Hệ thống thông tin số và thông tin tương tự

CHƯƠNG I . KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ VÀ THÔNG TIN TƯƠNG TỰ. I.1 Khái niệm. -Viba số là một hệ thống thông tin với bước sóng cực ngắn ( λ =3 cm ) và là thông tin định hướng. Các kênh được phân bố theo thời gian. I.2 So sánh thông tin tương tự ( Analog ) và thông tin số ( Digital ). -Trong Viba tương tự, các tín hiệu ghép kênh là các tín hiệu liên tục tương tự như tín hiệu ban đầu, chỉ khác về tần phổ được đưa vào điều chế ở phần vô tuyến theo phương thức điều chế thông thương như là điều tần , điều pha, điều biên…. - Trong Viba số các tín hiệu ghép kênh là các xung nhị phân ( 0,1 ) . khác biệt với tín hiệu ban đầu đưa vào, tín hiệu được ghép lần lượt với tín hiệu ban đầu đưa váo , tín hiệu được ghép lần lượt theo thời gian( ghép kênh PCM) và đưa vào điều chế ở phần vô tuyến theo các phương thức điều chế pha cầu phương ( QAM) và điều chế pha số ( PSK). * So sánh giữa 2 phương thức tương tự và số. I.2.1 Phương thức tương tự. - Các vấn đề kỹ thuật đã quen thuộc, điều chế và giải điều chế theo các phương thức cổ điển. - Băng thông tin của thiết vị không rộng vì tần phổ của mỗi kênh là 4 Khz với 1920 kênh tần phổ của băng gốc chủ , chiếm khoảng 8 Mhz. - Khi truyền qua thiết bị trên tuyến , tín hiệu dễ bị méo và khó loại bỏ tạp âm ra khỏi tín hiệu. - Khi trên tuyến có nhiều trạm chuyển tiếp tín hiệu thì tín hiệu tích luỹ ngày càng lớn. - Tần số sóng mang phải được đồng bộ giữa phát và thu trên toàn tuyến. - Dung lượng càng lớn , thiết bị càng cồng kềnh, do phải sử dụng nhiều bộ lọc. - Không thích hợp với mạng lưới hiện đại ( Intergrated service digital network - mạng sô liên kết đa dịch vụ). I.2.2 Phương thức số . - Kỹ thuật mới, điều chế và giải điều chế thao các phương thức hiện đại. - Băng thông tin của thiết bị số rộng hơn so với thiết bị tương tự có dung kênh và truyền tín hiệu dạng xung , do đó phải dùng các biện phát nén băng tần để thu hẹp tần phổ. - Có khả năng chống nhiễu cao. - Có khả năng tách tạp âm ra khỏi tín hiệu khi truyền trên tuyến không tích luỹ tạp âm . Do tín hiệu tín hiệu truyền dưới dạng xung nên đầu thu có thể khôi phục lại các xung vuông một cách chính xác. - Tín hiệu khôi phục lại sẽ có độ méo lượng tử , nhưng với các quy luật lượng tử nhất định đã áp dụng thì độ méo lượng tử này là không đáng kể . Việc đồng bộ tần số , đồng bộ pha rất chặt chẽ để khôi phục lại đúng xung ban đầu. - Thiết bị gọn nhẹ , không có nhiều bộ lọc cồng kềnh. - Thích hợp với mạng lưới hiện đại ISDN cho các dịch vụ điện thoại và phi thoại. Kết luận : Như vậy truyền thông tin theo phương thức số có nhiều ưu điểm hơn so với phương thức tương tự , chính vì vậy mà hiện nay ta chỉ sử dụng chủ yếu là phương thức truyền thông tin theo phương thức số. CHƯƠNG II . CÁC DẠNG ĐIỀU CHẾ SỐ. II.1 Điều chế khoá dịch biên độ (ASK). Hình 1 minh hoạ quá trình điều chế biên độ một sóng mang với tín hiệu nhị phân 1010101. Nếu nguồn số có m trạng thái hoạc mức và mỗi một mức đại diện cho một chu kỳ T , thì dạng song đã điều chế tương ứng với trạng thái thứ I là Si(t) đối với điều biên xung (PAM) hoặc theo kiểu khoá dịch biên độ sẽ là : Si(t) = Di(t).A0cosW0t. Trong đó, Di(t) là mức thứ I của dạng sóng nhiều mức có độ rộng T. Giả sử số mức giới hạn là 2 như là đối với tín hiệu số nhị phân và như vậy tần số sóng mang tương quan đến độ rộng t của dạng song vuông nhị phân như sau: ω0 = 2nл/T Mã nhị phân 1 0 1 0 1 1 0 1 Hình 1 : Điều chế ASK đối với tín hiệu nhị phân 10101101. II.1.1 ASK kết hợp . Với tách sóng kết hợp , máy thu đồng bộ với máy phát . Điều đó có nghĩa là độ trễ phải được máy thu nhận biết . Sự đồng bộ lấy từ đo thời gian được thiết lập trong tín hiệu thu và thường chính xác đến +- 5% của chu kỳ bit T. Thêm vào thời gian trễ τ pha sóng mang φ = ω0t cũng được xét đến khi xử lý tín hiệu thu. Vì độ trễ τ biến thiên theo tần số sóng mang của máy phát ước tính là 5%T và những biến đổi trong thời gian truyền sóng đối với sóng mang đến máy thu là giá trị không thể xác định được đối với bất kỳ trường hợp nhất định nào. Đối với những hệ thống tách sóng kết hợp thực tế , pha sóng mang là một lượng ước tính ở nhưng nơi các dạng sóng tín hiệu M khả năng có thể được phát đi , thì bộ giải điều chế phải quyết định xem khả năng nào thực tế đã phát đi. Vì tạp âm cộng vào với tín hiệu , nên có xác suất vô định , có thể trạng thái tín hiệu thứ “i” bị nhầm sang các trạng thái bên cạnh gần nhất . Xác suất của lỗi xác định là cực tiểu nếu như bộ giải điều chế lựa chọn tín hiệu thu được có xác suất lớn nhất của tín hiệu Si và xử lý như là tín hiệu đã được phát đi. Với một loại tín hiệu ASK nhị phân , máy thu trên hình 2 có thể dùng để tách sóng kết hợp. Mạch thiết thực là bộ giải điều chế lọc , phối hợp có tín hiệu đầu vào thu được Si(t) cùng với tạp âm trắng n(t) đã thêm vào trong quá trình truyền dẫn . Máy thu sau khi lọc bỏ tạp âm và hạn chế giữ lại tín hiệu theo độ rộng yêu cầu ( 2/T đến 3T ) , sau đó nhân với tín hiệu nội AcCosω0t . Bộ dao động nội có thể được biểu thị bằng hiêu số của trạng thái dạng sóng tín hiệu S1(t) – S0(t) được đồng bịi một cách cẩn thận với tần số và pha của sóng mang thu được. Tín hiệu sản phẩn này sau khi đó được tổ hợp nhờ mạch tổ hợp và gom lại . Sử dụng mạng này vì một bộ tích phân hoàn hảo khó có thể xây dựng được. Đầu ra của mạch tổ hợp được so với ngưỡng được đặt ở giữa trị số U1 và U0 là những mức tín hiệu đi vào mạch quyết định với đầu vào “1” hoặc “0” , đó là (U1 + U2)/2 . Đối với trường hợp khi Si(t) thu được không có tạp âm, bộ tổ hợp tính toán đưa sang bộ tách sóng quyết định. ************************ TRANG 6 SS R S(t) n(t) + + C S1(t) - S0(t) = ACcosw0t Hình 2: Bộ giải điều chế kết hợp nhị phân ASK Trị số của u1 = Và khi S0(t) đã thu được : u0= Nếu u1>u2 tức là mức vào lớn hơn mức ngưỡng thì bộ tách sóng sẽ xác định là St(t) là tín hiệu được phát đi. Tương tự, nếu mức vào nhỏ hơn mức ngưỡng, quyết định S0(t) được phát đi. Hai dạng sóng tín hiệu nhị phân ASK có thể được biểu thị: S1(t) = A1cosw0t S0(t) = A0cosw0t Phân biệt của hai sóng này ở đầu ra ở bộ tích phân, xác định độ chênh lệch D . Về mức cũng giống như xác định độ chênh lệch các mức lượng tử, như vậy: D = çu1 - u0 ÷ = Trị số u1 vượt quá ngưỡng D/2 và u0 nằm dưới ngưỡng D/2, điều này ta có thể tìm thấy được trị số D đối với tín hiệu ASK. D = (A1- A0)2. = (A1 - A2)2.T/2 = Ac2.T/2 Trong trường hợp không có tổn hao biên độ. Như vậy, việc đạt ngưỡng tối ưu sẽ là: (Ngưỡng )opt = = = D/2 Vì tín hiệu S1(t) có đầu vào máy thu trung bình chỉ một nửa thời gian, công suất tín hiệu thu trung bình: SAV =AC2/4 II.1.2. ASK không kết hợp Ta xét sơ đồ khối một bộ điều chế không kết hợp ASK ở hình 3. Hệ thống tách sóng gồm một bộ lọc thông băng phối hợp với dạng sóng vào nhị phân I ASK, theo sau là một bộ tách sóng hình bao và một bộ tách ngưỡng (chuyển đổi A/D). Giả sử bộ lọc có độ rộng băng bằng 2 lần tốc độ bit là 2/T, và tần số trung bình w0, thì dạng sóng nhị phân vào IASK sẽ không bị méo quá mức. Công suất tạp âm ở đầu ra bộ lọc, từ phương trình N0 = d2 = h.B, ta có n(t) = d2 = h.B = 2h/T. SS Tách sóng ngưỡng Tách sóng hình bao S(t) n(t) + + Tách [1/tốc độ bit] ra Hình 3: Sơ đồ khối bộ giải mã điều chế không kết hợp ASK Phương pháp tách sóng không kết hợp hay tách sóng hình bao yêu cầu một tỷ số C/N cao hơn đối với cùng tỷ số lỗi bit như ở loại ASK kết hợp, không phải là phương pháp điều chế dùng rộng rãi, vì như ở phương trình SAV= AC2/4 chỉ ra rằng công suất trung bình của tín hiệu điều chế bị giảm. Khi ASK kết hợp so sánh với khoá dịch pha và tần số vấn đề trở nên rõ ràng, vì những kĩ thuật điều chế này sử dụng hoàn toàn đầy đủ sóng mang. II.2. Điều pha khoá dịch pha (PSK) Quá trình điều chế pha một sóng mang với tín hiệu nhị phân 10101101 được minh hoạ ở hình 4. Trong PSK nhị phân, có hai loại sóng có thể biểu thị bằng: S1(t) = Acos w0t S0(t) = -Acos(w0t + p) = Acos(w0t + p). S1(t) đại diện nhị phân "1" và S0(t) đại diện nhị phân "0". Biên độ sóng mang ASK lúc tắt mở. Còn đối PSK biên độ giữ nguyên không đổi trong quá trình truyền dẫn, nhưng bị chuyển giữa trạng thái +A và -A và như vậy hoàn toàn tương phản. Trạng thái -A có thể tương ứng khi có một pha thay đổi 1800 như chỉ rõ trong phương trình: S0(t) = Acos (w0t + p). Tuy nhiên yêu cầu độ rộng băng đối với ASK và PSK là giống nhau thể hiện rõ mật độ phổ công suất. Như với ASK, việc thu tín hiệu PSK đã được phát đi có thể đạt được bằng hai cách: * Cách thứ nhất: Giải điều chế kết hợp nói chung sử dụng mạch như trên sơ đồ hỉnh 5, trong đó các mạch hồi phục sóng mang đảm bảo tín hiệu nội (gốc) đồng bộ về pha với tín hiệu tới. * Cách thứ hai: Mã hoá vi sai PSK (DPSK). Trong đó đối với DPSK nhị phân, nhị phân "1" được phát đi bằng cách dịch pha sóng mang 1800 tương đối so với pha sóng mang trong khoảng tín hiệu trước đó. Giải điều chế thực hiện nhờ so sánh pha của tín hiệu thu ở hai khoảng thời gian liên tiếp. Hình 5: Sơ đồ khối bộ điều chế kết hợp PSK II.3. Điều chế khoá dịch (FSK): FSK có thể xem như tín hiệu trực giao. Các sơ đồ tín hiệu chủ yếu đều được sử dụng cho truyền dẫn số liệu tốc độ thấp. Lý do dùng rộng rãi các modul số liệu là tương đối dễ dàng tạo tín hiệu và dùng giải điều chế không kết hợp. Tin tức số được truyền đi một cách đơn giản bằng cách dịch tần số sóng mang một lượng nhất định tương ứng với mức nhị phân "1" và "0". Hình 6 vẽ quá trình điều chế tần số một sóng mang với tín hiệu nhị phân 10101101. Trong FSK hai trạng thái, hai dạng tín hiệu như: S1(t) = Acos (w0 + wd)t S0(t) = Acos (w0 + wd)t Giống như dạng sóng PSK, biên độ sóng mang A không đổi, còn tần số bị dịch đi giữa các giá trị (w0 + wd) và (w0 - wd). Trong khi xét đặc tính phổ của FSK, phân biệt 2 trường hợp xuất phát từ hành vi của góc pha l trong biểu thức của tín hiệu vào máy thu: S1(t) = Acos w0t + w đ Trong đó ak là hệ số đối trọng số đối với khoảng thứ k và là các biến số ngẫu nhiên gián đoạn. Nếu giả sử như l là ngẫu nhiên và phân bố đồng đều trong 2p, thì không có quan hệ điều chế và có thể ở những chuyển tiếp tín hiệu lấy bất kỳ một giá trị ngẫu nhiên nào. Hình 6: a) FSK pha liên tục (CPFSK) b) FSK pha liên tục (NCFSK) Điều đó dẫn đến khả năng pha không liên tục như được biểu diễn ở hình 6 và điều chế được hiểu là FSK pha không liên tục. FSK pha liên tục có thể đạt được bằng cách bắt l phải có một tương quan nhất định với tín hiệu điều chế. Truyền dẫn số liệu nhị phân có độ ổn định cao và nhiều giữa các ký hiệu không đáng kể là một điều khó đạt được trong hệ thống FM hai trạng thái pha liên tục. Lý do là FSK hai trạng thái yêu cầu vốn có hai tần số phải biểu thị hai trạng thái nhị phân, và để xây dựng một hệ thống pha liên tục sử dụng hai bộ dao động riêng biệt, yêu cầu về mạch rất phức tạp. Phương án chọn là FM khoá chỉ dùng một bộ dao động điều khiển bằng điện áp. Trong khi một hệ thống với pha liên tục oet những điểm chuyển tiếp bit, độ chính xác tần số tương đối thấp và tốc độ bit sẽ không bị khoá ở một trong hai tần số đại diện cho các trạng thái logic "1" và "0". Một hệ thống FM hai trạng thái lý tưởng đã được công nhận, trong số sự chênh lệch giữa tần số "1" và "0", tức là độ di tần đỉnh - đỉnh là 2f đ, bằng tốc độ bit rb, tức là 2fd = rb. Hơn nữa các tần số "1" và "0" đã được khoá theo tốc độ bit. Hình 7: Tương quan chéo của các bộ điều chế tối ưu II.3.1. FSK kết hợp (CFSK): Tách sóng tương quan FSK đạt được bằng cách dùng bộ giải mã điều chế tối ưu có hàm lượng tương quan - chéo. Minh hoạ trong hình 7 loại tách sóng này ít dùng thực tế, do khó khăn về liên kết với tần số rẽ ở trong máy thu giống như ở máy phát. Khoảng cách biệt tần số tối ưu hay độ di tần đỉnh - đỉnh cực tiểu: 2fd khi trực giao (tương quan chéo = 0) với tách sóng kết hợp là 2fd = rb/2. II.3.2. FSK không kết hợp (NCFSK): Phổ tần của FSK khi độ di tần số đỉnh - đỉnh 2fd = krb, trong đó k là số nguyên, xuất hiện giống như 2 phổ ASK, có các tần số mang là f0 - fd và f0 + fd mỗi phổ tương tự như hình vẽ 8. Điều đó nói lên rằng tín hiệu mang tin với những điều kiện sẽ có thể tách ra nhờ hai bộ lọc thông băng với tần số trung tâm là f0 - fd và f0 + fd. Mạch tách sóng điển hình ở hình 8. Khi giữa hai tần số sóng mang và tốc độ bit có quan hệ đơn trị, như f0 = n.rb thì có nghĩa là sóng mang có quan hệ kết hợp (duy nhất) với tốc độ bit của tín hiệu mang tin. Có thể có ba loại quá trình tách sóng: . Loại thứ nhất: Là loại sóng kết hợp . Loại thứ hai: Là loại tách sóng kết hợp . Loại thứ ba: Là tách sóng kết hợp vi sai dùng trễ như hình 8 a. Tách sóng kết hợp Xác suất lỗi trong các hệ thống ghép kênh FSK với tách sóng kết hợp không được biểu thị bằng "hàm hiệu" đơn giản. Nói chung, biểu thức chấp nhận được đối với xác suất lỗi như sau: Pe kết hợp M-ary = Trong đó M là số lượng tần số khoá và C/N là tỷ số tín hiệu trên tạp âm trong độ rộng băng tạp âm song biên. Những trị số Pe đối với các trị số M khác nhau đều cho trong hình xác suất lỗi của FSK. Vì M dạng sóng tín hiệu bất kỳ, mỗi cái đó tần số khác nhau, đều hầu như bằng nhau. Chất lượng của các sơ đồ điều chế khác nhau, có thể so sánh theo Eb/h hơn C/N, cho phép ta có một đánh giá giữa các sơ đồ điều chế M trạng thái khác nhau dùng các giá trị của M. Đối với giá trị M dạng sóng hoặc trạng thái, mỗi ký hiệu mã hoá cần có Log2M bit mã nhị phân, do đó từ phương trình: C/N =(Eb/h).[Log2M(1+a)] Trong đó a là hệ số uốn của cosin - tăng Hay phương trình : Eb/h =[ (1+a)/Log2M.[C/N] Để chuyển đổi xác suất lỗi ký hiệu đã cho phương trình (1) thành xác suất tương đương của một lỗi bit nhị phân, ta phải xét đến bằng cách các lỗi xuất hiện trong hệ thống lỗi trực giao. Số lượng tổ hợp của Log2M Cn là số khả năng n bit nhị phân ngoài Log2M bit có thể bị lỗi. Đối với các tín hiệu trực giao cùng khả năng, tất cả các lỗi tín hiệu cũng đều cùng khả năng: Khoảng cách tần số cần thiết đối với giải điều chế kết hợp cho bởi 1/2Ts. Mỗi tín hiệu chiếm một độ rộng bằng xấp xỉ 2fd. Nên độ rộng kênh yêu cầu để truyền dẫn các dạng sóng M được biểu thị: Độ rộng băng FSK kết hợp = 2Mfd = M/(2Ts) Độ rộng băng hiệu dụng tính theo tốc độ tin bit/s [log2M/Ts] chia cho độ rộng băng yêu cầu. Độ rộng bănh hiệu dụng FSK kết hợp = 2log2M/M b. Tách sóng không kết hợp Xác suất lỗi trong các hệ thống FSK với tách sóng không kết hợp được biểu thị: PeFSK không kết hợp = Trong đó I0(u) là hàm Bessel cải tiến của loại đầu tiên thứ "0" trong phương trình: I0(u) = (1/2P) Hình biểu thị xác suất lỗi của FSK cho các giá trị số Pe ứng với các giá trị số M khác nhau và tỉ số C/N tạp âm song biên. So sánh xác suất lỗi giữa các hệ thống FSK kết hợp và không kết hợp ta thấy rõ ràng là tách sóng kết hợp luôn luôn là hệ thống tách sóng trội hơn với các giá trị số M nhỏ. Hai hệ thống sẽ không khác nhau mấy khi số lượng tần số khóa M tăng lên. Tính trực giao cuả các dạng sóng FSK tách sóng không kết hợp yêu cầu khoảng cách tần số là 2fd = 1/fd. Do đó, ta có độ rộng kênh yêu cầu để truyền dẫn là: Độ rộng băng FSK không kết hợp M trạng thái = M2fd = M/fs. Điều này lại chứng tỏ là khi số lượng của mức M tăng lên, độ rộng băng sẽ tăng lên, thế nhưng từ hình xác suất lỗi của FSK C/N tiến đến một giới hạn. Vì tốc độ truyền dẫn là: (log2M)/Ts ta có: Hiệu dụng của độ rộng băng FSK không kết hợp = (log2M )/M bằng một nửa so với trường hợp tách sóng kết hợp. Nếu công suất tạp âm giữ nguyên, công suất phát không tăng theo M tăng. Tỉ lệ lỗi bit tự do cực đại rb với số liệu có thể truyền đi theo sơ đồ tín hiệu FSK trực giáp M trạng thái được cho bởi dung lượng kênh C của một kênh GAUSSIAN có độ rộng vô hạn. rb = w.C/N log2C Điều này có nghĩa là nếu như tốc độ bit rb nhỏ hơn dung lượng kênh, xác suất lỗi có thể xem như nhỏ. Biểu đồ hình sao của hệ thống FSK M trạng thái có thể được biểu thị bằng M toạ độ vuông góc với đại lượng vectơ với M = 3, ta dễ dàng nhận thấy hệ thống toạ độ 3 chiều vì các trục đường x, y, z đại diện cho f1; f2; f3; Một kỹ thuật FM khác đáng chú ý và có hiệu quả trong thiết bị đã có trên thị trường là MSK - khoá di tần cực tiểu, và cũng gọi là khoá di tần thanh - FSK. c. Giải điều chế FSK kết hợp vi sai: Để khắc phục vấn đề này, nhất là khi C/N thấp, quá trình kết hợp vi sai với đường dây có thể giải quyết được. Quan trọng là thời gian trễ của đường dây trễ phải bằng một nửa thời gian bit. Với C/N rất thấp, hệ thống sẽ không chắc chắn, vì tạp âm làm sai lạc chuẩn tần số mang tương đối. Khi C/N thấp, tận dụng những thành phần tin gián đoạn là một phần nguyên vẹn của dạng sóng thu và có thể cung cấp chuẩn kết hợp tuyệt đối. Những thành phần này mang một nửa tổng công suất và dễ dàng lọc ra. Trong hệ thống thực tế các bộ lọc thông băng với độ rộng băng 3dB. Tốc độ bit rb dao động khoảng 5% sẽ thoả mãn. Tần số nhịp kết hợp thu được từ sự chênh lệch của hai tần số phát. Tránh được bất đắc dĩ phải lấy nhịp từ các chuyển tiếp số liệu . Quá trình tách sóng kết hợp vi sai minh hoạ trong hình 8. Và như vậy, khi mà hai tần số đồng nhất, chúng sẽ đồng pha hoặc lệch pha 1800, và cho ra sau bộ lọc bằng tín hiệu cực đại hoặc cực tiểu. Nếu như chúng khác nhau trong suốt cả khoảng thời gian 1/2 bít, sẽ xảy ra chuyển tiếp giữa "1" và "0" hoặc ngược lại. IV. So sánh FSK và ASK FSK không chỉ cho tỉ lệ lỗi tốt hơn ASK, trừ khi giá trị C/N nhỏ. Độ rộng băng cần thiết với FSK cũng rộng hơn đối với ASK, nếu dùng bộ tách sóng hạn chế. * Những ưu điểm của FSK đối với ASK là: + Tính chất biên độ không đổi của tín hiệu sóng mang không gây lãng phí công suất và tạo khả năng miễn trừ đối với tạp âm. + Mức ngưỡng tối ưu của bộ tách sóng độc lập với biên độ A của sóng mang và C/N. Điều đó có nghĩa là ngưỡng không cần phải hiệu chỉnh khi thay đổi đặc tính kênh truyền dẫn. FSK hai trạng thái được sử dụng cho truyền dẫn số liệu tốc độ thấp, nhưng cùng được áp dụng trong các hệ thống thông tin phổ rộng hay các chặng tần số có mức (Tone) "1" và "0" cần thực giao. V. Bộ điều chế QAMm trạng thái: Trong CAPK, pha và biên độ sóng mang, cả hai đều được sử dụng để truyền thông tin số. Với thời gian mỗi ký hiệu Ts của tín hiệu số, các giá trị số pha và biên độ của tín hiệu sóng mang phát được chọn từ một bộ gián đoạn của pha và biên độ có thể. Mỗi tổ hợp pha và biên độ đại diện cho một ký hiệu phát. Trong hình 9, tín hiệu nhị phân số đến bộ điều chế như với QPSK, được rẽ thành hai buồng bít riêng biệt có nửa tốc độ bít: rb/2 của tốc độ bít luồng số liệu đến rb. Bộ rẽ cũng làm biến đổi tín hiệu nhị phân (trong hệ thống thực tế là mã AMI hay HDB3) từ mã AMI hay HDB3 thành các digit hai cực " không trở về không" NRZ, thực hiện giả ngẫu nhiên luồng bít vào cũng như thêm các bít vào đầu để mang thông tin của khung, bít kiểm tra chẵn lẻ… Khối này trong các hệ thống thực tế gọi là khối xử lý số liệu DPU. Tín hiệu ra DPU sau đó có thể đi qua bộ mã hoá vi sai để mã hoá tin tức nhị phân và tạo ra hai luồng bit ra, tốc độ bít của chúng về lý thuyết bằng một nửa tốc độ bít vào rb. Hình 9: Bộ điều chế QAM m trạng thái Trong thực tế, các tốc độ bit có lớn hơn một chút do có thêm các bít vào đầu. Tổ hợp khối xử lý số liệu DPU và bộ mã hoá vi sai gọi là khối giao tiếp đầu cuối pháp (TTIU). Hai tín hiệu ra này sau đó đi vào bộ chuyển đổi hai thành L mức. Bộ chuyển đổi này trong hầu hết sơ đồ một bộ chuyển đổi 2 - 4 mức do cấu trúc của máy phát. Sau đó mỗi tín hiệu, 4 mức đi vào từng bộ lọc băng thấp phát triển của mình, cho dạng phổ cần thiết trước khi điều chế tín hiệu của băng gốc. Các luồng tín hiệu cho mỗi dạng phổ này điều chế lao động nội 70Hz (hoặc bộ số ), thành tín hiệu QAM m trạng thái. Các bộ lọc phát và thu đều nằm ở băng gốc, vì hệ thống điều chế hai cấp như 8. PSK, QPSK hay 16.QAM đều nhạy với các đáp ứng truyền dẫn không đối xứng, và vì khó thực hiện chính xác theo yêu cầu của bộ lọc IF hay RF. CHƯƠNG III. THIẾT BỊ GHÉP KÊNH CƠ SỞ PCM 30 KÊNH. III.1 Khái quát chung về cơ sở ghép kênh PCM . Nhờ những ưu điểm của phương pháp thông tin PCM mà ngày nay các thiết bị ghép kênh PCM được sử dụng rộng tãi trong mọi lĩnh vực thông tin. Mục đích là đê sử dụng hiệu quả cao băng tần truyền dẫn rộng rãi của các đường truyền khác nhau như cáp đồng trục , cáp quang hoặc đường truyền vô tuyến . Về nguyền lý ghép kênh PCM như đã xem xét thì điều khác biệt cơ bản của ghép kênh PCM so với các kênh khác và các xung mẫucủa các kênh truyền đi không phải dưới dạng xung đơn mà là các tổ hợp 8 cung nhị phân đã mã hoá bằng biên độ xung mẫu. Như vậy thiết bị ghép xung bao gồm khâu thiết bị xử lý tín hiệu tương tự đầu vào thành dạng PAM và ghép các xung đó, mà còn có cả thiết bị chuyển đổi luồng bit hợp thành một luồng bit PCM có tốc độ nhất định. CCITT ấn định tốc độ bit cố định phù hợp với số lượng kênh âm tần trong một hệ thống có các tốc độ bit sau đây : Đối với ghép kênh PCM 24 kênh có tốc độ bit 1544 Kbit/s. Đối với ghép kênh PCM 30 kênh có tốc độ bit 2048 Kbit/s. Đối với ghép kênh PCM 96 kênh có tốc độ bit 6312 Kbit/s. Đối với ghép kênh PCM 120 kênh có tốc độ bit 8448 Kbit/s. Hệ thống 2048 Kbit/s là như nhau đối với phân cấp của châu Âu có 30 kênh thoại PCM 64 bit/s . Hệ thống này sau khi ghép trở thành hệ thống cơ cấp ( cấp 1 ) . Hệ thống 8448 Kbit/s là hệ thống thứ cấp ( cấp 2 ) . Cả hai hệ thống 24 và 30 kênh đều quan trọng như nhau. Bộ sai động tách tiếng nói thành mạch phát và mạch thu hay bộ sai động này làm nhiệm vụ tách mạch 2 dây phía thuê bao thành mạch 4 dây ( 2 dây phát và 2 dây thu). Ở mạch phát trước hết hạn chế băng tần 2400 HZ , nhờ bộ lọc tần nối đến mạch lấy mẫu . Các nhóm 24,30,96,120 kênh thoại (phụ thuộc vào hệ thống sử dụng) đều đã được biến đổi thành dạng điều biên xung ( PAM ) được đưa lần lượt vào truyến ghép hoặc bus PAM đưới dạn điều khiển của đồng bộ phát, tạo ra xung lấy mẫu cho tín hiệu PAM . Điều khiển thông tin vào bus PAM. Đầu vaod bộ mã hoá tại bất kỳ thời điểm nào cũng có tín hiệu PAM từ bộ điều chế PAM dưới sự điều khiển của hệ thống OR đồng bộ phát , lượng tử hoá xung này và tạo ra từ mã thích hợp . ĐẦu ra bộ mã hoá là luồng bít số có tốc độ bít của hệ thống đó. Xung đồng bộ khung được ghép vào khe thời gian tương ứng , cả tín tức tín hiệu cũng được ghép như vậy và toàn bộ gói tin xuất hiện tại đầu ra . Nếu đó là hệ thống thông tin thoại 24 kênh thì một trong 24 tín hiệu tiếng nói được lấy mẫu trong từng quãng 125μs. ( tần số lấy mẫu là 8KHZ) . Khoảng phân cách giữa các xung lấy mẫu liên tiếp bằng 5,18 μs trên bus chung. Bộ mã hoá luật μ 15 đoạn chuyển đổi mỗi xung PAM thành từ mã PCM 8 bit trong một khe thời gian 5,18 μs . Ở cuối khe thời gian thứ 24 mạch đồng bộ đưa vào một xung nữa sử dụng làm bit đồng bộ khung . Vì vậy số bit trong một khung bằng 8 * 24 + 1 = 193 xung. Các xung này được sắp xếp trong khung 125 μs . Trong hệ thống này , cứ 12 khung liên tiếp tạp thành đa khung 1,5 μs. Trạng thái của các xung đồng bộ khung cho phép nhận dạng xung và đa khung. Vào Mã hoá Ghép xung khung PAM MOD PAM DEMOD Sai động Đồng hồ phát Báo hiệu PAM DEMOD Sai động PAM DEMOD Giải mã Tách đồng bộ khung Đồng hồ thu 24 PAM BUS PCM BUS PAM BUS PCM BUS Ra PAM BUS 24 24 1 1 Âm tần tương tự Hình 1: Thiết bị đầu cuối ghép PCM điển hình. Điều này sẽ được xét them khi xem xét bộ hệ thống 24 và 30 kênh. Phía thu của bộ ghéo PCM tiếp số liệu đến , tái tạo tín hiệu và tách thong tin đồng bộ trong tín hiệu . Đồng hồ thu sử dụng thông tin đồng bộ này cho các thao tác của mạch tách kênh , giả thiết rằng tốc độ của nó phù hợp với tần số trung bình của cuối phía phát. Bộ đồng bộ kung và bộ tách xung kiểm tra tín hiệu thu và phát hiện sự có mắt của tín hiệu đồng bộ khung tại khoảng thời gian chính xác. Với hệ thống 30 kênh từ 1 trong 30 tín hiệu tiếng nói lấy mẫu trong tưng khoảng thời gian 125 μs thì mỗi xung lấy mẫu của 30 kênh sẽ là 3,9 μs bộ mã hoá luật A . 13 đoạn chuyển đổi xung PAM này thành từ mã PCM 8 bit trong khe thời gian 3,9 μs từ mã đồng bộ khung , từ mã đồng bộ đa khung và báo gọi kênh được ghép vào 2 khe thời gian xác định trong cấu trúc khung đa khung . Như vậy, số bit trong một khoảng 125 μs bằng 8 * 32 = 256 xung hệ thống này, cứ 16 khung tạo thành đa khung 2 μs. Bộ giải mã dưới sự điều khiển của đồng hồ thu giải mã các từ mã thu tương ứng trong kênh thành tín hiệu PAM và đưa đến BUS ( PAM ) để phân phối theo thứ tự chính xác cho các bộ lọc băng tương ứng. Đầu ra bộ lọc hình thành tín hiệu tương tự gnuyên thuỷ, các xung cổng từ đồng hồ thu cũng cho phéo tách các tín hiệu từ tín hiệu vào và phân phối cho các khối báo hiệu kênh tương ứng nằm trong sai động để được một động tác phù hợp , chẳng hạn nhu rung chuông điện thoại. III.2 Những vấn đề chung về kỹ thuật điều xung mã PCM. III.2.1 Điều xung mã PCM. Điều xung mã PCM là phương pháp cuyển đổi các thông tin từ tương tự sang số. Sự chuyển đổi này bao gồm 3 quá trình : Lấy mẫu - Lượng tử - Mã hoá. Việc chuyển đổi này đã được nghiên cứu trong vòng 20 năm trở lại đây và đã tạo ra được nhiều bộ chuyển đổi các kiểu khác nhau , trong mỗi kiểu có rất nhiều biến thể. Việc ứng dụng kiểu nào thì trước hết phải phụ thuộc vào lĩnh vực sử dụng và chất lượng truyền dẫn để các tín hiều truyền đi được như mong muốn. Lấy mẫu Lượng tử Mã hoá Bộ lọc Tái tạo xung Giải mã Bộ lặp Bộ lặp Hình 2 : Mô hình cơ bản nguyên lý PCM. Theo lý thuyết thông tin để truyền các thông tin chứa trong một tín hiệu tương tự không nhất thiết phải truyền toàn bộ tín hiệu đó , mà chỉ cần truyền các mẫu tách ra từ tín hiệu đó tới khoảng cách giữa các mẫu nhỏ hơn hoặc bằng ½ chu kỳ thấp nhất của tín hiệu. Đây là nguyên tắc lấy mẫu. Các mẫu từ tín hiệu tương tự có tầm biên độ liên tục ta thực hiện chia tầm biên độ nàu ra thành số khoảng nhất định , tất cả các mẫu tin có tầm biên độ vào cùng một khoảng thì được chia ra cùng một giá trị. Đây là nguyên tắc lượng tử hoá , vì nó làm tròn giá trị tín hiệu nó sinh ra méo gọi là méo lượng tử. Sau hai quá trình này tín hiệu tương tịư đã được chuyển sang dạng số nhưng nó chưa thích hợp đối với ciệc truyền dẫn do vậy phải thực hiện quá trình mã hoá. Mỗi mẫu xung được đại diện bởi một nhóm các xung ( gọi là từ mã) , sao cho khi bị biến dạng và truyền trên đường truyền vẫn có thể phân biệt chúng một cách chính xác. Các bộlọc trên đường truyền sẽ thay thế các xung bị biến dạng bằng các xung mới vào khe thời gian thích hợp , do vậy thông tin có thể được truyền đi xa mà không bị méo (đó là một trong các ưu điểm của phương pháp truyền dẫn số so với phương pháp truyền dẫn tương tự) . Trong truyền dẫn số,thông tin chỉ chứa ở trạng thái xung ( có hay không có xung) mà không chứa ở dạng số. Ở phía thu các từ mã PCM sau khi tái tạo sẽ được giải mã tức là chung được biến đổi trở lại thành các mẫu xung lượng tử sau đó tín hiệu được phục hồi bằng cách bổ xung thêm phần tín hiệu giữa các mẫu nhờ qua một bộ lọc. Để tang dung lượng các hệ thống PCM ta dung kỹ thuật ghép kênh theo thời gian ( TDM) vì mã của mỗi tín hiệu có thể truyền đi rất nhanh nên các mẫu đến các nguồn khác nhau có thể được truyền đi trên cùng một đường truyền ở các thời điểm khác nhau . Mỗi mẫu được ghép vào một khe thời gian riêng. Hệ thống PCM sơ cấp được thiết lập theo cách thức này. III.2.2 Các ưu điểm của truyền dẫn PCM. Chất lượng truyền dẫn không phụ thuộc vào khoảng cách , một đặc trưng của tín hiệu số là có hiệu quả cao và chống nhiễu cao. Các tín hiệu số có thể được tái tạo lại nhưng điểm trung gian dọc theo đường truyền mà không bị giảm chất lượng . Kỹ thuật ghép kênh theo thời gian cho phép tăng dung lượng truyền dẫn. Về điểm này kỹ thuật TDM vượt xa kỹ thuật FDM. Đối với mạng trung kế đường dài ( 15 đến 500 km) , PCM đã chứng tỏ ưu điểm so với bất kỳ phương thức truyền dẫn nào khác.Hệ thống truyền dẫn PCM được sử dụng trogn mạng nội hạt , liên tỉnh và liên vùng. Kinh tế trong việc kết hợp với kỹ thuật chuyển mạch số : Giá thành bộ phận đầu cuối của các hệ thổng PCM chiếm một tỷ lệ cao . do vậy nhờ kỹ thuật vi điện tử phát triển dung các mạch tổ hợp lớn , độ tin cậy cao , có tốc độ chuyển đổi nhanh , có khuynh hướng làm giảm giá thành tổng cộng. Cự ly thông tin TRị giá trung bình 1 mạch Âm tần Số Tương tự 15 200/500 KM Hình 3 : Biểu diễn cho PCM sơ cấp. Dễ dàng liên kết với các tổng đài số không cần qua các thiết bị trung gian. Một tuyến PCM chẳng những có thể truyền tiếng nói mà còn có thể truyền đi các số kiệu TELEX , các tin tức truyền hình được mã hoá . Một kênh PCM có thể chứa đến 64 Kbit/s, khiến nó trở thành một kênh truyền số liệu đáng kể. III.2.3 Các quá trình của kỹ thuật PCM. III.2.3.1 Lấy mẫu. Trong quá trình điều xung mã PCM , lấy mẫu là bước đầu tiên, thể hiện tín hiệu tương tự dưới dạng số vì các thời điểm lấy mẫu đã chọn sẽ chỉ ra các toạ độ thời gian của các điểm đó. Lấy mẫu tức là lấy các giá trị tức thời của các tín hiệu tương tự ở những khoảng gian cách đều nhau m tín hiệu sau khu lấy mẫu la một dãy xung có biên độ được điều chế theo tín hiệu gốc do đó gọi là dãy xung PAM ( Pulse Ampli Ture Modulation). Điều qaun trọng là phải biết tốc độ lấy mẫu hay số lượng lấy mẫu lấy trong mỗi giây là bao nhiêu. Định lý Kahehikov chỉ rõ rằng : “ Thông tin trong tín hiệu sẽ không bị ảnh hưởng khi lấy mẫu hay tin hiệu lấy mẫu chứa trong toàn bộ lượng tin mang tín hiệu gốc nếu : *****************TRANG 54 Các quá trình của kỹ thuật PCM 3.1. Lấy mẫu: Trong quá trình điều xung mã (PCM) lấy mẫu là bước đầu tiên thể hiện tín hiệu tương tự dưới dạng số vì các thời điểm lấy mẫu đã chọn sẽ chỉ ra các toạ độ thời gian của các điểm đó. Lấy mẫu tức là lấy các giá trị tức thời của các tín hiệu tương tự ở những khoảng thời gian cách đều nhau, tín hiệu sau khi lấy mẫu là một dãy xung có biên độ được điều chế theo tín hiệu gốc do đó gọi là dãy xung PAM (Pulse Ampli Ture Modulation). Điều quan trọng là phải biết được tốc độ lấy mẫu hay số lượng mẫu lấy trong mỗi giấy là bao nhiêu. Định lý Kachehikov chỉ rõ rằng: thông tin chứa trong tín hiệu sẽ bị ảnh hưởng khi lấy mẫu hay tín hiệu lấy mẫu chứa trong toàn bộ lượng tin mang trong tín hiệu gốc nếu: - Tín hiệu gốc f(t) liên tục theo thời gian và có băng tần hữu hạn tức là không có tần số ngoài một tần số Fc nào đó. - Tốc độ lấy mẫu hay tần số lấy mẫu (Fs ≥ 2 Fc) nghĩa là tín hiệu f(t) có thể được đặc trưng một cách chính xác bởi các chỉ số lấy mẫu nếu khoảng cách giữa các mẫu thoả mãn: TSmax ≥ Tc/2Fc; (Thanh Giáo: là tần số lấy mẫu). Quá trình lấy mấu còn gọi là quá trình điều biên xung PAM. F(t) t d(t-nTs) t Ts F(t) t Ts Bộ lấy mẫu F(t) = Hình 4: Lấy mẫu tín hiệu tương tự Sau đây là một công thức toán học biểu diễn quá trình PAM đối với tín hiệu Analog f(t) Xung lấy mẫu F(t) = Trong đó: Phổ của tín hiệu._. f(t) là f(jw) Phổ của xung lấy mẫu F(jw) = 2p/Ts Sd (w - nws) với ws = 2p/Ts Phổ của dạng xung PAM: Tất cả được biểu diễn ở hình vẽ: f(jw) -wc +wc w f(jw) -wc +wc w f(jw) -wc +wc w -wc wc Hình 5: Phổ của tín hiệu trong quá PAM III.2.3.2 Lượng tử hoá. Lượng tử hoá là quá trình mức biên độ xung lấy mẫu được chia ra thành một số lượng hoá các giá trị biên. Giải biên độ được chia thành nhiều khoảng và tất cả các mẫu mà biên độ của chúng nằm trong khoảng lượng tử đặc trưng đều nhận một biên độ giống nhau. Việc làm tròn các mẫu biên độ dẫn đến việc tạo ra lỗi lượng tử. Lượng méo này có thể giảm nhỏ khi người ta tăng đến mức yêu cầu số mức biên độ cho phép đủ lớn. Người ta có thể thực hiện lượng tử đều hoặc không đều. Khi lượng tử đều thì khoảng lượng tử không đổi trong các dải biên độ mẫu. Còn lượng tử không đều (lượng tử phi tuyến) khoảng lượng tử hoá thay dổi theo biên độ mẫu. Thông thường người ta sử dụng lượng tử hoá phi tuyến, bởi vì nó cho ta giải pháp tối ưu giữa yêu cầu làm giảm méo lượng tử và đồng thời không làm tăng số khoảng lượng tử. III.2.3.2.1 Lượng tử hoá tuyến tính (lượng tử đều). Lượng tử tuyến tính là bước lượng tử là hằng số các mức lượng tử cách đều nhau. Khi khôi phục tín hiệu tương tự từ các xung lượng tử ở bên thu thì sẽ có sự chênh lệch giữa tín hiệu khôi phục và tín hiệu gốc. Sự sai lệch giữa tín hiệu khôi phục và tín hiệu gốc. Sự sai lệch này là méo lượng tử hay tạp âm lượng tử. Ký hiệu: d(x) = X(t) - X'(t) [-Dx/2 ≤ d(x) ≤ Dx/2] ® d(x) ≤ Xmax/n Sai số lượng tử d(x) chỉ xuất hiện khi có mặt tín hiệu d(x) được phân bố tuyến tính trng mỗi bước lượng tử. X X1 t Dx Dx/2 Dx/2 d(x) Hình 6: Lượng tử hoá tuyến tính Lượng tử hoá được đánh giá bằng tỷ số tín hiệu trên tạp âm (SIN), nếu giả thiết tín hiệu vào là ngẫu nhiên thì xác suất xuất hiện tín hiệu tại một trong n mức là Pk = 1/n. Xác suất xuất hiện tín hiệu trong phạm vi mỗi bước (Dx) là P(xk) = 1/Dx. Công suất của một đại lượng phân bố được tính bằng giá trị trung bình, bình phương đại lượng đó theo công thức sau: (1) Trong đó: f(x) là hàm phân bố đều Từ (1) ta tính được công suất tạp âm lượng tử như: - Công suất tạp âm lượng tử ở mức k: (1) Trong đó: f(x) là hàm phân bố đều Từ (1) ta tính được công suất tạp âm lượng tử như: - Công suất tạp âm lượng tử ở mức k: - Công suất tạp âm lượng tử ở tất cả các mức: Công suất tín hiệu ở đầu ra của bộ lượng tử hoá được tính tương tự nhưng không áp dụng biến liên tục với công suất tạp âm lượng tử vì công suất tín hiệu thuộc vào mức lượng tử rời rạc. * Công thức tính như sau: (với Xi là giá trị thứ i) Người ta tính được tỷ số S/N = 2n - 1. Nếu mỗi mức lượng tử được đặc trưng bởi từ mã 8 bit thì khi N>1 ta có: S/N = 20logN = 20log2b = 6b(dB) Vậy khi n tăng gấp đôi (hay thêm một bit vào từ mã) thì giá trị của S/N tăng 6dB. Người ta còn tìm ra được tỷ số tín hiệu/tạp âm, lượng tử phụ thuộc vào biên độ của tín hiệu gốc x(t), x(t) càng lớn thì tỷ số S/N càng lớn. Méo lượng tử với tín hiệu là chấp nhận được. Đây chính là khuyết điểm của lượng tử tuyến tính. Muốn S/N thì số lượng mức lượng tử phải lớn tức là các mức lượng tử xếp gần nhau hơn, lúc này tạp âm nhiệt và các loại tạp âm khác ở đầu vào sẽ gây ra chọn nhầm mức lượng tử. Mặt khác số lượng tử tăng thì kéo theo chiều dài của từ mã tăng (số bit) biểu diễn giá trị mức lượng tử tăng) làm cho thời gian truyền tin tăng theo. Vấn đề này gây khó khăn cho việc truyền tín hiệu đi xa. Để thực hiện giảm tạp âm lượng tử mà không làm tăng mức lượng tử lớn quá, người ta thực hiện phương pháp lượng tử hoá phi tuyến (lượng tử hoá không đều). III.2.3.2.2 Lượng tử hoá phi tuyến. Phương pháp lượng tử phi tuyến làm giảm số lượng mức lượng tử ở mức tín hiệu thấp và trong số mức lượng tử tín hiệu cao nhờ các phương pháp nén dãn tín hiệu. Hiện nay tồn tại ba phương pháp nén dãn được mô tả ở sơ đồ sau: 1. Thực hiện nén tín hiệu tương tự 2. Thực hiện nén tín hiệu số, cách này tuy tin cậy và hiệu quả song yêu cầu bộ chuyển đổi A/D phải chính xác và nhanh. 3. Phương pháp này thoả mãn cả hai phương pháp trên. Trong hệ thống PCM lượng tử hoá đồng đều kích thước của mỗi bước lượng tử hoá được quyết định bởi tỷ số S/N lượng tử hoá cần thiết đối với mức tín hiệu thấp. Trong các mức cần mã hoá các tín hiệu lớn cũng được mã hoá với cùng một bước lượng tử như vậy do đó làm cho tỷ số S/N tương tự hoá tăng lên, khi tăng biên độ của tín hiệu cần mã hoá. Như vậy hệ thống PCM lượng tử hoá đồng đều tạo ra một chất lượng quá thừa đối với tín hiệu lớn, ngoài ra xác suất xuất hiện tín hiệu lớn và rất nhỏ. Bộ dãn Analog Bộ giải mã tuyến tính Truyền dẫn PCM Bộ mã hoá tuyến tính Tín hiệu vào Analog Bộ nén Analog Bộ giải mã tuyến tính Bộ dãn Digital Bộ nén Digital Bộ mã hoá tuyến tính PCM Bộ dãn không tuyến tính Bộ mã hoá không tuyến tính Hình 7: Ba phương pháp thực hiện nẽn - dãn Vì những lý do đó trong hệ thống PCM kiểu lượng tử hoá đồng đều khoảng không gian mã hoá được sử dụng một cách rất ít có hiệu quả. Để khắc phục nhược điểm này, ta có thể thực hiện một phương pháp mã hoá hiệu quả hơn. Nếu cho các bước lượng tử hoá không giống nhau mà tăng lên theo mức tăng của các phần tử rời rạc, nếu kích thước các bước lượng tử hoá tỷ lệ với các giá trị phần tử rời rạc thì tỷ số S/N lượng tử hoá là như nhau đối với tất cả các mức tín hiệu. Với phương pháp này số lượng bit cho mỗi phần tử rời rạc giảm đi và điều này cho ta tỷ số S/N đúng yêu cầu cho các tín hiệu nhở và một dải rộng đủ lớn cho các tín hiệu lớn. Với các kích thước không bằng nhau của các bước lượng tử hoá sẽ tồn tại một lượng tương quan phi tuyến giữa các tổ hợp mã và giữa các giá trị tương ứng với chúng của phần tử rời rạc. Hàm phi tuyến lần đầu tiên được thực hiện cho các tín hiệu tương tự như các thiết bị không tuyến tính như các điốt được tính toán đặc biệt. Quá trình này được chỉ ra ở hình vẽ sau: A/D D/A Tín hiệu vào Tín hiệu ra Tổ hợp mã tương ứng với tín hiệu nén Hình 8: Nén không tuyến tính III.2.3.3 Mã hoá. Các xung mẫu được lượng tử hoá vẫn chưa phù hợp để truyền dẫn vì khó có được các mạch tái tạo xung có khả năng nhận biết được một số lượng lớn mức biên độ này bằng những tín hiệu thích hợp để truyền dẫn. Mã hoá là sự xếp đặt các biên độ xung mã trong đó mỗi mức biên độ (khoảng lượng tử) sẽ tương ứng với một mã từ mã nhất định và trong các hệ thống PCM đều sử dụng mã nhị phân để mã hoá các mức lượng tử, do đó để mã hoá cần từ mã 8 bit đối với độ dài từ mã để mã hoá biên độ của xung mẫu 8 bit với tần số lấy mẫu 8 x 8 = 64 Kbit/s Ta biết rằng xung nhị phân (hai mức 0 và 1) rất tiện cho truyền dẫn vì chúng dễ nhận biết và dễ tái tạo để truyền đi các mức 0 và 1. Người ta sử dụng một xung điện tương ứng với trạng thái không có xung và có xung. Trên đường truyền các xung này bị biến dạng nhiều nhưng chừng nào vẫn có thể phân biệt được trạng thái có xung và không có xung thì hiện tượng và mất tin vẫn chưa xảy ra khi các xung bị biến dạng nhiều thì chúng sẽ được thực hiện tái tạo là thay các xung ấy bằng các xung mới vào thời điểm thích hợp. Do vậy tin tức có thể truyền đi xa mà không bị méo, các hệ thống mã hoá đều sử dụng mã nhị phân để mã hoá tín hiệu. III.3 Nhiệm vụ và yêu cầu đối với thiết bị ghép kênh PCM cơ sở 30 kênh. III.3.1 Nhiệm vụ. Thiết bị ghép kênh PCM cơ sở 30 kênh được tổ chức theo khuyến nghị CCITT G704 cùng với cơ sở truyền dẫn của Châu Âu có nhiệm vụ ghép tách từ 1 đến 30 kênh thoại và báo hiệu vào luồng 2048Kbit/s. III.3.2 Yêu cầu. III.3.2.1 Tuyến phát. Thiết bị ghép kênh PCM cơ sở 30 kênh theo thời gian TDM,PCM có ý nghĩa là tín hiệu tương tự từ mức thuê bao tới thiết bị ghép kênh sẽ được lấy mẫu tại các thời điểm khác nhâu và xung lấy mẫu mang thông tin về biên độ cuat mỗi tín hiệu riêng được mã hoá bằng từ mã 8 bit đảm bảo đầu ra của thiết bị ghép kênh 2048Kbit/s. Yêu cầu tín hiệu thoại tương tự từ thuê bao tới thiết bị phải qua bộ biến đổi tương tự sang số (A/D). Quá trình biến đổi tín hiệu tương tự sang số phải được biến đổi theo 3 bước: Lấy mẫu - Lượng tử- Mã hoá. Tín hiệu từ thuê bao tới không chỉ có tín hiệu thoại mà còn có cả tín hiệu báo hiệu, do vậy có thể truyền đi các tín hiệu báo hiệu này người ta phải thực hiện chuyển đổi chúng thành tín hiệu số. Từ câú trúc khung và đa khung của ghép kênh PCM cơ sở 30 kênh ta thấy rằng để truyền tín hiệu báo hiệu của 30 kênh người ta dành riêng cho chúng khe thời gian (Ts16) của các khung từ F1 đến F15 mỗi khe báo hiệu cho 2 kênh. Như vậy, mỗi kênh có thể sử dụng 4 bit cho báo hiệu trong một đa khung. Tuy nhiên để dành ho báo hiệu kênh , hiệu là báo hiệu xung quay số và báo hiệu nhấc máy gửi đi về bản chất chúng chỉ là một mà thôi vì chúng đều dựa trên nguyên tắc ngắn mạch hoảc hở mạch một chiều. Tuy việc kín mạch hoặc hở mạch một chiều khi có tín hiệu quay số ngắn hơn ( cỡ hang trăm ms). Song việc sử dụng 1 bit báo hiệu với tần số báo hiệu là 500 Hz thì vẫn đảm bảo tái tạo lại đủ độ chính xác cần thiết. Các báo hiệu này khi biến đổi thành tín hiệu số sẽ được ghép vào băng số chung để phát đi. Để đảm bảo tốc độ luồng số ra là 2048Kbit/s thì yêu cầu tín hiệu sẽ ra từ bộ biến đổi A/D của các kênh phải được ghép lại băng bộ ghép kênh . Các kênh từ 1 đến 30 kênh phải được ghép vào các khe thời gian tương ứng với chúng trong cấu trúc Ts1 đến Ts15 và Ts17 đến Ts31 , còn lại hai khe Ts0 và Ts16 dùng để ghép từ mã đồng bộ khung và từ mã đồng bộ đa khung, từ mã báo hiệu đồng bộ và từ mã báo hiệu kênh. Như vậy, các xung đầu ra của thiết bị đã được chuẩn hoá về biên độ và độ rộng pha của nó được quy đinh bằng các xung địa chỉ, điều dố làm giảm đi sự phức tạp trong yêu cầu ghép kênh rất nhiều. Về thực chất của việc ghép kênh PCM chỉ còn là việc ghéo các từ mã đồng bộ khung và từ mã đồng bộ đa khung. Các bit cảnh báo từ xa và các bit bit báo hiệu kênh sẽ được lấy từ các tấm kênh đưa đến. Ngoài ra do việc quy định từ mã đồng bộ đa khung là 0000 nên rất dẽ nhầm lẫn khi kênh rỗi. Trong quá trình tìm kiếm vá phát hiện đồng bộ để tránh xảy ra việc nhầm lẫn đồng bộ do vậy người ta quy đinh việc đảm bảo các bit P1,P3,P5,P7 của 30 khe dành cho truyền dẫn thoại và số liệu trước khi ghép vào cùng với hai khe Ts0 và Ts16 để tạo ra luống số chung 2048Kbit/s. Ghép kênh PCM cở sở là ghép theo từ mã , mỗi một từ mã 8 bit của các kênh tương ứng sẽ ghép vào các khe tương ứng trong cấu trúc khung , vì vậy một yêu cầu nữa đặt ra đây là đồng bộ hay nói cách khác là sự chuẩn xác về mặt thời gian. Đồng bộ với phần phát chính là đồng bộ ghép giữa các bit của kênh thoại tương ứng với các bit địa chỉ của chúng trong khe thời gian tương ứng dành cho nó, đồng thời ghép các từ mã đồng bộ khung và đa khung , các bit dùng cho báo hiệu kênh và cảnh báo từ xa vào đúng địa chỉ đã định cho chúng từ trước trong cấu trúc khung và đa khung. Để đáp ứng về yêu cầu thì trước hết phải tạo ra cho truyến phát một nhịp đồng hồ chuẩn 2048Kbit/s với độ ổn định tần số cao( > 10 mũ -6) . Sau đố tạo ra các xung lấy mẫy cho tín hiệu thoại ở các kênh và xung địa chỉ tương ứng so với cấu trúc khung và đa khung : Xung đinh bit P0 đến P7 ứng với 32 khe trong mỗi khung . Xung định khe T.Ts0 đến T.Ts31 ứng với 32 khe trong mỗi khung. Xác định khung F0 đến F15 ứng với 16 khung trong mỗi khung. Xác định khung F0 đến F15 ứng với 16 khung trong mỗi đa khung. Một yêu cầu nữa đặt ra đối với thiết bị ghép kênh cơ sở 30 kênh là phối hợp tốc độ khi ghép các kênh số liệu theo mỗi khe trong một khung là một từ mã 8 bit và tần số lăp lại của khung là 8Khz. Như vậy tốc độ của luồng số ứng với mỗi khe thời gian tương ứng là 8 * 8 = 64 Kbit/s. Trong luồng số chung ở đầu ra là 2048Kbit/s, các khe thời gian này ngoài việc để truyền tínhiệu thoại còn sử dụng để truyền tín hiệu số liệu khác. Việc ghép các luồng số liệu khác vào khe thời gian cần phải đảm bảo tốc độ của các luồng số ghép vào cũng bằng tốc độ của các luồng số tương ứng với khe thời gian đó và bằng 64 Kbit/s. Vì vậy nhiệm vụ đặt ra ở đây là phối hợp tốc độ nhịp giữa luồng số 64Kbit/s độc lập với nhip 64Khz. Luồng số 64Kbit/s trong luồng số chung với nhịp là 2048Kbit/s. III.3.2.2 Tuyến thu. Luồng số thu được ở đầu vào là luồng số chung với tốc độ 2048Kbit/s cho 32 khe thời gian để đảm bảo tách được các khe thời gian tương ứng về đúng các kênh thoại , yêu cầu phải có thiết bị ghép kênh. Luồng số chung thu được ở đầu vào không chỉ riêng cho kênh thoại và kênh số liệu mà trong đó có cả từ mã đồng bộ , từ mã cảnh báo đồng bộ và tín hiệu cảnh báo. Do vậy yêu cầu cần phải có cả các bộ tách các tín hiệu này trong luồng số chung. Để tránh thu nhầm từ mã đồng bộ đa khung 0000 khi kênh rỗi cần tiến hành đảo các bit P1,P3,P5,P7 . Vậy đầu thu phải đảm bảo bit trở lại trước khi tách được chúng về các tấm kênh. Nhằm cho người sử dụng luôn nắm chắc tình trạng hiện hành của máy là kịp thời có các biện pháp xử lý thì một yêu cầu đặ ra đối với các máy ghép kênh PCM cơ sở 30 kênh là phải có hệ thống cảnh báo và chỉ thị cảnh báo. Có hai loại cảnh báo là cảnh báo tại chỗ và cảnh báo từ xa. Cảnh báo tại chỗ : Là cảnh báo về trạng thái hoạt động của máy tại chỗ nào là cảnh báo cho nguồn , chỗ nào là cảnh báo với mất đồng bộ , mất tín hiệu thu khi lỗi vượt quá trị cho phép. Cảnh báo từ xa : Là giúp cho người sử dụng biết được trạng thái làm việc của máy cần lien lạc trong cấu trúc khung và đa khung , người ta dành các bit P2 khung lẻ khe Ts0 và bit P5 khe Ts16 khung F0 cho cảnh báo mất đồng bộ từ xa. Do vậy phần thu của đối phương mất đồng bộ sẽ có tín hiệu gửi ngược lại cho bên phát qua các bit dành cho cảnh báo này để bên phát xử lý kịp thời. Tín hiệu đưa về thuê bao phải là tín hiệu thoại tương ứng tự do . Với tín hiệu số của từng kênh sau khu được tách ra từ bộ tách kênh phải được qua bộ biến đổi số sang tương tự ( D/A ) , được tiến hành qua hai bước là : Giải mã tín hiệu ở đây sẽ bị méo do quá trình lượng tử hoá gây ra, xong điều đó nằm trong phạm vi cho phép , còn méo do đường truyền là rất nhỏ. Đối với tín hiệu báo hiệu thì sau khi bộ tách bit báo hiệu tách được các tín hiệu báo hiệu trong luồng số chung của các kênh tương ứng , tín hiệu này sẽ đưa tới bộ thu chuông của các kênh để nhận được động tác phù hợp , chẳng hạn như rung chuông. Một yêu cầu quan trọng nữa trong truyến thu là yêu cầu về đồng bộ : đó là đồng bộ giữa phần thu và phần phát đồng thời đồng bộ trong phần thu . Để đảm bảo cho tách kênh , tách từ mã đoòng bộ , táhc các bit báo hiệu kênh và các bit cảnh báo từ xa một cachs chính xác , trước tiên phải đảm bảo bên thu làm việc đồng bộ với bên phát , đảm bảo yêu cầu chính xác về pha của xung nhịp 2048Khz/s . Sauk hi đã có xung nhịp 2048Khz/s chuẩn về pha và tần số ta sẽ tạo ra các xung địa chỉ . Đây là các xung định bit và xung định khung thì tương tự bên phát thời điểm thu nhận từ mã đồng bộ sẽ tương ứng với trạng thái bắt đầu được quy định bởi vị trí của từ mã đồng bộ trong cấu trúc khung. Ngoài ra , còn một yêu cầu chung nữa không thể thiếu được đó là nguồn cung cấp , phải đảm bảo nguồn cung cấp cho các khối máy. Ghép kênh các mức điện áp theo mức yêu cầu , đáp ứng đồng thời về chỉ tiêu độ ổn đinh, bất cứ suy giảm chất lượng nào về nguồn cũng làm ảnh hưởng đến chất lượng và công suất làm việc của máy. CHƯƠNG IV.KỸ THUẬT TRUYỀN SÓNG VÔ TUYẾN TRONG TẦM NHÌN THẲNG. IV.1 Các loại tính toán. IV.1.1 Khái niệm về các loại tính toán. Mục tiêu của các tính toán đường truyền dẫn nhằm xác định các tổn hao và tăng hữu ích trong một hệ thống và từ đó xác định các độ dữ trữ pha đinh, các xác suất vượt độ dự trữ pha đinh , xác suất gián đoạn thong tin, các yêu cầu phân tập và các loại Anten cũng như các độ cao của Anten. Các tính toan đường truyền tường tác hữu cơ và có thể trải qua nhiều giai đoạn tiền thiết kế trước khi đi đến thực hiện được các tính toán cuối cùng . Điều này tiến hanh sao cho không vượt quá độ dữ trữ pha đinh đối với một lượng thời gian không trái với chỉ tiêu chất lượng thích hợp và các mục tiêu sử khả dụng. Độ dự trữ pha đinh đồng đều và hiệu giữa mức tín hiệu thu được không bị pha đinh , giá trị mức tín hiệu thu được thấp nhất với tỷ lệ lỗi bit không lớn hơn 10-6 và 10-3 đo ở đầu ra băng cơ sở của máy thu trên kênh có ý nghĩa là sẽ có 2 độ dự trữ pha đinh đồng đều được quan tâm trong các tính toán. IV.1.1.1 Các tính toán chỉ tiêu chất lượng. Tính toán chỉ tiêu chất lượng là nhăm xác định xác suất vượt các chỉ tiêu BER , bằng cách sử dụng các giá trị của các xác suất được tìm ra trong các tính toán đường truyền, các mục tiêu BER được sử dụng sao cho BER không lớn hơn các giá trị sau đối với mạch phân cấp cao. 1 x 10-6 trong khi hơn 0,4 d/250% của tháng bất kỳ đối với thời gian hợp thành 1 phú, với 280< d <2500Km. 1 x 10-6 trong khi hơn 0,45% của tháng bất kỳ đốii với thời gian hợp thành 1 phút , với d < 280 Km. 1 x 10-6 trong khi hơn 0,054 d/2500% của tháng bất kỳ đối với thời gian hợp thành 1 phú, với 280 < d <2500Km. 1 x 10-3 trong khi hơn 0,006% của tháng bất kỳ đối với thời gian hợp thành 1 phút , với d < 280 Km. IV.1.1.2 Tính toán nhiễu( giao thoa). Các tính toán này hình thành nhằm để kiểm tra tỷ số sóng mang trên nhiễu tại ngưỡng của máy thu và độ suy giảm ngưỡng gây nên , tuân theo các giá trị được sử dụng trong tính toán đường truyền. IV.1.2 Các tính toán đường truyền. Các tính toán đường truyền là hoàn toàn bao trùm nhiều vấn đề đã được giải quyết . Để tính toán vấn đề này một cách hợp lý, rất nhiều công việc ban đầu cần phải làm. Việc này đòi hỏi phải thu được một cặp tần số trong băng tần CCIR đã cho , xác định tuyến, tạo nên các bản đồ của sở đo đạc và tạo ra các bản dồ hiện trường . Điều này được thực hiện sẽ hình thành một số quan điểm về sự cấu trúc của hệ thống , trong tất cả các xông việc này có thể phải tiến hành nhiều tháng và không sự kiện nào giải quyết một nhẹ nhàng cả. Một sai sót trong quá trình này thì sau này phải trả bằng một nguồn tiền lực đáng kể. Giả thiết rằng có thể có một cặp tần số hoặc nhiều hơn và cũng giả thiết rằng hai điểm đầu cuối vô tuyến là đã biết, vấn đề đầu tiên để lập kế hoạch là bố trí hệ thống vô tuyến giữa hai đầu cuối này thế nào. ? IV.1.2.1 Các tính toán - Mặt cắt nghiêng của đường truyền. Đánh dấu 2 đầu cuối trên bản đồ của sở đo đạc , tỷ lệ 1: 10000 hoặc lớn hơn. Nếu các đầu cuối năm trên các bản đồ khác nhau thường là như vậy, đánh dấu các điểm trên các bản đồ tương ứng và ghi rõ ra nếu một con dao khổng lồ cắt rời quả đất dọc theo hướng của tia vô tuyến. Giai đoạn đầu tiên tạo nên nó là vẽ trên bản đồ lien kết của sở đo đạc đã chắp lại một đường mảnh bút chì phải mở rộng giữa hai vị trí đã đề xuất. Điều này có nghĩa là đường mảnh bút chì phải mở rộng vượt qua một số bản dồ trung gian. Để khắc phục độ không chính xác của phương pháp này do không phối hợp và giảm lượng không gian cần thiết thì có thể sử dụng phương pháp sau để xác định kinh độ , vĩ độ của các điểm mà ở đó tia đi qua các mép bản đồ . Như thế phương pháp này cho phép sử dụng một bản đồ cho một lần và cho phép vẽ đường ngang qua bản đồ trung gian và không cần chắp nó lại với bất kỳ bản đồ nào khác . Hình 4.1 chỉ ra đồ thị của một số bản đồ phải được đặt kề nhau sao cho đường truyền giữa vị trí A và B có thể nối bằng một đường thẳng. `Lga Vĩ độ Lgc Lge ? lgB Ltf ? Ltf Kinh độ Ltd Lt?A LgA LtB 16 1 2 4 3 5 8 19 10 20 14 15 13 Bản đồ AZa Trạm A Trạm B Hình 4.1: Đường truyền xuyên qua trên các bản đồ khac nhau đối với một tuyến Viba tầm nhìn thẳng. Đường truyền có độ dài d đã được thể hiện giao nhau với mỗi một bản tại các điểm a,b,c,d,e và f. Tại các điểm giao nhau , a,c và e các vĩ độ đã biết nhưng chưa biết kinh độ . Tương tự tại các điểm b,d và f đã biết các vĩ độ nhưng chưa biết các kinh độ. Trong phụ lục liệt kê chương trình tín toán HP.41 của Hewlett Packard truyền thực lên các bản đồ , xuất phát từ quyết định về điểm A , dọc các đường đồng mức độ cao theo đưòng bút chì đến điểm B và luỹ tiến một đồ thị độ cao ( tung độ) thường biểu thị bằng mét, đối với khoảng cách tính toán bằng Kilomét . Điều này biểu thị mặt nghiêng đường truyền cơ bản. Trên mặt nghiêng này , có cả các độ cao của các cây cũng như các vật đo đạc , các ảnh hưởng của chỗ lồi mặt đất. Điều này có nghĩa rằng cần phải biết các giá trị cực đại và cực tiểu của hệ số k. h = 4 / 51 = d1d2 / k (met) Trong đó : d1 : là khoảng cách từ điểm A đã quyết định. d2: là khoảng cách từ điểm b bằng Kilomet. k : là hệ số bán kính của quả đất. h: là độ lồi thực ở khoảng cách d1, từ vị trí A biếu thị bằng mét . Với giá trị cực tiểu của hệ số k ( trường hợp xấu nhất) đã được tính đối với độ dài đường truyền. Độ lồi của quả đất được vẽ ra trong một số trường hợp nó có thể được sử dụng thuận lợi giấy mặt cắt nghiêng chuẩn bị sẵn đã vẽ độ lồi quả đất với k = 4/3. Ưu điểm của việc sử dụng hệ số k tối thiểu là có thể xác định được trường hợp xấu nhất đối với phadinh khúc sạ hoặc vật chắn mà nó không vượt với 99,9% của tháng xấu nhất . Nếu mặt cắt đó của đường truyền chứng tở rằng các vật chắn có mặt trên đướng truyền với hệ số k bé nhất này, có thể tính được lượng tổn hao khúc xạ với cacs độ cao Anten đa cho trong khoảng cực đại 0,01% thời gian và do đó có thể dựa vào xem xét khi xác định độ dự trữ pha đinh phẳng yêu cầu. Khi vẽ các mặt cắt nghiêng trên giấy đồ thị chữ nhật bao gồm một số sấp xỉ : + Bề mặt quả đất được vẽ như một cung Parabol, chính xác hơn là một cung tròn vì phương trình h = (4/51).d1.d2/k(met), là phương trình Parabol biết rằng : d2 = d – d1, ta có thể sắp xếp lại là : h – (d bình phương)/51k = -4((d1 – d/2) tất cả bình phương)/51k + Tiêu cự của Parabol là 1/51k và đã có sựu tịnh tiến dọc theo trục X một lượng d/2 va dọc theo trục Y một lượng (d bình phương)/51k . Tuy nhiên, lỗi tồn tại trong phép gần đúng này bé hơn 0,03%. IV.1.2.2 Xác định độ cao Anten bằng tính toán. Xem sơ đồ 4.2. Độ cao cực đại Bi của tia vô tuyến cần phải có tại điểm di dọc theo đường truyền, được cho bởi tổng của đọ lồi mật cắt Ei , độ cao vật chắn Ei , độ cao Ti và bán kính của miền Fresnet F1 nhân với hệ số hở C liên quan đến nó đó là : Bi = Ei(k) + (Oi + Ti) + CF1 = 4/51(d – di)dik + (Oi + Ti) + 17,32[di(d – di )/df ] mũ ½ (1) Trong đó : d : là độ dài của đường truyền dẫn (km). di : là khoảng cách từ vị trí A (km). k : là hệ số bán kính của quả đất. c : là hệ số hở. FSK : là tần số (Ghz) d1 d h1 ali B1 CF1 Ti Ei Oi ha2i h2 Hình 4.2 : Xác định độ cao tối thiểu Bi của tia đối với độ hở của 1 vật chắn. Hình 4.3 ( a & b ) chỉ ra hai biểu đồ từ đấy sử dụng hình học đơn giản , có thể xác định mối tương quan hình học giữa độ cao Anten và B1 , đó là : hA2i = h1 + hA1 + [ B1 – (h1 + hA1) ] .( d1/d2 ) – h2 (2) và hA1i = h2 + hA2 + [B1 – (h2 + hA2)].( d/di ) – h1 (3) Trong đó : Bi : là độ cao tia vô tuyến cho bởi phương trình ( 1) . h1,h2 :là độ cao cố định của các Anten ở một trong hai vị trí tương ứng (m). * Các phương trình này cho mật độ cao yêu cầu hA2 hoặc hA1(mét) của Anten của mỗi đầu nhằm để làm hở một vật chắn nếu vẫn cố định Anten kia. d d1 B1 Ei h2 + ha2 h2 + ha1 d -d1 Ө Ө (a) h1 + ha1 ha11 + h1 Ө Ө (b) d d1 d – d1 Hình 4.3 : Đồ thị sử dụng để tính độ cao của Anten hA1 và hA2 nếu cố định Anten đầu Xa d1 d2 d3 d4 d ha14 ha13 ha12 h2 + ha2 h2 B4 h1 B3 B2 B1 Hình 4.4 : Các ảnh hưởng của các vật chắn B1 đến B4 đối với độ cao Anten. Hình 4.4 chỉ ra các ảnh hưởng điển hình tia cần phải đi thế nào khi một độ cao Anten là cố định ha2 , nếu tia đựoc làm hở khỏi các vật chắn B1 đến B4 đựoc định vị tại các điểm khác nhau dọc theo đường truyền d1 đến d4. Đối với hA12 và hA13 , Anten yêu cầu đặt trên mức mặt đất của hiện trường , nếu hai vật chắn được biểu thị bởi B1 và B3 đã đựoc làm hở. Đối với trường hợp các vật chắn biểu thị B2 và B4 , Anten có thể được bố trí ở mức mặt đất , ngay cả dù các giá trị hA12 và hA14 biểu thị là độ cao mặt đất h1 không cần thiết.Nói cách khác , Anten sẽ cho phép độ hở đúng của các vật chắn biểu thị bởi B2 và B4 bằng cách đặt nó bên kia sườn đồi hoặc ở mật độ nâng thấp hơn được thích hợp khác. Thường các phương trình (2) và (3) được điưa vào chương trình trong máy tính. Chương trình có thể đặt sao cho hệ số hở C khác nhau và với các hệ số khác nhau , hai phát triển được tính toán để tạo ra một độ cao Anten tối thiểu ở cả hai đầu cuối mà độ cao đó làm hở tất cả các vật che dọc đwongf truyền . Có thể thu được cùng một kết quả bằng cách tính toán nhân công . Khi cố định độ cao Anten ở đầu cuối và lựa chọn trong tất cả tính toán đã làm đối với mỗi vật chắn , giá trị độ cao Anten cực đại cần thiết ở đầu cuối kia để lmà hở vật chắn sau đó lặp lại tính toán này đối với hệ số k khác nhau và đối với giá trị độ cao Anten cố định khác nhau . Sau lúc làm điều này việc tính toán được lặp lại bằng cách cố định Anten ở đầu cuối kia và thay đổi độ cao cố định của Anten cố định trước . Một hệ số khác đã được xem xét và đưa các tính toán , đó là hệ số của điểm phản xạ , một điều có thể xảy ra đối với việc tính toán các giá trị độ cao tối thiểu của các Anten là miền phản xạ đất hở nên đặc biệt quna trọng . Nếu các hồ , các đầm lầy … được biểu thị trên mặt xuyên của đường truyền thì bảo đảm tránh được miền phản xạ không mong muốn trong quá trình tính toán độ cao của Anten. Việc tính toán điểm phản xạ thường đựoc hoàn thành đồng thời vấn đề tính toán điểm phản xạ. IV.1.2.3 Độ hở cận cảnh của Anten đối với miền gần. Đối với các miền gần Anten ở đầu cuối của tuyến , cần yêu câu một độ hở đặc biệt của miền Fresnel thứ nhất . Điều này vì trường của Anten có đặc tính khác so với trường xa . Phạm vi trường gần chỉ ra trên hình 4.5. 30 độ 30 độ 10m Hình 4.5 : Các yêu cầu độ hở của trường gần Anten. Nói chung , có yêu cầu độ hở hành lang theo vòng tròn bán kính 10m đối vói yêu cầu trường gần và độ hở bổ xung 10 để làm hở trường gần của Anten một cách thích hợp . Miền tổng cộng mở rộng đến L1 met trong mặt phẳng ngang, L2 mét trong mặt phẳng đứng xuất phát từ Anten . Khoảng cách L1 có thể được xác định từ công thức : L1 = d/2 -[(d/4)(d- 4f/3) ] mũ ½ . Trong đó : d: độ dài đường truyền (km). FSK: tần số sóng mang (ghz). Nếu L1 biến thành âm hoặc ảo thì sẽ lấy giá trị 10km. Khoảng cách L2 có thể coi như là gần đúng của nghiệm phương trình: [300L2.(d-L2)/fd]mũ ½ +(h1-h2)L2/d +[ L2(d-L2) ]/(12,75-10) = 0 Trong đó : L2 : sẽ vào khoảng cách 2L1/3 (met) h1,h2 : có độ cao Anten trên mực nước biển trung bình (met). k : là hệ số. Khác với phần trên vì không xem xét miền Fresnel khoảng cách trường gần mở rộng trong hướng truyền dẫn đối với một Anten đặc biệt có thể tính theo: Khoảng cách trưòng gần = D mũ 2/2λ = 1,5(Dmũ2).f Trong đó : D : là đường kính của đĩa Anten(met). f : là tần số sóng mang Ghz. Độ hở phải bằng 2 lần giá trị cho bởi phương trình (1) . Đẩm bảo là các vật cản bất kỳ sẽ hợp lý và đúng trong trường xa , độ mở rộng miền trong mặt phẳng đứng của Anten sẽ nằm trong trường gần bởi (2 mũ ½ ).D IV.2 CÁC TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG. IV.2.1 Tính toán chỉ tiêu chất lượng . Tính toán chỉ tiêu chất lượng cho các chi tiết chỉ tiêu chất lượng dự tính đối với một chặng chuyển tiếp phát vô tuyến cũng như đối với cả hệ thống . Độ dự trữ lien quan đến mục tiêu xác định cũng được tính toán . Cả hai chỉ tiêu chất lượng và tính toán đường truyền dựa trên các tham số kế hoạch của hệ thống trong các điều kiện làm việc bình thường. Dưới đây mô tả mỗi một bước tính toán chỉ tiêu chất lượng cũng như các tính toán mặt chiếu của đường truyền : 1.Độ dài của đường truyền : Đây là tổng tất cả các độ dài chặng tiếp phát tính bằng Km . Nếu chỉ xét một chặng thì nó là bộ dài của chặng tiếp phát. 2.Số trạm tiếp phát trong đường truyền : Tuỳ thuộc vào độ dài của đường truyền. 3.Số trạm lặp: Số trạm lặp bằng số trạm tiếp phát khi tái sinh số diễn ra ở mỗi một trạm lọc. 4.Xác suất vượt BER: Đây là xác suất tổng đối với các trạm tiếp phát khác nhau tương ứng với xác suất vượt BER . Điều này có nghĩa là sẽ có hai tổng : * Một là tổng xác suất BER > 10mũ -3, trong đó mỗi một xác suất được xác định một cách riêng lẻ từ bước 40. * Hai là …….. Trong đó : H là số trạm lặp tiếp phát trong tuyến. 5. Gián đoạn đo thông tin pha dinh lựa chọn tháng xấu nhất. Điều này tính toán bằng cách sử dụng phương pháp Majơli mô tả hoặc bằng cách sử dụng phương trình : Xác suất BER > 10mũ -3 đối với pha đinh lựa chọn =…… Ở đây η là thời gian xuất hiện pha đinh nhiều tia và được cho bởi phương trình sau : 1 với P0 > 0 1,44.P0 với P0 < 10 mũ -2 η = 0,182.(P0 mũ 0,7) với 0,1<P0<2 Giá trị P0 được xác định trong bước 3 của các bước tính toán đường truyền. 6.Gián đoạn thông tin tổng. Đây là tổng % của bước 4 &5 của bước tính toán chỉ tiêu chất lượng. 7.Mục tiêu . Mục tiêu CCIR với mạch cấp cao đối với các giây lỗi trầm trọng là : a.BER sẽ không vượt quá giá trị 1.10mũ -3 trong hơn 0,054L/2500% của tháng bất kỳ đối với thời gian hợp thành một giây . Độ dài của tuyến hoặc mạch : 280Km < L < 2500Km. b.BER sẽ không vượt quá giá trị 1.10mũ-3 trong hơn 0,0006% tháng bất kỳ đối với thời gian hợp thành một giây. Độ dài của tuyến hoặc mạch <280Km. Trong thực tế chỉ có thể xét một trạm tiếp phát < 280 km mặc dù không hoàn hảo đúng với kiến nghị của CCIR , nhưng có thể xem như độ dài phân thành từng đoạn thẳng ; Như vậy mục tiêu đối với d < 280Km = 0,0006.d/280%. Đề nghị của CCIR đối với chit tiêu bậc nội hạt sử dụng cho mỗi một hướng và mỗi một kênh 64 Kbit/s: BER không vượ quá giá trị 1.10 mũ -3 trong hơn một phần A của tháng bất kỳ với thoài gian hợp thành một giây . Giá trị A đề nghị trong khoảng 0,005 đến 0,015 . mục tiêu này có thể so sánh đối chiếu với mục tiêu đã tính trong bước 4 & 5 của các tính toán chỉ tiêu chất lượng. 8.Mục tiêu : Mục tiêu CCIR đối với một mạch bận cao trong các phút suy giảm chất lượng là : a.BER không vượt quá giá trị 1.10 mũ -6 trong hơn 0,4L/2500% của tháng bất kỳ đối với thời gian hợp thành một phút , ở đó độ dài của tuyến 280Km. b.BER sẽ không vượt quá giá trị 1.10 mũ -6 trong hơn 0,045% của tháng bất kỳ đối với độ dài của tuyến < 280 Km . Tương._.