Bài giảng Điều chế PCM

Khái niệm về PCM: PCM là một kỹ thuật hiệu quả chuyển đổi tín hiệu từ dạng tương tự sang dạng số, trong đó các xung PAM rời rạc được chuyển đổi thành một từ mã số ( digital word ); đó là một dòng bit nối tiếp Các bước điều chế PCM 1. Lấy mẫu 2. Lượng tử hóa 3. Mã hóa Lọc thông thấp Lượng tử hóa M mức Mã hóa T.h tương tự vào PAM lượng tử hóa T.h PCM Flat-top PMA Bộ phát PCM Lặp khôi phục Lặp Phục khôi Lặp khôi Phục Mạch tái Tạo Giải mã Lọc thông Thấp PCM PAM lượng tử hóa T.h tương tự ra Kênh Bộ thu PCM Lấy mẫu & giữ mẫu Sơ đồ điều chế: Bước 1: Lấy mẫu. . Là bước đầu tiên trong quá trình biến đổi tín hiệu tương tự sang dạng số theo kỹ thuật PCM. . Mục đích: Từ tín hiệu tương tự, tạo nên một dãy xung rời rạc tuần hoàn rộng bằng nhau, biên độ xung bằng giá trị của tín hiệu tương tự tại thời điểm lấy mẫu. Việc lấy mẫu tín hiệu tuân theo định lý Shannon về tần số lấy mẫu để có thể khôi phục lại tín hiệu gốc. 1_ Lấy mẫu tự nhiên: Việc tạo ra tin hiệu PAM có đỉnh phẳng (h.vẽ) rất giống với lấy mẫu tự nhiên,trong đó lấy mẫu tự nhiên là quá trình nhân tín hiệu tương tự với dãy xung lấy mẫu PT(t) H.Vẽ: Tín hiệu flat-top PAM 2. Lấy mẫu tức thời: Dạng xung lấy mẫu có đỉnh phẳng Mẫu PAM này được dùng rộng rãi do dễ tạo ra sóng điều chế. Tín hiệu PAM ít được dùng để phát trực tiếp do lượng thông tin cần chuyền chứa trong biên độ của xung dễ bị ảnh hưởng của nhiễu, thường được dùng như một bước trung gian trong phương pháp điều chế PCM và được dùng trong ghép kênh theo thời gian để chuyền (TDM) Bước 2: Lượng tử hóa. Hạn chế của hệ thống truyền tin qua khoảng cách xa là sự tích lũy nhiễu khiến cho sự suy giảm chất lượng tín hiệu gia tăng theo khoảng cách. Có thể giảm bớt ảnh hưởng này bằng cách thực hiện lượng tử hóa (quantizing). Đó là sự xấp xỉ hóa các giá trị của các mẫu tương tự bằng cách sử dụng số mức hữu hạn M. Quá trình lượng tử hóa tín hiệu m2 m1 m0 m-1 m-2 mq(t) m(t) S/2 a)_Tín hiệu lượng tử hóa với nhiễu cộng b)_Tín hiệu sau bộ tái lượng tử hóa Lỗi Nhiễu lớn S S/2 a b Bước 3: Mã hóa Sự kết hơp giữa hoạt động lấy mẫu và lượng tử hóa tạo ra tín hiệu PAM lượng tử hóa . Đó là dãy xung rời rạc cách nhau Ts và biên độ cũng rời rạc với M mức biên độ Trước khi truyền đi mỗi mẫu PAM lượng tử hóa được mà hóa thành một từ mã số gọi là từ mã PCM có thể sử dụng mã Gray hoạc mã nhị phân để biểu diễn từ mã PCM. Gọi n là số bit cần thiết để mã hóa mỗi từ mã PCM, cả mã Gray và mã nhị phân đều là mã cơ số 2 nên phải chọn n sao cho : log2 M≤n≤log2 M+1 Các phương pháp mã hóa: 1) Phương pháp đếm (Mã hóa theo độ dốc) 2) Phương pháp nối tiếp ( xấp xỉ liên tiếp hay phản hồi ). 3) Phương pháp song song. Lấy mẫu & dữ mẫu So sánh Tạo điện áp dốc Bộ đếm nhị phân Chuyển songsong Nối tiếp T.h tương tự Lệnh mã hóa Clock Reset Stop Lệnh đọc Tín hiệu PCM Sơ đồ bộ mã hóa đếm 1) Phương pháp đếm Lấy mẫu & giữ mẫu So sánh Logich số Chia áp & chuyển mạch Chuyển song song Nối tiếp T.h tương tự Lệnh mã hóa Đếm nhị phân T.h PCM Lệnh đọc Sơ đồ bộ mã hóa nối tiếp 2) Phương pháp nối tiếp Lấy mẫu & giữ mẫu Lo Gic Số (n-1) bộ so sánh T.h tương tự Lệnh mã hóa Lệnh đọc 1 2 (n-1) Chuyển song song sang nối tiếp Đếm Nhị phân Tín hiệu PCM Sơ đồ bộ mã hóa song song 3) Phương pháp song song