báo hiệu ( Office signalling) : Thực hiện các chức năng giao tiếp báo hiệu để phối hợp với các loại báo hiệu giữa tổng đài đang xét và tổng đài khác qua đường trung kế .(3)Khối giao tiếp trung kế số dùng để đấu nối các tổng đài số khác với chuyển mạch bằng đường truyền dẫn PCM .( 4 ) Khối giao tiếp trung kế tương tự : dùng để đấu nối các tổng đài tưongt ụư khác với chuyển mạch .2 . Khối chuyển mạch Dùng để thực hiện chức năng chính của tổng đài là tạo tuyến đấu nối các thông tin thoại khác nhau với các tín hiệu khác nhau .Trong hệ thống thông tin tương tự có hệ thống chuyển mạch tương tự .Trong tổng đài số có chuyển mạch số.Khối chuyển mạch có 2 chức năng chính đó là truyền dẫn và đấu nối.+ Truyền dẫn : các tín hiệu ( thoại , số liệu …) và tín hiệu báo hiệu.+ Đấu nối : đấu nối tất cả các cuộc gọi khi có nhu cầu gọi gửi tới.Hệ thống chuyển mạch số có 2 loại cơ bản .+ chuyển mạch thời gian số.( T )9 + Chuyển mạch không gian số. ( S )Ngoài ra còn có chuyển mạch kết hợp: hai tầng ( S – T ) và ba tầng ( T – S – T) bốn tầng ( T – S – S - T ).3 . Khối điều khiDùng để điều khiển toàn bộ tổng đài hoạt động theo chương trình lưu trữ . Bao gồm khối xử lý trung tâm và các bộ nhớ Phối hợp vào / raXử lý trung tâmBộ nhớ chương trìnhBộ nhớ số liệuBộ nhớ phiên dịchH 1.2 : sơ đồ khối khối điều khiển.Bộ xử lý trung tâm là một bộ vi xử lý có công suất lớn , tốc độ cao thiết kế một cách tối ưu để điều khiển đấu nối cuộc gọi và các công việc trong tông đài có liên quan đến việc đấu nối.Yêu cầu : Xử lý với thời gian thực công việc cụ thể khi co yêu cầu cuộc gọi là .+ Tổng đài nhận các xung mã chọn số ( con số thuê bao bị gọi).+ Chuyển các con số địa chỉ trong trường hợp chuyển tiếp cuộc gọi.+ tạo tuyến đấu nối qua tổng đài.+ truyền tín hiệu báo hiệu giữa thuê bao và tổng đài và giữa các tổng đài với nhau.Bộ xử lý trung tâm làm việc với tốc độ rất cao có thể xử lý mọi thao tác một cách nhanh tróng. Để thực hiện các thao tác điều khiển của mạch điến có liên hệ chặt chẽ với chương trình trong bộ nhớ ROM . các phần bộ nhớ khác thay đổi thông tin trong đó gọi là bộ nhớ RAM.- Các bộ nhớ : gồm ba bộ nhớ 10 [...]... hiệu tương tự thành tín hiệu số và người ta gọi chung là biến đổi A/D (Analog/Digital) Trong viễn thông người ta sử dụng kỹ thuật điều chế xung mã viết tắt là PCM để biến đổi tín hiệu thoại từ tương tự thành số - Quá trình điều chế xung mã PCM đượcchia làm 3 bước: + Lấy mẫu + Lượng tử + Mã hoá 1 Lấy mẫu: Lấy mẫu là quá trình rời rạc chia nhỏ tín hiệu theo thời gian Cơ sở của lấy mẫu là định lý KACHENHICOP... độ Sau khi lấy mẫu, nhận được dãy xung điều biến U PAM Nếu để nguyên như vậy thì nó không truyền được trực tiếp dãy xung điều biến đến bên máy thu mà phải thực hiện biến đổi xung điều biên UPAM thành tín hiệu số nhị phân gọi là mã hoá Mỗi một giá trị biên độ của UPAM được mã hoá bằng một từ mã 23 Mã tín hiệu thoại là một đại lượng ngẫu nhiên không quy luật nên dãy xung UPAM cũng là một đại lượng ngẫu... hàm y gọi là hàm nén giải rộng 3 Mã hoá 27 Mã hoá là quá trình biến đổi tín hiệu từ U PAM thành tín hiệu số Mỗi 1 giá trị biên độ của UPAM được biến đổi thành tổ hợp của nhóm xung nhị phân gồm 8 xung và gọi là một từ mã 8 bít Các phương pháp mã hoá : a Mã hoá trực tiếp: Mã hoá trực tiếp là UPAM được so sánh trực tiếp với các điện áp mẫu(128 điện áp mẫu) Sẽ nhận các từ mã tương ứng với giá trị mà UPAM... cho UPAM tiếp theo Đồng thời có 8 xung đồng bộ CLK đưa vào mạch P/S để đạt ra tín hiệu số PCM là từ mã 8 bít nối tiếp Chương III : KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH SỐ I : GIỚI THIỆU CHUNG Chuyển mạch số là quá trình liên kết các khe thời gian gữa một số các liên kết truyền dẫn kỹ thuật số TDM Diều này cho phép các tuyến số 2M bps hay 1,5Mbps, từ các tổng đài khác hay các PABX kỹ thuật số một cách trục tiếp trên... phưong pháp :ghi tuần tự -đọc điều khiển và ghi điều khiển - đọc tuần tự vào ô nhớ của bộ nhớ BM và sẽ được đọc ra một khe thời gian của luồng PCM ra Quá trình ghi hoặc đọc của bộ nhớ BM do bộ nhớ CM điều khiển ,tuỳ theo quá trình điều khiển của bộ nhớ CM sẽ co 2 phương pháp làm việc 0 1 i số liệu TSi R-1 0 1 i số liệu TSj R-1 CPU Bộ Đếm a, ghi tuần tự - đọc điều PCM vào 35 BM PCM rra TSi TSi CM CLK Đọc... mạch điều chế biên độ xung Ở máy thu phải khôi phục lại được tín hiệu liên tục X (t) từ dãy xung điều biến UPAM X(t) LSB USB 21 1 chiều Lọc fS fS fS+fmax fmax 0 Hình: Phổ của dãy xung UPAM 22 Trong phổ của UPAM gồm có các thành phần: - Thành phần 1 chiều là thành phần không mang tụ - Thành phần tín hiệu liên tục Xt có giải tần từ 0 ÷ fMA (mang tin) là thành phần tín hiệu cần phải khôi phục lại từ dãy xung. .. địa chỉ Sơ đồ phương pháp ghi tuần tự đọc điều khiển Mỗi ô nhớ của bộ nhớ BM và CM sẽ liên qua đến một khe thời gian của PCM vào ,ô nhớ sử dụng của bộ nhớ BM và CM có cùng thứ tự với khe thời gian của PCM vào Để nối khe TSi của PCM vào với khe thời gian TSj của PCM ra phương phap ghi vào tuần tự đọc ra điều khiển Địa chỉ khe thời gian ra TSj được CPU là khối điều khiển trung tâm của tổng Đài ghi vào... sánh COM Khối điều khiển có 8 đầu ra từ b 0 ÷ b7 được đưa sang khối điện áp mẫu URF để điều khiển nối các điện áp vào bộ so sánh COM Đồng thời 8 đầu ra của CU cũng được đưa tới 8 đầu vào song song của mạch biến đổi từ mã 8 bít song song thành 8 bít nối tiếp kí hiệu là P/S (Parallel/Series) Hết thời gian mã hoá có 1 xung hoá CLR dùng để xoá trạng thái của MR, COM và CU về O để chuẩn bị mã hoá cho UPAM... pháp kết hợp là phưpng pháp kết hợp giữa 2 phương pháp từng chặng và xuyên suốt.Tuỳ theo dung lượng của tổng đài và phân cấp của mạng ta dùng phương pháp truyền báo thích hợp 19 Chương II : KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ XUNG MÃ - Hệ thống thông tin tương tự là hệ thống thông tin truyền thông, nó tồn tại và phát triển trong suốt thời gian dài, nhưng do có nhiều nhược điểm cần có sự đổi mới - Hệ thống thông tin số... xung UPAM cũng là một đại lượng ngẫu nhiên, giá trị biên độ không xác định được nên không thể mã hoá được Như vậy để hạn chế giá trị biên độ của dãy xung U PAM ở một giá trị nhất định để tiến hành mã Thực chất của lượng tử hoá là quá trình hạn chế giá trị biên độ của U PAM ở giá trị nhất định để đơn giản cho việc mã hoá Có 2 phương pháp lượng tử hoá: - Lượng tử hoá đều - Lượng tử hoá không đều a Lượng . phương pháp thông dụng nhất để số hoá tiếng nói là kỹ thuật điều chế xung mã PCM .Kỹ thuật điều chế xung mã được dùng để biến đổi tín hiệu thoại từ tương. chung là kỹ thuật biến đổi tương tự thành số ký hiệu: A/DTrong viễn thông biến đổi A/D ta dùng kỹ thuật điều chế PCM quá trình điều chế xung mã PCM được
